CameraX 1.1 有哪些新的特性發(fā)布？

CameraX 是一個 Jetpack 支持庫，旨在幫助您簡化相機應(yīng)用的開發(fā)工作。它提供一致且易用的 API 接口，適用于大多數(shù) Android 設(shè)備，并可向后兼容至 Android 5.0 (API 級別 21)。我們將在本文中介紹 CameraX 1.1 的多項功能，比如視頻功能。

如果您更喜歡通過視頻了解此內(nèi)容，請 點擊此處 查看。

CameraX 概覽

CameraX 是一個為了簡化編寫相機應(yīng)用而設(shè)計的支持庫，它所提供的高級 API 可以讓開發(fā)者專注于和用戶交互而非相機的內(nèi)部實現(xiàn)。我們一直在探索并修復(fù)其背后復(fù)雜的兼容性問題，讓每個新版本都得以在更多的設(shè)備上穩(wěn)定運行。

何時使用 CameraX 或 Camera2，這取決于您期望更快的開發(fā)速度或是想要更高的自定義程度。

  • CameraX 可以很方便地實現(xiàn)普通照片視頻的拍攝功能，而 Camera2 則可以對拍攝流程進行特殊控制，例如實現(xiàn)多重曝光或全手動捕獲；
  • CameraX 旨在消除不同設(shè)備間的差異并在不同設(shè)備上進行了測試，而 Camera2 則需要應(yīng)用來管理不同設(shè)備間的差異并測試其行為；
  • CameraX 提升了代碼開發(fā)速度，讓您更專注于用戶界面和體驗流程，而 Camera2 則用于更深入地開發(fā)以創(chuàng)造基于相機的定制功能；
  • CameraX 發(fā)布新版本頻繁，而 Camera2 則隨著 Android 的版本而更新；
  • CameraX 可以在您不熟悉相機的情況下也能夠進行開發(fā)，而 Camera2 則需要您對相機的專業(yè)知識有更深層次的了解。

CameraX 基于主要的使用場景來構(gòu)建，比如實時預(yù)覽相機、檢索緩沖區(qū)以進行分析和拍攝照片，在 CameraX 1.1 版本中還加入了視頻拍攝功能。我們來看一個簡單的 CameraX 示例:

fun bindPreview(cameraProvider : ProcessCameraProvider) {
    // 使用 CameraX 創(chuàng)建 Preview 用例
    var preview : Preview = Preview.Builder().build()

    // 創(chuàng)建 cameraSelector，它會在設(shè)備上搜索所需的相機
    var cameraSelector : CameraSelector = CameraSelector.Builder()
        // 在本例中，我們選擇搜索后置相機
        .requireLensFacing(CameraSelector.LENS_FACING_BACK).build()

    // 從 CameraX 的 CameraView 包中獲取 previewView 的句柄
    // 利用此方法可以輕松的將相機內(nèi)容添加到視圖上
    preview.setSurfaceProvider(previewView.getSurfaceProvider())

    // 將 preview 與其生命周期綁定
    var camera = cameraProvider.bindToLifecycle(this as LifecycleOwner,
                                cameraSelector, preview)
}

△ CameraX 代碼示例

CameraX 是生命周期感知型組件，這意味著它將自動處理應(yīng)用的生命周期事件來實現(xiàn)開始、停止、暫停和恢復(fù)?，F(xiàn)在，應(yīng)用啟動時屏幕上便會顯示實時預(yù)覽。

我們已于 2021 年 5 月發(fā)布了 1.0 穩(wěn)定版本，目前正在開發(fā) 1.1 Alpha 版本并且很快將會進入 Beta 階段。并且我們一如既往地不斷為新增設(shè)備推出兼容性修復(fù)程序，例如 1.0.1 和 1.0.2。

在 CameraX 1.1 版本中我們新增了開發(fā)者呼聲很高的功能，具體而言，在本文中我們將重點介紹:

