一 StreamConfigurationMap

1. StreamConfigurationMap 的作用

StreamConfigurationMap 是 Android Camera2 API 中的一個(gè)核心類(lèi)，用于描述相機(jī)設(shè)備支持的輸出流配置，包含以下信息：

• 支持的格式與分辨率：例如 YUV_420_888、JPEG、RAW 等格式及其對(duì)應(yīng)的分辨率列表。
• 輸入/輸出流組合規(guī)則：例如哪些格式可以同時(shí)用于 預(yù)覽、拍照 或 錄像。
• 硬件能力限制：例如是否支持 硬件級(jí)圖像處理（如 YUV 重處理）、動(dòng)態(tài)范圍模式（HDR）等。
• 幀率與時(shí)長(zhǎng)限制：如某些分辨率下支持的最小/最大幀率，或視頻錄制的最大時(shí)長(zhǎng)。

應(yīng)用通過(guò) CameraCharacteristics 獲取 StreamConfigurationMap，并基于此配置合理的 CaptureSession（例如選擇預(yù)覽和拍照的兼容分辨率）。

2. 與 cameraprovider 交互關(guān)系

(1) 數(shù)據(jù)來(lái)源

• CameraProvider 提供原始數(shù)據(jù)：

Camera HAL 實(shí)現(xiàn)（如 android.hardware.camera.provider@2.4）通過(guò) getCameraCharacteristics() 方法向框架上報(bào)硬件能力，包括支持的流配置（格式、分辨率、動(dòng)態(tài)范圍等）。

• 框架封裝為 StreamConfigurationMap：

框架層（如 CameraService）解析 HAL 返回的元數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為應(yīng)用可直接使用的 StreamConfigurationMap。

(2) 配置流程示例

• 應(yīng)用請(qǐng)求相機(jī)能力：
  • 應(yīng)用調(diào)用 CameraManager.getCameraCharacteristics(cameraId)。
• 框架查詢(xún) HAL：
  • CameraService 通過(guò) CameraProvider 的 HAL 接口獲取該相機(jī)的元數(shù)據(jù)。
• HAL 返回底層配置：
  • CameraProvider 從硬件或板級(jí)配置文件（如 cam_board.xml）中讀取支持的流配置，傳遞給框架。
• 構(gòu)建 StreamConfigurationMap：
  • 框架將原始數(shù)據(jù)（如 SCALER_AVAILABLE_STREAM_CONFIGURATIONS）封裝為 StreamConfigurationMap 對(duì)象。
• 應(yīng)用使用配置：
  • 應(yīng)用根據(jù) StreamConfigurationMap 選擇兼容的流組合（例如同時(shí)支持 1080p@30fps 預(yù)覽和 12MP 拍照）。

(3) 關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)

3. 實(shí)際示例

假設(shè)一個(gè)相機(jī)設(shè)備支持以下配置（通過(guò) CameraProvider 上報(bào)）：

• YUV_420_888: 1920x1080@30fps, 1280x720@60fps
• JPEG: 4000x3000@10fps

則 StreamConfigurationMap 會(huì)生成如下信息：

// 獲取 YUV 格式支持的分辨率
Size[] yuvSizes = streamConfigMap.getOutputSizes(ImageFormat.YUV_420_888);
// 結(jié)果: [1920x1080, 1280x720]
// 檢查是否支持硬件級(jí) YUV 重處理
boolean isReprocessSupported = streamConfigMap.isOutputSupportedFor(
    CameraMetadata.REQUEST_AVAILABLE_CAPABILITIES_YUV_REPROCESSING);

StreamConfigurationMap 是應(yīng)用層獲取相機(jī)輸出能力的接口，而 CameraProvider 是底層硬件能力的提供者。前者依賴(lài)后者上報(bào)的元數(shù)據(jù)，二者共同實(shí)現(xiàn) 硬件能力到應(yīng)用接口的透明映射，是 Android Camera 系統(tǒng)分層架構(gòu)的核心設(shè)計(jì)之一。

在 Android 相機(jī)系統(tǒng)（Camera2 API）中，OutputConfiguration 和 StreamConfigurationMap 是與相機(jī)輸出流配置相關(guān)的兩個(gè)關(guān)鍵類(lèi)，它們?cè)谙鄼C(jī)工作流程中扮演不同角色。以下是它們的詳細(xì)介紹及關(guān)系分析：

二. OutputConfiguration

1 作用

作用：

OutputConfiguration 是 Android 5.0（API 21）引入的類(lèi)，用于定義單個(gè)相機(jī)輸出流的配置。它的核心功能包括：

