深入理解相机体系 三 相机应用层 APP

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经典好文推荐，通过阅读本文，您将收获以下知识点:

一、概览
二、Camera Api v2
三、Camera Framework
四、Camera App Demo

相机应用层

一、概览

相机应用处于整个框架的上层，在现实生活中，为了满足各式各样的应用场景，会加入很多业务处理逻辑，但是一旦当我们拨开繁杂的业务逻辑，便会发现其核心部分依然是通过调用谷歌制订的一系列Camera Api接口来完成的，而所有的相机行为都包含在该接口中。

起初，相机系统采用的是Camera Api v1接口，它通过一个Camera 类以及该类中的几个标准方法来实现整个相机系统的预览、拍照以及录像功能，控制逻辑比较简单，同时也比较容易理解，但也正是这种简单，导致了它无法逐帧控制底层硬件，无法通过元数据进行修改进而增强帧的表达能力，再加之应用场景的多样化趋势，该接口在新功能的实现上显得些许力不从心。面对该接口难以进一步扩展相机功能这一局面，谷歌在Andorid 5.0(API Level 21)便重新对Camera进行了设计，摒弃了Camera Api v1的设计逻辑，提出了一个全新的API – camera2，引入了Session以及Request概念，将控制逻辑统一成一个视图，因此在使用上更加复杂，同时也支持了更多特性，比如逐帧控制曝光、感光度以及支持Raw格式的输出等。并且由于对控制逻辑的高度抽象化，使得该接口具有很高的灵活性，可以通过简单的操作实现30fps的全高清连拍的功能，总得来说，该接口极大地提高了对于相机框架的控制能力，同时也进一步大幅度提升了其整体性能。

谷歌提出Camera Api v2接口的同时，将其具体实现放入了Camera Framework中来完成，Framework内部负责解析来自App的请求，并且通过AIDL跨进程接口下发到Camera Service中进行处理，并且等待结果的回传。接下来我们首先以Camera Api v2接口为主简单讲解下其逻辑含义，然后详细梳理下Camera Framework对于它的实现，最后以一个简单App Demo为例，来介绍下如何使用该接口来控制整个相机体系。

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二、Camera Api v2

在介绍Camera Api v2之前，首先我们来回顾下Api v1接口的基本逻辑，该接口主要通过一个Camera.java类来定义了所有的控制行为，通过定义诸如open、startPreview、takePicture、AutoFocus等标准的接口来实现打开设备、预览、拍照以及对焦操作的功能，同时通过定义Camera.Parameters来实现了参数的读取与设置，其中包括了帧率、图片格式的控制，另外，通过定义了Camera.CameraInfo来实现了图像元数据的获取。而为了更加细致化地控制相机系统的Camera Api v2接口，相对于Api v1接口而言，复杂了许多，通过不同的接口类以及接口方法定义了复杂的相机系统行为，接下来我们来逐一进行介绍：

CameraManager
谷歌将CameraManager定义为一个系统服务，通过Context.getSystemService来获取，主要用于检测以及打开系统相机，其中打开操作通过openCamera方法来完成。除此之外，还定义了getCameraCharacteristics方法来获取当前Camera 设备支持的属性信息，而该属性信息通过CameraCharacteristics来表示，其中包括了图像数据的大小以及帧率等信息。

CameraDevice
代表了一个被打开的系统相机，类似于Camera Api v1中的Camera类，用于创建CameraCaptureSession以及对于最后相机资源的释放。

CameraDevice.StateCallback
该类定义了一系列的回调方法，其实现交由App来完成，主要用于返回创建Camera设备的结果，一旦创建成功相机框架会通过回调其onOpened方法将CameraDevice实例给到App，如果失败，则调用onError返回错误信息。

CameraCaptureSession
该类代表了一个具体的相机会话，建立了与Camera设备的通道，而之后对于Camera 设备的控制都是通过该通道来完成的。当需要进行预览或者拍照时，首先通过该类创建一个Session，并且调用其startRepeatingRequest方法开启预览流程，或者调用capture方法开始一次拍照动作。

CameraCaptureSession.StateCallback
该接口类定义了一系列回调方法，其实现交由App完成，主要用于返回创建CameraCaptureSession的结果，成功则通过onConfigured方法返回一个CameraCaptureSession实例，如果失败则通过onConfigureFailed返回错误信息。

CameraCaptureSession.CaptureCallback
该接口类定义了一系列回调方法，用于返回来自Camera Framework的数据和事件，其中onCaptureStarted方法在下发图像需求之后立即被调用，告知App此次图像需求已经收到，onCaptureProgressed方法在产生partial meta data的时候回调，onCaptureCompleted方法在图像采集完成，上传meta data数据时被调用。

CaptureRequest
该类用于表示一次图像请求，在需要进行预览或者拍照时，都需要创建一个CaptureRequest，并且将针对图片的一系列诸如曝光/对焦设置参数都加入到该Request中，通过CameraCaptureSessin下发到相机系统中。

TotalCaptureResult
每当通过CameraDevice完成了一次CaptureRequest之后会生成一个TotalCaptureResult对象，该对象包含了此次抓取动作所产生的所有信息，其中包括关于硬件模块(包括Sensor/lens/flash)的配置信息以及相机设备的状态信息等。

CaptureResult
该类代表了某次抓取动作最终生成的图像信息，其中包括了此次关于硬件软件的配置信息以及输出的图像数据，以及显示了当前Camera设备的状态的元数据(meta data)，该类并不保证拥有所有的图像信息。

三、Camera Framework

基于接口与实现相分离的基本设计原则，谷歌通过Camera Api 接口的定义，搭建起了App与相机系统的桥梁，而具体实现便是由Camera Framework来负责完成的。在采用Camera Api v1接口的时期，该部分是通过JNI层来进行java到C++的转换，进而到达native层，而在native层会通过实现CameraClient建立与Camera Service的通讯 ，整个过程比较繁琐，使得整体框架略显繁杂，而随着Camera Api v2的提出，在该层便大量使用AIDL机制，直接在Java层建立与Camera Service的通信，进一步简化了整体框架。，接下来我们以几个主要接口为主线，简单梳理下其具体实现。

在这里插入图片描述

CameraManager
实现主要在CameraManager.java中，通过CameraManager查询、获取以及打开一个Camera 设备。在该类中还实现了内部类CameraManagerGlobal，该类继承于ICameraServiceListener.Stub，在打开相机设备的时候，在内部会获取到ICameraService远程代理，并且调用ICameraService的addListener方法将自己注册到Camera Service中，