Kamera

HAL-Symbol für Android-Kamera

Die Kamera-Hardware-Abstraktionsschicht (HAL) von Android verbindet die übergeordneten Kamera-Framework-APIs in Kamera 2 mit Ihrem zugrunde liegenden Kameratreiber und Ihrer zugrunde liegenden Hardware. Das Kamera-Subsystem enthält Implementierungen für Kamera-Pipeline-Komponenten, während die Kamera-HAL Schnittstellen zur Verwendung bei der Implementierung Ihrer Version dieser Komponenten bereitstellt.

Die Architektur

Die folgende Abbildung und Liste beschreiben die HAL-Komponenten.

Android-Kameraarchitektur

Abbildung 1. Kameraarchitektur

App-Framework
Auf der App-Framework-Ebene befindet sich der Code der App, der die Kamera 2 -API verwendet, um mit der Kamerahardware zu interagieren. Intern ruft dieser Code entsprechende Binder -Schnittstellen auf, um auf den nativen Code zuzugreifen, der mit der Kamera interagiert.
AIDL
Die mit CameraService Binder-Schnittstelle finden Sie unter frameworks/av/camera/aidl/android/hardware . Der generierte Code ruft den nativen Code auf niedrigerer Ebene auf, um Zugriff auf die physische Kamera zu erhalten, und gibt Daten zurück, die verwendet werden, um die CameraDevice und schließlich CameraCaptureSession -Objekte auf Frameworkebene zu erstellen.
natives Framework
Dieses Framework, das sich in frameworks/av/ befindet, stellt ein natives Äquivalent zu den Klassen CameraDevice und CameraCaptureSession bereit. Siehe auch NDK-Kamera2-Referenz .
binder IPC-Schnittstelle
Die IPC Binderschnittstelle erleichtert die Kommunikation über Prozessgrenzen hinweg. Es gibt mehrere Kamera-Binder-Klassen im Verzeichnis frameworks/av/camera/camera/aidl/android/hardware , die den Kameradienst aufrufen. ICameraService ist die Schnittstelle zum Kameradienst; ICameraDeviceUser ist die Schnittstelle zu einem bestimmten geöffneten Kameragerät; und ICameraServiceListener und ICameraDeviceCallbacks sind die jeweiligen CameraService und CameraDevice Rückrufe an das Anwendungsframework.
Kameraservice
Der Kameradienst, der sich in frameworks/av/services/camera/libcameraservice/CameraService.cpp befindet, ist der eigentliche Code, der mit der HAL interagiert.
HAL
Die Hardwareabstraktionsschicht definiert die Standardschnittstelle, die der Kameradienst aufruft und die Sie implementieren müssen, damit Ihre Kamerahardware ordnungsgemäß funktioniert.

Implementierung der HAL

Die HAL befindet sich zwischen dem Kameratreiber und dem übergeordneten Android-Framework und definiert eine Schnittstelle, die Sie implementieren müssen, damit Apps die Kamerahardware korrekt bedienen können. Die HIDL- Schnittstellen für die Kamera-HAL sind in hardware/interfaces/camera definiert.

Eine typische binderisierte HAL muss die folgenden HIDL-Schnittstellen implementieren:

Referenz-HIDL-Implementierungen sind für CameraProvider.cpp , CameraDevice.cpp und CameraDeviceSession.cpp . Die Implementierung umschließt alte HALs, die noch die Legacy-API verwenden. Ab Android 8.0 müssen Kamera-HAL-Implementierungen die HIDL-API verwenden; Die Verwendung der Legacy-Schnittstelle wird nicht unterstützt.

