现在的手机一般都会提供相机功能，有些相机的镜头甚至支持1000万以上像素，有些甚至支持光学变焦，这些手机已经变成了专业数码相机。为了充分利用手机上的相机功能，Android应用可以控制拍照和录制视频。 使用Android 5.0的Camera v2拍照 Android 5.0对拍照API进行了全新的设计，新增了全新设计的Camera v2 API，这些API不仅大幅提高了Android系统拍照的功能，还能支持RAW照片输出，甚至允许程序调整相机的对焦模式、曝光模式、快门等。 Android 5.0的Camera v2主要涉及如下API。 ØCameraManager：摄像头管理器。这是一个全新的系统管理器，专门用于检测系统摄像头、打开系统摄像头。除此之外，调用CameraManager的getCameraCharacteristics(String)方法即可获取指定摄像头的相关特性。 ØCameraCharacteristics：摄像头特性。该对象通过CameraManager来获取，用于描述特定摄像头所支持的各种特性。 ØCameraDevice：代表系统摄像头。该类的功能类似于早期的Camera类。 ØCameraCaptureSession：这是一个非常重要的API，当程序需要预览、拍照时，都需要先通过该类的实例创建Session。而且不管预览还是拍照，也都是由该对象的方法进行控制的，其中控制预览的方法为setRepeatingRequest()；控制拍照的方法为capture()。 为了监听CameraCaptureSession的创建过程，以及监听CameraCaptureSession的拍照过程，Camera v2 API为CameraCaptureSession提供了StateCallback、CaptureCallback等内部类。 ØCameraRequest和CameraRequest.Builder：当程序调用setRepeatingRequest()方法进行预览时，或调用capture()方法进行拍照时，都需要传入CameraRequest参数。CameraRequest代表了一次捕获请求，用于描述捕获图片的各种参数设置，比如对焦模式、曝光模式……总之，程序需要对照片所做的各种控制，都通过CameraRequest参数进行设置。CameraRequest.Builder则负责生成CameraRequest对象。 理解了上面API的功能和作用之后，接下来即可使用Camera v2 API来控制摄像头拍照了。控制拍照的步骤大致如下。 调用CameraManager的openCamera(String cameraId, CameraDevice.StateCallback callback, Handler handler)方法打开指定摄像头。该方法的第一个参数代表要打开的摄像头ID；第二个参数用于监听摄像头的状态；第三个参数代表执行callback的Handler，如果程序希望直接在当前线程中执行callback，则可将handler参数设为null。 当摄像头被打开之后，程序即可获取CameraDevice—即根据摄像头ID获取了指定摄像头设备，然后调用CameraDevice的createCaptureSession(List<Surface> outputs, CameraCaptureSession. StateCallback callback，Handler handler)方法来创建CameraCaptureSession。该方法的第一个参数是一个List集合，封装了所有需要从该摄像头获取图片的Surface，第二个参数用于监听CameraCaptureSession的创建过程；第三个参数代表执行callback的Handler，如果程序希望直接在当前线程中执行callback，则可将handler参数设为null。 不管预览还是拍照，程序都调用CameraDevice的createCaptureRequest(int templateType)方法创建CaptureRequest.Builder，该方法支持TEMPLATE_PREVIEW（预览）、TEMPLATE_RECORD（拍摄视频）、TEMPLATE_STILL_CAPTURE（拍照）等参数。 通过第3步所调用方法返回的CaptureRequest.Builder设置拍照的各种参数，比如对焦模式、曝光模式等。 调用CaptureRequest.Builder的build()方法即可得到CaptureRequest对象，接下来程序可通过CameraCaptureSession的setRepeatingRequest()方法开始预览，或调用capture()方法拍照。 实例：拍照时自动对焦
本实例示范了使用Camera v2来进行拍照。当用户按下拍照键时，该应用会自动对焦，当对焦成功时拍下照片。该程序的界面中提供了一个自定义TextureView来显示预览取景，十分简单。该自定义TextureView类的代码如下。 程序清单：codes\11\3\CameraV2Test\app\src\main\java\org\crazyit\media\MainActivity.java public class AutoFitTextureView extends TextureView { private int mRatioWidth = 0; private int mRatioHeight = 0; public AutoFitTextureView(Context context, AttributeSet attrs) { super(context, attrs); } public void setAspectRatio(int width, int height) { mRatioWidth = width; mRatioHeight = height; requestLayout(); } @Override protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) { super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec); int width = MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec); int height = MeasureSpec.getSize(heightMeasureSpec); if (0 == mRatioWidth || 0 == mRatioHeight) { setMeasuredDimension(width, height); } else { if (width < height * mRatioWidth / mRatioHeight) { setMeasuredDimension(width, width * mRatioHeight / mRatioWidth); } else { setMeasuredDimension(height * mRatioWidth / mRatioHeight, height); } } } } 接下来的MainActivity将会使用CameraManager来打开CameraDevice，并通过CameraDevice创建CameraCaptureSession，然后即可通过CameraCaptureSession进行预览或拍照了。该Activity的代码如下。 