Usar simultaneamente várias transmissões de câmera

Observação:esta página se refere ao pacote Camera2. A menos que seu app exija recursos específicos e de baixo nível do Camera2, recomendamos o uso do CameraX. CameraX e Camera2 oferecem suporte ao Android 5.0 (nível 21 da API) e versões mais recentes.

Um aplicativo de câmera pode usar mais de um fluxo de frames simultaneamente. Em Em alguns casos, streams diferentes exigem uma resolução de frame ou pixel diferente . Veja alguns casos de uso comuns:

• Gravação de vídeo: um stream para visualização, outro para ser codificado e salvo em um arquivo.
• Leitura de código de barras: um stream para visualização e outro para detecção de código de barras.
• Fotografia computacional: um fluxo para visualização, outro para rosto/cena detecção de ameaças.

Há um custo de desempenho não trivial ao processar frames, e o custo é multiplicados ao fazer processamento paralelo de stream ou pipeline.

Recursos como CPU, GPU e DSP podem aproveitar a o reprocessamento do framework mas recursos como memória crescem linearmente.

Vários destinos por solicitação

Vários streams de câmera podem ser combinados em um único CameraCaptureRequest O snippet de código a seguir ilustra como configurar uma sessão de câmera com uma stream para visualização da câmera e outro para processamento de imagens:

Kotlin

val session: CameraCaptureSession = ...  // from CameraCaptureSession.StateCallback

// You will use the preview capture template for the combined streams
// because it is optimized for low latency; for high-quality images, use
// TEMPLATE_STILL_CAPTURE, and for a steady frame rate use TEMPLATE_RECORD
val requestTemplate = CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW
val combinedRequest = session.device.createCaptureRequest(requestTemplate)

// Link the Surface targets with the combined request
combinedRequest.addTarget(previewSurface)
combinedRequest.addTarget(imReaderSurface)

// In this simple case, the SurfaceView gets updated automatically. ImageReader
// has its own callback that you have to listen to in order to retrieve the
// frames so there is no need to set up a callback for the capture request
session.setRepeatingRequest(combinedRequest.build(), null, null)

Java

CameraCaptureSession session = …;  // from CameraCaptureSession.StateCallback

// You will use the preview capture template for the combined streams
// because it is optimized for low latency; for high-quality images, use
// TEMPLATE_STILL_CAPTURE, and for a steady frame rate use TEMPLATE_RECORD
        CaptureRequest.Builder combinedRequest = session.getDevice().createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);

// Link the Surface targets with the combined request
        combinedRequest.addTarget(previewSurface);
        combinedRequest.addTarget(imReaderSurface);

// In this simple case, the SurfaceView gets updated automatically. ImageReader
// has its own callback that you have to listen to in order to retrieve the
// frames so there is no need to set up a callback for the capture request
        session.setRepeatingRequest(combinedRequest.build(), null, null);

Se você configurar as superfícies de destino corretamente, esse código produzirá apenas de streaming que atendam ao QPS mínimo determinado pelo StreamComfigurationMap.GetOutputMinFrameDuration(int, Size) e StreamComfigurationMap.GetOutputStallDuration(int, Size) O desempenho real varia de acordo com o dispositivo, embora o Android ofereça alguns de suporte para combinações específicas dependendo de três variáveis: tipo de saída, tamanho da saída e nível de hardware.

O uso de uma combinação de variáveis não compatível pode funcionar com um frame rate baixo. se se isso não acontecer, ele acionará um dos callbacks de falha. A documentação de createCaptureSession descreve o que tem garantia de funcionamento.

Tipo de saída

O tipo de saída se refere ao formato em que os frames são codificados. A valores possíveis são PRIV, YUV, JPEG e RAW. A documentação createCaptureSession os descreve.

Ao escolher o tipo de saída do aplicativo, se o objetivo for maximizar compatibilidade, use ImageFormat.YUV_420_888 para análise de frames e ImageFormat.JPEG para imagem estática de imagens de contêiner. Para cenários de visualização e gravação, você provavelmente usará um SurfaceView, TextureView, MediaRecorder, MediaCodec ou RenderScript.Allocation. Em nesses casos, não especifique um formato de imagem. Para compatibilidade, ele contará como ImageFormat.PRIVATE, seja qual for o formato real usado internamente. Para consultar os formatos compatíveis por um dispositivo de acordo com as CameraCharacteristics, use este código:

Kotlin

val characteristics: CameraCharacteristics = ...
val supportedFormats = characteristics.get(
    CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP).outputFormats

Java

CameraCharacteristics characteristics = …;
        int[] supportedFormats = characteristics.get(
CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP).getOutputFormats();

Tamanho da saída

Todos os tamanhos de saída disponíveis são listados por StreamConfigurationMap.getOutputSizes(), mas apenas dois estão relacionados à compatibilidade: PREVIEW e MAXIMUM. Os tamanhos atuam como limites superiores. Se algo do tamanho PREVIEW funcionar, então qualquer item com um tamanho menor que PREVIEW também funcionará. O mesmo acontece com MAXIMUM. A documentação sobre CameraDevice explica esses tamanhos.