Eingabevalidierung

Da die HAL Zugriff auf andere Ressourcen als der Kameradienst hat, wird die Grenze zwischen den beiden als Sicherheitsgrenze behandelt. Dies bedeutet, dass Parameter, die vom Kameradienst übergeben werden, als nicht vertrauenswürdig und nicht bereinigt gelten. Um Sicherheitslücken zu vermeiden, die es Angreifern ermöglichen, Berechtigungen zu eskalieren oder auf Daten zuzugreifen, auf die sie keinen Zugriff haben sollen, muss die Kamera-HAL Parameter validieren, die vom Kameradienst an die HAL übergeben werden. Dazu gehört die Überprüfung, ob die Pufferlängenwerte innerhalb zulässiger Bereiche liegen, und die Bereinigung der Parameter vor der Verwendung und vor der Weitergabe an Hardware- oder Kerneltreiber.

Ältere HAL-Komponenten

Dieser Abschnitt beschreibt die Architektur der Legacy-HAL-Komponenten und die Implementierung der HAL. Kamera-HAL-Implementierungen auf Android 8.0 und höher müssen stattdessen die oben beschriebene HIDL-API verwenden.

Architektur (Vermächtnis)

Die folgende Abbildung und Liste beschreiben die HAL-Komponenten der Legacy-Kamera.

Android-Kameraarchitektur

Abbildung 2. Legacy-Kameraarchitektur

App-Framework
Auf der Ebene des App-Frameworks befindet sich der Code der App, der die android.hardware.Camera API verwendet, um mit der Kamerahardware zu interagieren. Intern ruft dieser Code eine entsprechende JNI-Glue-Klasse auf, um auf den nativen Code zuzugreifen, der mit der Kamera interagiert.
JNI
Der mit android.hardware.Camera JNI-Code befindet sich in frameworks/base/core/jni/android_hardware_Camera.cpp . Dieser Code ruft den untergeordneten nativen Code auf, um Zugriff auf die physische Kamera zu erhalten, und gibt Daten zurück, die zum Erstellen des android.hardware.Camera Objekts auf Framework-Ebene verwendet werden.
natives Framework
Das in frameworks/av/camera/Camera.cpp definierte native Framework stellt ein natives Äquivalent zur android.hardware.Camera -Klasse bereit. Diese Klasse ruft die IPC-Binder-Proxys auf, um Zugriff auf den Kameradienst zu erhalten.
Binder IPC-Proxys
Die IPC Binder Proxys erleichtern die Kommunikation über Prozessgrenzen hinweg. Es gibt drei Kamera-Binder-Klassen, die sich im Verzeichnis frameworks/av/camera befinden, das den Kameradienst aufruft. ICameraService ist die Schnittstelle zum Kameradienst, ICamera ist die Schnittstelle zu einem bestimmten geöffneten Kameragerät und ICameraClient ist die Schnittstelle des Geräts zurück zum App-Framework.
Kameraservice
Der Kameradienst, der sich in frameworks/av/services/camera/libcameraservice/CameraService.cpp befindet, ist der eigentliche Code, der mit der HAL interagiert.
HAL
Die Hardwareabstraktionsschicht definiert die Standardschnittstelle, die der Kameradienst aufruft und die Sie implementieren müssen, damit Ihre Kamerahardware ordnungsgemäß funktioniert.
Kernel-Treiber
Der Treiber der Kamera interagiert mit der eigentlichen Kamerahardware und Ihrer Implementierung der HAL. Die Kamera und der Treiber müssen die Bildformate YV12 und NV21 unterstützen, um die Vorschau des Kamerabilds auf dem Display und die Videoaufzeichnung zu unterstützen.

Implementieren der HAL (Legacy)

Die HAL befindet sich zwischen dem Kameratreiber und dem übergeordneten Android-Framework und definiert eine Schnittstelle, die Sie implementieren müssen, damit Apps die Kamerahardware korrekt bedienen können. Die HAL-Schnittstelle ist in den Header-Dateien hardware/libhardware/include/hardware/camera.h und hardware/libhardware/include/hardware/camera_common.h .

camera_common.h definiert camera_module , eine Standardstruktur zum Abrufen allgemeiner Informationen über die Kamera, wie z. B. die Kamera-ID und Eigenschaften, die allen Kameras gemeinsam sind (d. h. ob es sich um eine nach vorne oder hinten gerichtete Kamera handelt).