程序清单：codes\11\3\CameraV2Test\app\src\main\java\org\crazyit\media\MainActivity.java public class MainActivity extends Activity implements View.OnClickListener { private static final SparseIntArray ORIENTATIONS = new SparseIntArray(); static { ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_0, 90); ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_90, 0); ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_180, 270); ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_270, 180); } private AutoFitTextureView textureView; //摄像头ID（通常0代表后置摄像头，1代表前置摄像头） private String mCameraId = "0"; //定义代表摄像头的成员变量 private CameraDevice cameraDevice; //预览尺寸 private Size previewSize; private CaptureRequest.Builder previewRequestBuilder; //定义用于预览照片的捕获请求 private CaptureRequest previewRequest; //定义CameraCaptureSession成员变量 private CameraCaptureSession captureSession; private ImageReader imageReader; private final TextureView.SurfaceTextureListener mSurfaceTextureListener = new TextureView.SurfaceTextureListener() { @Override public void onSurfaceTextureAvailable(SurfaceTexture texture , int width, int height) { //当TextureView可用时，打开摄像头 openCamera(width, height); } @Override public void onSurfaceTextureSizeChanged(SurfaceTexture texture , int width, int height){ } @Override public boolean onSurfaceTextureDestroyed(SurfaceTexture texture) { return true; } @Override public void onSurfaceTextureUpdated(SurfaceTexture texture){} }; private final CameraDevice.StateCallback stateCallback = new CameraDevice. StateCallback() { //摄像头被打开时激发该方法 @Override public void onOpened(CameraDevice cameraDevice) { MainActivity.this.cameraDevice = cameraDevice; //开始预览 createCameraPreviewSession(); //② } //摄像头断开连接时激发该方法 @Override public void onDisconnected(CameraDevice cameraDevice) { cameraDevice.close(); MainActivity.this.cameraDevice = null; } //打开摄像头出现错误时激发该方法 @Override public void onError(CameraDevice cameraDevice, int error) { cameraDevice.close(); MainActivity.this.cameraDevice = null; MainActivity.this.finish(); } }; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.main); textureView = (AutoFitTextureView) findViewById(R.id.texture); //为该组件设置监听器 textureView.setSurfaceTextureListener(mSurfaceTextureListener); findViewById(R.id.capture).setOnClickListener(this); } @Override public void onClick(View view) { captureStillPicture(); } private void captureStillPicture() { try { if (cameraDevice == null) { return; } //创建作为拍照的CaptureRequest.Builder final CaptureRequest.Builder captureRequestBuilder = cameraDevice .createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_STILL_CAPTURE); //将imageReader的surface作为CaptureRequest.Builder的目标 captureRequestBuilder.addTarget(imageReader.getSurface()); //设置自动对焦模式 captureRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE, CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE); //设置自动曝光模式 captureRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE, CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE_ON_AUTO_FLASH); //获取设备方向 int rotation = getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation(); //根据设备方向计算设置照片的方向 captureRequestBuilder.set(CaptureRequest.JPEG_ORIENTATION , ORIENTATIONS.get(rotation)); //停止连续取景 captureSession.stopRepeating(); //捕获静态图像 captureSession.capture(captureRequestBuilder.build() , new CameraCaptureSession.CaptureCallback() //⑤ { //拍照完成时激发该方法 @Override public void onCaptureCompleted(CameraCaptureSession session , CaptureRequest request, TotalCaptureResult result) { try { //重设自动对焦模式 previewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_TRIGGER, CameraMetadata.CONTROL_AF_TRIGGER_CANCEL); //设置自动曝光模式 previewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE, CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE_ON_AUTO_FLASH); //打开连续取景模式 