Korzystanie z kilku transmisji z kamery jednocześnie

Uwaga: ta strona dotyczy pakietu Camera2. Jeśli aplikacja nie wymaga określonych, niskiego poziomu funkcji z Aparatu2, zalecamy użycie CameraX. Zarówno aplikacja CameraX, jak i Aparat 2 obsługują Androida 5.0 (poziom interfejsu API 21) i nowsze wersje.

Aplikacja aparatu może używać więcej niż jednego strumienia klatek jednocześnie. W niektórych przypadkach różne strumienie wymagają nawet innej rozdzielczości klatki lub formatu pikseli. Oto niektóre typowe przypadki użycia:

• Nagrywanie wideo: jeden strumień do podglądu, a drugi jest kodowany i zapisywany w pliku.
• Skanowanie kodów kreskowych: jeden strumień do podglądu, a drugi do wykrywania kodów kreskowych.
• Fotografia obliczeniowa: jeden strumień do podglądu, a drugi do wykrywania twarzy i scen.

Podczas przetwarzania ramek wiąże się z nim nieistotny koszt wydajności, który jest mnożony podczas przetwarzania równoległego strumienia lub potoku.

Zasoby takie jak procesory, GPU i DSP mogą korzystać z możliwości ponownego przetwarzania platformy, ale zasoby takie jak pamięć będą rosnąć liniowo.

Wiele celów na żądanie

Kilka strumieni kamer można połączyć w jeden CameraCaptureRequest. Ten fragment kodu pokazuje, jak skonfigurować sesję z kamerą – jeden strumień do podglądu z aparatu, a drugi do przetwarzania obrazu:

val session: CameraCaptureSession = ...  // from CameraCaptureSession.StateCallback

// You will use the preview capture template for the combined streams
// because it is optimized for low latency; for high-quality images, use
// TEMPLATE_STILL_CAPTURE, and for a steady frame rate use TEMPLATE_RECORD
val requestTemplate = CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW
val combinedRequest = session.device.createCaptureRequest(requestTemplate)

// Link the Surface targets with the combined request
combinedRequest.addTarget(previewSurface)
combinedRequest.addTarget(imReaderSurface)

// In this simple case, the SurfaceView gets updated automatically. ImageReader
// has its own callback that you have to listen to in order to retrieve the
// frames so there is no need to set up a callback for the capture request
session.setRepeatingRequest(combinedRequest.build(), null, null)

CameraCaptureSession session = …;  // from CameraCaptureSession.StateCallback

// You will use the preview capture template for the combined streams
// because it is optimized for low latency; for high-quality images, use
// TEMPLATE_STILL_CAPTURE, and for a steady frame rate use TEMPLATE_RECORD
        CaptureRequest.Builder combinedRequest = session.getDevice().createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);

// Link the Surface targets with the combined request
        combinedRequest.addTarget(previewSurface);
        combinedRequest.addTarget(imReaderSurface);

// In this simple case, the SurfaceView gets updated automatically. ImageReader
// has its own callback that you have to listen to in order to retrieve the
// frames so there is no need to set up a callback for the capture request
        session.setRepeatingRequest(combinedRequest.build(), null, null);

Jeśli prawidłowo skonfigurujesz platformy docelowe, ten kod wygeneruje tylko strumienie spełniające minimalną liczbę klatek na sekundę określone przez StreamComfigurationMap.GetOutputMinFrameDuration(int, Size) i StreamComfigurationMap.GetOutputStallDuration(int, Size). Rzeczywista wydajność różni się w zależności od urządzenia, ale Android gwarantuje obsługę określonych kombinacji w zależności od 3 zmiennych: typu wyjściowego, rozmiaru wyjściowego i poziomu sprzętu.

Użycie nieobsługiwanej kombinacji zmiennych może działać z małą liczbą klatek, a w przeciwnym razie uruchamia jedno z nieudanych wywołań zwrotnych. W dokumentacji createCaptureSession opisano, co będzie działać prawidłowo.

