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【Android虚拟摄像头】七、安卓15系统实现虚拟摄像头

news 2025/9/9 8:33:49

目录

前情提要

本篇目标

一、刷入LineageOS系统

二、搭建LineageOS22.2编译环境

三、修改CameraServer进程文件读写权限

1. 修改SELinux策略文件

2. 修改内核namei.c文件

3. 处理FUSE文件系统

四、用本地YUV文件替换摄像头画面

1. 降级Gralloc模块版本

2. 修改Surface创建时配置的图像格式

3. 读取本地YUV文件替换摄像头画面

4. 把摄像头预览画面替换为黑白图像（可选）

五、刷机测试

1. 整包刷机测试

2. 单文件编译替换测试

完整代码下载

总结

前情提要

在上一篇文章中，我们通过对内存初始化流程进行优化，及通过libyuv库进行优化，成功对额外处理的耗时从26.9毫秒优化到了7.2毫秒，掉帧问题得到了显著改善

但实际测试中，发现抖音直播时会认为一加5T的手机硬件性能较差，对直播画面质量及帧率严重压缩，导致直播效果大打折扣

本篇目标

把一加5T（Android10）设备替换为一加9（Android15）并实现虚拟摄像头，从硬件层面彻底提升性能

一、刷入LineageOS系统

参考另一篇文章 一加9刷入LineageOS 22.2 + Root教程 为一加9手机刷入LineageOS 22.2系统，并获取root权限

二、搭建LineageOS22.2编译环境

参考另一篇文章 为一加9手机编译LineageOS 22.2(Android 15)系统 完成编译环境搭建，并完成初次编译

三、修改CameraServer进程文件读写权限

1. 修改SELinux策略文件

修改 ./system/sepolicy/private/cameraserver.te 策略配置文件，加入 /sdcard目录读写权限

# cameraserver.te
...
neverallow cameraserver domain:{ udp_socket rawip_socket } *;
neverallow cameraserver { domain userdebug_or_eng(`-su') }:tcp_socket *;### ******************************************************
### 【新增策略开始】
### ******************************************************allow cameraserver storage_file:dir { search getattr open read write add_name };
allow cameraserver storage_file:file { create read write open getattr };allow cameraserver mnt_user_file:dir { search getattr open read write add_name };
allow cameraserver mnt_user_file:file { create read write open getattr };
allow cameraserver mnt_user_file:lnk_file read;allow cameraserver sdcardfs:dir { search getattr open read write add_name };
allow cameraserver sdcardfs:file { create read write open getattr };allow cameraserver media_rw_data_file:dir { search getattr open read write add_name };
allow cameraserver media_rw_data_file:file { create read write open getattr };allow cameraserver mnt_pass_through_file:dir { search getattr open read write add_name };
allow cameraserver mnt_pass_through_file:file { create read write open getattr };
allow cameraserver mnt_pass_through_file:lnk_file read;### ******************************************************
### 【新增策略结束】
### ******************************************************

特别说明：添加mnt_pass_through_file策略是为了绕开FUSE，下文中会具体说明

2. 修改内核namei.c文件

修改 ./kernel/oneplus/sm8350/fs/namei.c 内核代码文件，添加 相机用户组文件系统访问放行代码

// namei.c
int generic_permission(struct inode *inode, int mask)
{int ret;/******************************************************************* 【添加放行代码】******************************************************************/const struct cred *cred = current_cred();kuid_t cameraserver_uid = KUIDT_INIT(1047);if (uid_eq(cred->fsuid, cameraserver_uid)) {// 当前进程属于camera组return 0;}/******************************************************************* 【添加放行代码结束】******************************************************************//** Do the basic permission checks.*/ret = acl_permission_check(inode, mask);...return -EACCES;
}

特别说明：如果不判断特定用户组直接全部放行不会影响功能，但会导致抖音刷脸界面无法拉起，猜测可能是抖音在刷脸环境检测时做了权限拒绝试探，期望访问某个目录后被系统拒绝，但当我们全部放行后，抖音在试探中未被拒绝，就认为设备环境有风险

