Android Camera Develop: touch to focus, touch to metering, double finger touch to zoom

概述

本篇在（四）的基础上继续对相机APP的功能进行增强。触摸对焦，就是在屏幕上点击某个点，相机就以此点内容进行对焦，保证此点最清晰；触摸测光，就是在屏幕上点击某个点，相机调整曝光亮度，保证此点亮度最为合适；二指手势缩放，就是通过手指在屏幕上的缩放，相机内容也随之进行缩放。上述三个功能也是目前相机APP较为常见的功能，我们接下来就进行实现。

触摸对焦

你要是仔细看过Camera.Parameters的官方文档的话，大概见过setFocusAreas()方法，就像字面意思一样，这个方法就是用来指定对焦区域的，而触摸对焦主要就是依靠这个方法实现。通过监听相机预览的触摸事件，获得手指触摸屏幕的坐标，然后通过setFocusAreas()指定这个对焦区域，最后应用到相机就好了。

坐标转换

手指触摸屏幕的坐标并不能直接应用于setFocusAreas()，因为相机会用到另一套坐标系，如下图所示（来自官方文档）
Camera Area Coordinates
相机预览中心是(0, 0)，左上角是(-1000, -1000)，右下角是(1000, 1000)。其中蓝色的矩形就是一个对焦区域，相机以此区域进行对焦。这个坐标系可以让我们免于实际尺寸的困扰，还有一个好处就是这个坐标系不会受预览内容的旋转的影响，就是说只需要做一次坐标变换就好了。
在CameraPreview中加入
Java
private static Rect calculateTapArea(float x, float y, float coefficient, Camera.Size previewSize) {
    float focusAreaSize = 300;
    int areaSize = Float.valueOf(focusAreaSize * coefficient).intValue();
    int centerX = (int) (x / previewSize.width - 1000);
    int centerY = (int) (y / previewSize.height - 1000);

    int left = clamp(centerX - areaSize / 2, -1000, 1000);
    int top = clamp(centerY - areaSize / 2, -1000, 1000);

    RectF rectF = new RectF(left, top, left + areaSize, top + areaSize);

    return new Rect(Math.round(rectF.left), Math.round(rectF.top), Math.round(rectF.right), Math.round(rectF.bottom));
}

private static int clamp(int x, int min, int max) {
    if (x > max) {
        return max;
    }
    if (x < min) {
        return min;
    }
    return x;
}
calculateTapArea()接收触摸点的坐标，返回转换后坐标介于[-1000, 1000]矩形。这是一个较为通用的代码，应该很容易看懂。

设置对焦区域

在得到转换后的矩形后就可以直接通过setFocusAreas()应用到相机了？实际没这么简单。直接这么做往往不能达到理想的效果，因为Android本身的问题以及设备的差异，在常用的对焦模式为continuous-picture下，setFocusAreas()可能会不工作。目前常用的解决办法是在setFocusAreas()同时修改相机对焦模式为macro等，待对焦完毕后，再将对焦模式修改为用户之前定义的。
在CameraPreview中加入
Java
private static void handleFocus(MotionEvent event, Camera camera) {
    Camera.Parameters params = camera.getParameters();
    Camera.Size previewSize = params.getPreviewSize();
    Rect focusRect = calculateTapArea(event.getX(), event.getY(), 1f, previewSize);

    camera.cancelAutoFocus();

    if (params.getMaxNumFocusAreas() > 0) {
        List<Camera.Area> focusAreas = new ArrayList<>();
        focusAreas.add(new Camera.Area(focusRect, 800));
        params.setFocusAreas(focusAreas);
    } else {
        Log.i(TAG, "focus areas not supported");
    }
    final String currentFocusMode = params.getFocusMode();
    params.setFocusMode(Camera.Parameters.FOCUS_MODE_MACRO);
    camera.setParameters(params);

    camera.autoFocus(new Camera.AutoFocusCallback() {
        @Override
        public void onAutoFocus(boolean success, Camera camera) {
            Camera.Parameters params = camera.getParameters();
            params.setFocusMode(currentFocusMode);
            camera.setParameters(params);
        }
    });
}
前面大部分是设置曝光区域，很容易，getMaxNumFocusAreas()用来判断相机是否支持设定手动对焦点，如果不支持就不用瞎折腾了；cancelAutoFocus()是将相机的所以对焦完成后的回调函数都去掉，其实无关紧要。currentFocusMode就是保存用户设置的对焦方式，然后将对焦方式修改为macro，应用到相机，相机开始对焦。什么时候把对焦方式还原为用户设定的呢？当然是在相机对焦完成后，我们通过autoFocus()设定一个回调函数，当相机对焦完成后就会调用这个回调函数，我们就可以在回调函数里设置将对焦方式修改回用户设定的，然后应用到相机。

捕获触摸事件

SurfaceView就有onTouchEvent()触摸事件，我们只需要将其重载实现自己想要的功能就好了。
在CameraPreview中加入
Java
public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
    if (event.getPointerCount() == 1) {
        handleFocus(event, mCamera);
    }
    return true;
}
getPointerCount获取手指数目，当只有一个手指时触发对焦，直接调用handleFocus()就好了。

运行试试

现在APP就实现了触摸对焦了，运行试试吧。如下面两图就是分别以两本书的内容进行对焦，可以明显发现一本清晰一本模糊。
Camera Focus A
Camera Focus B

