摄像头数据处理
在使用Android设备进行摄像头直播时，其过程应该是这样的:
就图像而言，首先需要获得摄像头采集的数据，然后得到这个byte[] 进行编码，再进行后续的封包与发送。我们通 过CameraX图像分析接口得到的数据为ImageProxy(Image的代理类)。那么怎么从ImageProxy/Image 中获取 我们需要的数据呢，这个数据格式是什么?
ImageProxy/Image
Image是android SDK提供的一个完整的图像缓冲区，图像数据为:YUV或者RGB等格式。在编码时，一般编码器接 收的待编码数据格式为 I420。而ImageProxy则是CameraX中定义的一个接口，Image的所有方法，也都能够从 ImageProxy调用。
@Override
public void analyze(ImageProxy image, int rotationDegrees) {
int width = image.getWidth();
int height = image.getHeight();
//格式 YUV/RGB...
int format = image.getFormat();
//图像数据
ImageProxy.PlaneProxy[] planes = image.getPlanes();
}
可以通过 getPlanes 方法得到PlaneProxy数组。PlaneProxy为Image.Plane代理，同ImagePrxoy与Image的关系 一样。
其实CameraX给到我们的数据格式在官网中有提到:
YUV420
YUV即通过Y、U和V三个分量表示颜色空间，其中Y表示亮度，U和V表示色度。( 如果UV数据都为0，那么我们将得到一个黑白的图像。)
RGB中每个像素点都有独立的R、G和B三个颜色分量值，YUV根据U和V采样数目的不同，分为如YUV444、 YUV422和YUV420等，而YUV420表示的就是每个像素点有一个独立的亮度表示，即Y分量;而色度，即U和V分量 则由每4个像素点共享一个。举例来说，对于4x4的图片，在YUV420下，有16个Y值，4个U值和4个V值。
YUV420根据颜色数据的存储顺序不同，又分为了多种不同的格式，这些格式实际存储的信息还是完全一致的。举 例来说，对于4x4的图片，在YUV420下，任何格式都有16个Y值，4个U值和4个V值，不同格式只是Y、U和V的排 列顺序变化。I420 为 YYYYYYYYYYYYYYYYUUUUVVVV ，NV21 则为 YYYYYYYYYYYYYYYYUVUVUVUV 。也就是说，YUV420 是一类格式的集合，YUV420并不能完全确定颜色数据的存储顺序。
PlaneProxy/Plane
Y、U和V三个分量的数据分别保存在三个 Plane 类中，即通过 getPlanes() 得到的数组。 Plane 实际是对ByteBuffer 的封装。
Image保证了planes[0]一定是Y，planes[1]一定是U，planes[2]一定是V。且对于plane [0]，Y分量数据一定是连续存储的，中间不会有U或V数据穿插，也就是说我们一定能够一次性得到所有Y分量的值。
但是对于UV数据，可能存在以下两种情况:
- planes[1] = {UUUU...}，planes[2] = {VVVV...};
- planes[1] = {UVUV...}，planes[2] = {VUVU...}。
所以在我么取数据时需要在根据Plane中的另一个信息来确定如何取对应的U或者V数据。
// 行内数据值间隔
// 1:表示无间隔取值，即为上面的第一种情况
// 2: 表示需要间隔一个数据取值，即为上面的第二种情况
int pixelStride = plane.getPixelStride();
根据这个属性，我们将确定数据如何存储，因此如果需要取出代表I420格式的byte[]，则为:
YUV420中，Y数据长度为: width*height , 而U、V都为:width / 2 * height / 2。
// Y数据 pixelStride一定为1
int pixelStride = planes[0].getPixelStride();
planes[0].getBuffer() // Y数据
byte[] u = new byte[image.getWidth()/2 * image.getHeight()/2];
int pixelStride = planes[1].getPixelStride();
if(pixelStide == 1){
planes[1].getBuffer()
} else if(pixelStide == 2) {
ByteBuffer uBuffer = planes[1].getBuffer() ;
for(int i = 0; i < uBuffer.remaining(); i++){
//丢弃一个数据，这个数据其实是V数据，但是我们还是到planes[2]中获取V数据 uBuffer.get();
u[i] = uBuffer.get();
}
}
并不难，但是如果使用上面的代码去获取I420数据，可能你会惊奇的发现，并不是在所有你设置的Width与 Height(分辨率)下都能够正常运行。我们忽略了什么，为什么会出现问题呢?机智的同学应该注意到了，在Plane中 我们已经使用了 getBuffer 与 getPixelStride 两个方法，但是还有一个 getRowStride 是干嘛的呢?