• 封裝輸出目標(biāo)（如 Surface 或 SurfaceView）。
• 配置物理相機(jī)（在多攝像頭設(shè)備中指定物理傳感器）。
• 管理共享輸出流（允許多個(gè) Surface 共享同一輸出流）。
• 使用場(chǎng)景：
• 當(dāng)創(chuàng)建 CameraCaptureSession 時(shí)，需傳入一組 OutputConfiguration 對(duì)象，描述所有輸出流。
• 關(guān)鍵方法：
  • addSurface(Surface surface)：添加共享的 Surface。
  • setPhysicalCameraId(String id)：指定物理相機(jī)（用于雙攝/多攝設(shè)備）。
  • getSurfaces()：獲取關(guān)聯(lián)的 Surface 列表。
• 示例：

// 創(chuàng)建 ImageReader 并獲取 Surface
ImageReader imageReader = ImageReader.newInstance(width, height, format, maxImages);
Surface imageSurface = imageReader.getSurface();
// 創(chuàng)建 OutputConfiguration
OutputConfiguration outputConfig = new OutputConfiguration(imageSurface);
// 可選：配置共享 Surface 或物理相機(jī)
// outputConfig.addSurface(anotherSurface);
// outputConfig.setPhysicalCameraId("2");
// 創(chuàng)建 CameraCaptureSession
List<OutputConfiguration> outputConfigs = new ArrayList<>();
outputConfigs.add(outputConfig);
cameraDevice.createCaptureSessionByOutputConfigurations(outputConfigs, callback, handler);

2. 與 StreamConfigurationMap 關(guān)系

協(xié)作流程：

• Step 1：通過(guò) StreamConfigurationMap 查詢(xún)?cè)O(shè)備支持的輸出參數(shù)（格式、分辨率等）。
• Step 2：根據(jù)合法參數(shù)創(chuàng)建輸出目標(biāo)（如 ImageReader 或 SurfaceView）。
• Step 3：將輸出目標(biāo)封裝到 OutputConfiguration，用于創(chuàng)建 CameraCaptureSession。

依賴(lài)關(guān)系：

• OutputConfiguration 的參數(shù)（如格式、分辨率）必須符合 StreamConfigurationMap 的約束，否則會(huì)話(huà)創(chuàng)建會(huì)失敗。
• StreamConfigurationMap 提供理論支持，OutputConfiguration 負(fù)責(zé)實(shí)際配置。

擴(kuò)展功能：

• OutputConfiguration 支持高級(jí)功能（如多攝像頭共享輸出流），而 StreamConfigurationMap 僅描述硬件能力。
• 在 Android 10（API 29）后，OutputConfiguration 新增對(duì)動(dòng)態(tài)分辨率、物理攝像頭綁定的支持。

3. 常見(jiàn)問(wèn)題

Q1: 為什么需要同時(shí)使用兩者？
A: StreamConfigurationMap是相機(jī)設(shè)備的“能力說(shuō)明書(shū)”，告訴開(kāi)發(fā)者硬件支持哪些輸出配置。OutputConfiguration是實(shí)際構(gòu)建輸出流的“施工圖”，將合法的參數(shù)綁定到具體的Surface`。

二者配合確保相機(jī)輸出流的正確性和高效性

Q2: 如何避免 InvalidSurfaceException？
A: 確保 OutputConfiguration 的 Surface 參數(shù)（格式、分辨率）在 StreamConfigurationMap 的合法范圍內(nèi)。

Q3: 多攝像頭場(chǎng)景如何處理？
A: 使用 OutputConfiguration.setPhysicalCameraId() 指定物理攝像頭，并通過(guò) StreamConfigurationMap 檢查該攝像頭是否支持目標(biāo)參數(shù)。

總結(jié) StreamConfigurationMap 是相機(jī)設(shè)備的“能力說(shuō)明書(shū)”，告訴開(kāi)發(fā)者硬件支持哪些輸出配置。OutputConfiguration 是實(shí)際構(gòu)建輸出流的“施工圖”，將合法的參數(shù)綁定到具體的 Surface。二者配合確保相機(jī)輸出流的正確性和高效性，是 Camera2 API 中不可或缺的組件。

在 Android Camera2 API 中，CameraCaptureSession 是管理相機(jī)數(shù)據(jù)流和捕獲請(qǐng)求的核心組件。它與 OutputConfiguration 密切相關(guān)，共同決定了相機(jī)的輸出目標(biāo)（如預(yù)覽、拍照、錄像等）的配置和運(yùn)行機(jī)制。以下是詳細(xì)解釋及其與 OutputConfiguration 的關(guān)系：

