基于Android平台的Camera系统核心架构研究与设计

林丽速

摘 要：基于Android系统的智能手机已得到了广泛的应用，本文进行对基于Android平台的Camera系统核心架构进行研究与设计。文中基于笔者的实践经验，详细分析了基于Android平台的Camera系统功能，阐述了Camera系统的核心架构，并给出了Android Camera实现具体功能的设计方案。该Camera不仅拥有的高清晰拍照功能，且控制键更健全，为开发和设计Camera系统提供了参考。

关键词：Android；Camera；取景器；服务器

中图分类号：TP391.41

Android系统是谷歌公司研究推广的新一代移动互联网操作系统，该系统由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，已经在智能终端领域得到了广泛的应用，尤其是智能手机应用领域，Android系统已经在智能手机领域得到了广泛的开发和设计[1]。人们在使用智能手机、ipad等移动智能设备过程中，可以使用Camera系统进行拍照，将照片保存在智能终端硬盘中，也可以发布到网络上，以便与朋友分享。因此，基于Android平台的Camera系统已经成为了许多学者研究的热点，得到了长足的进步。

1 基于Android平台的Camera功能分析

目前，基于Android平台的Camera系统主要包括取景器（viewfinder）和拍摄照片两种关键的功能，已经发布的基于Android平台的Camera程序实现的功能虽然较为简单，但是其程序架构分别包括两个关键组成部分，分别是客户端（Client）和服务器（Server），是非常完整的，能够有效确保通信系统的正常运行[2]。Camera系统架构实现进程之间的通信是依赖于Binder结构的，具体描述如下：当基于Android平台的Camera系统工作运行的时候，可以将工作程序分成两个关键组成部分，分别是客户端（Client）和服务器（Server），两者之间的通信可以使用Binder机制实现，客户端调用接口服务程序，具体的执行功能则在服务器中实现，具体的进程之间的通信对于客户端来讲是不可见的[3]。

2 Camera系统核心架构分析

目前，基于Android平台的Camera系统核心架构主要分为四个层次，分别是应用层、应用框架层、库层和内核层。

2.1 应用层

应用层是指应用程序直面客户的层次，应用程序可以采用Android系统提供的API进行编程实现，通常采用Java语言进行编程，使用各种源文件，将Java源文件程序和资源文件集成在一起，通过编译生成一个完整的APK包。Camera系统在应用层上表现为一个APK包，APK包在拍照功能实现过程中调用了应用框架层中的API函数，能够实现拍照等逻辑业务功能和UI显示，该功能的实现文件命名为Camera.java，该文件关联的类是android.hardware.Camera。

2.2 应用框架层

应用框架层能够为应用软件开发者提供许多的API，是一个应用程序实现的基本框架。在框架内部，程序员可以获取UI界面需要的各种控件，比如使用网格和列表等，都采用必要的接口，提供给外部用户。Camera系统可以通过应用框架层将应用和底层硬件实现逻辑隔离开，基于Android定义实现一套上下通信的接口，能够有效地加强应用层、底层硬件的开发和移植。在应用框架层，应用层可以通过android.hardware.Camera种类调用软件服务功能，同时可以使用CameraHardwareInterface.h头文件中包含的硬件服务接口为下层提供调用服务的功能。

2.3 库层

对于嵌入式软件系统来讲，库层是一个非常重要的中间层，也是Android应用层与实际硬件层进行通信传输的接口，其可以将硬件的行为与功能封装起来，通过接口提供给应用框架层，以便能够进行通信。在Camera系統中，库层实际上就是硬件抽象层，用户空间的驱动程序代码就在库层实现。库层的上级层次为应用框架层，其为Camera硬件抽象层提供了包括虚函数的类，作为一个接口进行调用服务。

2.4 内核层

内核层又被称为操作系统层，内核层与硬件直接关联，主要能够为应用程序、硬件设备提供逻辑驱动程序，以便能够启动硬件。为了更好地服务移动终端系统，在Linux内核上进行很大的改进和优化。在基于Android平台的Camera系统中，其通常采用具体的驱动规范，可以将Camera基本物理功能提供给硬件抽象层，供其进行调用。Camera系统的主要功能包含了图像视频数据的采集、转换图像的格式、缩放图像和传输数据

3 具体功能实现设计

针对以上的分析来设计Android Camera的实现方案，图1给出了preview和拍照时的数据流设计方案，图2给出了视频录制时数据流设计方案。数据都是从java层送到Camera Service，并在HAL层准备好组件，最后送到Driver层解析。Preview与拍照时的数据流类似，视频录制时则需要考虑缓存数据。图中Preview data、Capture Image data、Recoding data指出了数据从上层到下层的流向。

由图1和图2给出的Android Camera的设计方案设计出的Camera不仅拥有的高清晰拍照功能，且控制键更健全，为开发和设计Camera系统提供了参考。

4 结束语

本文分析了基于Android平台的Camera系统能够实现取景、拍照、保存和上传等核心功能的实现技术，同时总结了Camera系统通常采用的核心架构，并给出了具体功能实现的设计方案，以便为系统设计和开发做出贡献。

参考文献：

[1]胡江楠，刘高平.Android中Camera类库分析及其典型应用[J].浙江万里学院学报，2014（01）：11-12.

[2]胡伟.Android系统架构及其驱动研究[J].广州广播电视大学学报，2010（04）：96-101.

[3]张仕成.基于Google Android平台的应用程序开发与研究[J].电脑知识与技术，2009（28）：24-25.

作者单位：福州大学物理与信息工程学院，福州 350108