RowStride
RowStride表示行步长，Y数据对应的行步长可能为:
- 等于Width;
- 大于Width;
以4x4的I420为例，其数据可以看为:
如果RowStride等于Width，那么我们直接通过 planes[0].getBuffer() 获得Y数据没有问题。
对于这种情况，我们获取Y数据，则为:
//用于保存获取的I420数据。大小为:y+u+v, width*height + width/2*height/2 + width/2*height/2 ByteBuffer yuv420 =
ByteBuffer.allocate(image.getWidth() * image.getHeight() * 3 / 2);
int rowStride = plane.getRowStride();
ByteBuffer buffer = plane.getBuffer();
byte[] row = new byte[image.getWidth()];
// 每行要排除的无效数据，但是需要注意:实际测试中 最后一行没有这个补位数据
// 因为Y数据 RowStride 为大于等于Width，所以不会出现负数导致错误
// RowStride 等于Width，则得到空数组，不丢弃数据
byte[] skipRow = new byte[rowStride - image.getWidth()];
for (int i = 0; i < image.getHeight(); i++) {
buffer.get(row);
yuv420.put(row);
// 不是最后一行,则丢弃此数据
if (i < image.getHeight() - 1) {
buffer.get(skipRow);
}
}
而对于U与V数据，对应的行步长可能为:
- 等于Width;
- 大于Width;
- 等于Width/2;
- 大于Width/2
等于Width
这表示，我们获得planes[1]中不仅包含U数据，还会包含V的数据，此时pixelStride==2。
那么V数据:planes[2]，则为:
这种情况下，我们上面的代码也已经处理了。
大于Width
与Y数据一样，可能由于字节对齐，出现RowStride大于Width的情况，与等于Width一样，planes[1]中不仅包含U 数据，还会包含V的数据，此时pixelStride==2。
planes[2]，则为:
等于Width/2
当获取的U数据对应的RowStride等于Width/2，表示我们得到的planes[1]只包含U数据。此时pixelStride==1。 那么planes[1]+planes[2]为:
这种情况，所有的U数据是连在一起的，即 planes[1].getBuffer 可以直接获得完整的U数据。
大于Width/2
同样我们得到的planes[1]只包含U数据，但是与Y数据一样，可能存在占位数据。此时pixelStride==1。 planes[1]+planes[2]为:
总结
在获得了摄像头采集的数据之后，我们需要获取对应的YUV数据，需要根据pixelStride判断格式，同时还需要通过 rowStride来确定是否存在无效数据，那么最终我们获取YUV数据的完整实现为:
//图像格式
int format = image.getFormat();
if (format != ImageFormat.YUV_420_888) {
//抛出异常
}
ByteBuffer i420 = ByteBuffer.allocate(image.getWidth() * image.getHeight() * 3 / 2);
// 3个元素 0：Y，1：U，2：V
ImageProxy.PlaneProxy[] planes = image.getPlanes();
// byte[]
/**
* Y数据
*/
//y数据的这个值只能是：1
int pixelStride = planes[0].getPixelStride();
ByteBuffer yBuffer = planes[0].getBuffer();
int rowStride = planes[0].getRowStride();
//1、rowStride 等于Width ，那么就是一个空数组
//2、rowStride 大于Width ，那么就是每行多出来的数据大小个byte
byte[] skipRow = new byte[rowStride - image.getWidth()];
byte[] row = new byte[image.getWidth()];
for (int i = 0; i < image.getHeight(); i++) {
yBuffer.get(row);
i420.put(row);
// 不是最后一行才有无效占位数据，最后一行因为后面跟着U 数据，没有无效占位数据，不需要丢弃
if (i < image.getHeight() - 1) {
yBuffer.get(skipRow);
}
}
/**
* U、V
*/
for (int i = 1; i < 3; i++) {
ImageProxy.PlaneProxy plane = planes[i];
pixelStride = plane.getPixelStride();
rowStride = plane.getRowStride();
ByteBuffer buffer = plane.getBuffer();
//每次处理一行数据
int uvWidth = image.getWidth() / 2;
int uvHeight = image.getHeight() / 2;
// 一次处理一个字节
for (int j = 0; j < uvHeight; j++) {
for (int k = 0; k < rowStride; k++) {
//最后一行
if (j == uvHeight - 1) {
//uv没混合在一起
if (pixelStride == 1) {
//rowStride ：大于等于Width/2
// 结合外面的if：
// 如果是最后一行，我们就不管结尾的占位数据了
if (k >= uvWidth) {
break;
}
} else if (pixelStride == 2) {
//uv混在了一起
// rowStride：大于等于 Width
if (k >= image.getWidth()) {
break;
}
}
}
byte b = buffer.get();
// uv没有混合在一起
if (pixelStride == 1) {
if (k < uvWidth) {
i420.put(b);
}
} else if (pixelStride == 2) {
// uv混合在一起了
//1、偶数位下标的数据是我们本次要获得的U/V数据
//2、占位无效数据要丢弃，不保存
if (k < image.getWidth() && k % 2 == 0) {
i420.put(b);
}
}
}
}
}
//I420
byte[] result = i420.array();
旋转与缩放
分别对Y、U、V进行旋转即可。
无论是旋转还是缩放我们都能借助一些开源实现来完成，如OpenCV、Libyuv等。这里我们选择使用Libyuv，它更加的轻量级同时也是专门处理各种图像数据的格式转换、缩放与旋转等的Google开源的C++图像处理库。
对于CameraX获得的图像数据，我们从ImageProxy中获得I420之后，还需要进行旋转。需要旋转的角度在回调中已经告知我们 public void analyze(ImageProxy image, int rotationDegrees) 。
同时作为直播推流器的开发，使用者可以配置各种分辨率，不一定符合CameraX得到的分辨率。所以我们在对图像 旋转后再对他进行缩放至使用者配置的推流分辨率大小。
