初识 Camera：Android 摄像头开发的第一扇门

大家好，我是你们这门课的老朋友。今天咱们正式开篇，聊聊 Android 摄像头开发的那些事儿。

说实话，我第一次接触 Android 摄像头开发时，也是一头雾水。那时候市面上资料少，官方文档又晦涩，我踩了不少坑。所以这门课，我希望能帮你把路铺平一点。

这一章，我们先从最基础的东西说起——摄像头硬件长什么样？API 是怎么演变的？以及，怎么写出你的第一个预览程序？

1. 摄像头硬件架构概览

先别急着写代码。你得先知道，你调用的每一行代码，最终是怎么驱动硬件的。

一个典型的 Android 手机摄像头系统，大致分三层：

• 物理层：就是镜头、传感器（CMOS/CCD）、闪光灯这些硬件。传感器负责把光信号转成电信号。
• 驱动层：厂商写的底层驱动，负责跟硬件打交道。这部分你基本碰不到，但它的质量直接影响拍照速度和对焦精度。
• 框架层：Android 系统提供的 Camera API，你写的 App 就是通过它来调用驱动的。

我画了一张图，帮你理清这个关系：

说白了，你的 App 就是通过框架层，一层层往下传指令，最终让传感器开始工作。反过来，图像数据也是一层层往上送，最后显示在你的屏幕上。

2. Camera API 的发展历程

Android 的摄像头 API 经历了三个阶段。我按时间线给你捋一捋。

2.1 Camera1（古老但还在用）

这是 Android 最早期的 API，从 Android 1.0 就有了。它的设计很简单，但问题也很明显：

• 所有操作都在一个线程里，容易卡 UI。
• 不支持同时打开多个摄像头。
• 对焦、曝光等控制非常有限。

我记得 2014 年做一款扫码 App，用的就是 Camera1。那时候为了不让预览卡顿，我得自己开子线程处理帧数据，写起来特别痛苦。

2.2 Camera2（强大但复杂）

Android 5.0 引入了 Camera2 API。它彻底重写了架构，引入了「管道」的概念。说白了，就是把拍照流程拆成一个个步骤，你可以精细控制每一步。

Camera2 的核心概念包括：

• CameraManager：管理摄像头设备。
• CameraDevice：代表一个摄像头。
• CaptureRequest：一次拍照请求，可以设置对焦、曝光、白平衡等参数。
• CameraCaptureSession：管理请求的发送和结果的回调。

听起来很专业对吧？但实际用起来，代码量比 Camera1 多了好几倍。我刚开始用 Camera2 时，光写一个预览就花了半天，还老是报错。

2.3 CameraX（Google 的救星）

2019 年，Google 推出了 CameraX。它基于 Camera2 封装，但简化了使用方式。你想想看，Google 自己也觉得 Camera2 太难用了，所以才搞了 CameraX。

CameraX 的特点：

• 生命周期感知：自动绑定 Activity 或 Fragment 的生命周期。
• 用例驱动：预览、拍照、分析，每个用例就是一个模块。
• 兼容性好：自动处理不同厂商的差异。

我个人习惯用 CameraX 做快速原型开发。比如做一个简单的扫码功能，用 CameraX 十几行代码就能搞定。但如果你需要深度控制（比如手动对焦、RAW 格式输出），还是得回到 Camera2。

下面这个表格，帮你快速对比三个 API：

特性	Camera1	Camera2	CameraX
引入版本	Android 1.0	Android 5.0	Android 5.0+（Jetpack）
易用性	简单	复杂	简单
功能丰富度	低	高	中
生命周期管理	手动	手动	自动
多摄像头支持	不支持	支持	支持
推荐场景	老项目维护	专业摄影 App	快速开发、通用场景

3. 第一个 Camera 预览程序

好了，理论说完了，咱们动手写代码。这里我用 CameraX 来实现，因为它最简单。

嗯，这里要注意：你需要先在 build.gradle 里添加依赖：

dependencies {
    def camerax_version = "1.3.0"
    implementation "androidx.camera:camera-core:${camerax_version}"
    implementation "androidx.camera:camera-camera2:${camerax_version}"
    implementation "androidx.camera:camera-lifecycle:${camerax_version}"
    implementation "androidx.camera:camera-view:${camerax_version}"
}

然后在布局文件里放一个 PreviewView：

<androidx.camera.view.PreviewView
    android:id="@+id/previewView"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent" />

最后在 Activity 里写核心代码：

class MainActivity : AppCompatActivity() {
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)

        val previewView = findViewById<PreviewView>(R.id.previewView)
        val cameraProviderFuture = ProcessCameraProvider.getInstance(this)

        cameraProviderFuture.addListener({
            val cameraProvider = cameraProviderFuture.get()

            // 创建预览用例
            val preview = Preview.Builder().build()
            preview.setSurfaceProvider(previewView.surfaceProvider)

            // 选择后置摄像头
            val cameraSelector = CameraSelector.DEFAULT_BACK_CAMERA

            // 绑定生命周期
            try {
                cameraProvider.unbindAll()
                cameraProvider.bindToLifecycle(
                    this, cameraSelector, preview
                )
            } catch (e: Exception) {
                e.printStackTrace()
            }
        }, ContextCompat.getMainExecutor(this))
    }
}

就这么几行，你的手机屏幕上就能看到摄像头预览了。是不是很简单？

另外，别忘了在 AndroidManifest.xml 里声明摄像头权限：

<uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" />

运行时也要动态申请权限。这部分代码我就不贴了，相信你已经会了。

好了，这一章的内容就到这里。你学会了摄像头硬件架构、API 的演变，还亲手写了一个预览程序。下一章，我们会深入 CameraX 的各个用例，看看怎么拍照、怎么分析帧数据。

记住，动手是最好的学习方式。打开 Android Studio，把上面的代码跑起来，你会发现自己离「摄像头开发专家」又近了一步。

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