『OpenGL学习滤镜相机』- Day9: CameraX 基础集成

📚 今日目标

理解 CameraX 架构和核心概念
掌握相机权限的申请和处理
学习 PreviewView 的使用
实现相机预览功能
了解生命周期绑定机制

运行效果：

🎯 学习内容

1. CameraX 简介

CameraX 是 Google 推出的 Jetpack 库，用于简化 Android 相机开发。

为什么使用 CameraX？

传统 Camera2 API	CameraX
代码复杂，API 繁琐	简单易用，代码量少
需要处理设备差异	自动处理兼容性问题
生命周期管理困难	自动绑定生命周期
预览、拍照、录像需要大量代码	几行代码即可实现

CameraX 的优势

✅ 简单易用：几行代码实现预览和拍照
✅ 兼容性好：自动处理不同设备的差异
✅ 生命周期感知：自动管理相机的打开和关闭
✅ 向后兼容：支持 Android 5.0+（API 21）
✅ 扩展支持：美颜、夜景、HDR 等厂商扩展

2. CameraX 架构

核心组件

scss 复制代码

CameraX 架构
├── Use Cases (用例)
│   ├── Preview (预览)
│   ├── ImageCapture (拍照)
│   ├── ImageAnalysis (图像分析)
│   └── VideoCapture (录像)
├── CameraSelector (相机选择器)
│   ├── LENS_FACING_BACK (后置)
│   └── LENS_FACING_FRONT (前置)
├── ProcessCameraProvider (相机提供者)
│   └── 管理相机的生命周期
└── PreviewView (预览视图)
    └── 显示相机预览画面

工作流程

markdown 复制代码

1. 获取 ProcessCameraProvider
   ↓
2. 创建 Use Cases (Preview, ImageCapture 等)
   ↓
3. 选择相机 (CameraSelector)
   ↓
4. 绑定到生命周期 (bindToLifecycle)
   ↓
5. 显示预览 / 拍照 / 分析

3. 相机权限处理

3.1 在 AndroidManifest.xml 中声明权限

xml 复制代码

<!-- 相机权限（必需） -->
<uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" />

<!-- 存储权限（拍照保存需要） -->
<uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE"
    android:maxSdkVersion="28" />

<!-- 相机特性 -->
<uses-feature android:name="android.hardware.camera" />
<uses-feature android:name="android.hardware.camera.autofocus" />

3.2 运行时权限申请（Android 6.0+）

kotlin 复制代码

class Day09Activity : AppCompatActivity() {

    companion object {
        private const val REQUEST_CODE_PERMISSIONS = 10
        private val REQUIRED_PERMISSIONS = arrayOf(Manifest.permission.CAMERA)
    }

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        
        // 检查权限
        if (allPermissionsGranted()) {
            startCamera()
        } else {
            ActivityCompat.requestPermissions(
                this, REQUIRED_PERMISSIONS, REQUEST_CODE_PERMISSIONS
            )
        }
    }

    private fun allPermissionsGranted() = REQUIRED_PERMISSIONS.all {
        ContextCompat.checkSelfPermission(
            baseContext, it
        ) == PackageManager.PERMISSION_GRANTED
    }

    override fun onRequestPermissionsResult(
        requestCode: Int,
        permissions: Array<String>,
        grantResults: IntArray
    ) {
        super.onRequestPermissionsResult(requestCode, permissions, grantResults)
        if (requestCode == REQUEST_CODE_PERMISSIONS) {
            if (allPermissionsGranted()) {
                startCamera()
            } else {
                Toast.makeText(this, "权限被拒绝", Toast.LENGTH_SHORT).show()
                finish()
            }
        }
    }
}

4. 实现相机预览

4.1 布局文件

xml 复制代码

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent">

    <!-- 相机预览视图 -->
    <androidx.camera.view.PreviewView
        android:id="@+id/preview_view"
        android:layout_width="0dp"
        android:layout_height="0dp"
        app:layout_constraintBottom_toTopOf="@id/control_panel"
        app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"
        app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent" />

    <!-- 控制面板 -->
    <LinearLayout
        android:id="@+id/control_panel"
        android:layout_width="0dp"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:background="#80000000"
        android:orientation="horizontal"
        android:padding="16dp"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"
        app:layout_constraintStart_toStartOf="parent">

