怎么在Android中实现相机圆形预览

public RoundTextureView(Context context, AttributeSet attrs) {
  super(context, attrs);
  setOutlineProvider(new ViewOutlineProvider() {
    @Override
    public void getOutline(View view, Outline outline) {
      Rect rect = new Rect(0, 0, view.getMeasuredWidth(), view.getMeasuredHeight());
      outline.setRoundRect(rect, radius);
    }
  });
  setClipToOutline(true);
}

public void setRadius(int radius) {
  this.radius = radius;
}

public void turnRound() {
  invalidateOutline();
}

2019-08-02 13:16:08.669 16407-16407/com.wsy.glcamerademo I/CameraHelper: supportedPreviewSize: 1920x1080
2019-08-02 13:16:08.669 16407-16407/com.wsy.glcamerademo I/CameraHelper: supportedPreviewSize: 1280x720
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2019-08-02 13:19:24.981 16768-16768/com.wsy.glcamerademo I/Camera2Helper: getBestSupportedSize: 640x480
2019-08-02 13:19:24.982 16768-16768/com.wsy.glcamerademo I/Camera2Helper: getBestSupportedSize: 320x240
2019-08-02 13:19:24.982 16768-16768/com.wsy.glcamerademo I/Camera2Helper: getBestSupportedSize: 176x144

//将预览控件和预览尺寸比例保持一致，避免拉伸
{
  FrameLayout.LayoutParams textureViewLayoutParams = (FrameLayout.LayoutParams) textureView.getLayoutParams();
  int newHeight = 0;
  int newWidth = textureViewLayoutParams.width;
  //横屏
  if (displayOrientation % 180 == 0) {
    newHeight = textureViewLayoutParams.width * previewSize.height / previewSize.width;
  }
  //竖屏
  else {
    newHeight = textureViewLayoutParams.width * previewSize.width / previewSize.height;
  }
  ////当不是正方形预览的情况下，添加一层ViewGroup限制View的显示区域
  if (newHeight != textureViewLayoutParams.height) {
    insertFrameLayout = new RoundFrameLayout(CoverByParentCameraActivity.this);
    int sideLength = Math.min(newWidth, newHeight);
    FrameLayout.LayoutParams layoutParams = new FrameLayout.LayoutParams(sideLength, sideLength);
    insertFrameLayout.setLayoutParams(layoutParams);
    FrameLayout parentView = (FrameLayout) textureView.getParent();
    parentView.removeView(textureView);
    parentView.addView(insertFrameLayout);

    insertFrameLayout.addView(textureView);
    FrameLayout.LayoutParams newTextureViewLayoutParams = new FrameLayout.LayoutParams(newWidth, newHeight);
    //横屏
    if (displayOrientation % 180 == 0) {
      newTextureViewLayoutParams.leftMargin = ((newHeight - newWidth) / 2);
    }
    //竖屏
    else {
      newTextureViewLayoutParams.topMargin = -(newHeight - newWidth) / 2;
    }
    textureView.setLayoutParams(newTextureViewLayoutParams);
  }
}

/**
 * A generic renderer interface.
 * 

 * The renderer is responsible for making OpenGL calls to render a frame.
 * 

 * GLSurfaceView clients typically create their own classes that implement
 * this interface, and then call {@link GLSurfaceView#setRenderer} to
 * register the renderer with the GLSurfaceView.
 * 

 *
 * 
 * 
Developer Guides
 * 
For more information about how to use OpenGL, read the
 * OpenGL developer guide.
 * 

Threading

 * 

EGL Context Lost

   * Called when the rendering thread    * starts and whenever the EGL context is lost. The EGL context will typically    * be lost when the Android device awakes after going to sleep.    * 

   * Since this method is called at the beginning of rendering, as well as    * every time the EGL context is lost, this method is a convenient place to put    * code to create resources that need to be created when the rendering    * starts, and that need to be recreated when the EGL context is lost.    * Textures are an example of a resource that you might want to create    * here.    * 