Typ wyjściowy

Typ danych wyjściowych odnosi się do formatu kodowania ramek. Możliwe wartości to PRIV, YUV, JPEG i RAW. Opisuje je w dokumentacji createCaptureSession.

Jeśli wybierasz typ danych wyjściowych aplikacji, to jeśli chcesz zmaksymalizować zgodność, stosuj metodę ImageFormat.YUV_420_888 do analizy klatek, a ImageFormat.JPEG – do obrazów nieruchomych. W scenariuszach wyświetlania podglądu i nagrywania prawdopodobnie będziesz używać SurfaceView, TextureView, MediaRecorder, MediaCodec lub RenderScript.Allocation. W takich przypadkach nie określaj formatu obrazu. W celu zapewnienia zgodności będzie on liczony jako ImageFormat.PRIVATE niezależnie od rzeczywistego formatu używanego wewnętrznie. Aby wysłać zapytanie o formaty obsługiwane przez urządzenie z uwzględnieniem jego CameraCharacteristics, użyj tego kodu:

val characteristics: CameraCharacteristics = ...
val supportedFormats = characteristics.get(
    CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP).outputFormats

CameraCharacteristics characteristics = …;
        int[] supportedFormats = characteristics.get(
CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP).getOutputFormats();

Rozmiar wyjściowy

Wszystkie dostępne rozmiary wyjściowe są wymienione według StreamConfigurationMap.getOutputSizes(), ale tylko dwa są związane ze zgodnością: PREVIEW i MAXIMUM. Rozmiary stanowią górną granicę. Jeśli rozmiar PREVIEW będzie działać, będzie działać też wszystko o rozmiarze mniejszym niż PREVIEW. To samo dotyczy witryny MAXIMUM. Opis tych rozmiarów znajdziesz w dokumentacji CameraDevice.

Dostępne rozmiary wyjściowe zależą od wybranego formatu. Biorąc pod uwagę CameraCharacteristics i format, możesz wysłać zapytanie o dostępne rozmiary wyjściowe w ten sposób:

val characteristics: CameraCharacteristics = ...
val outputFormat: Int = ...  // such as ImageFormat.JPEG
val sizes = characteristics.get(
    CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)
    .getOutputSizes(outputFormat)

CameraCharacteristics characteristics = …;
        int outputFormat = …;  // such as ImageFormat.JPEG
Size[] sizes = characteristics.get(
                CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)
                .getOutputSizes(outputFormat);

W przypadku podglądu aparatu i nagrywania użyj klasy docelowej, aby określić obsługiwane rozmiary. Format jest obsługiwany przez samą platformę aparatu:

val characteristics: CameraCharacteristics = ...
val targetClass: Class <T> = ...  // such as SurfaceView::class.java
val sizes = characteristics.get(
    CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)
    .getOutputSizes(targetClass)

CameraCharacteristics characteristics = …;
   int outputFormat = …;  // such as ImageFormat.JPEG
   Size[] sizes = characteristics.get(
                CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)
                .getOutputSizes(outputFormat);

Aby uzyskać rozmiar MAXIMUM, posortuj rozmiary wyjściowe według obszaru i zwróć największą wartość:

fun <T>getMaximumOutputSize(
    characteristics: CameraCharacteristics, targetClass: Class <T>, format: Int? = null):
    Size {
  val config = characteristics.get(
      CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)

  // If image format is provided, use it to determine supported sizes; or else use target class
  val allSizes = if (format == null)
    config.getOutputSizes(targetClass) else config.getOutputSizes(format)
  return allSizes.maxBy { it.height * it.width }
}

 @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.N)
    <T> Size getMaximumOutputSize(CameraCharacteristics characteristics,
                                            Class <T> targetClass,
                                            Integer format) {
        StreamConfigurationMap config = characteristics.get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);

