解决相机库CameraView多滤镜拍照错乱的BUG (二) : 解决BUG

1. 前言

这段时间，在使用 natario1/CameraView 来实现带滤镜的预览、拍照、录像功能。
由于CameraView封装的比较到位，在项目前期，的确为我们节省了不少时间。
但随着项目持续深入，对于CameraView的使用进入深水区，逐渐出现满足不了我们需求的情况。
Github中的issues中，有些BUG作者一直没有修复。

那要怎么办呢 ? 项目迫切地需要实现相关功能，只能自己硬着头皮去看它的源码，去解决这些问题。
上一篇文章我们已经复现了CameraView在使用多滤镜MultiFilter的时候哦度会遇到拍照错乱的BUG，这篇文章我们来解决这个BUG。

以下源码解析基于CameraView 2.7.2

implementation("com.otaliastudios:cameraview:2.7.2")

为了在博客上更好的展示，本文贴出的代码进行了部分精简

2. CameraView滤镜预览的流程

关于CameraView带滤镜预览的流程，我们在Android 相机库CameraView源码解析 (四) : 带滤镜预览中已经详细说明过了，这里我们在来简单说明一下。

• 首先在CamerView中，会调用View生命周期的onAttachedToWindow，去初始化GlCameraPreview
• 在GlCameraPreview的onCreateView中，会初始化GLSurfaceView，并调用GLSurfaceView.setRenderer()将GLSurfaceView和Renderer建立关联
• 然后，GlCameraPreview会回调onSurfaceCreate()和onSurfaceChanged()
• 当我们手动调用requestRender后，会调用onDrawFrame()来重新渲染
• 拍照实现了RendererFrameCallback回调，会在回调中的onRendererTextureCreated()、onRendererFilterChanged()、onRendererFrame()中，来实现带滤镜拍照功能

3. GLSurfaceView保存的图片尺寸的决定因素

Android中GLSurfaceView保存的图片尺寸，是和相机支持的尺寸有关，还是和GLSurfaceView的尺寸有关呢 ?

GLSurfaceView是Android中用于显示OpenGL渲染的视图，它的大小决定了OpenGL渲染的区域。
当相机的原始图像被用于OpenGL渲染时，会根据GLSurfaceView的尺寸进行缩放或裁剪。
当你从glSurfaceView中获取或保存图片时，获取到的是OpenGL渲染在这个视图上的内容，因此图片的尺寸会和GLSurfaceView的尺寸相同。

4. 预览过程中是怎么确定尺寸的

在预览过程中，也就是在GlCameraPreview类中，回调onSurfaceChanged()时，会传入宽高。

• 会调用gl.glViewport()确定OpenGL在窗口中显示的区域范围
• 会调用Filter.setSize()将宽高尺寸设置给Filter滤镜
• dispatchOnSurfaceAvailable()中会调用crop()确定裁剪、缩放参数

public void onSurfaceChanged(GL10 gl, final int width, final int height) {
    gl.glViewport(0, 0, width, height);
    mCurrentFilter.setSize(width, height);
    if (!mDispatched) {
        dispatchOnSurfaceAvailable(width, height);
        mDispatched = true;
    } else if (width != mOutputSurfaceWidth || height != mOutputSurfaceHeight) {
        dispatchOnSurfaceSizeChanged(width, height);
    }
}

crop()中会计算得到mCropping、mCropScaleX、mCropScaleY，从而确定裁剪、缩放参数

protected void crop(@Nullable final CropCallback callback) {
    if (mInputStreamWidth > 0 && mInputStreamHeight > 0 && mOutputSurfaceWidth > 0
            && mOutputSurfaceHeight > 0) {
        float scaleX = 1f, scaleY = 1f;
        AspectRatio current = AspectRatio.of(mOutputSurfaceWidth, mOutputSurfaceHeight);
        AspectRatio target = AspectRatio.of(mInputStreamWidth, mInputStreamHeight);
        if (current.toFloat() >= target.toFloat()) {
            // We are too short. Must increase height.
            scaleY = current.toFloat() / target.toFloat();
        } else {
            // We must increase width.
            scaleX = target.toFloat() / current.toFloat();
        }
        mCropping = scaleX > 1.02f || scaleY > 1.02f;
        mCropScaleX = 1F / scaleX;
        mCropScaleY = 1F / scaleY;
        getView().requestRender();
    }
    if (callback != null) callback.onCrop();
}

5. 拍照过程中是怎么确定尺寸的

在带滤镜拍照过程中，也就是在SnapshotGlPictureRecorder中调用take()方法的时候，会实现RendererFrameCallback回调接口。

public void take() {
    mPreview.addRendererFrameCallback(new RendererFrameCallback() {

        @RendererThread
        public void onRendererTextureCreated(int textureId) {
            SnapshotGlPictureRecorder.this.onRendererTextureCreated(textureId);
        }

        @RendererThread
        @Override
        public void onRendererFilterChanged(@NonNull Filter filter) {
            SnapshotGlPictureRecorder.this.onRendererFilterChanged(filter);
        }

