【Android FrameWork】延伸阅读：Camera1、Camera2 与CameraX

Camera1、Camera2 与CameraX

在 Android 相机开发领域，"Camera3" 始终是一个充满误解的术语 ------Google 从未发布过官方命名的 "Camera3 API"，但随着计算摄影技术的演进，行业逐渐将CameraX （应用层简化方案）和厂商定制 HAL 框架（如高通 CamX）纳入 "第三代相机技术" 的范畴。

本文将先厘清概念误区，再从架构设计、功能特性、开发实践三个维度，全面对比 Camera1、Camera2 及两类 "准 Camera3" 技术的核心差异。

概念澄清

Android 相机技术的演进始终围绕 "功能扩展 " 与 "开发简化" 两个核心目标，不存在官方定义的 "Camera3 API"，真实路径如下：
2008 Camera1 2014 Camera2 2019 CameraX 应用层封装厂商HAL框架如高通CamX

1. 术语定义澄清

术语	官方定位	常见误解来源
Camera1	Android 1.0-5.0 原生相机 API	无
Camera2	Android 5.0+ 新一代相机 API	无
CameraX	Jetpack 组件（基于 Camera2 封装）	被误称为 "Camera3"（应用层视角）
高通 CamX	厂商 HAL 层相机框架	被误称为 "Camera3"（底层适配视角）

下文将以 "Camera1→Camera2→CameraX / 厂商 HAL 框架" 为脉络展开对比，并特别标注 "准 Camera3" 技术的独特价值。

核心技术深度解析

1. Camera1：初代相机 API（2008-2014）

核心架构

基于同步阻塞模型 ，通过android.hardware.Camera单类直接控制硬件，本质是对相机硬件的简单封装：

预览 / 拍照依赖SurfaceHolder传递图像数据；
参数配置通过Camera.Parameters统一管理（如设置分辨率、闪光灯模式）；
所有操作在单线程执行，调用takePicture()时会阻塞整个相机管线。

功能特性

能力维度	具体表现	局限性
基础功能	支持拍照、录像、预览	无连拍、HDR 等高级功能
参数控制	仅支持分辨率、闪光灯等基础设置	无法调节 ISO、曝光时间等专业参数
多设备支持	仅支持单摄像头独占访问	无法同时调用前后摄像头
数据处理	仅输出 JPEG 格式	不支持 RAW 格式、YUV 数据实时处理

典型代码示例（预览功能）

java 复制代码

// Camera1实现预览仅需30行核心代码
SurfaceView surfaceView = findViewById(R.id.surface\_view);
SurfaceHolder holder = surfaceView.getHolder();
holder.addCallback(new SurfaceHolder.Callback() {
   @Override
   public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
       mCamera = Camera.open(); // 直接打开相机
       try {
           mCamera.setPreviewDisplay(holder);
           mCamera.setDisplayOrientation(90); // 固定旋转角度
           mCamera.startPreview(); // 启动预览
       } catch (IOException e) {
           e.printStackTrace();
       }
   }
   // 省略surfaceChanged/surfaceDestroyed实现
});

核心评价

优势：API 极简，开发成本低，兼容所有 Android 设备（API 1+）；
劣势：性能差（延迟高、功耗大）、功能僵化，2014 年随 Android 5.0 被官方标记为 "过时"。

2. Camera2：专业级相机 API（2014 年至今）

Camera2（android.hardware.camera2）是 Android 5.0（API 21）推出的革命性重构方案，彻底颠覆了 Camera1 的设计逻辑，至今仍是专业相机应用的核心依赖。

核心架构

采用异步管道模型，通过 "相机服务 - 设备 - 会话" 三级架构实现硬件解耦：

CameraManager：系统相机服务入口，负责枚举设备、查询能力；
CameraDevice：单个相机设备实例，管理硬件资源；
CameraCaptureSession：捕获会话，负责提交请求、管理缓冲区队列；
CaptureRequest：捕获请求，可精细配置每帧的参数（如曝光、对焦）。