3. 处理FUSE文件系统

安卓11及更高的版本引入了FUSE文件系统安全机制，导致CameraServer进程直接读写/sdcard目录时，即使在内核和SELinux中完成了放行，依旧会被拒绝访问

一般我们可以通过关闭FUSE模块等方案解决该问题

但经我们测试发现，一加9的LineageOS22.2系统中存在/mnt/pass_through/0/emulated/0路径，该路径也指向/sdcard目录，且未被FUSE保护，所以我们可以直接使用该路径，而无需费心处理FUSE

四、用本地YUV文件替换摄像头画面

1. 降级Gralloc模块版本

经测试发现，由于一加9设备在处理摄像头返回buffer时未采用标准YUV格式，导致 GraphicBufferMapper::get().lockYCbCr 函数在一加9设备上返回的 android_ycbcr 结构体未被正确赋值，但可通过降级Gralloc模块版本解决该问题

我们在这里把默认的 gralloc4 降级为 gralloc3 解决该问题

修改 ./frameworks/native/libs/ui/GraphicBufferMapper.cpp 代码文件，在 mMapper初始化环节注释掉Gralloc5及Gralloc4版本检查代码

// GraphicBufferMapper.cpp
GraphicBufferMapper::GraphicBufferMapper() {/******************************************************************* 【注释原有代码】******************************************************************/// mMapper = std::make_unique<const Gralloc5Mapper>();// if (mMapper->isLoaded()) {//     mMapperVersion = Version::GRALLOC_5;//     return;// }// mMapper = std::make_unique<const Gralloc4Mapper>();// if (mMapper->isLoaded()) {//     mMapperVersion = Version::GRALLOC_4;//     return;// }/******************************************************************* 【注释代码结束】******************************************************************/mMapper = std::make_unique<const Gralloc3Mapper>();if (mMapper->isLoaded()) {mMapperVersion = Version::GRALLOC_3;return;}...
}

2. 修改Surface创建时配置的图像格式

经测试发现，一加9设备默认采用的厂商私有图像格式存在压缩优化处理，并不是NV12或NV21等标准YUV平面格式，导致我们无法解析和替换

我们采用修改默认图像格式的方案，解决图像数据无法正确解析的问题

修改 ./frameworks/av/services/camera/libcameraservice/device3/Camera3Device.cpp 代码文件，在 输出流配置环节 把 厂商私有格式 修改为 YCbCr_420_888格式

// Camera3Device.cpp
status_t Camera3Device::configureStreamsLocked(int operatingMode,const CameraMetadata& sessionParams, bool notifyRequestThread) {.../******************************************************************* 【新增代码开始】：在调用HAL的configureStreams之前，遍历所有输出流，修改格式******************************************************************/ALOGD("%s: Attempting to override stream formats for YUV output", __FUNCTION__);for (size_t i = 0; i < streams.size(); i++) {camera3::camera_stream_t* stream = streams[i];// 只处理输出流if (stream->stream_type != CAMERA_STREAM_OUTPUT) {continue;}// 识别 IMPLEMENTATION_DEFINED 格式的流if (stream->format == HAL_PIXEL_FORMAT_IMPLEMENTATION_DEFINED) {ALOGD("Stream %zu: Overriding format from IMPLEMENTATION_DEFINED (0x%x) to YCbCr_420_888 (0x%x)",i, stream->format, HAL_PIXEL_FORMAT_YCbCr_420_888);// 1. 修改格式stream->format = HAL_PIXEL_FORMAT_YCbCr_420_888;// 2. 修改 usage flags，移除硬件渲染相关的标志，添加CPU读取标志stream->usage = (stream->usage & ~(GRALLOC_USAGE_HW_TEXTURE | GRALLOC_USAGE_HW_COMPOSER |GRALLOC_USAGE_HW_VIDEO_ENCODER)) |GRALLOC_USAGE_SW_READ_OFTEN;mComposerOutput = false;ALOGD("Stream %zu: New usage flags: 0x%x", i, stream->usage);}}/******************************************************************* 【新增代码结束】******************************************************************/// Do the HAL configuration; will potentially touch stream// max_buffers, usage, priv fields, data_space and format// fields for IMPLEMENTATION_DEFINED formats as well as hal buffer managed// streams and use_hal_buf_manager (in case aconfig flag session_hal_buf_manager// is not enabled but the HAL supports session specific hal buffer manager).int64_t logId = mCameraServiceProxyWrapper->getCurrentLogIdForCamera(mId);const camera_metadata_t *sessionBuffer = sessionParams.getAndLock();res = mInterface->configureStreams(sessionBuffer, &config, bufferSizes, logId);sessionParams.unlock(sessionBuffer);...return OK;
}