        @RendererThread
        @Override
        public void onRendererFrame(@NonNull SurfaceTexture surfaceTexture,
                                    int rotation, float scaleX, float scaleY) {
            mPreview.removeRendererFrameCallback(this);
            SnapshotGlPictureRecorder.this.onRendererFrame(surfaceTexture,
                    rotation, scaleX, scaleY);
        }

    });
}

5.1 onRendererTextureCreated

在onRendererTextureCreated()中，会调用computeCrop来计算得到适合的尺寸，然后赋值给mResult.size

protected void onRendererTextureCreated(int textureId) {
    mTextureDrawer = new GlTextureDrawer(textureId);
    // Need to crop the size.
    Rect crop = CropHelper.computeCrop(mResult.size, mOutputRatio);
    mResult.size = new Size(crop.width(), crop.height());
    //...省略了无关代码...
}

5.2 onRendererFilterChanged

在onRendererFilterChanged中，会调用filter.copy()，拷贝一份滤镜，然后将拷贝的滤镜设置给GlTextureDrawer

mTextureDrawer.setFilter(filter.copy());

6. Filter.copy

我们再来看一下Filter.copy的逻辑

6.1 BaseFilter.copy

BaseFilter中，内部调用了getClass().newInstance()来反射得到一个新的BaseFilter，并赋值了Size，如果实现了OneParameterFilter或TwoParameterFilter接口，还会给拷贝相关的参数过来。

protected Size size;

@Override
public void setSize(int width, int height) {
    size = new Size(width, height);
}

public final BaseFilter copy() {
    BaseFilter copy = onCopy();
    if (size != null) {
        copy.setSize(size.getWidth(), size.getHeight());
    }
    if (this instanceof OneParameterFilter) {
        ((OneParameterFilter) copy).setParameter1(((OneParameterFilter) this).getParameter1());
    }
    if (this instanceof TwoParameterFilter) {
        ((TwoParameterFilter) copy).setParameter2(((TwoParameterFilter) this).getParameter2());
    }
    return copy;
}

protected BaseFilter onCopy() {
    try {
        return getClass().newInstance();
    } catch (IllegalAccessException e) {
        throw new RuntimeException("Filters should have a public no-arguments constructor.", e);
    } catch (InstantiationException e) {
        throw new RuntimeException("Filters should have a public no-arguments constructor.", e);
    }
}

6.2 MultiFilter.copy

MultiFilter中有一个filters滤镜列表，用来存储多个子滤镜。

• setSize的时候，会赋值给size变量，并遍历filters列表调用maybeSetSize()
  • maybeSetSize()内部会根据filter取到state，如果size和state.size不同，就会将size赋值给state.size，并调用filter.size()将size赋值给filter，确保filter中的filter是最新的
• copy的时候
  • 会新创建一个MultiFilter，并调用setSize()
  • 遍历filters列表，调用filter.copy()，并调用MultiFilter.addFilter()将拷贝的filter添加到MultiFilter中

final List<Filter> filters = new ArrayList<>();
final Map<Filter, State> states = new HashMap<>();
private Size size = null;

@Override
public void setSize(int width, int height) {
    size = new Size(width, height);
    synchronized (lock) {
        for (Filter filter : filters) {
            maybeSetSize(filter);
        }
    }
}

private void maybeSetSize(@NonNull Filter filter) {
    State state = states.get(filter);
    if (size != null && !size.equals(state.size)) {
        state.size = size;
        state.sizeChanged = true;
        filter.setSize(size.getWidth(), size.getHeight());
    }
}

@Override
public Filter copy() {
    synchronized (lock) {
        MultiFilter copy = new MultiFilter();
        if (size != null) {
            copy.setSize(size.getWidth(), size.getHeight());
        }
        for (Filter filter : filters) {
            copy.addFilter(filter.copy());
        }
        return copy;
    }
}

7. 造成多滤镜拍照错乱的原因分析

上篇文章我们总结了下这个BUG，是跟CameraView的尺寸和摄像头选取的分辨率匹配有关。

• 使用单个滤镜
  • 一切正常
• 使用多个滤镜，预览正常，但是
  • 手机选用的摄像头分辨率比CameraView分辨率高 : 照片得到的画面会放大
  • 手机选用的摄像头分辨率比CameraView分辨率低 : 拍照得到的画面会缩小，会有黑边

结合我们上面分析了源码，那么为什么会导致这个BUG呢 ? 我们再来理一下逻辑

• 预览的时候
  • onSurfaceChanged(width, height)
    • glViewport(0, 0, width, height) : 确定OpenGL窗口的显示范围
    • Filter.setSize(width, height) : 将宽高设置给Filter
• 带滤镜拍照的时候
  • onRendererTextureCreated
    • computeCrop() : 确定裁剪尺寸，并赋值给mResult.size
  • onRendererFilterChanged()
    • filter.copy() : 拷贝滤镜，并赋值给GlTextureDrawer
      • 这个时候拷贝后的filter中的尺寸是预览时候的GlSurfaceView的宽高