三 CameraCaptureSession

1. 作用

CameraCaptureSession 是相機(jī)設(shè)備（CameraDevice）與輸出目標(biāo)（Surface）之間的橋梁，負(fù)責(zé)：

管理輸出流：綁定多個(gè) Surface（如預(yù)覽的 SurfaceView、拍照的 ImageReader），并確保數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)竭@些目標(biāo)。

提交捕獲請(qǐng)求：通過(guò) capture() 或 setRepeatingRequest() 發(fā)送請(qǐng)求（CaptureRequest），控制相機(jī)的行為（如自動(dòng)對(duì)焦、曝光、幀率等）。

處理異步事件：監(jiān)聽(tīng)相機(jī)狀態(tài)（如對(duì)焦完成、幀捕獲完成）并回調(diào)給應(yīng)用。

2 生命周期

• 創(chuàng)建：通過(guò) CameraDevice.createCaptureSession() 或 createCaptureSessionByOutputConfigurations() 創(chuàng)建。
• 活動(dòng)狀態(tài)：可提交捕獲請(qǐng)求，相機(jī)數(shù)據(jù)流向綁定的 Surface。
• 關(guān)閉：調(diào)用 close() 釋放資源，不可再發(fā)送請(qǐng)求。

3.創(chuàng)建 CameraCaptureSession

創(chuàng)建會(huì)話(huà)時(shí)，需要指定一組輸出目標(biāo)（Surface 或 OutputConfiguration）。兩種方法：

傳統(tǒng)方式（基于 Surface 列表）：

cameraDevice.createCaptureSession(
    List<Surface> outputs,   // 直接傳遞 Surface 列表
    CameraCaptureSession.StateCallback callback, 
    Handler handler
);

適用于簡(jiǎn)單場(chǎng)景，但靈活性有限（例如不支持多攝像頭或動(dòng)態(tài)分辨率）。

基于 OutputConfiguration 的方式（API 21+，擴(kuò)展功能在后續(xù)版本增強(qiáng)）：

cameraDevice.createCaptureSessionByOutputConfigurations(
    List<OutputConfiguration> outputConfigurations,  // 封裝了 Surface 的高級(jí)配置
    CameraCaptureSession.StateCallback callback,
    Handler handler
);

支持更復(fù)雜的配置（如共享流、物理攝像頭綁定、動(dòng)態(tài)分辨率等）。

4. 與 OutputConfiguration 的關(guān)系

(1) OutputConfiguration 是會(huì)話(huà)的輸入

• 功能：OutputConfiguration 封裝了一個(gè)或多個(gè) Surface 的配置信息，用于定義輸出流的特性：
  • 單個(gè)或共享的 Surface：通過(guò) addSurface() 添加多個(gè) Surface，共享同一數(shù)據(jù)流（例如預(yù)覽和錄像共享同一幀數(shù)據(jù)）。
  • 物理攝像頭綁定：在雙攝/多攝設(shè)備中，通過(guò) setPhysicalCameraId() 指定輸出流來(lái)自哪個(gè)物理攝像頭。
  • 動(dòng)態(tài)分辨率（API 23+）：允許在會(huì)話(huà)運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整分辨率（需硬件支持）。
• 優(yōu)勢(shì)：相比直接傳遞 Surface 列表，OutputConfiguration 提供了更細(xì)粒度的控制能力。

(2) 創(chuàng)建會(huì)話(huà)的流程

• 查詢(xún)?cè)O(shè)備支持：通過(guò) StreamConfigurationMap 確認(rèn)相機(jī)支持的格式和分辨率。
• 創(chuàng)建輸出目標(biāo)：根據(jù)合法參數(shù)創(chuàng)建 Surface（如 ImageReader、SurfaceView）。
• 封裝為 OutputConfiguration：將 Surface 及其附加配置（如物理攝像頭）封裝到 OutputConfiguration。
• 創(chuàng)建會(huì)話(huà)：調(diào)用 createCaptureSessionByOutputConfigurations()，傳入 OutputConfiguration 列表。

(3) 關(guān)鍵約束

• 不可變性：一旦 CameraCaptureSession 創(chuàng)建成功，其綁定的 OutputConfiguration 不可修改（如新增或移除 Surface）。若需更改，必須關(guān)閉當(dāng)前會(huì)話(huà)并重新創(chuàng)建。
• 硬件限制：OutputConfiguration 的配置（如分辨率、格式）必須符合 StreamConfigurationMap 的支持范圍。