   * Note that when the EGL context is lost, all OpenGL resources associated    * with that context will be automatically deleted. You do not need to call    * the corresponding "glDelete" methods such as glDeleteTextures to    * manually delete these lost resources.    * 

   * @param gl the GL interface. Use instanceof to    * test if the interface supports GL11 or higher interfaces.    * @param config the EGLConfig of the created surface. Can be used    * to create matching pbuffers.    */   void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config);   /**    * Called when the surface changed size.    * 

   * Called after the surface is created and whenever    * the OpenGL ES surface size changes.    * 

   * Typically you will set your viewport here. If your camera    * is fixed then you could also set your projection matrix here:    *     * void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {    *   gl.glViewport(0, 0, width, height);    *   // for a fixed camera, set the projection too    *   float ratio = (float) width / height;    *   gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);    *   gl.glLoadIdentity();    *   gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -1, 1, 1, 10);    * }    *     * @param gl the GL interface. Use instanceof to    * test if the interface supports GL11 or higher interfaces.    * @param width    * @param height    */   void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height);   /**    * Called to draw the current frame.    * 

   * This method is responsible for drawing the current frame.    * 

   * The implementation of this method typically looks like this:    *     * void onDrawFrame(GL10 gl) {    *   gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);    *   //... other gl calls to render the scene ...    * }    *     * @param gl the GL interface. Use instanceof to    * test if the interface supports GL11 or higher interfaces.    */   void onDrawFrame(GL10 gl); }

void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config)
在Surface创建或重建的情况下回调

void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height)
在Surface的大小发生变化的情况下回调

void onDrawFrame(GL10 gl)
在这里实现绘制操作。当我们设置的renderMode为RENDERMODE_CONTINUOUSLY时，该函数将不断地执行；
当我们设置的renderMode为RENDERMODE_WHEN_DIRTY时，将只在创建完成和调用requestRender后才执行。一般我们选择RENDERMODE_WHEN_DIRTY渲染模式，避免过度绘制。

一般情况下，我们会自己实现一个Renderer，然后为GLSurfaceView设置Renderer，可以说，Renderer的编写是整个流程的核心步骤。以下是在void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config)进行的初始化操作和在void onDrawFrame(GL10 gl)进行的绘制操作的流程图：

渲染YUV数据的Renderer

2. 具体实现

坐标系介绍

Android View坐标系

OpenGL世界坐标系

如图所示，和Android的View坐标系不同，OpenGL的坐标系是笛卡尔坐标系。
Android View的坐标系以左上角为原点，向右x递增，向下y递增；
而OpenGL坐标系以中心为原点，向右x递增，向上y递增。

着色器编写

/**
 * 顶点着色器
 */
private static String VERTEX_SHADER =
    "  attribute vec4 attr_position;\n" +
        "  attribute vec2 attr_tc;\n" +
        "  varying vec2 tc;\n" +
        "  void main() {\n" +
        "    gl_Position = attr_position;\n" +
        "    tc = attr_tc;\n" +
        "  }";

/**
 * 片段着色器
 */
private static String FRAG_SHADER =
    "  varying vec2 tc;\n" +
        "  uniform sampler2D ySampler;\n" +
        "  uniform sampler2D uSampler;\n" +
        "  uniform sampler2D vSampler;\n" +
        "  const mat3 convertMat = mat3( 1.0, 1.0, 1.0, -0.001, -0.3441, 1.772, 1.402, -0.7141, -0.58060);\n" +
        "  void main()\n" +
        "  {\n" +
        "    vec3 yuv;\n" +
        "    yuv.x = texture2D(ySampler, tc).r;\n" +
        "    yuv.y = texture2D(uSampler, tc).r - 0.5;\n" +
        "    yuv.z = texture2D(vSampler, tc).r - 0.5;\n" +
        "    gl_FragColor = vec4(convertMat * yuv, 1.0);\n" +
        "  }";