captureSession.setRepeatingRequest(previewRequest, null, null); } catch (CameraAccessException e) { e.printStackTrace(); } } }, null); } catch (CameraAccessException e) { e.printStackTrace(); } } //打开摄像头 private void openCamera(int width, int height) { setUpCameraOutputs(width, height); CameraManager manager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_ SERVICE); try { //打开摄像头 manager.openCamera(mCameraId, stateCallback, null); //① } catch (CameraAccessException e) { e.printStackTrace(); } } private void createCameraPreviewSession() { try { SurfaceTexture texture = textureView.getSurfaceTexture(); texture.setDefaultBufferSize(previewSize.getWidth(), previewSize.getHeight()); //创建作为预览的CaptureRequest.Builder previewRequestBuilder = cameraDevice .createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW); //将textureView的surface作为CaptureRequest.Builder的目标 previewRequestBuilder.addTarget(new Surface(texture)); //创建CameraCaptureSession，该对象负责管理处理预览请求和拍照请求 cameraDevice.createCaptureSession(Arrays.asList(surface , imageReader.getSurface()), new CameraCaptureSession.StateCallback() //③ { @Override public void onConfigured(CameraCaptureSession cameraCaptureSession) { //如果摄像头为null，直接结束方法 if (null == cameraDevice) { return; } //当摄像头已经准备好时，开始显示预览 captureSession = cameraCaptureSession; try { //设置自动对焦模式 previewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE, CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE); //设置自动曝光模式 previewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE, CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE_ON_AUTO_FLASH); //开始显示相机预览 previewRequest = previewRequestBuilder.build(); //设置预览时连续捕获图像数据 captureSession.setRepeatingRequest(previewRequest, null, null); //④ } catch (CameraAccessException e) { e.printStackTrace(); } } @Override public void onConfigureFailed(CameraCaptureSession cameraCaptureSession) { Toast.makeText(MainActivity.this, "配置失败！" , Toast.LENGTH_SHORT).show(); } }, null ); } catch (CameraAccessException e) { e.printStackTrace(); } } private void setUpCameraOutputs(int width, int height) { CameraManager manager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_ SERVICE); try { //获取指定摄像头的特性 CameraCharacteristics characteristics = manager.getCameraCharacteristics(mCameraId); //获取摄像头支持的配置属性 StreamConfigurationMap map = characteristics.get( CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP); //获取摄像头支持的最大尺寸 Size largest = Collections.max( Arrays.asList(map.getOutputSizes(ImageFormat.JPEG)), new CompareSizesByArea()); //创建一个ImageReader对象，用于获取摄像头的图像数据 imageReader = ImageReader.newInstance(largest.getWidth(), largest.getHeight(), ImageFormat.JPEG, 2); imageReader.setOnImageAvailableListener( new ImageReader.OnImageAvailableListener() { //当照片数据可用时激发该方法 @Override public void onImageAvailable(ImageReader reader) { //获取捕获的照片数据 Image image = reader.acquireNextImage(); ByteBuffer buffer = image.getPlanes()[0].getBuffer(); byte[] bytes = new byte[buffer.remaining()]; //使用IO流将照片写入指定文件 File file = new File(getExternalFilesDir(null), "pic.jpg"); buffer.get(bytes); try ( FileOutputStream output = new FileOutputStream(file)) { output.write(bytes); Toast.makeText(MainActivity.this, "保存: " + file, Toast.LENGTH_SHORT).show(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { image.close(); } } }, null); //获取最佳的预览尺寸 previewSize = chooseOptimalSize(map.getOutputSizes( SurfaceTexture.class), width, height, largest); //根据选中的预览尺寸来调整预览组件（TextureView）的长宽比 