3. 读取本地YUV文件替换摄像头画面

修改 ./frameworks/av/services/camera/libcameraservice/device3/Camera3OutputStream.cpp 代码文件，把 摄像头预览画面 替换为 本地YUV图片文件

// Camera3OutputStream.cpp
...
#include <libyuv.h>
...
status_t Camera3OutputStream::returnBufferCheckedLocked(const camera_stream_buffer &buffer,nsecs_t timestamp,nsecs_t readoutTimestamp,[[maybe_unused]] bool output,int32_t transform,const std::vector<size_t>& surface_ids,/*out*/sp<Fence> *releaseFenceOut) {...ANativeWindowBuffer *anwBuffer = container_of(buffer.buffer, ANativeWindowBuffer, handle);/******************************************************************* 【替换相机预览画面】******************************************************************/android_ycbcr ycbcr = {};GraphicBufferMapper &gmapper = GraphicBufferMapper::get();res = gmapper.lockYCbCr(*buffer.buffer,GRALLOC_USAGE_SW_WRITE_OFTEN,Rect(anwBuffer->width, anwBuffer->height),&ycbcr);gmapper.unlock(*buffer.buffer);if (res == OK) {ALOGD("YCbCr lock success. w=%d, h=%d, y=%p, cb=%p, cr=%p, ystride=%zu, cstride=%zu",anwBuffer->width, anwBuffer->height, ycbcr.y, ycbcr.cb, ycbcr.cr, ycbcr.ystride, ycbcr.cstride);// 读取YUV数据std::ifstream file("/mnt/pass_through/0/emulated/0/1.yuv", std::ios::binary);std::ifstream wFile("/mnt/pass_through/0/emulated/0/1.width");std::ifstream hFile("/mnt/pass_through/0/emulated/0/1.height");int yuvWidth;int yuvHeight;wFile >> yuvWidth;hFile >> yuvHeight;wFile.close();hFile.close();// 分别计算Y分量和UV分量的尺寸int ySize = yuvWidth * yuvHeight;int uvSize = (yuvWidth / 2) * (yuvHeight / 2);// 初始化YUV分量std::vector<uint8_t>yPlane(ySize);std::vector<uint8_t>uPlane(uvSize);std::vector<uint8_t>vPlane(uvSize);// 分别读取YUV分量file.read(reinterpret_cast<char*>(yPlane.data()), ySize);file.read(reinterpret_cast<char*>(uPlane.data()), uvSize);file.read(reinterpret_cast<char*>(vPlane.data()), uvSize);file.close();// 缩放int scaledYSize = anwBuffer->width * anwBuffer->height;int scaledUVSize = (anwBuffer->width / 2) * (anwBuffer->height / 2);std::vector<uint8_t>scaledYPlane(scaledYSize);std::vector<uint8_t>scaledUPlane(scaledUVSize);std::vector<uint8_t>scaledVPlane(scaledUVSize);libyuv::I420Scale(yPlane.data(), yuvWidth,                   // 源YuPlane.data(), yuvWidth / 2,               // 源UvPlane.data(), yuvWidth / 2,               // 源VyuvWidth, yuvHeight,                       // 源分辨率scaledYPlane.data(), anwBuffer->width,     // 目标YscaledUPlane.data(), anwBuffer->width/2,   // 目标UscaledVPlane.data(), anwBuffer->width/2,   // 目标VanwBuffer->width, anwBuffer->height,       // 目标分辨率libyuv::kFilterBox                         // 高质量缩放);// 替换画面libyuv::I420ToNV12(scaledYPlane.data(),                // 源Y平面指针anwBuffer->width,                   // 源Y stride (I420通常连续存储，stride=width)scaledUPlane.data(),                // 源U平面指针anwBuffer->width / 2,               // 源U stride (I420 U/V宽度是Y的一半)scaledVPlane.data(),                // 源V平面指针anwBuffer->width / 2,               // 源V stride (同U)static_cast<uint8_t*>(ycbcr.y),     // 目标Y平面ycbcr.ystride,                      // 目标Y stridestatic_cast<uint8_t*>(ycbcr.cb),    // 目标UV平面(NV12中cb指向UV交织数据)ycbcr.cstride,                      // 目标UV strideanwBuffer->width,                   // 图像宽度anwBuffer->height                   // 图像高度);gmapper.unlock(*buffer.buffer);}/******************************************************************* 【替换相机预览画面结束】******************************************************************/  ...return res;
}