        <!-- 拍照按钮 -->
        <Button
            android:id="@+id/btn_capture"
            android:layout_width="0dp"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_weight="1"
            android:text="拍照" />

        <!-- 切换相机按钮 -->
        <Button
            android:id="@+id/btn_switch_camera"
            android:layout_width="0dp"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_marginStart="8dp"
            android:layout_weight="1"
            android:text="切换相机" />

    </LinearLayout>

</androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout>

4.2 启动相机

kotlin 复制代码

private fun startCamera() {
    // 获取 ProcessCameraProvider 的 Future
    val cameraProviderFuture = ProcessCameraProvider.getInstance(this)

    cameraProviderFuture.addListener({
        // 获取 CameraProvider
        val cameraProvider: ProcessCameraProvider = cameraProviderFuture.get()

        // 创建 Preview Use Case
        val preview = Preview.Builder()
            .build()
            .also {
                // 设置 Surface Provider
                it.setSurfaceProvider(previewView.surfaceProvider)
            }

        // 选择后置相机
        val cameraSelector = CameraSelector.DEFAULT_BACK_CAMERA

        try {
            // 解绑之前的 Use Cases
            cameraProvider.unbindAll()

            // 绑定 Use Cases 到生命周期
            cameraProvider.bindToLifecycle(
                this,      // LifecycleOwner
                cameraSelector,
                preview
            )

        } catch (exc: Exception) {
            Log.e(TAG, "Use case binding failed", exc)
        }

    }, ContextCompat.getMainExecutor(this))
}

5. CameraSelector 详解

5.1 选择前置/后置相机

kotlin 复制代码

// 后置相机
val backCameraSelector = CameraSelector.DEFAULT_BACK_CAMERA

// 前置相机
val frontCameraSelector = CameraSelector.DEFAULT_FRONT_CAMERA

// 自定义选择器
val customSelector = CameraSelector.Builder()
    .requireLensFacing(CameraSelector.LENS_FACING_BACK)
    .build()

5.2 切换相机

kotlin 复制代码

private var lensFacing = CameraSelector.LENS_FACING_BACK

private fun switchCamera() {
    // 切换前后摄像头
    lensFacing = if (lensFacing == CameraSelector.LENS_FACING_BACK) {
        CameraSelector.LENS_FACING_FRONT
    } else {
        CameraSelector.LENS_FACING_BACK
    }
    
    // 重新启动相机
    startCamera()
}

6. 拍照功能

6.1 创建 ImageCapture Use Case

kotlin 复制代码

// 创建 ImageCapture
imageCapture = ImageCapture.Builder()
    .setCaptureMode(ImageCapture.CAPTURE_MODE_MINIMIZE_LATENCY)
    .build()

// 绑定时同时绑定 Preview 和 ImageCapture
cameraProvider.bindToLifecycle(
    this,
    cameraSelector,
    preview,
    imageCapture  // 添加拍照功能
)

6.2 拍照并保存

kotlin 复制代码

private fun takePhoto() {
    val imageCapture = imageCapture ?: return

    // 创建保存文件
    val photoFile = File(
        getOutputDirectory(),
        SimpleDateFormat(FILENAME_FORMAT, Locale.US)
            .format(System.currentTimeMillis()) + ".jpg"
    )

    // 配置输出选项
    val outputOptions = ImageCapture.OutputFileOptions.Builder(photoFile).build()

    // 拍照
    imageCapture.takePicture(
        outputOptions,
        ContextCompat.getMainExecutor(this),
        object : ImageCapture.OnImageSavedCallback {
            override fun onError(exc: ImageCaptureException) {
                Log.e(TAG, "拍照失败: ${exc.message}", exc)
            }

            override fun onImageSaved(output: ImageCapture.OutputFileResults) {
                val msg = "拍照成功: ${photoFile.absolutePath}"
                Toast.makeText(baseContext, msg, Toast.LENGTH_SHORT).show()
                Log.d(TAG, msg)
            }
        }
    )
}

private fun getOutputDirectory(): File {
    val mediaDir = externalMediaDirs.firstOrNull()?.let {
        File(it, resources.getString(R.string.app_name)).apply { mkdirs() }
    }
    return if (mediaDir != null && mediaDir.exists())
        mediaDir else filesDir
}

