Высокоскоростная съемка и замедленная видеосъемка с помощью CameraX 1.5

Capturing fast-moving action with clarity is a key feature for modern camera apps. This is achieved through high-speed capture —the process of acquiring frames at rates like 120 or 240 fps. This high-fidelity capture can be used for two distinct purposes: creating a high-frame-rate video for detailed, frame-by-frame analysis, or generating a slow-motion video where action unfolds dramatically on screen.

Ранее реализация этих функций с помощью API Camera2 требовала больше ручного труда. Теперь, с новым высокоскоростным API в CameraX 1.5, весь процесс упрощен, предоставляя вам возможность создавать как видео с высокой частотой кадров, так и готовые к воспроизведению замедленные клипы. В этой статье мы покажем вам, как освоить оба варианта. Тем, кто только начинает знакомиться с CameraX, рекомендуем ознакомиться собзором CameraX .

Принцип замедленной съемки

Основной принцип замедленной съемки заключается в том, чтобы записывать видео с гораздо большей частотой кадров, чем оно воспроизводится. Например, если вы запишете событие длительностью в одну секунду со скоростью 120 кадров в секунду (fps) , а затем воспроизведете эту запись со стандартной частотой 30 кадров в секунду, воспроизведение видео займет четыре секунды. Именно это «растяжение» времени создает впечатляющий эффект замедленной съемки, позволяя увидеть детали, которые слишком быстро мелькают для невооруженного глаза.

Для обеспечения плавности и непрерывности конечного видеоряда его обычно следует рендерить с частотой не менее 30 кадров в секунду. Это означает, что для создания видео с 4-кратным замедлением исходная частота кадров захвата должна составлять не менее 120 кадров в секунду (120 кадров в секунду захвата ÷ 4 = 30 кадров в секунду воспроизведения).

После того, как видеозапись с высокой частотой кадров будет сделана, существует два основных способа достижения желаемого результата:

• Замедленная съемка (видео с высокой частотой кадров) с помощью проигрывателя: высокоскоростная запись (например, 120 кадров в секунду) сохраняется непосредственно в виде видеофайла с высокой частотой кадров. Затем проигрыватель отвечает за замедление скорости воспроизведения. Это дает пользователю возможность переключаться между обычным и замедленным воспроизведением.
• Ready-to-play Slow-Motion (Re-encoded Video): The high-speed video stream is processed and re-encoded into a file with a standard frame rate (eg, 30 fps). The slow-motion effect is "baked in" by adjusting the frame timestamps. The resulting video will play in slow motion in any standard video player without special handling. While the video plays in slow motion by default, video players can still provide playback speed controls that allow the user to increase the speed and watch the video at its original speed.

API CameraX упрощает этот процесс, предоставляя единый способ выбора нужного подхода, как вы увидите ниже.

Новый API для высокоскоростного видео

Новое решение CameraX построено на двух основных компонентах:

• Recorder#getHighSpeedVideoCapabilities(CameraInfo) : This method lets you check if the camera can record in high-speed and, if so, which resolutions ( Quality objects) are supported.
• HighSpeedVideoSessionConfig : This is a special configuration object that groups your VideoCapture and Preview use cases, telling CameraX to create a unified high-speed camera session. Note that while the VideoCapture stream will operate at the configured high frame rate, the Preview stream will typically be limited to a standard rate of at least 30 FPS by the camera system to ensure a smooth display on the screen.

Начиная

Прежде чем начать, убедитесь, что вы добавили необходимые зависимости CameraX в файл build.gradle.kts вашего приложения. Вам понадобится артефакт camera-video вместе с основными библиотеками CameraX.

// build.gradle.kts (Module: app)

dependencies {

    val camerax_version = "1.5.1"


    implementation("androidx.camera:camera-core:$camerax_version")

    implementation("androidx.camera:camera-camera2:$camerax_version")

    implementation("androidx.camera:camera-lifecycle:$camerax_version")

    implementation("androidx.camera:camera-video:$camerax_version")

    implementation("androidx.camera:camera-view:$camerax_version")

}

Примечание об экспериментальных API

Важно отметить, что API для высокоскоростной записи в настоящее время являются экспериментальными. Это означает, что в будущих версиях они могут быть изменены. Для их использования необходимо активировать эту функцию, добавив в код следующую аннотацию:

@kotlin.OptIn(ExperimentalSessionConfig::class, ExperimentalHighSpeedVideo::class)

Выполнение

Реализация обоих вариантов начинается с одинаковых шагов настройки. Выбор между созданием видео с высокой частотой кадров или замедленного видео сводится к одной-единственной настройке.

