高通平臺 Camera基礎
1. 設定攝像頭方向
2. 開啟執行緒與預覽執行緒
3. 設定引數
4. Camera外設按鍵
5. 自動對焦與觸控對焦
6. 拍照
7. 人臉檢測
8. 位置管理
9. 旋轉管理
10. 變焦
11. 錄影
Camera的架構為典型的C/S架構,Client端,使用者的行為,是為應用程式程序,Server端,裝置的功能,是為Camera服務守護程序,客戶端程序承載使用者的需求,由Binder程序間通訊送往服務端實現裝置的功能,服務端由回撥函式和訊息機制反饋資料返還給使用者。
ps檢視程序,類似 com.android.camera是為客戶端Camera程序,/system/bin/mediaserver是為服務端守護程序,由系統啟動時開啟。
1. 設定攝像頭方向
Framework框架層的Camera物件(camera.java)裡有一個類class CameraInfo,裡面存放了兩個公有成員變數facing和orientation,即我們要討論的前後置和方向。 程式第一次初始化時initializeFirstTime(),通過getCameraInfo()得到前後置和方向的資訊,客戶端傳送請求getCameraInfo()詢問服務端,服務端呼叫抽象層拿資料,抽象層參考底層camera sensor驅動的資料facing和orientation,這兩個值在驅動裡是寫死的,不能由使用者改變,camera程式啟動以後就把它們作為全域性變數存放起來。
1.1 前置與後置
後置back camera背對手機螢幕,朝外,畫素高,前置front camera,面對自己,朝內,畫素低。
1.2 方向
攝像頭模組有長邊和短邊,比如採集影象的比例為4:3,那麼4為長邊,3為短邊。裝置螢幕也有長邊和短邊,理論上,攝像頭模組的長邊不能與螢幕的長邊垂直,至於為什麼呢,我語文水平太差,沒辦法很好地表達出來...總之目的就是為了顯示效果。
2 開啟執行緒與預覽執行緒
onCreate()裡會先後開啟CameraOpenThread和CameraPreviewThread。
開啟camera還需要執行緒?CameraOpenThread名為開啟,實為C/S connect連線服務端,binder程序間通訊,開銷較大。預覽執行緒必須在開啟執行緒完成以後執行,它貫穿始終直到程序消亡為止,整個預覽過程相對複雜,在抽象層和底層驅動實現,概括講,預覽執行緒再開啟兩個執行緒,一個拿sensor的frame,一個送往framebuffer經surfaceflinger顯示出來。
3 設定引數
預覽拍照錄像之前,使用者需要設定很多引數,比如閃光,白平衡,場景,對比度等。
程式裡這些引數儲存在SharedPreferences共享優選項和Parameters兩個地方,Preferences包含Parameters,開啟程式讀取優選項引數,關閉程式儲存優選項引數,考慮到使用者經常會調整引數,引入Parameters來儲存從開啟以後到關閉以前這個中間過程的引數變數,Parameters的鍵值由抽象層根據硬體sensor的能力決定。
4. Camera外設按鍵
Manifest裡註冊broadcast receiver,
<receiver android:name="com.android.camera.CameraButtonIntentReceiver">
<intent-filter>
<action android:name="android.intent.action.CAMERA_BUTTON"/>
</intent-filter>
</receiver>
有些手機上有camera按鍵,使用者按下按鍵,android輸入系統有兩種實現方法,
1)傳送廣播CAMERA_BUTTON,收到廣播後開啟主Activity。
2)上報鍵值KEYCODE_CAMERA,程式收到訊息,可自定義實現功能,比如拍照。
public boolean onKeyDown(int keyCode, KeyEvent event) {
switch (keyCode) {
case KeyEvent.KEYCODE_CAMERA:
if (mFirstTimeInitialized && event.getRepeatCount() == 0) {
onShutterButtonClick();
}
return true;
5. 自動對焦與觸控對焦
外界事物由光線經凸透鏡聚焦到sensor上成像,camera模組開啟馬達前後平移鏡頭取得最佳成像效果,這個過程稱之為對焦。
5.1 自動對焦
1) camera模組會因感光強度變化而自動開啟對焦,驅動控制。
2) 使用者長按快門,軟體控制自動對焦。
3) 使用者按下快門拍照,拍攝前自動對焦。
程式裡,Camera物件實現類ShutterButton的介面OnShutterButtonListener裡的方法onShutterButtonFocus(boolean pressed)和onShutterButtonClick(),後者是拍照,下節討論,先看onShutterButtonFocus(boolean pressed),這個pressed判斷是否為一次有效的長按,如果是的話,執行autoFocus(),這個autoFocus()也是Camera物件實現類FocusManager的介面Listener裡的方法,由binder交給camera service,最後在底層驅動實現自動對焦。
5.2 觸控對焦
自動對焦的對焦區域位於螢幕正中,使用者也可觸控特定區域對焦。
Camera物件實現類View的介面OnTouchListener裡的方法onTouch(),輸入系統上報MotionEvent的xy座標,儲存在Parameters,執行autoFocus(),抽象層讀取Paramters的觸控點座標,實現區域對焦。
6. 拍照
拍照分四步,對焦,拍照,接收圖片,儲存圖片。
