在Linux系統(tǒng)中，硬件平臺驅(qū)動，以及其他需要商業(yè)保護的部分通常都會通過HAL來封裝，在Aurora中也如此。
目前產(chǎn)業(yè)界的Camera傳感器主要有兩種類型：電荷耦合設備（CCD，Charge Couple Device）和互補金屬氧化物半導體（CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor）。其中CCD主要應用在高檔的DC、DV和高檔移動終端上，圖像質(zhì)量較好，但驅(qū)動模組比較復雜；而CMOS則門檻較低，工藝更加成熟，成本較低，外圍電路也比較簡單，很多廠商已將驅(qū)動和信號處理的圖像信號處理器（ISP，Image Signal Processor）集成到驅(qū)動模組中。因此CMOS傳感器在移動終端中應用廣泛。如圖5-4所示為Camera進行圖像編碼的底層過程。
圖5-4 圖像編碼過程
與Camera傳感器通信，需涉及I2C驅(qū)動；進行文件保存，需涉及GPIO驅(qū)動和PMIC驅(qū)動；利用aDSP解碼，就需要用到VFE aDSP驅(qū)動。
在這些平臺驅(qū)動之上，在Android的較新版本中，通常會封裝一層HAL，可以為開發(fā)者提供更加抽象的接口，同時也可以保護硬件廠商的利益。
在Android中，為了實現(xiàn)Camera的HAL封裝，必須繼承CameraHardwareInterface.h定義的CameraHardwareInterface接口。
在Android原始代碼中，提供了CameraHardwareStub.cpp和QualcommCamera Hardware.cpp兩種實現(xiàn)，CameraHardwareStub提供了基于模擬器的FakeCamera實現(xiàn)。QualcommCameraHardware實現(xiàn)了對真實物理設備的HAL封裝。下面首先介紹CameraHardwareStub的實現(xiàn)。
在CameraHardwareStub中，為了保證系統(tǒng)的流暢運行，在發(fā)起預覽時，會將Camera預覽放置在一個單獨的預覽線程CameraHardwareStub::previewThread()中，并在線程的事件循環(huán)中周期性調(diào)用previewThread，從底層提取數(shù)據(jù)。CameraHardwareStub::previewThread()的實現(xiàn)如下：
代碼5-4 預覽線程的事件循環(huán)處理
int CameraHardwareStub::previewThread()
{
mLock.lock();
int previewFrameRate=mParameters.getPreviewFrameRate(); //幀速率
ssize_t offset=mCurrentPreviewFrame * mPreviewFrameSize; //偏移量
sp< MemoryHeapBase> heap=mPreviewHeap;
FakeCamera* fakeCamera=mFakeCamera;
sp< MemoryBase> buffer=mBuffers[mCurrentPreviewFrame]; //數(shù)據(jù)緩沖
mLock.unlock();
if (buffer != 0) {
//計算幀延遲
int delay=(int)(1000000.0f / float(previewFrameRate));
void *base=heap->base();
//用假數(shù)據(jù)填充當前幀
uint8_t *frame=((uint8_t *)base) + offset;
fakeCamera->getNextFrameAsYuv422(frame); //獲取數(shù)據(jù)緩沖
//通知客戶端有新幀到來
if (mMsgEnabled & CAMERA_MSG_PREVIEW_FRAME)
mDataCb(CAMERA_MSG_PREVIEW_FRAME, buffer, mCallbackCookie);
mCurrentPreviewFrame=(mCurrentPreviewFrame + 1) % kBufferCount;
usleep(delay);
}
return NO_ERROR;
}
在CameraHardwareStub中，目前共有4個緩沖用于Camera數(shù)據(jù)的交替存放，這些數(shù)據(jù)被放置在一個名為mPreviewHeap的預覽內(nèi)存堆中。具體實現(xiàn)如下：
代碼5-5 Camera堆的初始化
void CameraHardwareStub::initHeapLocked()
{
int picture_width, picture_height;
mParameters.getPictureSize(&picture_width, &picture_height);//拍攝大小
//MMAP映射，存在拍攝時的原始數(shù)據(jù)
mRawHeap=new MemoryHeapBase(picture_width * 2 * picture_height);
int preview_width, preview_height;
mParameters.getPreviewSize(&preview_width, &preview_height);//預覽大小
LOGD("initHeapLocked: preview size=%dx%d", preview_width, preview_height);
//強制設置為yuv422
int how_big=preview_width * preview_height * 2;
if (how_big==mPreviewFrameSize)
return;
mPreviewFrameSize=how_big;
//構(gòu)建一個新MMAP堆用于進程間共享
mPreviewHeap=new MemoryHeapBase(mPreviewFrameSize * kBufferCount);
//為每幀都構(gòu)建一個IMemory
for (int i=0; i < kBufferCount; i++) {
mBuffers[i]=new MemoryBase(mPreviewHeap, i * mPreviewFrameSize, mPreviewFrameSize);
}
delete mFakeCamera;
mFakeCamera=new FakeCamera(preview_width, preview_height);
}
模擬器默認配置下，預覽分辨率為176×144像素，幀速率為15fps,預覽數(shù)據(jù)格式為YUV422 SP（僅支持），照片編碼格式為JPEG（僅支持）。
出于某種需求，需要將元數(shù)據(jù)格式Y(jié)UV422SP轉(zhuǎn)換為RGB565，yuv420sp2rgb.c文件給出的方法如下：
代碼5-6 YUV422sp轉(zhuǎn)換為RGB565的實現(xiàn)