7. PreviewView 配置

7.1 缩放模式

kotlin 复制代码

// 填充整个视图（可能裁剪）
previewView.scaleType = PreviewView.ScaleType.FILL_CENTER

// 适应视图大小（可能有黑边）
previewView.scaleType = PreviewView.ScaleType.FIT_CENTER

7.2 实现模式

kotlin 复制代码

// 使用 SurfaceView（性能更好）
previewView.implementationMode = PreviewView.ImplementationMode.PERFORMANCE

// 使用 TextureView（兼容性更好）
previewView.implementationMode = PreviewView.ImplementationMode.COMPATIBLE

8. 生命周期管理

CameraX 会自动管理相机的生命周期：

kotlin 复制代码

// CameraX 自动处理
override fun onResume() {
    super.onResume()
    // 相机自动恢复（如果已绑定）
}

override fun onPause() {
    super.onPause()
    // 相机自动暂停
}

override fun onDestroy() {
    super.onDestroy()
    // 相机自动释放
}

注意：使用 bindToLifecycle() 时，CameraX 会自动处理相机的打开、关闭和暂停。

9. 相机配置选项

9.1 分辨率配置

kotlin 复制代码

val preview = Preview.Builder()
    .setTargetResolution(Size(1280, 720))  // 设置目标分辨率
    .build()

9.2 宽高比配置

kotlin 复制代码

val preview = Preview.Builder()
    .setTargetAspectRatio(AspectRatio.RATIO_16_9)  // 16:9
    .build()

9.3 旋转配置

kotlin 复制代码

val preview = Preview.Builder()
    .setTargetRotation(Surface.ROTATION_0)  // 设置目标旋转角度
    .build()

10. 错误处理

10.1 常见错误

kotlin 复制代码

try {
    cameraProvider.bindToLifecycle(this, cameraSelector, preview)
} catch (exc: Exception) {
    when (exc) {
        is CameraInfoUnavailableException -> {
            Log.e(TAG, "相机信息不可用")
        }
        is IllegalArgumentException -> {
            Log.e(TAG, "Use Case 绑定参数错误")
        }
        else -> {
            Log.e(TAG, "Use Case 绑定失败", exc)
        }
    }
}

10.2 检查相机可用性

kotlin 复制代码

private fun hasCameraPermission(): Boolean {
    return ContextCompat.checkSelfPermission(
        this,
        Manifest.permission.CAMERA
    ) == PackageManager.PERMISSION_GRANTED
}

private fun hasCamera(): Boolean {
    return packageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_CAMERA_ANY)
}

💻 代码实践

今日任务

实现一个简单的相机预览应用：

权限申请：请求相机权限
相机预览：使用 PreviewView 显示实时画面
拍照功能：点击按钮拍照并保存
切换相机：前置/后置相机切换

实现效果

📷 实时相机预览
📸 拍照并保存到相册
🔄 前后摄像头切换
⚙️ 自动处理生命周期

核心代码结构

kotlin 复制代码

class Day09Activity : AppCompatActivity() {

    private lateinit var previewView: PreviewView
    private var imageCapture: ImageCapture? = null
    private var lensFacing = CameraSelector.LENS_FACING_BACK

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_day09)

        previewView = findViewById(R.id.preview_view)

        // 检查权限
        if (allPermissionsGranted()) {
            startCamera()
        } else {
            requestPermissions()
        }

        // 拍照按钮
        findViewById<Button>(R.id.btn_capture).setOnClickListener {
            takePhoto()
        }

        // 切换相机按钮
        findViewById<Button>(R.id.btn_switch_camera).setOnClickListener {
            switchCamera()
        }
    }

    private fun startCamera() {
        // 实现相机启动逻辑
    }

    private fun takePhoto() {
        // 实现拍照逻辑
    }

    private fun switchCamera() {
        // 实现切换相机逻辑
    }
}

🧪 练习任务

基础任务

✅ 实现相机权限申请
✅ 实现相机预览功能
✅ 实现拍照并保存到相册

进阶任务

📊 显示拍照成功的缩略图
🎨 添加拍照动画效果（闪光）
📏 支持捏合缩放（Pinch to Zoom）
🔦 添加闪光灯控制

挑战任务

🎬 实现录像功能（VideoCapture）
📐 添加网格线辅助构图
💾 实现连拍功能
🖼️ 支持不同宽高比切换（4:3, 16:9, 1:1）

📖 知识点总结

CameraX 核心概念

概念	说明
Use Case	相机的使用场景（预览、拍照、分析、录像）
CameraSelector	选择使用哪个相机（前置/后置）
ProcessCameraProvider	管理相机生命周期的提供者
PreviewView	显示相机预览的视图
LifecycleOwner	生命周期拥有者（通常是 Activity）