Os tamanhos de saída disponíveis dependem da escolha do formato. Considerando CameraCharacteristics e um formato, é possível consultar os tamanhos de saída disponíveis, assim:

Kotlin

val characteristics: CameraCharacteristics = ...
val outputFormat: Int = ...  // such as ImageFormat.JPEG
val sizes = characteristics.get(
    CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)
    .getOutputSizes(outputFormat)

Java

CameraCharacteristics characteristics = …;
        int outputFormat = …;  // such as ImageFormat.JPEG
Size[] sizes = characteristics.get(
                CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)
                .getOutputSizes(outputFormat);

Nos casos de uso de visualização e gravação da câmera, use a classe de destino para determinar com os tamanhos compatíveis. O formato será processado pelo próprio framework da câmera:

Kotlin

val characteristics: CameraCharacteristics = ...
val targetClass: Class <T> = ...  // such as SurfaceView::class.java
val sizes = characteristics.get(
    CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)
    .getOutputSizes(targetClass)

Java

CameraCharacteristics characteristics = …;
   int outputFormat = …;  // such as ImageFormat.JPEG
   Size[] sizes = characteristics.get(
                CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)
                .getOutputSizes(outputFormat);

Para encontrar o tamanho de MAXIMUM, ordene os tamanhos de saída por área e retorne o maior primeiro:

Kotlin

fun <T>getMaximumOutputSize(
    characteristics: CameraCharacteristics, targetClass: Class <T>, format: Int? = null):
    Size {
  val config = characteristics.get(
      CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)

  // If image format is provided, use it to determine supported sizes; or else use target class
  val allSizes = if (format == null)
    config.getOutputSizes(targetClass) else config.getOutputSizes(format)
  return allSizes.maxBy { it.height * it.width }
}

Java

 @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.N)
    <T> Size getMaximumOutputSize(CameraCharacteristics characteristics,
                                            Class <T> targetClass,
                                            Integer format) {
        StreamConfigurationMap config = characteristics.get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);

        // If image format is provided, use it to determine supported sizes; else use target class
        Size[] allSizes;
        if (format == null) {
            allSizes = config.getOutputSizes(targetClass);
        } else {
            allSizes = config.getOutputSizes(format);
        }
        return Arrays.stream(allSizes).max(Comparator.comparing(s -> s.getHeight() * s.getWidth())).get();
    }

PREVIEW refere-se à melhor correspondência de tamanho para a resolução da tela do dispositivo ou para 1080p (1920 x 1080), o que for menor. A proporção pode não corresponder ao proporção da tela de forma exata, então pode ser necessário aplicar o efeito letterbox ou cortando no stream para exibi-lo em modo de tela cheia. Para conseguir de visualização, compare os tamanhos de saída disponíveis com o tamanho da tela e, considerando que a tela pode ser girada.

O código abaixo define uma classe auxiliar, SmartSize, que aumentará o tamanho fazer comparações.

Kotlin

/** Helper class used to pre-compute shortest and longest sides of a [Size] */
class SmartSize(width: Int, height: Int) {
    var size = Size(width, height)
    var long = max(size.width, size.height)
    var short = min(size.width, size.height)
    override fun toString() = "SmartSize(${long}x${short})"
}

/** Standard High Definition size for pictures and video */
val SIZE_1080P: SmartSize = SmartSize(1920, 1080)

/** Returns a [SmartSize] object for the given [Display] */
fun getDisplaySmartSize(display: Display): SmartSize {
    val outPoint = Point()
    display.getRealSize(outPoint)
    return SmartSize(outPoint.x, outPoint.y)
}

/**
 * Returns the largest available PREVIEW size. For more information, see:
 * https://d.android.com/reference/android/hardware/camera2/CameraDevice
 */
fun <T>getPreviewOutputSize(
        display: Display,
        characteristics: CameraCharacteristics,
        targetClass: Class <T>,
        format: Int? = null
): Size {

    // Find which is smaller: screen or 1080p
    val screenSize = getDisplaySmartSize(display)
    val hdScreen = screenSize.long >= SIZE_1080P.long || screenSize.short >= SIZE_1080P.short
    val maxSize = if (hdScreen) SIZE_1080P else screenSize

