Android Camera Framework：从基础到高级

在现代移动应用开发中，相机功能已成为许多应用程序的核心组成部分。Android 提供了一个强大的相机框架，允许开发者轻松集成相机功能到他们的应用中。本文将深入探讨 Android Camera Framework 的基础知识、关键组件以及高级功能，帮助开发者充分利用 Android 相机的潜力。

基础知识

1. Camera API 与 Camera2 API

Android 提供了两个主要的相机 API：

• Camera API (android.hardware.Camera)：这是旧版的相机 API，适用于 Android 5.0（API 级别 21）之前的设备。
• Camera2 API (android.hardware.camera2)：这是新版的相机 API，适用于 Android 5.0 及更高版本的设备。Camera2 API 提供了更细粒度的控制和更丰富的功能。

2. 权限

在使用相机功能之前，需要在 AndroidManifest.xml 文件中声明相机权限：

<uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" />

对于运行时权限，需要在代码中动态请求：

if (ContextCompat.checkSelfPermission(this, Manifest.permission.CAMERA) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
    ActivityCompat.requestPermissions(this, new String[]{Manifest.permission.CAMERA}, REQUEST_CAMERA_PERMISSION);
}

关键组件

1. CameraManager

CameraManager 是 Camera2 API 的入口点，用于枚举、打开和管理相机设备。

CameraManager cameraManager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
try {
    String[] cameraIds = cameraManager.getCameraIdList();
    for (String cameraId : cameraIds) {
        CameraCharacteristics characteristics = cameraManager.getCameraCharacteristics(cameraId);
        // 处理相机特性
    }
} catch (CameraAccessException e) {
    e.printStackTrace();
}

2. CameraDevice

CameraDevice 代表一个物理相机设备，可以通过 CameraManager 打开。

cameraManager.openCamera(cameraId, new CameraDevice.StateCallback() {
    @Override
    public void onOpened(@NonNull CameraDevice cameraDevice) {
        // 相机设备已打开
    }

    @Override
    public void onDisconnected(@NonNull CameraDevice cameraDevice) {
        // 相机设备已断开连接
    }

    @Override
    public void onError(@NonNull CameraDevice cameraDevice, int error) {
        // 相机设备发生错误
    }
}, null);

3. CaptureRequest 和 CaptureSession

CaptureRequest 定义了相机的配置和捕获参数，CaptureSession 用于管理捕获会话。

CaptureRequest.Builder captureRequestBuilder = cameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);
captureRequestBuilder.addTarget(surface);

cameraDevice.createCaptureSession(Arrays.asList(surface), new CameraCaptureSession.StateCallback() {
    @Override
    public void onConfigured(@NonNull CameraCaptureSession session) {
        try {
            session.setRepeatingRequest(captureRequestBuilder.build(), null, null);
        } catch (CameraAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void onConfigureFailed(@NonNull CameraCaptureSession session) {
        // 配置失败
    }
}, null);

高级功能

1. 实时滤镜

通过自定义 SurfaceTexture 和 GLSurfaceView，可以实现实时滤镜效果。

SurfaceTexture surfaceTexture = new SurfaceTexture(0);
surfaceTexture.setDefaultBufferSize(width, height);
Surface surface = new Surface(surfaceTexture);

// 在 GLSurfaceView.Renderer 中处理滤镜效果

2. 手动控制

Camera2 API 允许开发者手动控制曝光、对焦和白平衡等参数。

captureRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_MODE, CameraMetadata.CONTROL_MODE_OFF);
captureRequestBuilder.set(CaptureRequest.SENSOR_EXPOSURE_TIME, exposureTime);
captureRequestBuilder.set(CaptureRequest.SENSOR_SENSITIVITY, sensitivity);

3. 高动态范围 (HDR) 和夜间模式

通过组合多个曝光捕获，可以实现 HDR 和夜间模式效果。

List<CaptureRequest> captureRequests = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < numExposures; i++) {
    captureRequestBuilder.set(CaptureRequest.SENSOR_EXPOSURE_TIME, exposureTimes[i]);
    captureRequests.add(captureRequestBuilder.build());
}

session.captureBurst(captureRequests, new CameraCaptureSession.CaptureCallback() {
    @Override
    public void onCaptureCompleted(@NonNull CameraCaptureSession session, @NonNull CaptureRequest request, @NonNull TotalCaptureResult result) {
        // 处理捕获结果
    }
}, null);