内建变量解释

gl_Position

VERTEX_SHADER代码里的gl_Position代表绘制的空间坐标。由于我们是二维绘制，所以直接传入OpenGL二维坐标系的左下(-1,-1)、右下(1,-1)、左上(-1,1)、右上(1,1)，也就是{-1,-1,1,-1,-1,1,1,1}

gl_FragColor

FRAG_SHADER代码里的gl_FragColor代表单个片元的颜色

其他变量解释

ySampler、uSampler、vSampler

分别代表Y、U、V纹理采样器

convertMat

根据以下公式：

R = Y + 1.402 (V - 128)
G = Y - 0.34414 (U - 128) - 0.71414 (V - 128)
B = Y + 1.772 (U - 128)

我们可得到一个YUV转RGB的矩阵

1.0,  1.0,  1.0, 
0,   -0.344, 1.77, 
1.403, -0.714, 0

部分类型、函数的解释

vec3、vec4

分别代表三维向量、四维向量。

vec4 texture2D(sampler2D sampler, vec2 coord)

以指定的矩阵将采样器的图像纹理转换为颜色值；如：
texture2D(ySampler, tc).r获取到的是Y数据，
texture2D(uSampler, tc).r获取到的是U数据，
texture2D(vSampler, tc).r获取到的是V数据。

在Java代码中进行初始化

根据图像宽高创建Y、U、V对应的ByteBuffer纹理数据；
根据是否镜像显示、旋转角度选择对应的转换矩阵；

public void init(boolean isMirror, int rotateDegree, int frameWidth, int frameHeight) {
if (this.frameWidth == frameWidth
    && this.frameHeight == frameHeight
    && this.rotateDegree == rotateDegree
    && this.isMirror == isMirror) {
  return;
}
dataInput = false;
this.frameWidth = frameWidth;
this.frameHeight = frameHeight;
this.rotateDegree = rotateDegree;
this.isMirror = isMirror;
yArray = new byte[this.frameWidth * this.frameHeight];
uArray = new byte[this.frameWidth * this.frameHeight / 4];
vArray = new byte[this.frameWidth * this.frameHeight / 4];

int yFrameSize = this.frameHeight * this.frameWidth;
int uvFrameSize = yFrameSize >> 2;
yBuf = ByteBuffer.allocateDirect(yFrameSize);
yBuf.order(ByteOrder.nativeOrder()).position(0);

uBuf = ByteBuffer.allocateDirect(uvFrameSize);
uBuf.order(ByteOrder.nativeOrder()).position(0);

vBuf = ByteBuffer.allocateDirect(uvFrameSize);
vBuf.order(ByteOrder.nativeOrder()).position(0);
// 顶点坐标
squareVertices = ByteBuffer
    .allocateDirect(GLUtil.SQUARE_VERTICES.length * FLOAT_SIZE_BYTES)
    .order(ByteOrder.nativeOrder())
    .asFloatBuffer();
squareVertices.put(GLUtil.SQUARE_VERTICES).position(0);
//纹理坐标
if (isMirror) {
  switch (rotateDegree) {
    case 0:
      coordVertice = GLUtil.MIRROR_COORD_VERTICES;
      break;
    case 90:
      coordVertice = GLUtil.ROTATE_90_MIRROR_COORD_VERTICES;
      break;
    case 180:
      coordVertice = GLUtil.ROTATE_180_MIRROR_COORD_VERTICES;
      break;
    case 270:
      coordVertice = GLUtil.ROTATE_270_MIRROR_COORD_VERTICES;
      break;
    default:
      break;
  }
} else {
  switch (rotateDegree) {
    case 0:
      coordVertice = GLUtil.COORD_VERTICES;
      break;
    case 90:
      coordVertice = GLUtil.ROTATE_90_COORD_VERTICES;
      break;
    case 180:
      coordVertice = GLUtil.ROTATE_180_COORD_VERTICES;
      break;
    case 270:
      coordVertice = GLUtil.ROTATE_270_COORD_VERTICES;
      break;
    default:
      break;
  }
}
coordVertices = ByteBuffer.allocateDirect(coordVertice.length * FLOAT_SIZE_BYTES).order(ByteOrder.nativeOrder()).asFloatBuffer();
coordVertices.put(coordVertice).position(0);}

