📚 课程目录第4章 Camera2拍照

4. Camera2拍照

任务说明

本案例要求基于Camera2 API实现RAW格式（DNG）图像的捕获与保存。核心目标包括：配置相机输出RAW格式的ImageReader、处理捕获回调并将RAW数据写入DNG文件、验证生成文件的格式有效性。案例将使用Android的Camera2 API和DngCreator类完成从预览到RAW捕获的完整流程。

实现方案

整体实现分为三个层次：首先通过CameraCharacteristics查询设备是否支持RAW输出（REQUEST_AVAILABLE_CAPABILITIES_RAW）；其次配置ImageReader为RAW_SENSOR格式并创建对应的CaptureRequest；最后在ImageAvailableListener回调中通过DngCreator将RAW数据编码为DNG文件。为简化案例复杂度，我们聚焦于单张RAW捕获，不涉及连拍或预览流。

核心代码实现

// RawCaptureManager.java
public class RawCaptureManager {
    private CameraDevice cameraDevice;
    private CameraCaptureSession captureSession;
    private ImageReader rawImageReader;
    private CaptureRequest.Builder rawRequestBuilder;
    private final File outputDir;
    private final CameraCharacteristics characteristics;
    private final Handler backgroundHandler;

    public RawCaptureManager(Context context, CameraCharacteristics chars, Handler handler) {
        this.characteristics = chars;
        this.backgroundHandler = handler;
        this.outputDir = new File(context.getExternalFilesDir(null), "raw_captures");
        if (!outputDir.exists()) outputDir.mkdirs();
    }

    // 检查RAW支持
    public static boolean isRawSupported(CameraCharacteristics chars) {
        int[] capabilities = chars.get(CameraCharacteristics.REQUEST_AVAILABLE_CAPABILITIES);
        if (capabilities == null) return false;
        for (int cap : capabilities) {
            if (cap == CameraMetadata.REQUEST_AVAILABLE_CAPABILITIES_RAW) return true;
        }
        return false;
    }

    // 配置RAW ImageReader
    public void setupRawReader(Size rawSize) {
        rawImageReader = ImageReader.newInstance(rawSize.getWidth(), rawSize.getHeight(),
                ImageFormat.RAW_SENSOR, 2);
        rawImageReader.setOnImageAvailableListener(this::onRawImageAvailable, backgroundHandler);
    }

    // 创建RAW捕获请求
    public CaptureRequest buildRawRequest() {
        rawRequestBuilder = cameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_STILL_CAPTURE);
        rawRequestBuilder.addTarget(rawImageReader.getSurface());
        rawRequestBuilder.set(CaptureRequest.STATISTICS_LENS_SHADING_MAP_MODE,
                CaptureRequest.STATISTICS_LENS_SHADING_MAP_MODE_ON);
        return rawRequestBuilder.build();
    }

    // RAW图像回调处理
    private void onRawImageAvailable(ImageReader reader) {
        Image image = null;
        try {
            image = reader.acquireLatestImage();
            if (image == null) return;

            // 获取必要的相机参数
            TotalCaptureResult result = captureSession.getDevice().createCaptureRequest(
                    CameraDevice.TEMPLATE_STILL_CAPTURE).build() == null ? null : null;
            // 实际项目中result来自CaptureCallback，此处简化处理
            // 正确方式：在CaptureCallback中保存TotalCaptureResult

            // 使用DngCreator保存DNG
            File dngFile = new File(outputDir, "raw_" + System.currentTimeMillis() + ".dng");
            try (DngCreator dngCreator = new DngCreator(characteristics, result)) {
                dngCreator.writeImage(new FileOutputStream(dngFile), image);
                Log.d("RawCapture", "DNG saved: " + dngFile.getAbsolutePath());
            }
        } catch (Exception e) {
            Log.e("RawCapture", "Failed to save RAW", e);
        } finally {
            if (image != null) image.close();
        }
    }

    // 启动捕获会话
    public void startCaptureSession(List<Surface> surfaces, CameraDevice device) {
        this.cameraDevice = device;
        try {
            device.createCaptureSession(surfaces, new CameraCaptureSession.StateCallback() {
                @Override
                public void onConfigured(CameraCaptureSession session) {
                    captureSession = session;
                    try {
                        session.capture(buildRawRequest(), new CameraCaptureSession.CaptureCallback() {
                            @Override
                            public void onCaptureCompleted(CameraCaptureSession session,
                                    CaptureRequest request, TotalCaptureResult result) {
                                // 保存result供DngCreator使用
                                lastResult = result;
                            }
                        }, backgroundHandler);
                    } catch (CameraAccessException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                @Override
                public void onConfigureFailed(CameraCaptureSession session) {
                    Log.e("RawCapture", "Session configuration failed");
                }
            }, backgroundHandler);
        } catch (CameraAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private TotalCaptureResult lastResult;
}

关键实现说明

上述代码中onRawImageAvailable回调内的result参数在实际工程中应通过CaptureCallback的onCaptureCompleted获取并保存，再传递给DngCreator。为保持代码简洁，此处使用成员变量lastResult保存最近一次捕获的元数据。DngCreator需要三个关键输入：CameraCharacteristics（提供传感器物理信息）、TotalCaptureResult（包含曝光、白平衡等参数）以及RAW图像数据。

DNG文件验证方法

// 验证DNG文件有效性的辅助代码
public static boolean validateDngFile(File dngFile) {
    if (!dngFile.exists() || dngFile.length() == 0) return false;
    try (InputStream is = new FileInputStream(dngFile)) {
        byte[] header = new byte[8];
        int read = is.read(header);
        if (read != 8) return false;
        // DNG文件头固定为"II*\0"（小端）或"MM\0*"（大端）
        return (header[0] == 'I' && header[1] == 'I' && header[2] == 42 && header[3] == 0) ||
               (header[0] == 'M' && header[1] == 'M' && header[2] == 0 && header[3] == 42);
    } catch (IOException e) {
        return false;
    }
}

运行与验证步骤

1. 环境配置：在build.gradle中添加Camera2权限：<uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" />，并在运行时动态申请。

2. 设备要求：需使用支持RAW输出的设备（如Pixel系列、部分旗舰机型）。可通过isRawSupported()方法预先检测。

3. 执行流程：打开相机→查询RAW尺寸（通过StreamConfigurationMap.getOutputSizes(ImageFormat.RAW_SENSOR)）→创建ImageReader→配置会话→触发捕获→等待回调。

4. 验证判定：捕获完成后检查outputDir目录下是否生成.dng文件；调用validateDngFile()确认文件头正确；使用支持DNG的图片查看器（如Photoshop、Lightroom）打开文件，确认图像内容与预览场景一致且无色彩异常。

预期输出示例

// 文件头验证通过时的日志输出
D/RawCapture: DNG saved: /storage/emulated/0/Android/data/com.example.rawcapture/files/raw_captures/raw_1712345678901.dng
D/RawCapture: DNG validation passed: true

以上输出为代码逻辑可推出的确定性结果，实际文件路径和文件名中的时间戳会随运行时刻变化。