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同時使用多個相機串流畫面

注意：本頁面所述是指 Camera2 套件。除非應用程式需要 Camera2 的特定低階功能，否則建議使用 CameraX。CameraX 和 Camera2 均支援 Android 5.0 (API 級別 21) 以上版本。

相機應用程式可以同時使用多個影格串流。在某些情況下，不同的串流甚至需要不同的影格解析度或像素格式。常見的用途包括：

錄影：一個串流用於預覽，另一個串流則編碼並儲存至檔案。
條碼掃描：一個串流用於預覽，另一個用於條碼偵測。
計算攝影：一個串流用於預覽，另一個用於臉部或場景偵測。

處理影格時，會產生不小的效能成本，而執行平行串流或管道處理時，成本會倍增。

CPU、GPU 和 DSP 等資源或許能利用架構的重新處理功能，但記憶體等資源會線性成長。

每個要求有多個目標

多個攝影機串流影像可以合併為單一 CameraCaptureRequest。以下程式碼片段說明如何設定相機工作階段，其中一個串流用於相機預覽，另一個串流用於圖片處理：

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 basic 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)MultipleCameraStreamsSimultaneously.kt

如果正確設定目標途徑，這段程式碼只會產生符合 StreamComfigurationMap.GetOutputMinFrameDuration(int, Size) 和 StreamComfigurationMap.GetOutputStallDuration(int, Size) 決定的最低每秒影格數的串流。實際效能因裝置而異，但 Android 會根據三個變數，保證支援特定組合：輸出類型、輸出大小和硬體層級。

使用不支援的變數組合可能會導致影格率偏低；如果沒有，則會觸發其中一個失敗回呼。createCaptureSession 的說明文件會說明保證可運作的項目。

輸出類型

輸出類型是指影格的編碼格式。可能的值為 PRIV、YUV、JPEG 和 RAW。createCaptureSession 的說明文件會介紹這些方法。

選擇應用程式的輸出類型時，如果目標是盡可能提高相容性，請使用 ImageFormat.YUV_420_888 進行影格分析，並使用 ImageFormat.JPEG 處理靜態圖片。在預覽和錄製情境中，您可能會使用 SurfaceView、TextureView、MediaRecorder、MediaCodec 或 RenderScript.Allocation。在這種情況下，請勿指定圖片格式。為確保相容性，無論內部實際使用的格式為何，系統都會將其視為 ImageFormat.PRIVATE。如要查詢裝置支援的格式 (假設裝置具有 CameraCharacteristics)，請使用下列程式碼：

val characteristics: CameraCharacteristics = ...
val supportedFormats = characteristics.get(
    CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP
)?.outputFormatsMultipleCameraStreamsSimultaneously.kt

輸出大小

所有可用的輸出大小都會列在 StreamConfigurationMap.getOutputSizes() 中，但只有兩個與相容性有關：PREVIEW 和 MAXIMUM。大小會做為上限。如果大小為 PREVIEW 的項目可以運作，則任何小於 PREVIEW 的項目也可以運作。MAXIMUM 也是如此。CameraDevice 的說明文件會解釋這些大小。

可用的輸出大小取決於所選格式。在指定 CameraCharacteristics 和格式的情況下，您可以查詢可用的輸出大小，如下所示：

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

在相機預覽和錄製用途中，請使用目標類別來判斷支援的大小。格式會由相機架構本身處理：

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

如要取得 MAXIMUM 大小，請依區域排序輸出大小，並傳回最大值：

fun <T> getMaximumOutputSize(
    characteristics: CameraCharacteristics,
    targetClass: Class<T>,
    format: Int? = null
): Size {
    val config = checkNotNull(
        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 }
}MultipleCameraStreamsSimultaneously.kt

PREVIEW 是指符合裝置螢幕解析度或 1080p (1920x1080) 的最佳尺寸，以較小者為準。顯示比例可能與螢幕的顯示比例不完全相符，因此您可能需要對串流套用上下黑邊或裁剪，才能以全螢幕模式顯示。如要取得正確的預覽大小，請比較可用的輸出大小和螢幕大小，同時考量螢幕可能旋轉。

下列程式碼定義了輔助類別 SmartSize，可讓大小比較更輕鬆：

/** 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
}

查看支援的硬體級別

如要判斷執行階段可用的功能，請使用 CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL 檢查支援的硬體層級。

使用 CameraCharacteristics 物件，您可以使用單一陳述式擷取硬體層級：

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
)MultipleCameraStreamsSimultaneously.kt

整合所有要素

您可以根據輸出類型、輸出大小和硬體層級，判斷哪些串流組合有效。下圖是硬體層級為 LEGACY 的 CameraDevice 支援的設定。

目標 1		目標 2		目標 3		用途範例
類型	大小上限	類型	大小上限	類型	大小上限	用途範例
`PRIV`	`MAXIMUM`					簡單預覽、GPU 影片處理，或無預覽錄影。
`JPEG`	`MAXIMUM`					不使用觀景窗圖片拍攝。
`YUV`	`MAXIMUM`					應用程式內影片/圖片處理。
`PRIV`	`PREVIEW`	`JPEG`	`MAXIMUM`			標準靜態影像。
`YUV`	`PREVIEW`	`JPEG`	`MAXIMUM`			應用程式內處理和靜態影像擷取。
`PRIV`	`PREVIEW`	`PRIV`	`PREVIEW`			標準錄製。
`PRIV`	`PREVIEW`	`YUV`	`PREVIEW`			預覽畫面和應用程式內處理。
`PRIV`	`PREVIEW`	`YUV`	`PREVIEW`	`JPEG`	`MAXIMUM`	靜態影像擷取和應用程式內處理。

LEGACY 是最低的硬體等級。這份表格顯示，只要設定正確，且沒有過多限制效能的負擔 (例如記憶體、CPU 或散熱限制)，每部支援 Camera2 (API 級別 21 以上) 的裝置最多可同時輸出三個串流。

應用程式也需要設定符合設定的目標輸出緩衝區。舉例來說，如要指定硬體層級為 LEGACY 的裝置，您可以設定兩個目標輸出途徑，一個使用 ImageFormat.PRIVATE，另一個使用 ImageFormat.YUV_420_888。使用 PREVIEW 大小時，系統支援這種組合。使用本文稍早定義的函式，取得相機 ID 所需的預覽大小需要下列程式碼：

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
)MultipleCameraStreamsSimultaneously.kt

您必須使用提供的回呼，等待 SurfaceView 準備就緒：

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.
    }
    // ...
})MultipleCameraStreamsSimultaneously.kt

您可以呼叫 SurfaceHolder.setFixedSize()，強制 SurfaceView 符合相機輸出大小，也可以採用類似 GitHub 上相機範例通用模組中 AutoFitSurfaceView 的方法，設定絕對大小，同時考量顯示比例和可用空間，並在觸發活動變更時自動調整。

使用所選格式從 ImageReader 設定其他介面會比較容易，因為不需要等待回呼：

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
)MultipleCameraStreamsSimultaneously.kt

使用 ImageReader 等封鎖目標緩衝區時，請在使用後捨棄影格：

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

LEGACY 硬體層級指定最低公分母裝置。您可以新增條件式分支，並在硬體層級為 LIMITED 的裝置上，將其中一個輸出目標介面設為 RECORD 大小，甚至在硬體層級為 FULL 的裝置上，將其增加至 MAXIMUM 大小。

同時使用多個相機串流畫面 透過集合功能整理內容 你可以依據偏好儲存及分類內容。