【Android Camera】之 Preview
Preview data ✿ Preview callback
Android Camera小系统：
嗯……直接看Camera HAL层，它实现是主要的工作, 它一般通过ioctl调用V4L2 command ①从linux kernel中的camera driver①得到preview数据. 然后交给surface(或overlay)显示或者保存为文件.在HAL层需要打开对应的设备文件,并通过ioctrl访问camera driver. Android通过这个HAL层来保证底层硬件(驱动)改变,只需修改对应的HAL层代码,FrameWork层与JAVA Ap的都不用改变.
注释：①V4L2(video 4 linux 2)
备注：①这个驱动并不是camera本身而是控制camera的主设备，这个camera控制器在linux里被抽象成为v4l2层通用，最后由(*attach)连接到具体每个不同的camera设备驱动里。camera=camera控制器+外接的camera sensor，控制器集成在cpu里,linux下的设备结点就是/dev/video0.
preview数据的显示过程：
|
简 单 概 括
为 |
Java app 呼叫 ② Jni ，Jni调用各种.so ： libandroid_runtime.so ---> libcamera_client.so ---> Binder IPC---> libcameraservice.so ---> libcamera.so 注释：②请原谅我用【呼叫】这个动词，实在想不出更加形象的词汇了。
|
|
详 细 说 明 |
1.打开linux kernel中的camera driver的设备文件，调用CameraHardwareInterface.h 中定义的openCameraHardware(),打开camera driver的设备文件(例如/dev/video0).
2.CameraHardwareInterface.h 中定义的 setParameters()函数,传参告诉camera HAL使用哪一个硬件摄像头,以及它工作的参数(size, format等等),并在HAL层分配存储preview数据的buffers(如果buffers是在linux kernel中的camera driver中分配的,并拿到这些buffers mmap后的地址指针).
3.如果不使用overlay那设置显示目标就在libcameraservice.so 中,不会进Camera HAL动态库.并将上一步拿到的preview数据buffers地址注册到surface中. 如果使用overlay那在libcameraservice.so 中会通过传进来的Isurface创建Overlay类的实例,然后调用CameraHardwareInterface.h 中定义的 setOverlay()设置到Camera HAL动态库中.
4.开始preview，调用到CameraHardwareInterface.h 中定义的 startPreview()函数.startPreviewMode会处理preview的显示介质，如果使用Overlay显示，会设置相应的Overlay，同时调用mHardware->startPreview()以启动preview；否则先调用mHardware->startPreview()启动preview，然后设置buffer：调用函数registerPreviewBuffers()，它会调用mHardware->getPreviewHeap()，从HAL层获得preview的buffer，将其设置给Surface去显示preview的结果。
|
Preview数据可以通过Overlay和Surface两种介质去显示
1、使用Overlay显示
overlay 一般用在 camera preview, 视频播放等需要高帧率的地方, 还有可能 UI 界面设计的需求,如 map 地图查看软件需两层显示信息. overlay需要硬件与驱动的支持.Overlay 没有 java 层的 code, 也就没有 JNI 调用. 一般都在 native 中使用.
如果要使用Overlay，底层硬件必须支持Overlay。在CameraService::Client的构造函数中，有相应的判断。
CameraService::Client::Client(const sp<CameraService>& cameraService,
const sp<ICameraClient>& cameraClient, pid_t clientPid){}
若mUseOverlay = mHardware->useOverlay()；返回值为true，则表示硬件支持Overlay；否则只能使用Surface显示。
Android系统中提供了Overlay的接口，其具体实现需要自己做.
关于多层 overlay:例如需要同时支持 overlay1 与 overlay2.需在overlay hal 的 overlay_control_device_t 中要添加 overlay1 与 overlay2 的结构.如:
|
1 2
3
4 5 6 |
struct overlay_control_context_t { struct overlay_control_device_t device; /* our private state goes below here */ struct overlay_t* overlay_video1;//overlay1 struct overlay_t* overlay_video2;//overlay2 }; |
每个 overlay_t 代表一层 overlay, 每层 ovelay 有自己的 handle.可以使用自定义参数调用 overlay_control_device_t:: setParameter()来指明. Hal 层具体来实现，通过 Overlay object 来拿到 overlay1 与 overlay2 的 buffer 指针.