static public void decodeYUV420SP(int[] rgb, byte[] yuv420sp, int width, int height) {
final int frameSize=width * height;
for (int j=0, yp=0; j< height; j++) {
int uvp=frameSize + (j>>1) * width, u=0, v=0;
for (int i=0; i< width; i++, yp++) {
int y=(0xff & ((int) yuv420sp[yp])) - 16;
if (y< 0) y=0;
if ((i & 1)==0) {
v=(0xff & yuv420sp[uvp++]) - 128;
u=(0xff & yuv420sp[uvp++]) - 128;
}
int y1192=1192 * y;
int r=(y1192+1634 * v);
int g=(y1192-833 * v-400*u);
int b=(y1192+2066 * u);
if (r< 0) r=0; else if (r>262143) r=262143;
if (g< 0) g=0; else if (g>262143) g=262143;
if (b< 0) b=0; else if (b>262143) b=262143;
rgb[yp]=0xff000000 | ((r<<6) & 0xff0000) | ((g>>2) & 0xff00) | ((b>>10) & 0xff);
}
}
}
如果希望在預覽時就做這樣的轉(zhuǎn)換，編碼的轉(zhuǎn)換好放置在一個單獨的線程中處理。RGB565向YUV422SP的轉(zhuǎn)換參考FakeCamera.cpp文件。
在進行自動對焦和拍照時，CameraHardwareStub同樣會發(fā)起一個新的線程進行處理，相關(guān)的線程為autoFocusThread、pictureThread。在QualcommCameraHardware中，則沒有發(fā)起新線程進行處理。
在進行拍照時，為了向上層傳遞假圖片，CameraHardwareStub的處理方法如下：
代碼5-7 CameraHardwareStub拍攝照片的過程
int CameraHardwareStub::pictureThread()
{
if (mMsgEnabled & CAMERA_MSG_SHUTTER)
mNotifyCb(CAMERA_MSG_SHUTTER,0,0,mCallbackCookie);
if (mMsgEnabled & CAMERA_MSG_RAW_IMAGE) {
int w,h;
mParameters.getPictureSize(&w, &h);//獲得圖片大小
sp< MemoryBase> mem=new MemoryBase(mRawHeap,0,w * 2 * h);
FakeCamera cam(w,h);
cam.getNextFrameAsYuv422((uint8_t *)mRawHeap->base());//獲取數(shù)據(jù)緩沖
mDataCb(CAMERA_MSG_RAW_IMAGE, mem, mCallbackCookie);
}
if (mMsgEnabled & CAMERA_MSG_COMPRESSED_IMAGE) {
sp< MemoryHeapBase> heap=new MemoryHeapBase(kCannedJpegSize);
sp< MemoryBase> mem=new MemoryBase(heap,0,kCannedJpegSize);
memcpy(heap->base(),kCannedJpeg, kCannedJpegSize);//填充假圖片數(shù)據(jù)
mDataCb(CAMERA_MSG_COMPRESSED_IMAGE,mem,mCallbackCookie);
}
return NO_ERROR;
}
當然在真實終端環(huán)境下，基于CameraHardwareInterface的實現(xiàn)必須通過和Camera驅(qū)動進行通信來獲得真實數(shù)據(jù)。其實現(xiàn)和CameraHardwareStub存在著差異。下面為QualcommCameraHardware公開的JPEG編碼過程：
代碼5-8 QualcommCameraHardware編碼的過程
unsigned char QualcommCameraHardware::native_jpeg_encode (
void *pDim,
int pmemThumbnailfd,
int pmemSnapshotfd,
unsigned char *thumbnail_buf,
unsigned char *main_img_buf, //存放拍攝的元數(shù)據(jù)緩沖
void *pCrop)
{
char jpegFileName[256]={0};
static int snapshotCntr=0;
cam_ctrl_dimension_t *dimension=(cam_ctrl_dimension_t *)pDim;
common_crop_t *cropInfo=(common_crop_t *)pCrop;
sprintf(jpegFileName, "snapshot_%d.jpg", ++snapshotCntr);//獲得文件名
#ifndef SURF8K
LOGV("native_jpeg_encode , current jpeg main img quality =%d", mParameters.getJpeg MainimageQuality());
//設置圖像質(zhì)量
if (! LINK_jpeg_encoder_setMainImageQuality(mParameters.getJpegMainimageQuality()))
{
LOGE("native_jpeg_encode set jpeg main image quality :%d@%s: jpeg_encoder_encode failed.\n",__LINE__, __FILE__);
return FALSE;
}
#endif
//調(diào)用libmmcamera.so中的jpeg_encoder_encode進行解碼
if ( !LINK_jpeg_encoder_encode(jpegFileName, dimension,thumbnail_buf, pmemThumbnailfd,main_img_buf, pmemSnapshotfd, cropInfo))
{
LOGV("native_jpeg_encode:%d@%s: jpeg_encoder_encode failed.\n", __LINE__, __FILE__);
return FALSE;
}
return TRUE;
}
在Qualcomm的實現(xiàn)中，底層的細節(jié)被封裝在名為libmmcamera.so和libmmcamera_ target.so的共享庫中，代碼并沒有公開。