    // If image format is provided, use it to determine supported sizes; else use target class
    val config = characteristics.get(
            CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)!!
    if (format == null)
        assert(StreamConfigurationMap.isOutputSupportedFor(targetClass))
    else
        assert(config.isOutputSupportedFor(format))
    val allSizes = if (format == null)
        config.getOutputSizes(targetClass) else config.getOutputSizes(format)

    // Get available sizes and sort them by area from largest to smallest
    val validSizes = allSizes
            .sortedWith(compareBy { it.height * it.width })
            .map { SmartSize(it.width, it.height) }.reversed()

    // Then, get the largest output size that is smaller or equal than our max size
    return validSizes.first { it.long <= maxSize.long && it.short <= maxSize.short }.size
}

Java

/** Helper class used to pre-compute shortest and longest sides of a [Size] */
    class SmartSize {
        Size size;
        double longSize;
        double shortSize;

        public SmartSize(Integer width, Integer height) {
            size = new Size(width, height);
            longSize = max(size.getWidth(), size.getHeight());
            shortSize = min(size.getWidth(), size.getHeight());
        }

        @Override
        public String toString() {
            return String.format("SmartSize(%sx%s)", longSize, shortSize);
        }
    }

    /** Standard High Definition size for pictures and video */
    SmartSize SIZE_1080P = new SmartSize(1920, 1080);

    /** Returns a [SmartSize] object for the given [Display] */
    SmartSize getDisplaySmartSize(Display display) {
        Point outPoint = new Point();
        display.getRealSize(outPoint);
        return new SmartSize(outPoint.x, outPoint.y);
    }

    /**
     * Returns the largest available PREVIEW size. For more information, see:
     * https://d.android.com/reference/android/hardware/camera2/CameraDevice
     */
    @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.N)
    <T> Size getPreviewOutputSize(
            Display display,
            CameraCharacteristics characteristics,
            Class <T> targetClass,
            Integer format
    ){

        // Find which is smaller: screen or 1080p
        SmartSize screenSize = getDisplaySmartSize(display);
        boolean hdScreen = screenSize.longSize >= SIZE_1080P.longSize || screenSize.shortSize >= SIZE_1080P.shortSize;
        SmartSize maxSize;
        if (hdScreen) {
            maxSize = SIZE_1080P;
        } else {
            maxSize = screenSize;
        }

        // If image format is provided, use it to determine supported sizes; else use target class
        StreamConfigurationMap config = characteristics.get(
                CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);
        if (format == null)
            assert(StreamConfigurationMap.isOutputSupportedFor(targetClass));
        else
            assert(config.isOutputSupportedFor(format));
        Size[] allSizes;
        if (format == null) {
            allSizes = config.getOutputSizes(targetClass);
        } else {
            allSizes = config.getOutputSizes(format);
        }

        // Get available sizes and sort them by area from largest to smallest
        List <Size> sortedSizes = Arrays.asList(allSizes);
        List <SmartSize> validSizes =
                sortedSizes.stream()
                        .sorted(Comparator.comparing(s -> s.getHeight() * s.getWidth()))
                        .map(s -> new SmartSize(s.getWidth(), s.getHeight()))
                        .sorted(Collections.reverseOrder()).collect(Collectors.toList());

        // Then, get the largest output size that is smaller or equal than our max size
        return validSizes.stream()
                .filter(s -> s.longSize <= maxSize.longSize && s.shortSize <= maxSize.shortSize)
                .findFirst().get().size;
    }

Verificar o nível de hardware compatível

Para determinar os recursos disponíveis no momento da execução, verifique o hardware com suporte usando CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL

Com um CameraCharacteristics , você pode recuperar o nível do hardware com uma única instrução:

Kotlin

val characteristics: CameraCharacteristics = ...

// Hardware level will be one of:
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_LEGACY,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_EXTERNAL,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_LIMITED,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_FULL,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_3
val hardwareLevel = characteristics.get(
        CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL)

Java

CameraCharacteristics characteristics = ...;

// Hardware level will be one of:
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_LEGACY,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_EXTERNAL,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_LIMITED,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_FULL,
// - CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_3
Integer hardwareLevel = characteristics.get(
                CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL);

Como juntar todas as peças

Com o tipo, o tamanho e o nível de hardware da saída, é possível determinar combinações de streams são válidas. O gráfico a seguir é um resumo com suporte de um CameraDevice com LEGACY no nível de hardware.