功能特性（相比 Camera1 的飞跃）

全参数手动控制

支持调节 ISO、曝光时间（纳秒级）、白平衡增益、对焦距离等专业参数，例如：

java 复制代码

// Camera2设置手动曝光参数

CaptureRequest.Builder builder = cameraDevice.createCaptureRequest(
   CameraDevice.TEMPLATE_STILL_CAPTURE);
builder.set(CaptureRequest.SENSOR_EXPOSURE_TIME, 10000000L); // 10ms
builder.set(CaptureRequest.SENSOR_SENSITIVITY, 400); // ISO 400
session.capture(builder.build(), callback, handler);

高级拍摄能力

支持零快门延迟（ZSL）、连拍（burst capture）、RAW 格式捕获、多帧 HDR 合成等，是夜景模式、人像模式等计算摄影功能的基础。
多流并行处理

可同时输出预览流、拍照流、视频流，例如预览时同步输出 YUV 数据用于人脸检测，输出 JPEG 用于拍照，且各流参数可独立配置。
硬件能力分级

按设备支持程度分为 4 个级别，解决兼容性碎片化问题：

LEGACY：仅兼容 Camera1 功能（旧设备）；
LIMITED：支持部分高级功能（中端设备）；
FULL：完整支持所有核心功能（旗舰设备）；
LEVEL_3：支持 RAW 重处理、外部相机等进阶特性。

核心评价

优势：功能全面、性能卓越，可实现专业相机级体验；
劣势：开发复杂度极高（实现简单预览需 100 行 + 代码、5 个以上回调），硬件特性依赖厂商实现，不同机型差异显著。

3. 「准 Camera3」技术：CameraX 与厂商 HAL 框架

（1）CameraX：Jetpack 封装的应用层方案（2019 年推出）

CameraX 是 Google 基于 Camera2 开发的 Jetpack 库，定位为 "简化版 Camera3"，核心解决 Camera2 的开发复杂度问题。

核心架构

采用用例驱动设计，屏蔽底层架构细节：

Preview：预览用例，自动适配 SurfaceView/TextureView；
ImageCapture：拍照用例，支持 JPEG/RAW 输出；
ImageAnalysis：图像分析用例，提供 YUV 数据用于 AI 处理；
VideoCapture：视频录制用例，集成 MediaCodec 编码。

核心优势

极致简化开发

实现预览功能仅需 10 行核心代码，自动处理生命周期：

java 复制代码

// CameraX实现预览（Kotlin）
val preview = Preview.Builder().build()
val cameraProviderFuture = ProcessCameraProvider.getInstance(this)
cameraProviderFuture.addListener({
   val cameraProvider = cameraProviderFuture.get()
   preview.setSurfaceProvider(previewView.surfaceProvider)
   // 绑定生命周期
   cameraProvider.bindToLifecycle(this, CameraSelector.DEFAULT\_BACK\_CAMERA, preview)
}, ContextCompat.getMainExecutor(this))

设备自动适配

内置兼容性数据库，自动处理不同机型的硬件差异（如分辨率适配、旋转角度校正），支持 90% 以上的 Android 设备（API 21+）。
扩展能力丰富

通过Camera2Interop可直接访问 Camera2 的底层参数，兼顾易用性与灵活性；支持第三方扩展（如 Google 的 HDR 扩展、厂商的美颜扩展）。

（2）高通 CamX：HAL 层厂商框架（底层适配方案）

高通 CamX 是替代旧版 mm-camera 的 HAL 层框架，常被误称为 "Camera3"，但其定位是厂商级硬件适配工具，与应用层 API 无关。

核心特性

深度整合高通 SoC（如骁龙 8 Gen4）的 ISP、Hexagon DSP 等硬件；
支持多摄像头协同、计算摄影算法（如夜景多帧合成、人像分割）；
提供标准化接口供应用层 API（Camera2/CameraX）调用。