1. Настройка высокоскоростной съемки

Во-первых, независимо от вашей цели, вам необходимо получить объект ProcessCameraProvider , проверить возможности устройства и создать сценарии использования.

Следующий блок кода демонстрирует полный процесс настройки внутри функции приостановки. Вы можете вызвать эту функцию из области видимости сопрограммы, например, lifecycleScope.launch .

// Add the OptIn annotation at the top of your function or class

@kotlin.OptIn(ExperimentalSessionConfig::class, ExperimentalHighSpeedVideo::class)

private suspend fun setupCamera() {

    // Asynchronously get the CameraProvider

    val cameraProvider = ProcessCameraProvider.awaitInstance(this)



    // -- CHECK CAPABILITIES --

    val cameraInfo = cameraProvider.getCameraInfo(CameraSelector.DEFAULT_BACK_CAMERA)

    val videoCapabilities = Recorder.getHighSpeedVideoCapabilities(cameraInfo)

    if (videoCapabilities == null) {

        // This camera device does not support high-speed video.

        return

    }




    // -- CREATE USE CASES --

    val preview = Preview.Builder().build()    


    // You can create a Recorder with default settings.

    // CameraX will automatically select a suitable quality.

    val recorder = Recorder.Builder().build()


    // Alternatively, to use a specific resolution, you can configure the
    // Recorder with a QualitySelector. This is useful if your app has
    // specific resolution requirements or you want to offer user
    // preferences. 

    // To use a specific quality, you can uncomment the following lines.

    // Get the list of qualities supported for high-speed video. 

    // val supportedQualities = videoCapabilities.getSupportedQualities(DynamicRange.SDR)

    // Build the Recorder using the quality from the supported list.

    // val recorderWithQuality = Recorder.Builder()

    //     .setQualitySelector(QualitySelector.from(supportedQualities.first()))

    //     .build()



    // Create the VideoCapture use case, using either recorder or recorderWithQuality

    val videoCapture = VideoCapture.withOutput(recorder)

    // Now you are ready to configure the session for your desired output...

}

2. Выбор выходных данных

Теперь вы решаете, какой тип видео хотите создать. Этот код будет выполняться внутри функции setupCamera() suspend показанной выше.

Вариант А: Создание видео с высокой частотой кадров

Выберите этот вариант, если хотите, чтобы итоговый файл имел высокую частоту кадров (например, видео 120 кадров в секунду).

// Create a builder for the high-speed session

val sessionConfigBuilder = HighSpeedVideoSessionConfig.Builder(videoCapture)

    .setPreview(preview)


// Query and apply a supported frame rate. Common supported frame rates include 120 and 240 fps.

val supportedFrameRateRanges =

    cameraInfo.getSupportedFrameRateRanges(sessionConfigBuilder.build())


sessionConfigBuilder.setFrameRateRange(supportedFrameRateRanges.first())

Вариант Б: Создание готового к воспроизведению замедленного видео.

Выберите этот вариант, если хотите, чтобы видео автоматически воспроизводилось в замедленном режиме в любом стандартном видеоплеере.

// Create a builder for the high-speed session

val sessionConfigBuilder = HighSpeedVideoSessionConfig.Builder(videoCapture)

    .setPreview(preview)



// This is the key: enable automatic slow-motion!

sessionConfigBuilder.setSlowMotionEnabled(true)



// Query and apply a supported frame rate. Common supported frame rates include 120, 240, and 480 fps.

val supportedFrameRateRanges =

   cameraInfo.getSupportedFrameRateRanges(sessionConfigBuilder.build())

sessionConfigBuilder.setFrameRateRange(supportedFrameRateRanges.first())

This single flag is the key to creating a ready-to-play slow-motion video. When setSlowMotionEnabled is true, CameraX processes the high-speed stream and saves it as a standard 30 fps video file. The slow-motion speed is determined by the ratio of the capture frame rate to this standard playback rate.

Например:

• Запись со скоростью 120 кадров в секунду приведет к воспроизведению видео со скоростью в 1/4 раза выше (120 ÷ 30 = 4).
• Запись со скоростью 240 кадров в секунду позволит получить видео, которое будет воспроизводиться со скоростью в 1/8 раза выше (240 ÷ 30 = 8).