        // If image format is provided, use it to determine supported sizes; else use target class
        Size[] allSizes;
        if (format == null) {
            allSizes = config.getOutputSizes(targetClass);
        } else {
            allSizes = config.getOutputSizes(format);
        }
        return Arrays.stream(allSizes).max(Comparator.comparing(s -> s.getHeight() * s.getWidth())).get();
    }

PREVIEW odnosi się do rozmiaru najlepiej dopasowanego do rozdzielczości ekranu urządzenia lub do 1080p (1920 x 1080), która jest mniejsza. Współczynnik proporcji może nie odpowiadać dokładnie proporcjom ekranu. Aby wyświetlić obraz w trybie pełnoekranowym, konieczne może być dodanie czarnych pasów lub przycięcie do transmisji. Aby uzyskać właściwy rozmiar podglądu, porównaj dostępne rozmiary wyjściowe z rozmiarem wyświetlacza, uwzględniając przy tym, że wyświetlacz może być obrócony.

Poniższy kod określa klasę pomocniczą SmartSize, co ułatwia porównywanie rozmiarów:

/** Helper class used to pre-compute shortest and longest sides of a [Size] */
class SmartSize(width: Int, height: Int) {
    var size = Size(width, height)
    var long = max(size.width, size.height)
    var short = min(size.width, size.height)
    override fun toString() = "SmartSize(${long}x${short})"
}

/** Standard High Definition size for pictures and video */
val SIZE_1080P: SmartSize = SmartSize(1920, 1080)

/** Returns a [SmartSize] object for the given [Display] */
fun getDisplaySmartSize(display: Display): SmartSize {
    val outPoint = Point()
    display.getRealSize(outPoint)
    return SmartSize(outPoint.x, outPoint.y)
}

/**
 * Returns the largest available PREVIEW size. For more information, see:
 * https://d.android.com/reference/android/hardware/camera2/CameraDevice
 */
fun <T>getPreviewOutputSize(
        display: Display,
        characteristics: CameraCharacteristics,
        targetClass: Class <T>,
        format: Int? = null
): Size {

    // Find which is smaller: screen or 1080p
    val screenSize = getDisplaySmartSize(display)
    val hdScreen = screenSize.long >= SIZE_1080P.long || screenSize.short >= SIZE_1080P.short
    val maxSize = if (hdScreen) SIZE_1080P else screenSize

    // If image format is provided, use it to determine supported sizes; else use target class
    val config = characteristics.get(
            CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)!!
    if (format == null)
        assert(StreamConfigurationMap.isOutputSupportedFor(targetClass))
    else
        assert(config.isOutputSupportedFor(format))
    val allSizes = if (format == null)
        config.getOutputSizes(targetClass) else config.getOutputSizes(format)

    // Get available sizes and sort them by area from largest to smallest
    val validSizes = allSizes
            .sortedWith(compareBy { it.height * it.width })
            .map { SmartSize(it.width, it.height) }.reversed()

    // Then, get the largest output size that is smaller or equal than our max size
    return validSizes.first { it.long <= maxSize.long && it.short <= maxSize.short }.size
}

/** Helper class used to pre-compute shortest and longest sides of a [Size] */
    class SmartSize {
        Size size;
        double longSize;
        double shortSize;

        public SmartSize(Integer width, Integer height) {
            size = new Size(width, height);
            longSize = max(size.getWidth(), size.getHeight());
            shortSize = min(size.getWidth(), size.getHeight());
        }

        @Override
        public String toString() {
            return String.format("SmartSize(%sx%s)", longSize, shortSize);
        }
    }

    /** Standard High Definition size for pictures and video */
    SmartSize SIZE_1080P = new SmartSize(1920, 1080);

    /** Returns a [SmartSize] object for the given [Display] */
    SmartSize getDisplaySmartSize(Display display) {
        Point outPoint = new Point();
        display.getRealSize(outPoint);
        return new SmartSize(outPoint.x, outPoint.y);
    }