Meta 1		Meta 2		Meta 3		Exemplos de casos de uso
Tipo	Tamanho máximo	Tipo	Tamanho máximo	Tipo	Tamanho máximo
PRIV	MAXIMUM					Visualização simples, processamento de vídeo por GPU ou gravação de vídeo sem visualização.
JPEG	MAXIMUM					Captura de imagem estática sem visor.
YUV	MAXIMUM					Processamento de vídeo/imagem no aplicativo.
PRIV	PREVIEW	JPEG	MAXIMUM			Imagem estática padrão.
YUV	PREVIEW	JPEG	MAXIMUM			Processamento no aplicativo e ainda captura.
PRIV	PREVIEW	PRIV	PREVIEW			Gravação padrão.
PRIV	PREVIEW	YUV	PREVIEW			Visualização e processamento no app.
PRIV	PREVIEW	YUV	PREVIEW			Visualização e processamento no app.
PRIV	PREVIEW	YUV	PREVIEW	JPEG	MAXIMUM	Captura estática e processamento no app.

LEGACY é o nível de hardware mais baixo possível. A tabela mostra que dispositivo com suporte a Camera2 (API de nível 21 e mais recentes) pode gerar até três transmissões simultâneas usando a configuração correta e se não houver muito sobrecarga que limita o desempenho, como restrições de memória, CPU ou térmicas.

Seu app também precisa configurar buffers de saída de destino. Por exemplo, para direcionar para um dispositivo com nível de hardware LEGACY, será possível configurar duas saídas de destino plataformas, uma usando ImageFormat.PRIVATE e outra usando ImageFormat.YUV_420_888 Esta é uma combinação suportada quando o usuário Tamanho PREVIEW. Usando a função definida anteriormente neste tópico, obter o tamanhos de visualização obrigatórios para um ID de câmera exige o seguinte código:

Kotlin

val characteristics: CameraCharacteristics = ...
val context = this as Context  // assuming you are inside of an activity

val surfaceViewSize = getPreviewOutputSize(
    context, characteristics, SurfaceView::class.java)
val imageReaderSize = getPreviewOutputSize(
    context, characteristics, ImageReader::class.java, format = ImageFormat.YUV_420_888)

Java

CameraCharacteristics characteristics = ...;
        Context context = this; // assuming you are inside of an activity

        Size surfaceViewSize = getPreviewOutputSize(
                context, characteristics, SurfaceView.class);
        Size imageReaderSize = getPreviewOutputSize(
                context, characteristics, ImageReader.class, format = ImageFormat.YUV_420_888);

É necessário aguardar até que SurfaceView esteja pronto usando os callbacks fornecidos:

Kotlin

val surfaceView = findViewById <SurfaceView>(...)
surfaceView.holder.addCallback(object : SurfaceHolder.Callback {
  override fun surfaceCreated(holder: SurfaceHolder) {
    // You do not need to specify image format, and it will be considered of type PRIV
    // Surface is now ready and you could use it as an output target for CameraSession
  }
  ...
})

Java

SurfaceView surfaceView = findViewById <SurfaceView>(...);

surfaceView.getHolder().addCallback(new SurfaceHolder.Callback() {
            @Override
            public void surfaceCreated(@NonNull SurfaceHolder surfaceHolder) {
                // You do not need to specify image format, and it will be considered of type PRIV
                // Surface is now ready and you could use it as an output target for CameraSession
            }
            ...
        });

É possível forçar SurfaceView a corresponder ao tamanho de saída da câmera chamando SurfaceHolder.setFixedSize() ou adotar uma abordagem semelhante AutoFitSurfaceView da guia Comuns módulo das amostras de câmera no GitHub, que define um tamanho absoluto, considerando a proporção e o espaço disponível, enquanto automaticamente ajustando quando as alterações de atividades são acionadas.

Configurar a outra superfície de ImageReader com o formato desejado é mais fácil, já que não há callbacks para esperar:

Kotlin

val frameBufferCount = 3  // just an example, depends on your usage of ImageReader
val imageReader = ImageReader.newInstance(
    imageReaderSize.width, imageReaderSize.height, ImageFormat.YUV_420_888,
    frameBufferCount)

Java

int frameBufferCount = 3;  // just an example, depends on your usage of ImageReader
ImageReader imageReader = ImageReader.newInstance(
                imageReaderSize.width, imageReaderSize.height, ImageFormat.YUV_420_888,
                frameBufferCount);

Ao usar um buffer de destino de bloqueio como ImageReader, descarte os frames depois de usá-los:

Kotlin

imageReader.setOnImageAvailableListener({
  val frame =  it.acquireNextImage()
  // Do something with "frame" here
  it.close()
}, null)

Java

imageReader.setOnImageAvailableListener(listener -> {
            Image frame = listener.acquireNextImage();
            // Do something with "frame" here
            listener.close();
        }, null);

O nível de hardware do LEGACY é direcionado aos dispositivos de menor denominador comum. Você pode adicionar ramificações condicionais e usar o tamanho RECORD para um dos destinos de saída superfícies em dispositivos com nível de hardware LIMITED, ou até mesmo aumentá-lo para Tamanho MAXIMUM para dispositivos com nível de hardware FULL.