Use Cases 对比

Use Case	用途	典型场景
Preview	实时预览	相机取景
ImageCapture	拍照	拍摄照片
ImageAnalysis	图像分析	二维码扫描、人脸识别
VideoCapture	录像	录制视频

最佳实践

✅ 使用 bindToLifecycle()：自动管理相机生命周期
✅ 在主线程使用 CameraX API：避免线程问题
✅ 复用 CameraProvider：不要频繁获取
✅ 处理配置变更：屏幕旋转时正确更新
✅ 及时解绑 Use Cases ：切换相机前调用 unbindAll()

🐛 常见问题

Q1: 相机预览画面是黑色的？

可能原因：

权限未授予
PreviewView 未正确设置 SurfaceProvider
Use Case 未绑定到生命周期

解决方法：

kotlin 复制代码

// 1. 确认权限已授予
if (!allPermissionsGranted()) {
    requestPermissions()
    return
}

// 2. 正确设置 SurfaceProvider
preview.setSurfaceProvider(previewView.surfaceProvider)

// 3. 确保绑定到生命周期
cameraProvider.bindToLifecycle(this, cameraSelector, preview)

Q2: 应用崩溃，提示 "Camera is being used"？

原因：同一个相机被多次绑定。

解决方法：

kotlin 复制代码

// 绑定前先解绑所有 Use Cases
cameraProvider.unbindAll()
cameraProvider.bindToLifecycle(this, cameraSelector, preview)

Q3: 切换前后相机时闪烁？

原因：切换时没有正确处理。

解决方法：

kotlin 复制代码

private fun switchCamera() {
    lensFacing = if (lensFacing == CameraSelector.LENS_FACING_BACK) {
        CameraSelector.LENS_FACING_FRONT
    } else {
        CameraSelector.LENS_FACING_BACK
    }
    
    // 重新启动相机（会自动解绑旧的）
    startCamera()
}

Q4: 拍照的图片方向不对？

CameraX 会自动处理图片旋转，但如果遇到问题：

kotlin 复制代码

val imageCapture = ImageCapture.Builder()
    .setTargetRotation(previewView.display.rotation)  // 设置旋转角度
    .build()

🔗 参考资料

官方文档

示例代码

📝 今日总结

今天我们学习了 CameraX 的基础知识：

✅ 理解了 CameraX 的架构和核心概念
✅ 掌握了相机权限的申请和处理
✅ 学会了使用 PreviewView 显示相机预览
✅ 实现了拍照和保存功能
✅ 了解了生命周期管理机制

关键要点：

CameraX 简化了相机开发，自动处理兼容性问题
Use Cases 是 CameraX 的核心，代表不同的使用场景
bindToLifecycle() 会自动管理相机的生命周期
PreviewView 提供了简单易用的预览功能

『OpenGL学习滤镜相机』- Day9: CameraX 基础集成

📚 今日目标

🎯 学习内容

1. CameraX 简介

为什么使用 CameraX？

CameraX 的优势

2. CameraX 架构

核心组件

工作流程

3. 相机权限处理

3.1 在 AndroidManifest.xml 中声明权限

3.2 运行时权限申请（Android 6.0+）

4. 实现相机预览

4.1 布局文件

4.2 启动相机

5. CameraSelector 详解

5.1 选择前置/后置相机

5.2 切换相机

6. 拍照功能

6.1 创建 ImageCapture Use Case

6.2 拍照并保存

7. PreviewView 配置

7.1 缩放模式

7.2 实现模式

8. 生命周期管理

9. 相机配置选项

9.1 分辨率配置

9.2 宽高比配置

9.3 旋转配置

10. 错误处理

10.1 常见错误

10.2 检查相机可用性

💻 代码实践

今日任务

实现效果

核心代码结构

🧪 练习任务

基础任务

进阶任务

挑战任务

📖 知识点总结

CameraX 核心概念

Use Cases 对比

最佳实践

🐛 常见问题

Q1: 相机预览画面是黑色的？

Q2: 应用崩溃，提示 "Camera is being used"？

Q3: 切换前后相机时闪烁？

Q4: 拍照的图片方向不对？

🔗 参考资料

官方文档

示例代码

相关资源

📝 今日总结