在Surface创建完成时进行Renderer初始化

  private void initRenderer() {
  rendererReady = false;
  createGLProgram();

  //启用纹理
  GLES20.glEnable(GLES20.GL_TEXTURE_2D);
  //创建纹理
  createTexture(frameWidth, frameHeight, GLES20.GL_LUMINANCE, yTexture);
  createTexture(frameWidth / 2, frameHeight / 2, GLES20.GL_LUMINANCE, uTexture);
  createTexture(frameWidth / 2, frameHeight / 2, GLES20.GL_LUMINANCE, vTexture);

  rendererReady = true;
}

其中createGLProgram用于创建OpenGL Program并关联着色器代码中的变量

 private void createGLProgram() {
 int programHandleMain = GLUtil.createShaderProgram();
 if (programHandleMain != -1) {
   // 使用着色器程序
   GLES20.glUseProgram(programHandleMain);
   // 获取顶点着色器变量
   int glPosition = GLES20.glGetAttribLocation(programHandleMain, "attr_position");
   int textureCoord = GLES20.glGetAttribLocation(programHandleMain, "attr_tc");

   // 获取片段着色器变量
   int ySampler = GLES20.glGetUniformLocation(programHandleMain, "ySampler");
   int uSampler = GLES20.glGetUniformLocation(programHandleMain, "uSampler");
   int vSampler = GLES20.glGetUniformLocation(programHandleMain, "vSampler");

   //给变量赋值
   /**
    * GLES20.GL_TEXTURE0 和 ySampler 绑定
    * GLES20.GL_TEXTURE1 和 uSampler 绑定
    * GLES20.GL_TEXTURE2 和 vSampler 绑定
    *
    * 也就是说 glUniform1i的第二个参数代表图层序号
    */
   GLES20.glUniform1i(ySampler, 0);
   GLES20.glUniform1i(uSampler, 1);
   GLES20.glUniform1i(vSampler, 2);

   GLES20.glEnableVertexAttribArray(glPosition);
   GLES20.glEnableVertexAttribArray(textureCoord);

   /**
    * 设置Vertex Shader数据
    */
   squareVertices.position(0);
   GLES20.glVertexAttribPointer(glPosition, GLUtil.COUNT_PER_SQUARE_VERTICE, GLES20.GL_FLOAT, false, 8, squareVertices);
   coordVertices.position(0);
   GLES20.glVertexAttribPointer(textureCoord, GLUtil.COUNT_PER_COORD_VERTICES, GLES20.GL_FLOAT, false, 8, coordVertices);
 }
}

