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Camera2API笔记

news 2025/7/11 6:36:55

1. 常用对象

CameraManager 相机服务。用于获取相机对象和相机信息。
CameraDevices 相机设备。负责连接相机、创建会话、生成拍摄请求，管理相机生命周期。
CameraCaptureSession 相机拍摄会话。用于预览和拍摄。一个相机只能有一个活跃会话。打开新会话时，旧会话自动关闭。
SessionConfiguration 拍摄会话配置。
CaptureRequest 拍摄请求。通知相机进行拍摄。每个请求产生一个CaptureResult对象，并为目标Surface产生帧。请求可以通过addTarget关联若干个Surface，但它们必须是创建拍摄会话时使用的Surface的子集。
CameraCharacteristics 相机信息。
CaptureResult 部分拍摄结果信息。
TotalCaptureResult 完整拍摄结果信息。
ImageReader 图片读取器。接收图片的对象。
Surface 底片。接收或展示原始影像的对象，是数据管道终点。可以绑定到SurfaceView（预览）、ImageReader（获取图像）或MediaRecorder（录制视频）。

2. 监听器

CameraDevice.StateCallback 相机状态监听器。
CameraCaptureSession.StateCallback 相机拍摄会话状态监听器。
CameraCaptureSession.CaptureCallback 拍摄结果监听器。CaptureCallback只通知结果，图片需要从ImageReader.OnImageAvailableListener中获取。CaptureCallback和OnImageAvailableListener不保证发生顺序。
ImageReader.OnImageAvailableListener 图片监听器。
SurfaceTexture.OnFrameAvailableListener 帧就绪监听器。
MediaRecorder.OnInfoListener 录制状态监听器。
MediaRecorder.OnErrorListener 录制错误监听器。

3. 使用Camera2 API时涉及的线程/进程

相机服务进程 cameraserver系统进程（用户态服务），负责管理相机硬件资源、处理底层传感器控制和图像处理流水线。包括打开/关闭相机设备、配置会话、处理捕获请求和返回元数据，通过Binder与应用进程通信。
图像渲染线程处理预览画面和拍照结果的渲染，通常与显示界面（如 SurfaceView/TextureView）绑定。
1. SurfaceView 由系统单独创建渲染线程（非主线程），通过双缓冲机制高效更新预览画面。
2. TextureView 依赖主线程或 OpenGL 线程渲染，需开启硬件加速，但更灵活（支持缩放、旋转）。
3. 数据接收通过ImageReader的OnImageAvailableListener在子线程中异步接收图像数据。
应用主线程管理UI交互、权限请求、生命周期回调，并协调其他线程的工作。所有Camera2耗时操作（如打开相机、创建会话）需在后台线程执行，避免阻塞UI。通常使用HandlerThread配合Handler处理回调。通过Handler将相机事件（如 onCaptureCompleted）从后台线程转发到主线程更新UI。

4. CaptureRequest分类

重复请求。通过setRepeatingRequest()提交的请求会持续执行，形成一个持续请求链，直到被手动停止（stopRepeating()）或被新请求覆盖。主要用于预览等需连续输出图像流的场景，例如实时显示摄像头画面。重复请求不阻塞后续请求，系统自动按帧率持续处理。但优先级较低，可被单次请求（如拍照）中断。中断后需要手动恢复预览。
单次请求。通过capture()或captureBurst()提交，执行后自动清除。适用于拍照、手动对焦锁定等需即时触发的操作。单次请求优先级高，会中断重复请求运行。请求提交后立即返回，拍摄结果通过回调异步返回。

在CameraCaptureSession中，可以连续且不等待拍摄完成就发送新CaptureRequest。但要注意避免请求过多超出流水线容量，导致帧丢弃或延迟。可以通过CaptureCallback监听状态，控制请求频率。通过CameraCharacteristics的REQUEST_PIPELINE_MAX_DEPTH可以得到流水线容量。

5. 拍摄一张照片需要确认下列资源或状态就绪

资源就绪。
1. 获得授权。
2. 相机CameraDevice就绪。
3. 相机拍摄会话CameraCaptureSession就绪。
4. 图像阅读器ImageReader就绪（提供Surface）。
3A状态就绪。
1. 自动曝光AE收敛（AE_STATE_CONVERGED）或锁定（AE_STATE_LOCKED）。否则可能过曝/欠曝。
2. 自动对焦AF锁定（AF_STATE_FOCUSED_LOCKED）。连续对焦模式下可以容忍ACTIVE_SCAN状态。否则可能主体模糊或焦点偏移。
3. 自动白平衡AWB收敛（AWB_STATE_CONVERGED）。否则可能产生色偏。
其他状态
1. 闪光灯充电完成（FLASH_STATE_READY）。否则可能导致闪光失败或亮度不足。
2. 光学防抖OIS镜片稳定（LENS_STATE_STATIONARY）。否则可能防抖不生效。
3. 降噪模式（NOISE_REDUCTION_MODE_HIGH_QUALITY）。否则可能降噪算法不生效。
4. 传感器稳定性（SENSOR_SENSITIVITY）。

6. 中断3A算法的操作

切换控制模式CONTROL_MODE。
切换场景模式SCENE_MODE。
触发3A操作。
锁定或解锁3A参数。
停止预览流stopRepeating()。
请求中包含与当前3A参数冲突的3A参数。
重启相机或会话。
光线剧烈变化。

7. 拍摄请求处理路径

CameraCaptureSessionImpl.captureCameraDeviceImpl.captureCameraDeviceImpl.submitCaptureRequest检查Target和Surfacethrow "Each request must have at least one Surface target"throw "Null Surface targets are not allowed"stopRepeating() // 中断重复请求。ICameraDeviceUserWrapper.submitRequestList()ICameraDeviceUser.submitRequestList()// 通过ICameraDeviceUser.aidl调用C++代码。CameraDeviceClient::submitRequestListCamera3Device::captureListCamera3Device::submitRequestsHelperif (repeating) Camera3Device::RequestThread::setRepeatingRequestsList<sp<CaptureRequest>> mRepeatingRequests.push_back// 后续由Camera3Device::RequestThread异步处理。elseCamera3Device::RequestThread::queueRequestListList<sp<CaptureRequest>> mRequestQueue.push_back// 后续由Camera3Device::RequestThread异步处理。

8. 后台线程主循环

Camera3Device::RequestThread::threadLoop() {waitForNextRequestBatch();prepareHalRequests();sendRequestsBatch();Camera3Device::HalInterface::processBatchCaptureRequestsCameraDeviceSession::processCaptureRequestCameraDeviceSession::processOneCaptureRequestcamera3_device_t->ops->process_capture_requestcamera3_device_ops.process_capture_request// 通用实现。Camera::processCaptureRequestCamera::processCaptureBuffer
}