作者： zzh

现状分析

在 Android 第三方 APP 拍照功能的实现现状中，我们不难发现存在不少问题，其中图像不清晰是较为突出的一个。经过深入研究发现，这主要归因于大部分 APP 采用 preview（预览）截图的方式来充当拍照结果。这种做法存在很大的局限性，preview 截图只是对相机预览画面的简单截取，并没有经过相机真正拍照时完整且精细的图像生成和处理流程。相机拍照时，会利用复杂的光学和电子元件精确地捕捉光线信息，然后经过一系列诸如自动对焦、自动曝光、色彩校正、降噪等处理环节，而 preview 截图往往缺失这些关键步骤，所以导致拍摄出的图像质量远低于预期。

所以，这种方法不仅导致图片质量差，而且用户体验也不佳。由于没有充分利用Android系统的相机功能，很多开发者在实现拍照时面临诸多困难。大概归为下面几个比较突出的问题：

• 图片质量低：预览截图无法获取高质量的照片。
• 用户体验差：拍照过程不够流畅，用户可能需要多次尝试才能获得满意的照片。
• 功能限制：无法使用相机的高级功能，如闪光灯、焦距调整等。

正确的拍照方式

一、调用系统相机拍照

当第三方 APP 在 Android 系统中调用相机拍照时，本质上是通过与系统相机服务交互来实现的。应用会发送一个特定的 Intent 来唤起系统相机应用。这个 Intent 可以携带一些参数，比如指定输出的图像格式、存储位置等。系统相机应用启动后，它会初始化相机硬件，包括启动相机传感器、配置镜头参数等。当用户触发拍照操作时，相机传感器开始工作，光线通过镜头在传感器上成像。传感器将光信号转换为电信号，再经过模数转换为数字信号。这些数字信号随后在相机内部的图像处理器中经过一系列复杂算法的处理，如根据光线条件调整曝光值、通过自动对焦算法使图像清晰对焦、对色彩进行平衡处理以保证色彩的准确性。处理完成后，图像数据会根据设定的格式（如 JPEG）存储在指定位置，并通过 Intent 将拍摄结果回传给第三方应用，这个过程需要确保应用有相应的存储权限和读取权限。

那么，在Android中，调用系统相机拍照的逻辑相对简单，主要通过Intent来实现。以下是基本的实现步骤：

1. 创建Intent：使用MediaStore.ACTION_IMAGE_CAPTURE创建一个拍照的Intent。
2. 传递文件URI：指定照片存储的位置，确保拍摄的照片能正确保存。
3. 启动Activity：通过startActivityForResult启动相机界面。
4. 处理结果：在onActivityResult中处理拍照后的结果。

简单的实现步骤如下：

private static final int REQUEST_IMAGE_CAPTURE = 1;
private Uri photoURI;

private void dispatchTakePictureIntent() {
    Intent takePictureIntent = new Intent(MediaStore.ACTION_IMAGE_CAPTURE);
    if (takePictureIntent.resolveActivity(getPackageManager()) != null) {
        // 创建一个文件来存储照片
        File photoFile = createImageFile();
        if (photoFile != null) {
            photoURI = FileProvider.getUriForFile(this,
                    "com.example.android.fileprovider",
                    photoFile);
            takePictureIntent.putExtra(MediaStore.EXTRA_OUTPUT, photoURI);
            startActivityForResult(takePictureIntent, REQUEST_IMAGE_CAPTURE);
        }
    }
}

@Override
protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) {
    super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data);
    if (requestCode == REQUEST_IMAGE_CAPTURE && resultCode == RESULT_OK) {
        // 处理拍照结果
        // photoURI指向的文件就是拍摄的照片
    }
}

二、通过Camera2软件包进行拍照

android.hardware.camera2

首先一张图来说明一下构建相机APP的正确逻辑：

Camera2 API提供了对相机硬件的深入控制，支持更复杂的功能，如手动对焦、曝光控制等。使用Camera2 API的基本步骤如下：

1. 获取CameraManager：使用CameraManager获取相机服务。
2. 打开相机：通过openCamera方法打开相机。
3. 创建CaptureSession：配置并创建用于捕获图像的会话。
4. 拍照：使用CaptureRequest配置拍照参数并执行。

具体实现代码（上述步骤为简要步骤，具体请参考代码）：

申请权限

<uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" />

获取可用相机设备列表

CameraManager manager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
try {
    String[] cameraIds = manager.getCameraIdList();
    for (String cameraId : cameraIds) {
        CameraCharacteristics characteristics = manager.getCameraCharacteristics(cameraId);
        // 这里可以进一步检查相机特性，如是否支持特定功能等
    }
} catch (CameraAccessException e) {
    e.printStackTrace();
}

