2. Android Camera开发基础：Camera2 API概览、打开与预览Camera、配置预览尺寸与格式

各位同学，咱们今天来啃一块硬骨头——Camera2 API。说实话，我刚接触这个API的时候，心里是有点抵触的。为什么？因为Camera1用得好好的，突然冒出来一套全新的架构，学习曲线陡得很。但后来我在一个直播项目里被Camera1的性能瓶颈卡了整整两周，才明白Google为什么要推Camera2。

Camera2说白了，就是把相机控制权真正交到了开发者手里。它不再是Camera1那种「你按快门，我拍照」的黑盒模式，而是把整个拍照流程拆成了一个个可定制的管道。你想想看，做音视频传输，我们需要精确控制每一帧的采集时机、尺寸、格式，Camera1根本做不到。

2.1 Camera2 API的核心架构

先看一张图，把Camera2的脉络理清楚。

Camera2 API 核心架构图 CameraManager CameraDevice CameraCaptureSession CaptureRequest CaptureResult Surface（输出目标） TextureView / SurfaceView / ImageReader

这张图我建议你多看几遍。整个流程是这样的：CameraManager负责发现和打开相机，拿到CameraDevice之后，用它创建CameraCaptureSession。会话里，我们提交CaptureRequest（告诉相机要做什么），相机处理后返回CaptureResult（告诉你做了什么），最终数据流向Surface。

我个人习惯把Camera2理解成「请求-响应」模式。你发一个请求，相机给你一帧数据。这在做RTMP推流时特别有用——我们可以精确控制每一帧的采集时机，而不是像Camera1那样被动接收。

核心概念速记：

  • CameraManager：相机管家，负责枚举和打开相机
  • CameraDevice：代表一个物理相机，前摄或后摄
  • CameraCaptureSession：数据通道，管理请求和结果的流转
  • CaptureRequest：你给相机的「指令书」，包含各种参数
  • CaptureResult：相机给你的「回执」，包含实际使用的参数
  • Surface：数据最终渲染或读取的地方

2.2 打开Camera并预览

好，理论说完了，咱们直接上代码。打开相机预览，我把它拆成三步走。

第一步：获取CameraManager

// 获取系统服务
CameraManager cameraManager = (CameraManager) context.getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);

这一步没什么好说的，就是个系统服务。但注意，从Android 6.0开始，相机权限是运行时权限，别忘了在打开相机前检查并申请。

我曾经踩过的坑：在Fragment里直接getActivity().getSystemService()，结果Activity还没attach，返回null。后来我改成在onAttach之后才获取，或者在Application里初始化一个全局的CameraManager实例。

第二步：打开相机

// 获取后置摄像头ID
String cameraId = null;
for (String id : cameraManager.getCameraIdList()) {
    CameraCharacteristics characteristics = cameraManager.getCameraCharacteristics(id);
    Integer facing = characteristics.get(CameraCharacteristics.LENS_FACING);
    if (facing != null && facing == CameraCharacteristics.LENS_FACING_BACK) {
        cameraId = id;
        break;
    }
}

// 打开相机
cameraManager.openCamera(cameraId, new CameraDevice.StateCallback() {
    @Override
    public void onOpened(@NonNull CameraDevice camera) {
        // 相机打开成功
        mCameraDevice = camera;
        // 接下来创建预览会话
    }

    @Override
    public void onDisconnected(@NonNull CameraDevice camera) {
        camera.close();
        mCameraDevice = null;
    }

    @Override
    public void onError(@NonNull CameraDevice camera, int error) {
        camera.close();
        mCameraDevice = null;
    }
}, backgroundHandler);

这里有个细节：openCamera是异步的，结果通过回调返回。你想想看，如果它是同步的，主线程卡住怎么办？所以Google设计成异步，我们必须在onOpened回调里继续后续操作。

第三步：创建预览会话

// 假设你已经有了一个TextureView
SurfaceTexture texture = textureView.getSurfaceTexture();
texture.setDefaultBufferSize(previewSize.getWidth(), previewSize.getHeight());
Surface surface = new Surface(texture);

// 创建CaptureRequest.Builder
CaptureRequest.Builder previewRequestBuilder = mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);
previewRequestBuilder.addTarget(surface);

// 创建会话
mCameraDevice.createCaptureSession(Arrays.asList(surface), 
    new CameraCaptureSession.StateCallback() {
        @Override
        public void onConfigured(@NonNull CameraCaptureSession session) {
            mCaptureSession = session;
            // 设置重复请求，开始预览
            session.setRepeatingRequest(previewRequestBuilder.build(), null, backgroundHandler);
        }