    /**
     * Returns the largest available PREVIEW size. For more information, see:
     * https://d.android.com/reference/android/hardware/camera2/CameraDevice
     */
    @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.N)
    <T> Size getPreviewOutputSize(
            Display display,
            CameraCharacteristics characteristics,
            Class <T> targetClass,
            Integer format
    ){

        // Find which is smaller: screen or 1080p
        SmartSize screenSize = getDisplaySmartSize(display);
        boolean hdScreen = screenSize.longSize >= SIZE_1080P.longSize || screenSize.shortSize >= SIZE_1080P.shortSize;
        SmartSize maxSize;
        if (hdScreen) {
            maxSize = SIZE_1080P;
        } else {
            maxSize = screenSize;
        }

        // If image format is provided, use it to determine supported sizes; else use target class
        StreamConfigurationMap config = characteristics.get(
                CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);
        if (format == null)
            assert(StreamConfigurationMap.isOutputSupportedFor(targetClass));
        else
            assert(config.isOutputSupportedFor(format));
        Size[] allSizes;
        if (format == null) {
            allSizes = config.getOutputSizes(targetClass);
        } else {
            allSizes = config.getOutputSizes(format);
        }

        // Get available sizes and sort them by area from largest to smallest
        List <Size> sortedSizes = Arrays.asList(allSizes);
        List <SmartSize> validSizes =
                sortedSizes.stream()
                        .sorted(Comparator.comparing(s -> s.getHeight() * s.getWidth()))
                        .map(s -> new SmartSize(s.getWidth(), s.getHeight()))
                        .sorted(Collections.reverseOrder()).collect(Collectors.toList());

        // Then, get the largest output size that is smaller or equal than our max size
        return validSizes.stream()
                .filter(s -> s.longSize <= maxSize.longSize && s.shortSize <= maxSize.shortSize)
                .findFirst().get().size;
    }

Sprawdzanie obsługiwanego poziomu sprzętu

Aby określić dostępne możliwości w czasie działania, sprawdź obsługiwany poziom sprzętu za pomocą CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL.

Za pomocą obiektu CameraCharacteristics możesz pobrać poziom sprzętu za pomocą jednej instrukcji:

val characteristics: CameraCharacteristics = ...

// Hardware level will be one of:
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_LEGACY,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_EXTERNAL,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_LIMITED,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_FULL,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_3
val hardwareLevel = characteristics.get(
        CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL)

CameraCharacteristics characteristics = ...;

// Hardware level will be one of:
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_LEGACY,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_EXTERNAL,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_LIMITED,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_FULL,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_3
Integer hardwareLevel = characteristics.get(
                CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL);

Łączenie wszystkich elementów w całość

Na podstawie typu danych wyjściowych, rozmiaru danych wyjściowych i poziomu sprzętu możesz określić, które kombinacje strumieni są prawidłowe. Poniższy wykres przedstawia podsumowanie konfiguracji obsługiwanych przez CameraDevice na poziomie sprzętu LEGACY.

LEGACY to najniższy możliwy poziom sprzętowy. Z tej tabeli wynika, że każde urządzenie, które obsługuje Camera2 (poziom interfejsu API 21 lub wyższy) może przy użyciu odpowiedniej konfiguracji wygenerować maksymalnie 3 jednoczesne strumienie, a jeśli wydajność nie jest zbyt duża, aby wydajność wynikała z ograniczeń dotyczących pamięci, procesora lub temperatury urządzenia.