mCameraDevice.takePicture(mShutterCallback, mRawPictureCallback,
mPostViewPictureCallback, new JpegPictureCallback(loc));
需要理解四個回撥函式,參考上一篇文章。
1)對焦
拍照前如果已經區域對焦,則取消自動對焦,反之,開啟一次自動對焦。對焦完成後,底層傳送對焦成功與否的訊息給camera物件,FocusManager把狀態mState儲存起來,如果正在對焦未完成(mState == STATE_FOCUSING)則不可拍照,直到對焦完畢。
2)拍照
onShutterButtonClick() -> doSnap() -> capture() -> takePicture(),具體實現在抽象層和底層驅動,實質就是拿一張預覽的影象,抽象層讀取拍照時的Parameters引數配置,包括使用者選擇的照片大小。
3)接收圖片
通過回撥,由底層傳送圖片給camera物件。
RawPictureCallback,得到原始圖片,需要軟體壓縮Jpeg。(YUV轉Jpeg)
JpegPictureCallback,直接得到Jpeg圖片,需要硬體壓縮Jpeg。
PostViewPictureCallback,拍完後預覽圖片。
4)儲存圖片
交由執行緒ImageSaver儲存圖片和生成thumbnails。
預設路徑位於/mnt/sdcard/DCIM/Camera/
7. 人臉檢測
人臉檢測可以軟體實現,可以硬體實現,軟體實現增加CPU開銷,硬體實現增大耗電,鼓勵硬體實現...
上層Camera物件實現了 framework層Camera的介面FaceDetectionListener的方法onFaceDetection(Face[] faces, Camera camera),回撥機制同上,硬體sensor識別臉部資訊,傳送face給camera物件,framework定義face的特徵,比如眼睛,嘴巴,上層儲存mFaces資料,更新UI。
8. 位置管理
位置管理LocationManager用來記錄拍攝圖片的GPS位置資訊(經維度),存入JPEG頭部插入的Exif裡。
使用者在選單“相機設定”裡的"儲存所在位置"選擇開啟(前提是GPS已開啟),螢幕左上方會出現一個GPS圖示,表示現在可以記錄GPS資訊了。
程式裡,Camera物件實現了位置管理監聽器LocationManager.Listener的介面showGpsOnScreenIndicator()和hideGpsOnScreenIndicator(),顯示或者隱藏GPS圖示。
程式第一次初始化時initializeFirstTime(),通過讀取優選項Preference得到bool值recordLocation,判斷是否需要記錄GPS資訊,如果需要,在拍照capture()裡呼叫LocationManager的方法得到Location loc,並將其存入Exif。
9. 旋轉管理
假設一臺手機,camera正常安裝,豎直方向作為預設方向(orientation == 0)拍攝照片,即拍攝“肖像照”(portrait),得到的照片顯示在螢幕上也是豎直方向。
如果把手機旋轉90度水平過來拍攝“山水照”(landscape),對於camera sensor來說,沒有旋轉的概念,所以軟體上要把圖片旋轉90度回來。
軟體上,需要藉助方向監聽器隨時更新方向資訊,並儲存在Parameters裡,抽象層實現拍照功能時從Parameters裡讀取方向。
具體的,camera物件內部類MyOrientationEventListener的方法onOrientationChanged()儲存方向orientation的值,MyOrientationEventListener繼承OrientationEventListener,OrientationEventListener的onSensorChanged()把從sensorManager拿到的xyz座標轉換成方向。
程式啟動,註冊sensor監聽器並使能,sensorManager不斷上報底層sensor資料,通過訊息機制傳送到camera物件,後者計算座標資料得到方向orientation的值(實際外包給orientationListener完成),最後儲存Parameters。
10. 變焦
使用者拖動Zoom橫條可放大縮小預覽畫面連續變焦,另一種所謂狀態變焦,其原理是一樣的。
camera物件的內部類ZoomChangeListener實現ZoomControl的方法,實質是把變焦的任務全權交給ZoomControl。ZoomControl監聽處理使用者的觸控事件dispatchTouchEvent(),用來得到並處理變焦倍數mListener.onZoomValueChanged(index),它由mCameraDevice.startSmoothZoom()通過 binder交給camera service,camera service再通過sendComand命令機制交給抽象層實現變焦,抽象層開啟變焦執行緒,變焦改變預覽,通過回撥機制傳送訊息CAMERA_MSG_ZOOM把變焦倍數返還給camera物件,最終camera物件收到訊息後,ZoomListener.onZoomChange()把變焦倍數儲存到Parameters.
11. 錄影
ModePicker負責切換模式,一共有三種模式,普通模式,錄影模式和全景模式,Manifest裡依次宣告這三個activity。
切換模式,銷燬原有activity,開啟新activity,伴隨關閉preview,重啟preview,儲存配置,讀取配置,開銷很大。
錄影VideoCamera.java同預覽Camera.java的思路類似,按下錄影按鈕,程式監聽使用者事件,開啟錄影,錄影交給MediaRecoder,StagefrightRecorder負責。
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