触摸测光

触摸测光与触摸对焦大同小异，一般来说我们希望在以指定点对焦的同时也以此点测光，调节亮度，只需要修改handleFocus()就好了。
在handleFocus()中加入
Java
Rect meteringRect = calculateTapArea(event.getX(), event.getY(), 1.5f, previewSize);

if (params.getMaxNumMeteringAreas() > 0) {
    List<Camera.Area> meteringAreas = new ArrayList<>();
    meteringAreas.add(new Camera.Area(meteringRect, 800));
    params.setMeteringAreas(meteringAreas);
} else {
    Log.i(TAG, "metering areas not supported");
}
getMaxNumMeteringAreas()用来判断相机是否支持设定手动测光点，如果不支持就不用瞎折腾了。在DEMO中handleFocus()的名字变为handleFocusMetering()了，因为现在不止能够进行对焦了嘛。

运行试试

现在触摸屏幕会同时完成对焦和测光，运行试试吧。

二指手势缩放

这个听起来很难，但实际很容易。首先消除一个误解，当对相机进行缩放时，无论手指是在屏幕哪个地方缩放，实际都是以预览的中心进行缩放，因为缩放时相机的角度是没有变的。所以我们只需要知道用户两只手指是在放大还是缩小，然后通过setZoom()指定缩放程度，应用到相机就好了。

手指间距

注意不同于触摸对焦，现在我们只需要知道手指是合拢还是张开，不需要知道手指的具体位置。怎么知道手指是合拢还是张开？可惜Android并没有提供这个方法，只会告诉我们有两个手指，还告诉手指的坐标；我们可以记下手指之间的间距，如果在手指移动时间距变大，那就是张开，否则就是合拢。
首先是计算手指间距，在CameraPreview中加入
Java
private static float getFingerSpacing(MotionEvent event) {
    float x = event.getX(0) - event.getX(1);
    float y = event.getY(0) - event.getY(1);
    return (float) Math.sqrt(x * x + y * y);
}
从MotionEvent中获取两个手指的坐标（提前保证一定有两个手指），然后计算距离，很简单。

设置缩放

判断手指合拢还是张开稍后再说，现在来看在知道是合拢还是张开后，怎么设置缩放。
对于相机来说，缩放程度是介于[0, getMaxZoom()]之间的，不缩放时值为0，具体数值通过setZoom()设置，应用到相机就能看到效果了。所以只需要在每次触发设置缩放时，根据是缩小还是放大，将缩放值减1或加1，并应用到相机。对于一次缩放手势，会多次触发设置缩放，这样就形成了一个连续的缩放过程，看起来就像过渡效果了。
在CameraPreview中加入
Java
private void handleZoom(boolean isZoomIn, Camera camera) {
    Camera.Parameters params = camera.getParameters();
    if (params.isZoomSupported()) {
        int maxZoom = params.getMaxZoom();
        int zoom = params.getZoom();
        if (isZoomIn && zoom < maxZoom) {
            zoom++;
        } else if (zoom > 0) {
            zoom--;
        }
        params.setZoom(zoom);
        camera.setParameters(params);
    } else {
        Log.i(TAG, "zoom not supported");
    }
}
isZoomSupported()判断相机是否支持缩放，不支持就不用瞎折腾了。getMaxZoom()获取最大缩放值，最小值为0不用获取；getZoom()获取当前缩放值，如果是放大，且当前缩放值不超过最大值，则将当前缩放值加1；如果是缩小，且当前缩放值不小于0，则将当前缩放值减1。最后应用到相机，就完成了整个过程。

捕获二指缩放

先看代码，在CameraPreview中加入
Java
private float oldDist = 1f;
并将onTouchEvent()修改为
Java
public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
     if (event.getPointerCount() == 1) {
         handleFocus(event, mCamera);
     } else {
         switch (event.getAction() & MotionEvent.ACTION_MASK) {
             case MotionEvent.ACTION_POINTER_DOWN:
                 oldDist = getFingerSpacing(event);
                 break;
             case MotionEvent.ACTION_MOVE:
                 float newDist = getFingerSpacing(event);
                 if (newDist > oldDist) {
                     handleZoom(true, mCamera);
                 } else if (newDist < oldDist) {
                     handleZoom(false, mCamera);
                 }
                 oldDist = newDist;
                 break;
         }
     }
     return true;
 }
我们只看两指手势的部分。event.getAction() & MotionEvent.ACTION_MASK获取手势类别；ACTION_POINTER_DOWN即为两只手指触摸到屏幕，此时我们通过两只手指的坐标得到手指间距，记录到成员变量oldDist中；ACTION_MOVE即为手指在屏幕上移动，对应两只手指正在缩放，缩放过程中每次手指移动都会触发。此时记录新的手指间距为newDist，并与oldDist比较，确定缩放类型，调用handleZoom()进行缩放；相机缩放完成后，将oldDist赋值为newDist，作为下一次触发ACTION_MOVE的基准，这样完成缩放。

运行试试

现在在屏幕上用手指进行缩放，就会使相机预览缩放了，运行试试吧。如下面两图就是缩放前和缩放后
Camera Zoom A
Camera Zoom B

一点唠叨

上面我们实现了触摸对焦,触摸测光,二指手势缩放，看起来比较简单但也还是有许多细节问题值得深入探究。本篇美中不足的就是没有给触摸和手势加上动画，比如触摸时应该在屏幕上显示一个矩形指示，缩放时应该在屏幕上显示一个进度条指示缩放程度；鉴于加上这些内容需要更多代码和一些技巧，本篇没有实现，望自行查找（参考部分有个链接涉及到这个问题）。另外对于这些功能的实现也可以有不同的策略，我只是提出我认为最合适的方法，可能不是最好的。

DEMO

本文实现的相机APP源码都放在GitHub上，如果需要请点击zhantong/AndroidCamera-TouchToFocusMeteringZoom。

参考