camera.h enthält Code, der android.hardware.Camera entspricht. Diese Header-Datei deklariert eine camera_device Struktur, die wiederum eine camera_device_ops Struktur mit Zeigern auf Funktionen enthält, die die HAL-Schnittstelle implementieren. Eine Dokumentation zu den Kameraparametern, die Entwickler festlegen können, finden Sie unter frameworks/av/include/camera/CameraParameters.h . Diese Parameter werden mit der Funktion gesetzt, auf die int (*set_parameters)(struct camera_device *, const char *parms) in der HAL zeigt.

Ein Beispiel für eine HAL-Implementierung finden Sie in der Implementierung für Galaxy Nexus HAL in hardware/ti/omap4xxx/camera .

Konfigurieren der gemeinsam genutzten Bibliothek

Richten Sie das Android-Buildsystem ein, um die HAL-Implementierung korrekt in eine gemeinsam genutzte Bibliothek zu packen, und kopieren Sie sie an den entsprechenden Speicherort, indem Sie eine Android.mk -Datei erstellen:

  1. Erstellen Sie ein device/<company_name>/<device_name>/camera “, das die Quelldateien Ihrer Bibliothek enthält.
  2. Erstellen Sie eine Android.mk -Datei, um die gemeinsam genutzte Bibliothek zu erstellen. Stellen Sie sicher, dass das Makefile die folgenden Zeilen enthält:
    LOCAL_MODULE := camera.<device_name>
LOCAL_MODULE_RELATIVE_PATH := hw

    Ihre Bibliothek muss camera.<device_name> heißen ( .so wird automatisch angehängt), damit Android die Bibliothek korrekt laden kann. Ein Beispiel finden Sie im Makefile für die Galaxy Nexus-Kamera in hardware/ti/omap4xxx/Android.mk .

  3. Geben Sie an, dass Ihr Gerät über Kamerafunktionen verfügt, indem Sie die erforderlichen XML-Funktionsdateien in das Verzeichnis frameworks/native/data/etc mit dem Makefile Ihres Geräts kopieren. Um beispielsweise anzugeben, dass Ihr Gerät über einen Kamerablitz verfügt und automatisch fokussieren kann, fügen Sie die folgenden Zeilen in das Makefile <device>/<company_name>/<device_name>/device.mk Ihres Geräts ein:
    PRODUCT_COPY_FILES := \ ...

PRODUCT_COPY_FILES += \
frameworks/native/data/etc/android.hardware.camera.flash-autofocus.xml:system/etc/permissions/android.hardware.camera.flash-autofocus.xml \

    Ein Beispiel für ein Geräte-Makefile finden Sie unter device/samsung/tuna/device.mk .

  4. Deklarieren Sie den Mediencodec, das Format und die Auflösungsfunktionen Ihrer Kamera in den XML-Dateien device/<company_name>/<device_name>/media_profiles.xml und „ device/<company_name>/<device_name>/media_codecs.xml . Einzelheiten finden Sie unter Verfügbarmachen von Codecs für das Framework .
  5. Fügen Sie die folgenden Zeilen in das Makefile device/<company_name>/<device_name>/device.mk Ihres Geräts ein, um die Dateien media_profiles.xml und media_codecs.xml an den entsprechenden Speicherort zu kopieren:
    # media config xml file
PRODUCT_COPY_FILES += \
    <device>/<company>/<device>/media_profiles.xml:system/etc/media_profiles.xml

# media codec config xml file
PRODUCT_COPY_FILES += \
    <device>/<company>/<device>/media_codecs.xml:system/etc/media_codecs.xml
  6. Um die Kamera-App in das Systemabbild Ihres Geräts aufzunehmen, geben Sie sie in der PRODUCT_PACKAGES Variablen in der Makefile-Datei „ device/<company>/<device>/device.mk Ihres Geräts an:
    PRODUCT_PACKAGES := \
Gallery2 \
...