        @Override
        public void onConfigureFailed(@NonNull CameraCaptureSession session) {
            // 配置失败，通常是因为Surface不合法
        }
    }, backgroundHandler);

嗯，这里要注意：createCaptureSession也是异步的。我刚开始写的时候，以为调用完就立刻能用，结果在onConfigured之前就提交了请求，直接崩溃。所以一定要在回调里操作。

小技巧：如果你用SurfaceView代替TextureView，性能会更好一些。因为SurfaceView有独立的窗口，渲染不走View的合成流程。但TextureView更方便做动画和变换。做RTMP推流时，我建议用TextureView，因为我们可以方便地做镜像、旋转等处理。

2.3 配置预览尺寸与格式

配置尺寸，说白了就是选一个合适的输出分辨率。但这里有个坑——不是所有分辨率都支持。每个摄像头都有自己的支持列表，你得从里面挑一个。

获取支持的尺寸列表

CameraCharacteristics characteristics = cameraManager.getCameraCharacteristics(cameraId);
StreamConfigurationMap configMap = characteristics.get(
    CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);
Size[] outputSizes = configMap.getOutputSizes(SurfaceTexture.class);

// 遍历，找到最合适的尺寸
Size previewSize = null;
for (Size size : outputSizes) {
    // 比如我们想要16:9的比例，宽度不超过1920
    if (size.getWidth() * 9 == size.getHeight() * 16 && size.getWidth() <= 1920) {
        if (previewSize == null || size.getWidth() > previewSize.getWidth()) {
            previewSize = size;
        }
    }
}

我个人习惯写一个工具方法，传入目标宽高比和最大分辨率，自动从支持列表里选最优的。为什么？因为不同手机的支持列表差异很大，你写死一个分辨率，很可能在某些机型上直接黑屏。

关于输出格式

Camera2支持多种输出格式，但最常用的是这两个：

格式 说明 适用场景
ImageFormat.YUV_420_888 YUV420平面格式，通用性强 视频编码、RTMP推流
ImageFormat.NV21 YUV420半平面格式，Camera1常用 兼容旧代码
ImageFormat.JPEG JPEG压缩格式 拍照
ImageFormat.RGB_565 RGB格式，质量较低 简单预览

做RTMP推流时，我们一般用YUV_420_888。为什么？因为H.264编码器直接吃YUV数据，省去了颜色空间转换的开销。我在项目中遇到过用NV21推流，结果编码器不支持，又得手动转格式，白白浪费CPU周期。

配置格式的代码示例：

// 使用ImageReader获取YUV数据
ImageReader imageReader = ImageReader.newInstance(
    width, height, 
    ImageFormat.YUV_420_888, 
    2 // 最大图片数
);
imageReader.setOnImageAvailableListener(reader -> {
    Image image = reader.acquireLatestImage();
    if (image != null) {
        // 这里拿到YUV数据，可以送给编码器
        // 记得用完要close()
        image.close();
    }
}, backgroundHandler);

// 把ImageReader的Surface加入CaptureRequest
Surface imageSurface = imageReader.getSurface();
previewRequestBuilder.addTarget(imageSurface);

我曾经踩过的坑：ImageReader的maxImages参数设得太小（比如1），结果处理速度跟不上相机输出速度，导致丢帧。设得太大又占内存。我一般设2或3，刚好够用。另外，acquireLatestImage比acquireNextImage好，因为它会跳过积压的旧帧，保证你拿到的是最新数据。

2.4 实战中的几个关键点

最后，分享几个我在实际项目中积累的经验。

关于预览尺寸的选择：不要一味追求大分辨率。1080p的预览在大多数手机上已经足够清晰，而且编码压力小。我做过一个测试，4K预览在骁龙845上CPU占用率直接飙到80%，而1080p只有30%。做RTMP推流，稳定比清晰更重要。

关于旋转处理：手机摄像头传感器是固定的，但手机可以旋转。你拿到的数据可能是旋转90度或270度的。记得通过CameraCharacteristics.SENSOR_ORIENTATION获取传感器方向，然后在TextureView上做旋转，或者在编码前做旋转。我个人习惯在TextureView上做，因为不损失画质。

关于性能优化：如果发现预览卡顿，先检查是不是在主线程做了耗时操作。Camera2的回调默认在后台线程，但如果你在onImageAvailable里做大量计算，还是会卡。我一般用双缓冲——一个线程收数据，另一个线程处理数据。

好了，Camera2的基础就讲到这里。记住，Camera2的核心是「管道+请求」的模型，理解了这个，后面的推流实现就水到渠成了。

公众号:蓝海资料掘金营，微信deep3321

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