Android Camera對預覽進行黑白濾鏡處理

2021-02-20 郭霖

近日消息，科學家們一直在探索老化是不是一種疾病，並且試圖治癒人類老化。從增強那些保護細胞老化的蛋白質，到延長染色體終端，科學家們已經嘗試了各種阻止老化的方法。研究人員提出，解決老化帶來的一種問題，其它問題就會變得糟糕。比如說，阻止老化需要增加健康細胞，但是這可能意味著癌細胞將更猛烈的增長。研究的負責人Paul Nelson稱，如果你去除那些功能退化的老化細胞，那麼就會讓癌細胞數量激增。如果你消除或者減少那些癌細胞，那麼老化細胞數量就會增加。

各位小夥伴們大家好，新的一周又開始了，希望大家都能有個好心情迎接新的一周。

本篇來自 lb377463323  的投稿，分享了Android平臺濾鏡的實現方式，希望大家喜歡！

lb377463323  的博客地址：

http://blog.csdn.net/lb377463323

首先講一下，本文不使用 Camera 的PreviewCallback預覽回調接口，因為onPreviewFrame()獲取的數據格式只能是NV21或NV12，除非修改HAL層代碼，一般情況下NV21或NV12需要轉成RGB格式然後進行處理，這樣太耗時了，所以本文使用SurfaceTexture來獲取預覽圖像。

偽代碼如下，這個不細講了，可以參考我之前的博客 Android 初始化 OpenGL ES ，並且分析 Renderer 子線程原理。

       mGLSurfaceView = new GLSurfaceView(this);        mGLSurfaceView.setEGLContextClientVersion(2);    mGLSurfaceView.setRenderer(new GLSurfaceView.Renderer());        setContentView(mGLSurfaceView);

本文只使用後置攝像頭：

   mCameraId = Camera.CameraInfo.CAMERA_FACING_BACK;    mCamera = Camera.open(mCameraId)    Camera.Parameters parameters = mCamera.getParameters();    parameters.set("orientation", "portrait");    parameters.setFocusMode(Camera.Parameters.FOCUS_MODE_CONTINUOUS_PICTURE);    parameters.setPreviewSize(1280, 720);    mCamera.setDisplayOrientation(90)    setCameraDisplayOrientation(mActivity, mCameraId, mCamera);    mCamera.setParameters(parameters);

GLSurfaceView 創建好 OpenGL ES 的環境後，在 Renderer 的 onSurfaceCreated() 中，創建一個外部紋理用於接收預覽數據:

public static int createOESTextureObject() {        int[] tex = new int[1];                GLES20.glGenTextures(1, tex, 0);                GLES20.glBindTexture(GLES11Ext.GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES, tex[0]);                GLES20.glTexParameterf(GLES11Ext.GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES,                GL10.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL10.GL_NEAREST);        GLES20.glTexParameterf(GLES11Ext.GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES,                GL10.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL10.GL_LINEAR);        GLES20.glTexParameterf(GLES11Ext.GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES,                GL10.GL_TEXTURE_WRAP_S, GL10.GL_CLAMP_TO_EDGE);        GLES20.glTexParameterf(GLES11Ext.GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES,                GL10.GL_TEXTURE_WRAP_T, GL10.GL_CLAMP_TO_EDGE);                GLES20.glBindTexture(GLES11Ext.GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES, 0);        return tex[0];    }

有了外部紋理，現在可以實例化一個 SurfaceTexture 了，之後即可開啟 Camera 預覽：

   public boolean initSurfaceTexture() {                mSurfaceTexture = new SurfaceTexture(mOESTextureId);        mSurfaceTexture.setOnFrameAvailableListener(new SurfaceTexture.OnFrameAvailableListener() {            @Override            public void onFrameAvailable(SurfaceTexture surfaceTexture) {                                mGLSurfaceView.requestRender();            }        });                mCamera.setPreviewTexture(mSurfaceTexture);                mCamera.startPreview();        return true;    }

接著在 onDrawFrame 中更新 SurfaceTexture 綁定的外部紋理圖像，使其獲取的是最新的預覽數據:

   if (mSurfaceTexture != null) {                mSurfaceTexture.updateTexImage();                mSurfaceTexture.getTransformMatrix(transformMatrix);    }

到這裡相機已經可以將預覽數據發送到 SurfaceTexture 上，並且此預覽數據實際上是填充到了 SurfaceTexture 綁定的外部紋理中，之後就可以操作此紋理為我們所用了。