其中createTexture用于根据宽高和格式创建纹理

 private void createTexture(int width, int height, int format, int[] textureId) {
   //创建纹理
   GLES20.glGenTextures(1, textureId, 0);
   //绑定纹理
   GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, textureId[0]);
   /**
    * {@link GLES20#GL_TEXTURE_WRAP_S}代表左右方向的纹理环绕模式
    * {@link GLES20#GL_TEXTURE_WRAP_T}代表上下方向的纹理环绕模式
    *
    * {@link GLES20#GL_REPEAT}：重复
    * {@link GLES20#GL_MIRRORED_REPEAT}：镜像重复
    * {@link GLES20#GL_CLAMP_TO_EDGE}：忽略边框截取
    *
    * 例如我们使用{@link GLES20#GL_REPEAT}：
    *
    *       squareVertices      coordVertices
    *       -1.0f, -1.0f,      1.0f, 1.0f,
    *       1.0f, -1.0f,       1.0f, 0.0f,     ->     和textureView预览相同
    *       -1.0f, 1.0f,       0.0f, 1.0f,
    *       1.0f, 1.0f        0.0f, 0.0f
    *
    *       squareVertices      coordVertices
    *       -1.0f, -1.0f,      2.0f, 2.0f,
    *       1.0f, -1.0f,       2.0f, 0.0f,     ->     和textureView预览相比，分割成了4 块相同的预览（左下，右下，左上，右上）
    *       -1.0f, 1.0f,       0.0f, 2.0f,
    *       1.0f, 1.0f        0.0f, 0.0f
    */
   GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_S, GLES20.GL_REPEAT);
   GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_T, GLES20.GL_REPEAT);
   /**
    * {@link GLES20#GL_TEXTURE_MIN_FILTER}代表所显示的纹理比加载进来的纹理小时的情况
    * {@link GLES20#GL_TEXTURE_MAG_FILTER}代表所显示的纹理比加载进来的纹理大时的情况
    *
    * {@link GLES20#GL_NEAREST}：使用纹理中坐标最接近的一个像素的颜色作为需要绘制的像素颜色
    * {@link GLES20#GL_LINEAR}：使用纹理中坐标最接近的若干个颜色，通过加权平均算法得到需要绘制的像素颜色
    */
   GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GLES20.GL_NEAREST);
   GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GLES20.GL_LINEAR);
   GLES20.glTexImage2D(GLES20.GL_TEXTURE_2D, 0, format, width, height, 0, format, GLES20.GL_UNSIGNED_BYTE, null);
 }

在Java代码中调用绘制

在数据源获取到时裁剪并传入帧数据

@Override
 public void onPreview(final byte[] nv21, Camera camera) {
 //裁剪指定的图像区域
 ImageUtil.cropNV21(nv21, this.squareNV21, previewSize.width, previewSize.height, cropRect);
 //刷新GLSurfaceView
 roundCameraGLSurfaceView.refreshFrameNV21(this.squareNV21);
}

NV21数据裁剪代码

/**
* 裁剪NV21数据
*
* @param originNV21 原始的NV21数据
* @param cropNV21  裁剪结果NV21数据，需要预先分配内存
* @param width   原始数据的宽度
* @param height   原始数据的高度
* @param left    原始数据被裁剪的区域的左边界
* @param top    原始数据被裁剪的区域的上边界
* @param right   原始数据被裁剪的区域的右边界
* @param bottom   原始数据被裁剪的区域的下边界
*/
 public static void cropNV21(byte[] originNV21, byte[] cropNV21, int width, int height, int left, int top, int right, int bottom) {
 int halfWidth = width / 2;
 int cropImageWidth = right - left;
 int cropImageHeight = bottom - top;

 //原数据Y左上
 int originalYLineStart = top * width;
 int targetYIndex = 0;

 //原数据UV左上
 int originalUVLineStart = width * height + top * halfWidth;

 //目标数据的UV起始值
 int targetUVIndex = cropImageWidth * cropImageHeight;

 for (int i = top; i < bottom; i++) {
   System.arraycopy(originNV21, originalYLineStart + left, cropNV21, targetYIndex, cropImageWidth);
   originalYLineStart += width;
   targetYIndex += cropImageWidth;
   if ((i & 1) == 0) {
     System.arraycopy(originNV21, originalUVLineStart + left, cropNV21, targetUVIndex, cropImageWidth);
     originalUVLineStart += width;
     targetUVIndex += cropImageWidth;
   }
 }
}

传给GLSurafceView并刷新帧数据

/**
* 传入NV21刷新帧
*
* @param data NV21数据
*/
public void refreshFrameNV21(byte[] data) {
 if (rendererReady) {
   yBuf.clear();
   uBuf.clear();
   vBuf.clear();
   putNV21(data, frameWidth, frameHeight);
   dataInput = true;
   requestRender();
 }
}