  • 視頻拍攝
  • YUV 到 RGB 的轉(zhuǎn)換
  • Beta 版 Extensions API
  • 一些需要了解的其它功能

視頻拍攝

在 CameraX 1.1 版本中我們加入了視頻拍攝功能，視頻拍攝 API (尚處于 Alpha 階段，細節(jié)可能會發(fā)生變化，但整體結(jié)構(gòu)基本會保持不變) 提供了錄制到文件等基本功能、可自動適配每臺設(shè)備的 Quality Setting API，以及 Lifecycle Management API。接下來我們先來了解如何設(shè)定視頻拍攝功能，代碼示例如下:

// 創(chuàng)建 Recorder
val recorder = Recorder.Builder()
                       // 我們可以在此處使用 setQualitySelector 設(shè)置視頻質(zhì)量
                       .setQualitySelector(...)
                       .build()

// 使用新創(chuàng)建的 Recorder 創(chuàng)建 VideoCapture
val videoCapture = VideoCapture.withOutput(recorder)

// 將其與生命周期綁定
cameraProvider.bindToLifecycle(
    this, CameraSelector.DEFAULT_BACK_CAMERA, preview, videoCapture)

// 設(shè)定 VideoRecordEvent 監(jiān)聽器
val videoRecordEventListener = Consumer<VideoRecordEvent>{
    when (it) {
        is VideoRecordEvent.Start -> {}
        is VideoRecordEvent.Finalize -> {}
        is VideoRecordEvent.Status -> {
            // status 事件將會在錄制時持續(xù)更新
            val stats: RecordingStats = it.recordingStats
            // RecordingStats 中包含錄制文件的尺寸和時長
        }
        is VideoRecordEvent.Pause -> {}
        is VideoRecordEvent.Resume -> {}

// 指定輸出
val mediaStoreOutput = MediaStoreOutputOptions.Builder(this.contentResolver,
        MediaStore.Video.Media.EXTERNAL_CONTENT_URI)
    .setContentValues(contentValues)
    .build()

// 準(zhǔn)備錄制
val activeRecording = videoCapture.output.prepareRecording(this, mediaStoreOutput)
    // 關(guān)聯(lián)事件監(jiān)聽器
    .withEventListener(ContextCompat.getMainExecutor(this), videoRecordEventListener)
    // 啟用音頻 (前提是此應(yīng)用已獲得音頻權(quán)限)
    .withAudioEnabled()
    // 開始錄制
    .start()

△ 視頻拍攝示例

videoCapture 會在應(yīng)用啟動時就緒，應(yīng)用可以使用 videoRecordEventListener 響應(yīng)開始、結(jié)束、暫停和恢復(fù)等拍攝事件，其中 Status 事件會提供包括文件大小和持續(xù)時間的 RecordingStats。視頻拍攝可以輸出到 File、FileDescriptor 或 MediaStore，在本例中我們選擇 MediaStore。如果選擇啟用音頻，則需要此應(yīng)用已經(jīng)獲得音頻權(quán)限。調(diào)用 start() 開始錄制為我們提供了 activeRecording 句柄，它可以用來暫停、恢復(fù)或停止錄制。您可以在 1.1 版本中試用這些 API。

YUV 至 RGB 的轉(zhuǎn)換

另一個呼聲很高的功能是 YUV 到 RGB 的轉(zhuǎn)換，我們來了解一下此功能。

△ YUV 格式 (圖左) 轉(zhuǎn)換至 RGB 格式 (圖右)

相機通常以 YUV420 格式生成數(shù)據(jù)，其中包括明亮度 (Luminance, Y)、色度 (Chroma, U, V) 和一些填充字節(jié)以將各行與有效的內(nèi)存步幅對齊。但是這種格式的圖像處理起來可能很麻煩，而現(xiàn)在 CameraX 可以將 ImageAnalysis 的輸出轉(zhuǎn)換為大家更熟悉的 RGBA 以方便處理。接下來我們看一個示例:

val imageAnalysis = ImageAnalysis.Builder()
        .setTargetResolution(Size(1280, 720))
        .setOutputImageFormat(ImageAnalysis.OUTPUT_IMAGE_FORMAT_RGBA_8888)
        .setBackpressureStrategy(ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST)
        .build()

