相機架構概覽

Android系統(tǒng)利用分層思想，將各層的接口定義與實現(xiàn)分離開來，以接口作為各層的脈絡連接整體框架，將具體實現(xiàn)的主導權交由各自有具體實現(xiàn)需求的平臺廠商或者Android 開發(fā)者，這樣既做到把控全局，也給予了眾多開發(fā)者足夠大的創(chuàng)作空間，這體現(xiàn)出了一個優(yōu)秀的開源系統(tǒng)應有的胸懷和遠見。其中，谷歌根據(jù)職能的不同將Camera框架一共劃分成了五層，分別是App、Service、Provider、Driver以及Hardware，下面的Camera的整體架構圖很清晰地顯示出了其五層架構以及相互的關聯(lián)接口。

程序員Android轉于網(wǎng)絡

Camera App

應用層處于整個框架的頂端，承擔著于用戶直接進行交互的責任，承接來自用戶直接或者間接的比如預覽/拍照/錄像等一系列具體需求，一旦接收到用戶相關UI操作，便會通過Camera Api v2標準接口將需求發(fā)送至Camera Framework部分，并且等待Camera Framework回傳處理結果，其中包括了圖像數(shù)據(jù)以及整體相機系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)，之后將結果以一定方式反饋給用戶，達到記錄顯示種種美好瞬間的目的。

Camera Framework

該層主要位于Camera App與Camera Service之間，以jar包的形式運行在App進程中，它封裝了Camera Api v2接口的實現(xiàn)細節(jié)，暴露接口給App進行調用，進而接收來自App的請求，同時維護著請求在內部流轉的業(yè)務邏輯，最終通過調用Camera AIDL跨進程接口將請求發(fā)送至Camera Service中進行處理，緊接著，等待Camera Service結果的回傳，進而將最終結果發(fā)送至App。

Camera Service

該層位于Camera Framework與Camera Provider之間，作為一個獨立進程存在于Android系統(tǒng)中，在系統(tǒng)啟動初期會運行起來，它封裝了Camera AIDL跨進程接口，提供給Framework進行調用，進而接收來自Framework的圖像請求，同時內部維護著關于請求在該層的處理邏輯，最終通過調用Camera HIDL跨進程接口將請求再次下發(fā)到Camera Provider中，并且等待結果的回傳，進而將結果上傳至Framework中。

Camera Provider

該層位于Camera Service與Camera Driver之間，作為一個獨立的進程存在于Android系統(tǒng)中，同時在系統(tǒng)啟動初期被運行，提供Camera HIDL跨進程接口供Camera Service進行調用，封裝了該接口的實現(xiàn)細節(jié)，接收來自Service的圖像請求，并且內部加載了Camera HAL Module，該Module由OEM/ODM實現(xiàn)，遵循谷歌制定的標準Camera HAL3接口，進而通過該接口控制Camera HAL部分，最后等待Camera HAL的結果回傳，緊接著Provider通過Camera HIDL接口將結果發(fā)送至Camera Service。

CamX-CHI(Camera HAL)

該部分是高通對谷歌Camera HAL3接口的實現(xiàn)，以so庫的形式被加載至Camera Provider中，之前采用的是QCamera & MM-Camera架構，但是為了更好靈活性和可擴展性，而今高通又提出了CamX-CHI架構，該架構提供HAL3接口給Provider進行調用，接收來自Provider的請求，而內部對HAL3接口進行了實現(xiàn)，并且通過V4L2標準框架控制著相機驅動層，將請求下發(fā)至驅動部分，并且等待結果回傳，進而上報給Camera Provider。

CamX-CHI架構由CamX和CHI兩個部分組成，CamX負責一些基礎服務代碼的實現(xiàn)，不經常改動，CHI負責實現(xiàn)一些可擴展性和定制化的需求，方便OEM/ODM添加自己的擴展功能。CamX主要包括實現(xiàn)HAL3入口的hal模塊，實現(xiàn)與V4L2驅動交互的csl模塊，實現(xiàn)硬件node的hwl和實現(xiàn)軟件node的swl。CHI通過抽象出Usecase、Feature、Session、Pipeline、Node的概念，使廠商可以通過實現(xiàn)Node接口來接入自己的算法，并通過XML文件靈活配置Usecase、Pipeline、Node的結構關系。

Camera Driver

Linux為視頻采集設備制定了標準的V4L2接口，并在內核中實現(xiàn)了其基礎框架V4L2 Core。用戶空間進程可以通過V4L2接口調用相關設備功能，而不用考慮其實現(xiàn)細節(jié)。V4L2提出了總設備和子設備的概念，并通過media controller機制向用戶空間暴露自己的硬件拓撲結構。視頻采集設備驅動廠商按照V4L2 Core的要求開發(fā)自己的驅動程序，只需要實現(xiàn)相應的結構體和函數(shù)接口并調用注冊函數(shù)注冊自己就行。

在高通平臺上，高通對相機驅動部分進行了實現(xiàn)，利用了V4L2框架的可擴展特性，設計出了一套獨特的KMD框架。在該框架內部主要包含了三個部分，CRM、Camera Sync以及一系列子設備，首先，作為框架頂層管理者，CRM創(chuàng)建了一個V4L2主設備用來管理所有的子設備，并且暴露設備節(jié)點video0給用戶空間，同時內部維護著整個底層驅動業(yè)務邏輯。其次，Camera Sync創(chuàng)建了一個V4L2主設備，同時暴露了設備節(jié)點video1給用戶空間，主要用于向用戶空間反饋圖像數(shù)據(jù)處理狀態(tài)。最后，子設備模塊被抽象成v4l2_subdev設備，同樣也暴露設備節(jié)點v4l2-subdev給用戶空間進行更精細化的控制。另外，在整個框架初始化的過程中，通過media controller機制，保持了在用戶空間進行枚舉底層硬件設備的能力。

Camera Hardware

相機硬件處在整個相機體系的最底層，是相機系統(tǒng)的物理實現(xiàn)部分，該部分包括鏡頭、感光器、ISP三個最重要的模塊，還有對焦馬達、閃光燈、濾光片、光圈等輔助模塊。鏡頭的作用是匯聚光線，利用光的折射性把射入的光線匯聚到感光器上。感光器的作用是負責光電轉換，通過內部感光元件將接收到的光信號轉換為電子信號進而通過數(shù)電轉換模塊轉為數(shù)字信號，并最后傳給ISP。ISP負責對數(shù)字圖像進行一些算法處理，如白平衡、降噪、去馬賽克等。

通過上面的介紹，我們可以發(fā)現(xiàn)，谷歌通過以上五級分層，形成了整個相機框架體系，其中層與層之間通過行業(yè)協(xié)會、開源社區(qū)或者谷歌制訂的標準接口進行連接，上層通過調用標準接口下發(fā)請求到下層，下層負責對標準接口進行實現(xiàn)，最終將請求再次封裝并調用下一層級的對外接口下發(fā)到下層。所以總得來說，谷歌使用標準接口作為骨架搭建整體框架，而其具體實現(xiàn)交由各層自己負責，從整體上來看，職責劃分明確，界限分明，這樣的設計，一來利用標準接口，保持了整個框架業(yè)務正常流轉，二來極大地降低了各層耦合度，保持了各層的相互獨立，最終讓整個框架處于一個穩(wěn)定同時高效的運行狀態(tài)。

原文鏈接：https://blog.csdn.net/u012596975/article/details/107136568

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