2、 使用Surface显示
如果使用Surface，会调用函数registerPreviewBuffers()向Surface注册buffers。
ISurface::BufferHeap buffers(w, h, w, h,
PIXEL_FORMAT_YCbCr_420_SP,
transform,
0,
mHardware->getPreviewHeap());
status_t ret = mSurface->registerBuffers(buffers);
其将mHardware的preview heap传递给了Surface。
关于Previewdata callback
上层Java 中 调用setPreviewCallback, 这个方法调用的是android_hardware_Camera_setHasPreviewCallback，最终实现落到 JNICameraContext::copyAndPost()身上。
|
void JNICameraContext::copyAndPost(JNIEnv* env, const sp<IMemory>& dataPtr, int msgType) { jbyteArray obj = NULL;
// allocate Java byte array and copy data if (dataPtr != NULL) { ssize_t offset; size_t size; sp<IMemoryHeap> heap = dataPtr->getMemory(&offset, &size); LOGV("postData: off=%d, size=%d", offset, size); uint8_t *heapBase = (uint8_t*)heap->base();
if (heapBase != NULL) { const jbyte* data = reinterpret_cast<const jbyte*>(heapBase + offset); obj = env->NewByteArray(size); if (obj == NULL) { LOGE("Couldn't allocate byte array for JPEG data"); env->ExceptionClear(); } else { env->SetByteArrayRegion(obj, 0, size, data); } } else { LOGE("image heap is NULL"); } }
// post image data to Java env->CallStaticVoidMethod(mCameraJClass, fields.post_event, mCameraJObjectWeak, msgType, 0, 0, obj); if (obj) { env->DeleteLocalRef(obj); } } |
其中 obj = env->NewByteArray(size); 每次都分配ByteArray .
按frame 480×320 pixels计算 ，意味着 230kb per call ，然后花费大量的时间去释放这些资源。 为了优化preview大量数据的回调，有人提出引入：
|
static Mutex sPostDataLock; // A mutex that synchronizes calls to sCameraPreviewArrayGlobal static jbyteArray sCameraPreviewArrayGlobal; // Buffer that is reused static size_t sCameraPreviewArraySize=0; // Size of the buffer (or 0 if the buffer is not yet used) |
为的是只申请一次空间，每帧重复使用ByteArray。
|
void JNICameraContext::copyAndPost(JNIEnv* env, const sp<IMemory>& dataPtr, int msgType) { if (dataPtr != NULL) { ssize_t offset; size_t size; sp<IMemoryHeap> heap = dataPtr->getMemory(&offset, &size); LOGV("postData: off=%d, size=%d", offset, size); uint8_t *heapBase = (uint8_t*)heap->base();
if (heapBase != NULL) { const jbyte* data = reinterpret_cast<const jbyte*>(heapBase + offset); //HACK if ((sCameraPreviewArraySize==0) || (sCameraPreviewArraySize!=size)) { if(sCameraPreviewArraySize!=0) env->DeleteGlobalRef(sCameraPreviewArrayGlobal); sCameraPreviewArraySize=size; jbyteArray mCameraPreviewArray = env->NewByteArray(size); sCameraPreviewArrayGlobal=(jbyteArray)env->NewGlobalRef(mCameraPreviewArray); env->DeleteLocalRef(mCameraPreviewArray); } if (sCameraPreviewArrayGlobal == NULL) { LOGE("Couldn't allocate byte array for JPEG data"); env->ExceptionClear(); } else { env->SetByteArrayRegion(sCameraPreviewArrayGlobal, 0, size, data); } } else { LOGE("image heap is NULL"); } } // post image data to Java env->CallStaticVoidMethod(mCameraJClass, fields.post_event, mCameraJObjectWeak, msgType, 0, 0, sCameraPreviewArrayGlobal); } |
我又看了Android 2.3是 如何处理的
让我感叹，长远性的策略思考，和实践中的优化完善多么重要。如果我们平时写程序，仅仅是为了实现某某功能，解决某某BUG，那么真的实属下等了……