4. 把摄像头预览画面替换为黑白图像（可选）

在调试期间，为了方便验证修改效果，我们可以通过下面的代码把摄像头预览画面替换为黑白图像

// Camera3OutputStream.cpp
...
status_t Camera3OutputStream::returnBufferCheckedLocked(const camera_stream_buffer &buffer,nsecs_t timestamp,nsecs_t readoutTimestamp,[[maybe_unused]] bool output,int32_t transform,const std::vector<size_t>& surface_ids,/*out*/sp<Fence> *releaseFenceOut) {...ANativeWindowBuffer *anwBuffer = container_of(buffer.buffer, ANativeWindowBuffer, handle);/******************************************************************* 【替换相机预览画面】******************************************************************/android_ycbcr ycbcr = {};GraphicBufferMapper &gmapper = GraphicBufferMapper::get();res = gmapper.lockYCbCr(*buffer.buffer,GRALLOC_USAGE_SW_WRITE_OFTEN,Rect(anwBuffer->width, anwBuffer->height),&ycbcr);gmapper.unlock(*buffer.buffer);if (res == OK) {ALOGD("YCbCr lock success. w=%d, h=%d, y=%p, cb=%p, cr=%p, ystride=%zu, cstride=%zu",anwBuffer->width, anwBuffer->height, ycbcr.y, ycbcr.cb, ycbcr.cr, ycbcr.ystride, ycbcr.cstride);uint8_t* dstUV = static_cast<uint8_t*>(ycbcr.cb);int uvWidth = anwBuffer->width / 2;int uvHeight = anwBuffer->height / 2;// 把UV分量设置为0x80(128)把画面变为黑白for (int y = 0; y < uvHeight; y++) {// 复制有效数据for (int x = 0; x < uvWidth; x++) {size_t dstPos = y * ycbcr.cstride + 2 * x;dstUV[dstPos] = 0x80;     // UdstUV[dstPos + 1] = 0x80; // V}}gmapper.unlock(*buffer.buffer);}/******************************************************************* 【替换相机预览画面结束】******************************************************************/  ...return res;
}

五、刷机测试

1. 整包刷机测试

参考之前的文章，执行 source build/envsetup.sh、brunch lemonade 命令，编译生成 ./out/target/product/lemonade/lineage-22.2-2025XXXX-UNOFFICIAL-lemonade.zip 刷机包，刷入手机即可

特别说明：如需降级刷机，需要先重刷dtbo、vbmeta、vendor_boot及boot降低安卓安全版本后才可正常刷入

2. 单文件编译替换测试

执行 mmm frameworks/av/camera/cameraserver 命令重新编译生成 ./out/target/product/lemonade/system/bin/cameraserver 可执行文件后，通过带有root权限的ADB控制台，执行 killall cameraserver && cp /sdcard/cameraserver /system/bin/ 命令替换即可

特别说明：旧版安卓中替换的文件是lib文件，而高版本安卓中需要替换的则是bin文件

完整代码下载

Camera3OutputStream.cpp等5个文件 (安卓15实现虚拟摄像头) - 夸克网盘https://pan.quark.cn/s/4b3aeb622ae0

总结

作者因为很害怕，所以这里并没有对文章进行总结，但贴了一张Hanser的壁纸XD


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