其中putNV21用于将NV21中的Y、U、V数据分别取出

/**
* 将NV21数据的Y、U、V分量取出
*
* @param src  nv21帧数据
* @param width 宽度
* @param height 高度
*/
private void putNV21(byte[] src, int width, int height) {

 int ySize = width * height;
 int frameSize = ySize * 3 / 2;

 //取分量y值
 System.arraycopy(src, 0, yArray, 0, ySize);

 int k = 0;

 //取分量uv值
 int index = ySize;
 while (index < frameSize) {
   vArray[k] = src[index++];
   uArray[k++] = src[index++];
 }
 yBuf.put(yArray).position(0);
 uBuf.put(uArray).position(0);
 vBuf.put(vArray).position(0);
}

在执行requestRender后，onDrawFrame函数将被回调，在其中进行三个纹理的数据绑定并绘制

   @Override
   public void onDrawFrame(GL10 gl) {
   // 分别对每个纹理做激活、绑定、设置数据操作
   if (dataInput) {
     //y
     GLES20.glActiveTexture(GLES20.GL_TEXTURE0);
     GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, yTexture[0]);
     GLES20.glTexSubImage2D(GLES20.GL_TEXTURE_2D,
         0,
         0,
         0,
         frameWidth,
         frameHeight,
         GLES20.GL_LUMINANCE,
         GLES20.GL_UNSIGNED_BYTE,
         yBuf);

     //u
     GLES20.glActiveTexture(GLES20.GL_TEXTURE1);
     GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, uTexture[0]);
     GLES20.glTexSubImage2D(GLES20.GL_TEXTURE_2D,
         0,
         0,
         0,
         frameWidth >> 1,
         frameHeight >> 1,
         GLES20.GL_LUMINANCE,
         GLES20.GL_UNSIGNED_BYTE,
         uBuf);

     //v
     GLES20.glActiveTexture(GLES20.GL_TEXTURE2);
     GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, vTexture[0]);
     GLES20.glTexSubImage2D(GLES20.GL_TEXTURE_2D,
         0,
         0,
         0,
         frameWidth >> 1,
         frameHeight >> 1,
         GLES20.GL_LUMINANCE,
         GLES20.GL_UNSIGNED_BYTE,
         vBuf);
     //在数据绑定完成后进行绘制
     GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4);
   }
 }

即可完成绘制。

四、加一层边框

有时候需求并不仅仅是圆形预览这么简单，我们可能还要为相机预览加一层边框

边框效果

一样的思路，我们动态地修改边框值，并进行重绘。
边框自定义View中的相关代码如下：

@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
  super.onDraw(canvas);
  if (paint == null) {
    paint = new Paint();
    paint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
    paint.setAntiAlias(true);
    SweepGradient sweepGradient = new SweepGradient(((float) getWidth() / 2), ((float) getHeight() / 2),
        new int[]{Color.GREEN, Color.CYAN, Color.BLUE, Color.CYAN, Color.GREEN}, null);
    paint.setShader(sweepGradient);
  }
  drawBorder(canvas, 6);
}


private void drawBorder(Canvas canvas, int rectThickness) {
  if (canvas == null) {
    return;
  }
  paint.setStrokeWidth(rectThickness);
  Path drawPath = new Path();
  drawPath.addRoundRect(new RectF(0, 0, getWidth(), getHeight()), radius, radius, Path.Direction.CW);
  canvas.drawPath(drawPath, paint);
}

public void turnRound() {
  invalidate();
}

public void setRadius(int radius) {
  this.radius = radius;
}

看完上述内容，你们掌握怎么在Android中实现相机圆形预览的方法了吗？如果还想学到更多技能或想了解更多相关内容，欢迎关注创新互联行业资讯频道，感谢各位的阅读！