多维度全面对比

维度	Camera1	Camera2	CameraX（准 Camera3）	高通 CamX（准 Camera3）
技术定位	初代基础 API（已过时）	专业级应用层 API	简化版应用层 API（Jetpack）	厂商级 HAL 层框架
最低支持版本	API 1+	API 21+	API 21+（推荐 API 24+）	随高通 SoC 适配（无统一标准）
核心架构	同步阻塞模型	异步管道模型（三级架构）	用例驱动模型（封装 Camera2）	硬件抽象层（连接 Camera2 与硬件）
参数控制	基础参数（分辨率 / 闪光灯）	全参数手动控制（ISO / 曝光等）	基础参数 + Camera2Interop 扩展	硬件级参数（ISP/DSP 配置）
高级功能	无	HDR/RAW/ 连拍 / ZSL	内置 HDR / 人像 + 扩展插件	计算摄影 / 多摄协同
开发复杂度	极低（100 行内实现预览）	极高（需处理多级回调）	极低（用例化 API）	极高（厂商级开发）
兼容性	全设备兼容	碎片化（依赖硬件级别）	自动适配 90%+ 设备	仅支持高通 SoC 设备
典型应用场景	旧应用维护、低端设备	专业相机 APP、计算摄影开发	新应用快速开发、Jetpack 集成	高通平台相机固件定制

选型建议与实战指南

1. 按开发场景选型

场景	推荐技术	核心理由
旧应用维护（需兼容 Android 4.4-）	Camera1	唯一兼容方案，无需重构
专业相机 APP（如手动相机）	Camera2	全参数控制 + 高级功能支持
新应用快速开发（如扫码 / 拍照）	CameraX	开发效率高 + 自动适配
高通平台定制化开发（如固件）	高通 CamX + Camera2	硬件深度优化 + 应用层灵活调用

2. 常见问题解析

（1）Camera2 拍照延迟高？

原因：未启用零快门延迟（ZSL），需手动配置CaptureRequest.CONTROL_ENABLE_ZSL为true；
前提：设备需支持FULL硬件级别（可通过CameraCharacteristics查询）。

（2）CameraX 如何实现 RAW 拍摄？

通过Camera2Interop扩展 Camera2 能力：

复制代码

val imageCapture = ImageCapture.Builder()

   .setCaptureMode(ImageCapture.CAPTURE\_MODE\_MAXIMIZE\_QUALITY)

   .apply {

       Camera2Interop.Extender(this).apply {
           setCaptureRequestOption(CaptureRequest.STATISTICS\_LENS\_SHADING\_CORRECTION, true)
           setCaptureRequestOption(CaptureRequest.JPEG\_ORIENTATION, 90)
           // 配置RAW输出
           setOutputFormat(ImageFormat.RAW\_SENSOR)
       }
   }.build()

（3）如何判断设备是否支持 Camera2 高级功能？

通过CameraCharacteristics查询硬件级别：

java 复制代码

CameraManager manager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA\_SERVICE);

String cameraId = manager.getCameraIdList()\[0];
CameraCharacteristics chars = manager.getCameraCharacteristics(cameraId);
Integer level = chars.get(CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL);

if (level >= CameraCharacteristics.INFO\_SUPPORTED\_HARDWARE\_LEVEL\_FULL) {
   // 支持全量高级功能
}

总结

Android 相机技术的演进本质是 "从功能实现到体验优化" 的迭代：

Camera1 解决了 "有无" 问题，但其同步架构已无法满足现代相机需求；
Camera2 释放了硬件潜力，成为专业开发的基石，但复杂度过高；
被误称为 "Camera3" 的 CameraX 与高通 CamX，分别从应用层和 HAL 层填补了空白 ------CameraX 以 "简化" 为核心，高通 CamX 以 "硬件优化" 为核心。

对于开发者而言，新应用应优先选择 CameraX ，需高级功能时通过Camera2Interop扩展；维护旧应用可保留 Camera1，但建议逐步迁移至 CameraX；厂商级开发则需结合高通 CamX 等底层框架。

未来，随着 Google 对计算摄影的深化，CameraX 可能会正式接过 "Camera3" 的大旗，成为 Android 相机开发的终极方案。