△ 從 ImageAnalysis 獲取 RGB 輸出

在示例代碼中，我們創(chuàng)建了 ImageAnalysis 實例，為圖像緩沖區(qū)指定了所需的分辨率和背壓策略，并調(diào)用新的 setOutputImageFormat 方法以請求 RGBA 8888 格式的輸出?，F(xiàn)在，ImageAnalysis輸出的幀為 RGBA 8888 數(shù)據(jù)而不再是 YUV 格式。

CameraX 中 YUV 到 RGB 的轉(zhuǎn)換基于 libyuv。此外，在 CameraX 1.1 版本中數(shù)據(jù)本身可以轉(zhuǎn)換到目標(biāo)分辨率。在中端設(shè)備上對圖像大小為 640x480 至 1080p 的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換大約需要 5~10 毫秒，具體性能因設(shè)備而異。此外 APK 會略微增加 50KB 左右。

修復(fù)單像素漂移

YUV 轉(zhuǎn)換還修復(fù)了部分設(shè)備上存在的單像素漂移問題。在這些設(shè)備上，YUV 輸出經(jīng)過桶形移位一個像素，導(dǎo)致最右邊的一列數(shù)據(jù)出現(xiàn)在圖像的左邊緣。在已知會發(fā)生這種情況的設(shè)備上，進行 YUV 到 RGB 的轉(zhuǎn)換及輸出 YUV 或 RGB 都會被修復(fù)，并且 CameraX 將會持續(xù)對更多有需要的設(shè)備進行修復(fù)。

△ 修復(fù)單像素漂移

如需了解更多，請參閱我們之前的推文《為 CameraX ImageAnalysis 進行 YUV 到 RGB 的轉(zhuǎn)換》。

CameraX Extensions API

相機特效

在 CameraX 1.1 中的 CameraX Extensions API 可以更為充分地發(fā)揮設(shè)備強大的功能。

CameraX Extensions 包括一些最常見的內(nèi)置相機特效:

  • BOKEH (焦外虛化) : 在人像模式下拍攝照片時，讓前景人物更清晰。
  • HDR (高動態(tài)范圍) : 拍照時使用不同的自動曝光 (AE) 配置，以獲得最佳效果。
  • NIGHT (夜間) : 在低照度環(huán)境下 (通常是在夜間) 捕獲最佳靜態(tài)圖像。
  • FACE RETOUCH (臉部照片修復(fù)) : 拍攝靜態(tài)圖像時，修飾臉部膚色、輪廓等。
  • AUTO (自動) : 根據(jù)周圍的景色自動調(diào)整最終圖像。

我們來看看如何使用 CameraX Extensions API:

// 獲取后置相機列表
val cameraSelector = CameraSelector.DEFAULT_BACK_CAMERA

// 檢查所有的后置相機中是否有支持焦外虛化
if (extensionsManager.isExtensionAvailable(
    cameraProvider,
    cameraSelector,
    ExtensionMode.BOKEH
)) {
    // 創(chuàng)建擴展 cameraSelector，我們提供了相機并指定焦外虛化模式
    // 它將開始在后臺搜索支持焦外虛化的后置相機
    val bokehCameraSelector = extensionsManager.getExtensionCameraSelector(
        cameraProvider,
        cameraSelector,
        ExtensionMode.BOKEH
    )

    // 創(chuàng)建 imageCapture 和 preview
    val imageCapture = ImageCapture.Builder().builder()
    val preview = Preview.Builder().build()

    // 使用 bokehCameraSelector 將它們綁定到生命周期
    cameraProvider.bindToLifecycle(lifecycleOwner,
        bokehCameraSelector,
        imageCapture,
        preview
    )
}

△ 以 BOKEH 效果捕捉并預(yù)覽圖像

在上面的例子中，imageCapture 輸出的圖像將會具有焦外虛化效果，如果設(shè)備支持的話，preview 也將預(yù)覽焦外虛化效果。

如需詳細了解，請參閱我們之前的推文《使用 CameraX Extensions API 將特效應(yīng)用到照片上》。

曝光補償

CarmeraX 1.1 中還添加了曝光補償 API，此功能可以幫助用戶更好地捕捉過度曝光或者曝光不足的區(qū)域。

如圖所示我們所處的場景窗外很明亮而室內(nèi)很昏暗，此時則可以調(diào)整曝光補償來更好地捕捉明亮的室外或昏暗的室內(nèi)場景。我們來看一個例子:

// 創(chuàng)建變量來跟蹤 exposureIndex 值
var exposureIndex = 0
// 使用 cameraSelector 將 imageCapture 和 preview 綁定到生命周期
val camera = cameraProvider.bindToLifecycle(
    lifecycleOwner,
    getCameraSelector(),
    preview,
    imageCapture
)
 
// 為視圖中的按鈕添加點擊事件
evButton.setOnclickListener {
 
    // 檢查有效的范圍以防止可能的異常
    val range = camera.cameraInfo.exposureState.exposureCompensationRange
 
    if (range.contains(exposureIndex + 1)) {
        // 調(diào)用 camera.cameraControl 的 setExposureCompenstation() 方法來設(shè)置曝光補償
        camera.cameraControl.setExposureCompenstation(++exposureIndex)
        // 使用 exposureCompensationStep 來實現(xiàn)從 index 到 EV 到轉(zhuǎn)換
        val ev = camera.cameraInfo.exposureState.exposureCompensationStep.toFloat() * exposureIndex
        Log.i("CameraXLog", "EV: $ev")
    }
}

△ 通過按鈕調(diào)整曝光

其中 exposureIndex 是一個與設(shè)備無關(guān)的數(shù)字，它將以硬件允許的最小步長遞增或遞減曝光值，因此可以在不同的設(shè)備上以類似的方式運作。如果您想向用戶展示 EV 值，可以獲取 exposureCompensationStep 來實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。

如需了解 CameraX 中曝光補償 API 的應(yīng)用背景和調(diào)用方法，請參閱我們之前的推文《CameraX 曝光補償 API 入門指南》。

平滑縮放

在 CameraX 1.1 中，我們還增加了平滑縮放功能。有一些設(shè)備有包括廣角和長焦在內(nèi)的多個鏡頭，CameraX 可以檢測這些設(shè)備是否支持 SMOOTH_ZOOM 框架，在受支持的設(shè)備上使用 CameraX 的縮放控件時，會自動使用所有的相機來實現(xiàn)更大的縮放范圍。如果您已經(jīng)在使用這個縮放控件，那當(dāng)您使用 1.1 版本進行編譯時，您的應(yīng)用應(yīng)該就可以訪問這些設(shè)備上的所有相機。

CameraX 1.1 的更多功能

接下來介紹我們在 1.1 中添加的更多功能。

CameraState API 現(xiàn)在可以提供諸如另一個應(yīng)用正在使用相機或者正處于勿擾模式等更多有關(guān)相機狀態(tài)的信息，使得應(yīng)用能夠圍繞不同的相機時間來設(shè)計更好的界面和用戶體驗流程。Image Analysis 現(xiàn)在可以提供超過 1080p 的圖像。Logging API 可以更詳細的調(diào)試日志并改善了錯誤報告。Coordinate Transformation API 可以將不同用例間的坐標(biāo)關(guān)聯(lián)起來，如果您在 imageAnalysis緩沖區(qū)中定位了興趣點，便可以方便地在圖像捕捉的輸出或預(yù)覽中輕松找到它。您可以使用 CameraFilter API 來指定詳細的規(guī)則以選擇合適的相機。如果應(yīng)用只需要前置或者后置相機，可以使用 AvailableCamerasLimiter 來加快啟動時間。CameraControllerInfo 中可提供相機功能的更多詳細信息。

設(shè)備兼容性

CameraX 會持續(xù)關(guān)注設(shè)備兼容性，以便應(yīng)用在眾多設(shè)備上都能夠良好運行。我們修復(fù)了很多諸如圖像拉伸、縮放不正確、圖像顛倒及關(guān)閉相機時意外輸出了綠色圖形等問題。每個 CameraX 的發(fā)布版本或補丁版本中都會添加此類修復(fù)，最新的穩(wěn)定版為 1.0.2。

您可以在 版本記錄 中看到每個版本中的詳細變更，還可以在 問題跟蹤器 中看已經(jīng)修復(fù)的問題。

更多信息

希望對 CameraX 1.1 版本的簡要介紹對大家有所幫助，非常期待看到大家使用 CameraX 構(gòu)建的功能！

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