配置相机参数

private CameraDevice.StateCallback stateCallback = new CameraDevice.StateCallback() {
    @Override
    public void onOpened(CameraDevice camera) {
        // 相机打开成功，可以进行参数配置和开始预览、拍照等操作
        try {
            CameraCaptureSession.StateCallback sessionCallback = new CameraCaptureSession.StateCallback() {
                @Override
                public void onConfigured(CameraCaptureSession session) {
                    // 会话配置成功，可以设置拍照请求等
                    try {
                        CaptureRequest.Builder builder = camera.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_STILL_CAPTURE);
                        // 设置图像格式、自动对焦模式等参数
                        builder.addTarget(imageReader.getSurface());
                        CaptureRequest request = builder.build();
                        session.capture(request, null, null);
                    } catch (CameraAccessException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                @Override
                public void onConfigureFailed(CameraCaptureSession session) {
                    // 会话配置失败处理
                }
            };
            camera.createCaptureSession(Arrays.asList(imageReader.getSurface()), sessionCallback, null);
        } catch (CameraAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void onDisconnected(CameraDevice camera) {
        // 相机断开连接处理
        camera.close();
    }

    @Override
    public void onError(CameraDevice camera, int error) {
        // 相机出现错误处理
        camera.close();
    }
};

进行拍照

CaptureRequest.Builder builder = camera.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_STILL_CAPTURE);
builder.addTarget(imageReader.getSurface());
// 设置自动对焦模式为自动
builder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE, CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_AUTO);
// 设置曝光模式为自动
builder.set(CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE, CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE_ON_AUTO_FLASH);
CaptureRequest request = builder.build();
session.capture(request, null, null);

总结简单的实现方法

private void openCamera() {
    CameraManager manager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
    try {
        String cameraId = manager.getCameraIdList()[0]; // 获取后置相机ID
        manager.openCamera(cameraId, stateCallback, null);
    } catch (CameraAccessException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

private CameraDevice.StateCallback stateCallback = new CameraDevice.StateCallback() {
    @Override
    public void onOpened(@NonNull CameraDevice camera) {
        // 相机打开成功，开始拍照
        // 此处可以配置CaptureSession
    }

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

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

通过CameraX软件包进行拍照

CameraX 是一个 Jetpack 库。同样更方便地提供了包括但不限于相机的预览，分析，视频和图片的拍摄的api。下面是使用代码：

添加依赖

def camerax_version = "1.2.0"
implementation "androidx.camera:camera-core:$camerax_version"
implementation "androidx.camera:camera-camera2:$camerax_version"
def camerax_version = "1.1.0-alpha07"
implementation "androidx.camera:camera-core:$camerax_version"
implementation "androidx.camera:camera-camera2:$camerax_version"
implementation "androidx.camera:camera-lifecycle:$camerax_version"
implementation "androidx.camera:camera-view:$camerax_version"

初始化CameraX

ProcessCameraProvider.getInstance(this).addListener(() -> {
    try {
        cameraProvider = ProcessCameraProvider.getInstance(context).get();
        bindCameraUseCases();
    } catch (ExecutionException | InterruptedException e) {
        // 异常处理
    }
}, ContextCompat.getMainExecutor(this));

配置和使用相机示例

// 创建 ImageCapture 和 Preview 等相机用例，并将它们绑定到相机设备上
private void bindCameraUseCases() {
    Preview preview = new Preview.Builder()
          .build();
    preview.setSurfaceProvider(viewFinder.getSurfaceProvider());

    ImageCapture imageCapture = new ImageCapture.Builder()
          .setCaptureMode(ImageCapture.CAPTURE_MODE_MINIMIZE_LATENCY)
          .build();

    CameraSelector cameraSelector = new CameraSelector.Builder()
          .requireLensFacing(CameraSelector.LENS_FACING_BACK)
          .build();

    try {
        cameraProvider.unbindAll();
        camera = cameraProvider.bindToLifecycle((LifecycleOwner) this, cameraSelector, preview, imageCapture);
    } catch (Exception e) {
        // 绑定失败处理
    }
}

拍照操作

imageCapture.takePicture(ContextCompat.getMainExecutor(this), new ImageCapture.OnImageCapturedCallback() {
    @Override
    public void onCaptureSuccess(@NonNull ImageProxy image) {
        // 拍照成功处理，这里可以获取图像数据并进一步处理
        super.onCaptureSuccess(image);
        image.close();
    }

    @Override
    public void onError(@NonNull ImageCaptureException exception) {
        // 拍照错误处理
        super.onError(exception);
    }
});

依然，提供一个简单的示例

private void startCamera() {
    CameraX.bindToLifecycle(this, preview, imageCapture);
}

// 配置预览
Preview preview = new Preview.Builder().build();

// 配置拍照
ImageCapture imageCapture = new ImageCapture.Builder().build();

小结

在Android应用开发中，实现高质量的拍照功能至关重要。通过合理选择相机API（如Camera2和CameraX），开发者可以提供更高质量的照片和更流畅的用户体验。还有很多内容本文没有提到，例如：HDR，多相机（Multi-Camera）调用，屏幕闪烁设置，视频流（相机帧）的优化，CameraX的Extensions API 。

目前来看，android的相机和iOS一对比，真是一坨越堆越高的大屎山！