14、视频旋转与镜像：旋转角度计算、Matrix旋转、镜像翻转、Camera旋转适配

视频渲染中，旋转和镜像是个绕不开的坑。说实话，我早期做播放器时，就被这个看似简单的问题折腾过好几回。你想想看，明明摄像头拍出来的画面是正的，放到SurfaceView上怎么就倒过来了？或者用户自拍时，镜像效果怎么处理？

这一章，我们就来彻底搞定它。

旋转角度的计算逻辑

先搞清楚一个基本概念：视频的旋转角度，通常来自两个地方。

• 视频文件的旋转信息：MP4等容器里有个metadata叫Rotation，常见值是0、90、180、270。这是拍摄设备写入的。
• 摄像头传感器的朝向：Android设备的前置/后置摄像头，本身就有物理方向。比如后置摄像头通常是0度，前置可能是270度。

我个人的习惯是，先读取MediaMetadataRetriever拿到旋转角度：

MediaMetadataRetriever retriever = new MediaMetadataRetriever();
retriever.setDataSource(context, uri);
String rotation = retriever.extractMetadata(
    MediaMetadataRetriever.METADATA_KEY_VIDEO_ROTATION);
int angle = Integer.parseInt(rotation); // 0, 90, 180, 270
retriever.release();

拿到角度后，我们才能决定怎么旋转。但注意，这个角度是相对于原始录制方向的。如果视频本身是横屏拍的，但播放器是竖屏显示，那你还得考虑显示区域的宽高比。

Matrix旋转：从纹理到屏幕

在OpenGL ES中，旋转是通过Matrix实现的。我们通常操作的是纹理坐标矩阵，而不是顶点坐标矩阵。为什么？因为顶点坐标决定了画面在屏幕上的位置，纹理坐标决定了画面内容怎么映射到顶点上。

旋转的核心代码，我一般这样写：

// 创建纹理坐标矩阵
float[] textureMatrix = new float[16];
Matrix.setIdentityM(textureMatrix, 0);

// 绕Z轴旋转，角度由视频metadata决定
Matrix.rotateM(textureMatrix, 0, angle, 0, 0, 1);

// 应用到纹理坐标
// 在顶点着色器中，用 textureMatrix * textureCoord 即可

这里有个细节：旋转中心是纹理坐标的原点(0,0)，也就是左下角。如果你直接旋转，画面会绕着左下角转，而不是中心。所以旋转前需要先平移到中心，旋转完再平移回去。

我习惯封装一个工具方法：

public static float[] getRotationMatrix(int angle, float width, float height) {
    float[] matrix = new float[16];
    Matrix.setIdentityM(matrix, 0);

    // 平移到中心
    Matrix.translateM(matrix, 0, 0.5f, 0.5f, 0);
    // 旋转
    Matrix.rotateM(matrix, 0, angle, 0, 0, 1);
    // 平移回原点
    Matrix.translateM(matrix, 0, -0.5f, -0.5f, 0);

    return matrix;
}

镜像翻转：左右颠倒的秘密

镜像翻转，说白了就是把画面左右对调。前置摄像头自拍时，如果不做镜像，你看到的是别人视角的自己，很别扭。

实现方式很简单：把纹理坐标的x轴取反。

具体做法：

// 镜像矩阵：x轴缩放为-1
float[] mirrorMatrix = new float[16];
Matrix.setIdentityM(mirrorMatrix, 0);
Matrix.scaleM(mirrorMatrix, 0, -1, 1, 1);

// 同样需要平移到中心再平移回来
Matrix.translateM(mirrorMatrix, 0, 0.5f, 0.5f, 0);
Matrix.scaleM(mirrorMatrix, 0, -1, 1, 1);
Matrix.translateM(mirrorMatrix, 0, -0.5f, -0.5f, 0);

为什么是-1？因为纹理坐标x范围是0到1，取反后变成0到-1，画面就左右颠倒了。但这样画面会跑到纹理边界外，所以需要平移回来。

嗯，这里要注意：镜像和旋转的顺序。先旋转再镜像，和先镜像再旋转，结果完全不同。我一般先做旋转，再做镜像。因为旋转是修正视频方向，镜像是修正用户视角，逻辑上分开处理更清晰。

Camera旋转适配：Android设备的噩梦

Android设备的摄像头方向，简直是碎片化的重灾区。不同厂商、不同Android版本，摄像头传感器的朝向都不一样。

我遇到过最坑的一次：某款国产手机，后置摄像头返回的旋转角度是90度，但实际画面是正的。查了半天，发现是厂商在驱动层做了修正，但metadata没更新。

适配Camera旋转，我总结了几个步骤：

1. 获取摄像头传感器方向：通过CameraInfo获取。
2. 计算预览旋转角度：根据当前屏幕方向，算出预览画面需要旋转多少度。
3. 区分前置/后置：前置摄像头需要额外做镜像。

代码示例：

// 获取摄像头传感器方向
Camera.CameraInfo info = new Camera.CameraInfo();
Camera.getCameraInfo(cameraId, info);
int sensorOrientation = info.orientation; // 通常是90或270

// 计算预览旋转角度
int displayRotation = getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation();
int degrees = 0;
switch (displayRotation) {
    case Surface.ROTATION_0: degrees = 0; break;
    case Surface.ROTATION_90: degrees = 90; break;
    case Surface.ROTATION_180: degrees = 180; break;
    case Surface.ROTATION_270: degrees = 270; break;
}

int result;
if (info.facing == Camera.CameraInfo.CAMERA_FACING_FRONT) {
    // 前置摄像头：旋转角度 = (sensorOrientation + degrees) % 360
    // 然后镜像翻转
    result = (sensorOrientation + degrees) % 360;
    // 镜像在纹理矩阵中处理
} else {
    // 后置摄像头：旋转角度 = (sensorOrientation - degrees + 360) % 360
    result = (sensorOrientation - degrees + 360) % 360;
}

这个公式我记了很久，后来干脆写了个工具类。每次新项目直接复制，省得再推导一遍。

知识体系总览

下面这张图，把本章的核心逻辑串起来了。你可以看到，从视频源到最终显示，旋转和镜像经历了哪些步骤。

总结一下

视频旋转和镜像，说白了就是矩阵运算。你只要记住三点：

• 角度来源：metadata、传感器、屏幕方向，三者结合才能算出正确角度。
• 矩阵操作：平移→旋转/缩放→平移，这个三步走套路通用所有场景。
• 镜像特殊处理：前置摄像头必须镜像，后置一般不需要。

我在项目中，通常会把旋转和镜像封装成一个统一的TextureTransform类。输入角度和是否镜像，输出一个16位的float矩阵。这样上层调用者只需要关心业务逻辑，不用管底层矩阵怎么算。

嗯，这一章的内容就到这里。代码不多，但背后的原理值得多琢磨。你可以在自己的项目里试试，先打印出各个阶段的矩阵值，看看每一步发生了什么变化。相信我，调试几次后，你对矩阵的理解会上一个台阶。