Aplikacja musi też skonfigurować bufory danych wyjściowych kierowania. Aby na przykład kierować reklamy na urządzenie z poziomem sprzętu LEGACY, możesz skonfigurować 2 docelowe przestrzenie wyjściowe – jedną za pomocą ImageFormat.PRIVATE i drugą z użyciem ImageFormat.YUV_420_888. Jest to obsługiwane połączenie podczas korzystania z rozmiaru PREVIEW. Uzyskanie wymaganych rozmiarów podglądu dla identyfikatora aparatu za pomocą funkcji zdefiniowanej wcześniej w tym temacie wymaga następującego kodu:

val characteristics: CameraCharacteristics = ...
val context = this as Context  // assuming you are inside of an activity

val surfaceViewSize = getPreviewOutputSize(
    context, characteristics, SurfaceView::class.java)
val imageReaderSize = getPreviewOutputSize(
    context, characteristics, ImageReader::class.java, format = ImageFormat.YUV_420_888)

CameraCharacteristics characteristics = ...;
        Context context = this; // assuming you are inside of an activity

        Size surfaceViewSize = getPreviewOutputSize(
                context, characteristics, SurfaceView.class);
        Size imageReaderSize = getPreviewOutputSize(
                context, characteristics, ImageReader.class, format = ImageFormat.YUV_420_888);

Wymaga oczekiwania, aż SurfaceView użyje podanych wywołań zwrotnych:

val surfaceView = findViewById <SurfaceView>(...)
surfaceView.holder.addCallback(object : SurfaceHolder.Callback {
  override fun surfaceCreated(holder: SurfaceHolder) {
    // You do not need to specify image format, and it will be considered of type PRIV
    // Surface is now ready and you could use it as an output target for CameraSession
  }
  ...
})

SurfaceView surfaceView = findViewById <SurfaceView>(...);

surfaceView.getHolder().addCallback(new SurfaceHolder.Callback() {
            @Override
            public void surfaceCreated(@NonNull SurfaceHolder surfaceHolder) {
                // You do not need to specify image format, and it will be considered of type PRIV
                // Surface is now ready and you could use it as an output target for CameraSession
            }
            ...
        });

Możesz wymusić dopasowanie parametru SurfaceView do rozmiaru wyjściowego kamery, wywołując metodę SurfaceHolder.setFixedSize(). Możesz też zastosować metodę podobną do AutoFitSurfaceView z wspólnego modułu przykładów z kamer na GitHubie, który ustawia rozmiar bezwzględny, biorąc pod uwagę zarówno format obrazu, jak i dostępną przestrzeń, oraz automatyczne dostosowywanie po pojawieniu się zmian aktywności.

Skonfigurowanie drugiej platformy z poziomu ImageReader w odpowiednim formacie jest łatwiejsze, ponieważ nie ma żadnych wywołań zwrotnych do oczekiwania:

val frameBufferCount = 3  // just an example, depends on your usage of ImageReader
val imageReader = ImageReader.newInstance(
    imageReaderSize.width, imageReaderSize.height, ImageFormat.YUV_420_888,
    frameBufferCount)

int frameBufferCount = 3;  // just an example, depends on your usage of ImageReader
ImageReader imageReader = ImageReader.newInstance(
                imageReaderSize.width, imageReaderSize.height, ImageFormat.YUV_420_888,
                frameBufferCount);

Jeśli używasz blokującego bufora docelowego, takiego jak ImageReader, odrzuć ramki po ich użyciu:

imageReader.setOnImageAvailableListener({
  val frame =  it.acquireNextImage()
  // Do something with "frame" here
  it.close()
}, null)

imageReader.setOnImageAvailableListener(listener -> {
            Image frame = listener.acquireNextImage();
            // Do something with "frame" here
            listener.close();
        }, null);

LEGACY – na poziomie sprzętu kierowane są urządzenia o najniższym wspólnym mianowniku. Możesz dodać rozgałęzienie warunkowe i użyć rozmiaru RECORD dla jednej z przestrzeni docelowych na urządzeniach z poziomem sprzętu LIMITED, a nawet zwiększyć ten rozmiar do MAXIMUM w przypadku urządzeń z poziomem sprzętu FULL.