再来打印下日志 (预览摄像头分辨率选用1080*1920，屏幕分辨率1080*2412)的情况下

11:02:27.349  I  CameraActivity onCreate
11:02:27.351  I  CameraActivity onStart
11:02:27.351  I  CameraActivity onResume
11:02:27.385  I  屏幕尺寸:width:1080 height:2412
11:02:27.385  I  CameraView尺寸:width:1080 height:2412
11:02:27.389  I  GlCameraPreview.onSurfaceCreated
11:02:27.389  I  GlCameraPreview.onSurfaceChanged width:1080 height:2412
11:02:27.495  I  选取的摄像头预览尺寸(setPreviewStreamSize): 1080x1920
11:02:27.622  I  MultiFilter FrameBufferCreated:CrossProcessFilter width:1080 height:2412
11:02:34.688  I  CameraActivity ---- 点击拍照(takePictureSnapshot) ----
11:02:34.712  I  SnapshotGlPictureRecorder onRendererTextureCreated size:860x1920
11:02:34.712  I  SnapshotGlPictureRecorder onRendererFilterChanged copyFilter.size:1080x2412
11:02:34.732  I  SnapshotGlPictureRecorder onRendererFrame->takeFrame size:860x1920 rotation:0 scaleX:0.79602 scaleY:1.0
11:02:34.758  I  MultiFilter FrameBufferCreated:CrossProcessFilter width:1080 height:2412
11:02:34.820  I  MultiFilter maybeDestroyFramebuffer

现在我们可以来解答这个BUG了

7.1 为什么会出现拍照错乱的情况 ?

根据这个逻辑，我们可以推测出，是带滤镜拍照的时候的filter宽高用的GlSurfaceView的宽高(比如1080x2316)，而实际上带滤镜拍照的EglSurface的宽高是mResult.size(通过computeCrop估算得到，比如1910x4096)，两者是不一致的，导致最终拍照出现了错乱。

public class CropHelper {

    public static Rect computeCrop(@NonNull Size currentSize, @NonNull AspectRatio targetRatio) {
        int currentWidth = currentSize.getWidth();
        int currentHeight = currentSize.getHeight();
        if (targetRatio.matches(currentSize, 0.0005F)) {
            return new Rect(0, 0, currentWidth, currentHeight);
        }

        AspectRatio currentRatio = AspectRatio.of(currentWidth, currentHeight);
        int x, y, width, height;
        if (currentRatio.toFloat() > targetRatio.toFloat()) {
            height = currentHeight;
            width = Math.round(height * targetRatio.toFloat());
            y = 0;
            x = Math.round((currentWidth - width) / 2F);
        } else {
            width = currentWidth;
            height = Math.round(width / targetRatio.toFloat());
            y = Math.round((currentHeight - height) / 2F);
            x = 0;
        }
        return new Rect(x, y, x + width, y + height);
    }
}

7.2 为什么预览时正常的，拍照才出现这个问题 ?

这个详见我的这篇文章 为什么相机库CameraView预览和拍照的效果不一致 ?，本质是因为在CameraView中，GlSurfaceView是专门用来预览，而作者自己实现的EglSurface是用来拍照时候存储图像的，所以可能会出现预览效果和拍照的实际效果不一致的情况。

7.3 为什么使用单个滤镜的时候，没有这个问题，而使用多个滤镜就有问题了 ?

因为在MultiFilter中，如果有多个滤镜，需要通过创建一个新的GlTexture，并传入width和height，从而实现多个滤镜叠加。
而单个滤镜的情况下，是不需要多这一步操作的，所以单个滤镜情况下，直接就return了，没有走后面的逻辑，所以就不会有这个问题。

private void maybeCreateFramebuffer(@NonNull Filter filter, boolean isFirst, boolean isLast) {
    State state = states.get(filter);
    if (isLast) {
        state.sizeChanged = false;
        //单个滤镜的情况下，直接return
        return;
    }
    //多个滤镜才会走这里的逻辑
    if (state.sizeChanged) {
        maybeDestroyFramebuffer(filter);
        state.sizeChanged = false;
    }
    if (!state.isFramebufferCreated) {
        state.isFramebufferCreated = true;
        state.outputTexture = new GlTexture(GLES20.GL_TEXTURE0,
                GLES20.GL_TEXTURE_2D,
                state.size.getWidth(),
                state.size.getHeight());
        state.outputFramebuffer = new GlFramebuffer();
        state.outputFramebuffer.attach(state.outputTexture);
    }
}

8 .其他

8.1 CameraView源码解析系列

Android 相机库CameraView源码解析 (一) : 预览-CSDN博客
Android 相机库CameraView源码解析 (二) : 拍照-CSDN博客
Android 相机库CameraView源码解析 (三) : 滤镜相关类说明-CSDN博客
Android 相机库CameraView源码解析 (四) : 带滤镜拍照-CSDN博客
Android 相机库CameraView源码解析 (五) : 保存滤镜效果-CSDN博客