5. 示例：使用 OutputConfiguration 創(chuàng)建會(huì)話(huà)

// 創(chuàng)建兩個(gè)輸出目標(biāo)：預(yù)覽 Surface 和拍照 ImageReader
SurfaceView surfaceView = ... // 預(yù)覽的 SurfaceView
ImageReader imageReader = ImageReader.newInstance(4032, 3024, ImageFormat.JPEG, 3);
// 封裝為 OutputConfiguration
OutputConfiguration previewConfig = new OutputConfiguration(surfaceView.getHolder().getSurface());
OutputConfiguration captureConfig = new OutputConfiguration(imageReader.getSurface());
// 可選：配置共享流或物理攝像頭
// previewConfig.addSurface(anotherSurface); // 共享同一個(gè)流
// captureConfig.setPhysicalCameraId("1");    // 指定物理攝像頭
List<OutputConfiguration> outputConfigs = new ArrayList<>();
outputConfigs.add(previewConfig);
outputConfigs.add(captureConfig);
// 創(chuàng)建 CameraCaptureSession
cameraDevice.createCaptureSessionByOutputConfigurations(outputConfigs, 
    new CameraCaptureSession.StateCallback() {
        @Override
        public void onConfigured(@NonNull CameraCaptureSession session) {
            // 會(huì)話(huà)就緒，可提交 CaptureRequest
        }
        @Override
        public void onConfigureFailed(@NonNull CameraCaptureSession session) {
            // 配置失敗（參數(shù)不合法或硬件問(wèn)題）
        }
    }, 
    null // 可選 Handler
);

6. 高級(jí)功能與兼容性

• 共享流（Shared Surfaces）：
  • 多個(gè) Surface 共享同一輸出流（例如預(yù)覽和 AI 分析共享數(shù)據(jù)），減少內(nèi)存和功耗。
  • 實(shí)現(xiàn)方式：通過(guò) OutputConfiguration.addSurface() 添加多個(gè) Surface。
• 動(dòng)態(tài)分辨率（Dynamic Resolution）（API 23+）：
  • 允許在會(huì)話(huà)運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出分辨率（需設(shè)備支持）。
  • 通過(guò) OutputConfiguration.setDynamicRangeProfile() 配置。
• 多攝像頭支持（API 28+）：
  • 在雙攝設(shè)備中，通過(guò) OutputConfiguration.setPhysicalCameraId() 指定輸出流來(lái)源。

7. 常見(jiàn)問(wèn)題與解決方案

• 問(wèn)題1：createCaptureSession 失敗，錯(cuò)誤為 IllegalArgumentException。
• 原因：OutputConfiguration 參數(shù)不合法（如分辨率超出支持范圍）。
• 解決：檢查 StreamConfigurationMap 的合法參數(shù)。
• 問(wèn)題2：無(wú)法在運(yùn)行時(shí)修改輸出流。
• 原因：CameraCaptureSession 的配置不可變。
• 解決：關(guān)閉當(dāng)前會(huì)話(huà)，重新創(chuàng)建新的會(huì)話(huà)。
• 問(wèn)題3：多攝像頭場(chǎng)景下數(shù)據(jù)流混亂。
• 原因：未正確指定 setPhysicalCameraId()。
• 解決：確保每個(gè) OutputConfiguration 綁定到正確的物理攝像頭。

總結(jié)

• CameraCaptureSession：是相機(jī)數(shù)據(jù)流的核心控制器，負(fù)責(zé)管理輸出目標(biāo)和捕獲請(qǐng)求。
• 與 OutputConfiguration 的關(guān)系：
  • OutputConfiguration 是會(huì)話(huà)的輸入，定義了每個(gè)輸出流的具體配置（如 Surface、物理攝像頭）。
  • CameraCaptureSession 通過(guò) OutputConfiguration 的配置，確保數(shù)據(jù)流符合硬件能力（由 StreamConfigurationMap 定義）。
  • 使用 OutputConfiguration 可以啟用高級(jí)功能（如共享流、多攝像頭），而傳統(tǒng) Surface 列表方式功能受限。

通過(guò)合理使用 OutputConfiguration，開(kāi)發(fā)者可以更靈活地配置相機(jī)輸出流，滿(mǎn)足復(fù)雜場(chǎng)景的需求（如多攝、動(dòng)態(tài)分辨率、低功耗共享流）。

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