現在開始 OpenGL ES 部分代碼編寫，首先編寫最重要的 Shader 代碼：

private static final String VERTEX_SHADER = "" +                "attribute vec4 aPosition;\n" +                "uniform mat4 uTextureMatrix;\n" +                "attribute vec4 aTextureCoordinate;\n" +                "varying vec2 vTextureCoord;\n" +        "void main()\n" +        "{\n" +                  "  vTextureCoord = (uTextureMatrix * aTextureCoordinate).xy;\n" +        "  gl_Position = aPosition;\n" +        "}\n";

  private static final String FRAGMENT_SHADER = "" +                "#extension GL_OES_EGL_image_external : require\n" +        "precision mediump float;\n" +                "uniform samplerExternalOES uTextureSampler;\n" +        "varying vec2 vTextureCoord;\n" +        "void main() \n" +        "{\n" +                "  vec4 vCameraColor = texture2D(uTextureSampler, vTextureCoord);\n" +                "  float fGrayColor = (0.3*vCameraColor.r + 0.59*vCameraColor.g + 0.11*vCameraColor.b);\n" +                "  gl_FragColor = vec4(fGrayColor, fGrayColor, fGrayColor, 1.0);\n" +        "}\n";

       private static final float[] vertexData = {         1f,  1f,  1f,  1f,        -1f,  1f,  0f,  1f,        -1f, -1f,  0f,  0f,         1f,  1f,  1f,  1f,        -1f, -1f,  0f,  0f,         1f, -1f,  1f,  0f    };

因為屏幕為四邊形，所以需要兩個三角形，其坐標系（此時是物體坐標系）如下圖所示，左上角為第一個三角形，序號為（1,2,3），右下角為第二個三角形，序號為（4,5,6）

三角形的顏色使用紋理進行填充，所以每個三角形的頂點需要與紋理坐標進行匹配，紋理坐標系如下，頂點在紋理的左下角。

將頂點和紋理坐標數據使用FloatBuffer來存儲，防止內存回收：

   public FloatBuffer createBuffer(float[] vertexData) {        FloatBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(vertexData.length * 4)                                       .order(ByteOrder.nativeOrder())                                       .asFloatBuffer();        buffer.put(vertexData, 0, vertexData.length).position(0);        return buffer;    }

   vertexShader = loadShader(GL_VERTEX_SHADER, VERTEX_SHADER);      fragmentShader = loadShader(GL_FRAGMENT_SHADER, FRAGMENT_SHADER);      mShaderProgram = linkProgram(vertexShader, fragmentShader);          public int loadShader(int type, String shaderSource) {                  int shader = glCreateShader(type);          if (shader == 0) {              throw new RuntimeException("Create Shader Failed!" + glGetError());          }                  glShaderSource(shader, shaderSource);                  glCompileShader(shader);          return shader;      }          public int linkProgram(int verShader, int fragShader) {                  int program = glCreateProgram();          if (program == 0) {              throw new RuntimeException("Create Program Failed!" + glGetError());          }                  glAttachShader(program, verShader);          glAttachShader(program, fragShader);                  glLinkProgram(program);                  glUseProgram(program);          return program;      }

現在需要將頂點坐標和紋理坐標傳輸給Shader，在onDrawFrame方法中執行下述碼：

   aPositionLocation = glGetAttribLocation(mShaderProgram, "aPosition");    aTextureCoordLocation = glGetAttribLocation(mShaderProgram, "aTextureCoordinate");    uTextureMatrixLocation = glGetUniformLocation(mShaderProgram, "uTextureMatrix");    uTextureSamplerLocation = glGetUniformLocation(mShaderProgram, "uTextureSampler");        glActiveTexture(GLES20.GL_TEXTURE0);        glBindTexture(GLES11Ext.GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES, mOESTextureId);        glUniform1i(uTextureSamplerLocation, 0);        glUniformMatrix4fv(uTextureMatrixLocation, 1, false, transformMatrix, 0);        if (mDataBuffer != null) {                mDataBuffer.position(0);                glEnableVertexAttribArray(aPositionLocation);                glVertexAttribPointer(aPositionLocation, 2, GL_FLOAT, false, 16, mDataBuffer);                mDataBuffer.position(2);        glEnableVertexAttribArray(aTextureCoordLocation);        /紋理坐標每次讀取兩個頂點值，之後間隔16（每行4個值 * 4個字節）的字節繼續讀取兩個頂點值        glVertexAttribPointer(aTextureCoordLocation, 2, GL_FLOAT, false, 16, mDataBuffer);    }        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);

至此運行此程序 Camera 預覽就會顯示為黑白濾鏡，如下圖所示。 

總結一下：首先創建 GLSurfaceView 和開啟相機，之後創建一個外部紋理，根據此紋理ID創建一個 SurfaceTexture，Camera 將預覽數據輸出至此 SurfaceTexture 上，執行 SurfaceTexture.updateTexImage() 就會將一幀預覽數據推送給外部紋理上。之後 OpenGL ES 就可以操作此紋理，比如加濾鏡，濾鏡就是對紋理的 RGBA 通道進行處理，處理後的數據就通過 OpenGL ES 繪製出來，其實對於 OpenGL ES 來說，最終就是畫兩個三角形，三角形的顏色取自紋理對應的位置。

代碼地址（順手給個 Star 啊）：

http://github.com/lb377463323/GraphicsTestBed

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