int orientation = getResources().getConfiguration().orientation; if (orientation == Configuration.ORIENTATION_LANDSCAPE) { textureView.setAspectRatio(previewSize.getWidth(), previewSize. getHeight()); } else { textureView.setAspectRatio(previewSize.getHeight(), previewSize.getWidth()); } } catch (CameraAccessException e) { e.printStackTrace(); } catch (NullPointerException e) { System.out.println("出现错误。"); } } private static Size chooseOptimalSize(Size[] choices , int width, int height, Size aspectRatio) { //收集摄像头支持的大过预览Surface的分辨率 List<Size> bigEnough = new ArrayList<>(); int w = aspectRatio.getWidth(); int h = aspectRatio.getHeight(); for (Size option : choices) { if (option.getHeight() == option.getWidth() * h / w && option.getWidth() >= width && option.getHeight() >= height) { bigEnough.add(option); } } //如果找到多个预览尺寸，获取其中面积最小的 if (bigEnough.size() > 0) { return Collections.min(bigEnough, new CompareSizesByArea()); } else { System.out.println("找不到合适的预览尺寸！！！"); return choices[0]; } } //为Size定义一个比较器Comparator static class CompareSizesByArea implements Comparator<Size> { @Override public int compare(Size lhs, Size rhs) { //强转为long保证不会发生溢出 return Long.signum((long) lhs.getWidth() * lhs.getHeight() - (long) rhs.getWidth() * rhs.getHeight()); } } } 上面程序中的①号粗体字代码用于打开系统摄像头，openCamera()方法的第一个参数代表请求打开的摄像头ID，此处传入的摄像头ID为"0"，这代表打开设备后置摄像头；如果需要打开设备指定摄像头（比如前置摄像头），可以在调用openCamera()方法时传入相应的摄像头ID。 CameraManager提供了getCameraIdList()方法来获取设备的摄像头列表，还提供了getCameraCharacteristics(String cameraId)方法来获取指定摄像头的特性。例如如下代码： //获取设备上摄像头列表 String[] ids = CameraManager.getCameraIdList(); //创建一个空的CameraInfo对象，用于获取摄像头信息 Camera.CameraInfo cameraInfo = new Camera.CameraInfo(); for ( String id : ids) { CameraCharacteristics cc = getCameraCharacteristics(id); //接下来的代码就可以通过cc来获取该摄像头的特性了 ... } 上面程序中的①号粗体字代码打开后置摄像头时传入了一个stateCallback参数，该参数代表的对象可检测摄像头的状态改变，当摄像头的状态发生改变时，程序将会自动回调该对象的相应方法。该程序的关键是重写了stateCallback的onOpened(CameraDevice cameraDevice)方法—当摄像头被打开时将会自动激发该方法，通过该方法的参数即可让程序获取被打开的摄像头设备。除此之外，程序在onOpened()方法的②号粗体字代码处调用createCameraPreviewSession()方法创建了CameraCaptureSession，并开始预览取景。 createCameraPreviewSession()方法中的③号粗体字代码调用了CameraDevice的createCaptureSession()方法来创建CameraCaptureSession，调用该方法时也传入了一个CameraCaptureSession.StateCallback参数，这样即可保证当CameraCaptureSession被创建成功之后立即开始预览。 createCameraPreviewSession()方法的第一行粗体字代码将texture组件添加为previewRequestBuilder的target，这意味着程序通过previewRequestBuilder获取的图像数据将会被显示在texture组件上。 程序重写了CameraCaptureSession.StateCallback的onConfigured()方法—当CameraCaptureSession创建成功时将会自动回调该方法，该方法先通过previewRequestBuilder设置了预览参数，然后调用CameraCaptureSession对象的setRepeatingRequest()方法开始预览。 当单击程序界面上的拍照按钮时，程序将会激发该Activity的captureStillPicture()方法。该方法的实现逻辑同样很简单：程序先创建一个CaptureRequest.Builder对象，该方法中第一行粗体字代码将ImageReader添加成CaptureRequest.Builder的target—这意味着当程序拍照时，图像数据将会被传给此ImageReader。接下来程序通过CaptureRequest.Builder设置了拍照参数，然后通过⑤号粗体字代码调用CameraCaptureSession的capture()方法拍照即可，调用该方法时也传入了CaptureCallback参数，这样可以保证拍照完成之后会重新开始预览。 注意：该应用打开摄像头、创建CameraCaptureSession、预览、拍照时都没有传入Handler参数，这意味着程序直接在主线程中完成相应的Callback任务，这样可能导致程序响应变慢。对于实际的应用，我们建议传入Handler参数，这样即可让Handler使用新线程来执行Callback任务，这样才可提高应用的响应速度。 由于该程序需要使用手机的摄像头，因此还需要在AndroidManifest.xml文件中增加如下配置： <!--授予该程序使用摄像头的权限 --> <uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" /> 在Genymotion模拟器上运行该程序可能看到如图1所示的预览界面—这是因为Genymotion模拟器可以使用宿主电脑上的摄像头作为相机摄像头。 为了让模拟器能显示图1所示的预览界面，建议读者启用Genymotion模拟器的摄像头支持：单击Genymotion模拟器右边的摄像头图标，即可看到如图2所示的对话框。按该图上标出的提示即可打开Genymotion模拟器的摄像头支持。 运行该程序，按下右下角的“拍照”键，程序将会把拍得的照片保存下来，界面上也会显示该照片的存储目录。
图1 预览界面