Подведение итогов: запись видео

После настройки HighSpeedVideoSessionConfig и привязки его к жизненному циклу, последним шагом является начало записи. Процесс подготовки параметров вывода, начала записи и обработки видеособытий аналогичен стандартному захвату видео.

В этой статье основное внимание уделяется высокоскоростной настройке, поэтому мы не будем подробно рассматривать процесс записи. Подробное руководство по всем аспектам, от подготовки объекта FileOutputOptions или MediaStoreOutputOptions до обработки коллбэков VideoRecordEvent , вы найдете в документации VideoCapture .

// Bind the session config to the lifecycle

cameraProvider.bindToLifecycle(

    this as LifecycleOwner,

    CameraSelector.DEFAULT_BACK_CAMERA,

    sessionConfigBuilder.build() // Bind the config object from Option A or B

)



// Start the recording using the VideoCapture use case

val recording = videoCapture.output

    .prepareRecording(context, outputOptions) // See docs for creating outputOptions

    .start(ContextCompat.getMainExecutor(context)) { recordEvent ->

        // Handle recording events (e.g., Start, Pause, Finalize)

    }

Поддержка замедленной съемки в Google Фото

When you enable setSlowMotionEnabled(true) in CameraX, the resulting video file is designed to be instantly recognizable and playable as slow-motion in standard video players and gallery apps. Google Photos, in particular, offers enhanced functionality for these slow-motion videos, when the capture frame rate is 120, 240, 360, 480 or 960fps:

• Уникальное распознавание элементов пользовательского интерфейса на миниатюрах: в вашей библиотеке Google Фото замедленные видеоролики можно идентифицировать по определенным элементам пользовательского интерфейса, отличающим их от обычных видео.

Обычная миниатюра видео	Миниатюра видео в замедленном режиме

• Регулировка скорости воспроизведения сегментов: при воспроизведении замедленного видео Google Photos предоставляет элементы управления для настройки того, какие части видео воспроизводятся с замедленной скоростью, а какие — с нормальной, предоставляя пользователям возможность творческого контроля. Отредактированное видео затем можно экспортировать в новый видеофайл с помощью кнопки «Поделиться» , сохранив при этом заданные вами сегменты замедленного воспроизведения.

Обычное воспроизведение видео	Замедленное видео воспроизведение с редактированием элементы управления

Примечание о поддержке устройств

Высокоскоростной API CameraX использует базовую систему Android CamcorderProfile для определения поддерживаемых устройством разрешений и частоты кадров высокоскоростной видеозаписи. Профили CamcorderProfile проверяются с помощью набора тестов совместимости Android (CTS) , что позволяет быть уверенным в заявленных устройством возможностях видеозаписи.

Это означает, что возможность устройства записывать замедленное видео с помощью встроенного приложения камеры не гарантирует работоспособность высокоскоростного API CameraX. Это несоответствие возникает из-за того, что производители устройств отвечают за заполнение записей CamcorderProfile в прошивке своих устройств, и иногда необходимые высокоскоростные профили, такие как CamcorderProfile.QUALITY_HIGH_SPEED_1080P и CamcorderProfile.QUALITY_HIGH_SPEED_720P , не включены. Если эти профили отсутствуют, Recorder.getHighSpeedVideoCapabilities() вернет null .

Поэтому крайне важно всегда использовать Recorder.getHighSpeedVideoCapabilities() для программной проверки поддерживаемых функций, поскольку это наиболее надежный способ обеспечить стабильную работу на разных устройствах. Если вы попытаетесь привязать HighSpeedVideoSessionConfig к устройству, где Recorder.getHighSpeedVideoCapabilities() возвращает null, операция завершится ошибкой IllegalArgumentException . Вы можете подтвердить поддержку на устройствах Google Pixel , поскольку они постоянно включают эти высокоскоростные профили. Кроме того, различные устройства других производителей, такие как Motorola Edge 30, OPPO Find N2 Flip и Sony Xperia 1 V, также поддерживают возможности высокоскоростной видеосъемки.

Заключение

API высокоскоростной видеосъемки CameraX одновременно мощный и гибкий. Независимо от того, нужна ли вам видеосъемка с высокой частотой кадров для технического анализа или вы хотите добавить в свое приложение кинематографические эффекты замедленной съемки, HighSpeedVideoSessionConfig предоставляет унифицированное и простое решение. Понимая роль флага setSlowMotionEnabled , вы можете легко поддерживать оба варианта использования и предоставить своим пользователям больше творческого контроля.