Menggunakan perangkat sebagai webcam

Untuk perangkat yang menjalankan Android 14-QPR1 atau yang lebih tinggi, Android mendukung penggunaan perangkat sebagai webcam USB. Perangkat Android yang mendukung fitur ini diiklankan sebagai perangkat UVC, yang memungkinkan berbagai host USB dengan sistem operasi yang berbeda (misalnya, Linux, macOS, Windows, dan ChromeOS) menggunakan kamera perangkat sebagai webcam. Layanan DeviceAsWebcam mendukung fitur ini untuk menggunakan perangkat sebagai webcam.

Layanan DeviceAsWebcam

Layanan DeviceAsWebcam di AOSP menyertakan aktivitas pratinjau (DeviceAsWebcamPreview.java) yang memungkinkan pengguna membingkai tampilan. Aktivitas pratinjau memungkinkan pengguna melakukan hal berikut:

  • Lihat pratinjau tampilan feed webcam di mesin host sebelum streaming dimulai.

  • Sesuaikan feed webcam yang dikirim ke host dengan cara berikut:

    • Memilih kamera yang akan di-streaming, depan atau belakang.
    • Memilih tingkat zoom menggunakan penggeser atau tombol.
    • Mengetuk wilayah tertentu pada pratinjau untuk memfokuskan atau menghapus fokus pada wilayah.

Aktivitas pratinjau berfungsi dengan fitur aksesibilitas umum di Android seperti TalkBack, Tombol Akses, dan Voice Access.

feed webcam di-streaming ke host

Gambar 1. Feed webcam yang di-streaming ke penyelenggara dengan pratinjau yang mengontrol feed.

Arsitektur

Arsitektur untuk mendukung penggunaan perangkat sebagai webcam diilustrasikan dalam Gambar 2. Berikut ini menjelaskan alur interaksi layanan DeviceAsWebcam dengan framework Android lainnya:

  1. Pengguna memilih opsi webcam USB di aplikasi Setelan.
  2. Aplikasi Setelan mengirim panggilan binder ke system_server melalui class UsbManager yang memberi tahu bahwa FUNCTION_UVC dipilih.
  3. Server sistem melakukan hal berikut:
    1. Memberi tahu HAL gadget USB untuk mengambil fungsi gadget UVC melalui panggilan antarmuka HAL setUsbFunctions.
    2. Memberi tahu HAL gadget USB untuk mengonfigurasi driver gadget UVC menggunakan ConfigFs.
  4. Setelah menerima callback dari HAL gadget, system_server akan mengirim siaran ke framework untuk diambil oleh layanan DeviceAsWebcam.
  5. Driver gadget USB memulai streaming webcam setelah menerima perintah konfigurasi dari host melalui node V4L2 di /dev/video*.

arsitektur perangkat sebagai webcam

Gambar 2. Arsitektur DeviceAsWebcam.

Implementasi

Bagian ini menjelaskan cara mendukung penggunaan perangkat Android sebagai webcam.

Dukungan kernel

Untuk Android 14 atau yang lebih tinggi, Generic Kernel Image (GKI) mengaktifkan driver gadget UVC secara default (lihat detail di patch AOSP).

Mendukung UVC di Gadget HAL

Mulai Android 14, fungsi UVC disertakan dalam antarmuka HAL GadgetFunction.aidl. Untuk HAL Gadget, gadget UVC dipasang ke ConfigFS dengan cara yang sama seperti fungsi ConfigFS lainnya seperti MTP atau ADB.

Untuk menerapkan HAL Gadget, buat modifikasi untuk memasang fungsi UVC ke ConfigFS. Berikut adalah contoh cuplikan implementasi HAL Gadget yang mendukung fungsi UVC:

UsbGadget::setCurrentUsbFunctions(long functions) {
   ...
   // Existing functions
   if ((functions & GadgetFunction::MTP) != 0) {
       ...
       linkFunction("ffs.mtp"); // Mount to ConfigFS
       ...
   }
   ...
   // UVC function follows the same pattern!
   if ((functions & GadgetFunction::UVC) != 0) {
       ...
       linkFunction("uvc.0"); // Mount to ConfigFS
       ...
   }
   ...
}

Saat perangkat bertindak sebagai webcam, pastikan HAL gadget USB mengiklankan kombinasi VID/PID yang tepat.

Karena semua logika UVC ada di inisialisasi vendor atau di layanan DeviceAsWebcam, tidak ada logika khusus UVC, selain membuat symlink fungsi UVC ke ConfigFS, yang diperlukan di HAL Gadget.

Untuk panduan lebih lanjut tentang penerapan, lihat contoh kode berikut di AOSP:

Menyiapkan ConfigFS dengan konfigurasi UVC

Untuk memberi tahu driver gadget UVC format, ukuran, dan kecepatan frame mana yang didukung oleh webcam Android, siapkan ConfigFS dengan konfigurasi UVC. Untuk mengetahui informasi selengkapnya, lihat dokumentasi Linux upstream di ABI gadget ConfigFS UVC.

Berikut adalah contoh cara init vendor dapat menyiapkan driver gadget UVC (cuplikan kode di AOSP):

# uvc function
   mkdir /configfs_path/functions/uvc.0
   write /configfs_path/functions/uvc.0/function_name "Android Webcam"
   write /configfs_path/functions/uvc.0/streaming_maxpacket 3072
   # setup control params
   mkdir /configfs_path/functions/uvc.0/control/header/h
   symlink /configfs_path/functions/uvc.0/control/header/h \
                /configfs_path/functions/uvc.0/control/class/fs/h
   symlink /configfs_path/functions/uvc.0/control/header/h \
                /configfs_path/functions/uvc.0/control/class/ss/h
   # advertise 1080p resolution for webcam encoded as mjpeg
   mkdir /configfs_path/functions/uvc.0/streaming/mjpeg/m/1080p
   write /configfs_path/functions/uvc.0/streaming/mjpeg/m/1080p/wHeight 1080
   write /configfs_path/functions/uvc.0/streaming/mjpeg/m/1080p/wWidth 1920
   write /configfs_path/functions/uvc.0/streaming/mjpeg/m/1080p/dwMaxVideoFrameBufferSize 4147200
   # advertise 30 fps support for 1080p.
   write /configfs_path/functions/uvc.0/streaming/mjpeg/m/1080p/dwDefaultFrameInterval 333333
   write /configfs_path/functions/uvc.0/streaming/mjpeg/m/1080p/dwFrameInterval "333333"
   # setup streaming params
   mkdir /configfs_path/functions/uvc.0/streaming/header/h
   symlink /configfs_path/functions/uvc.0/streaming/mjpeg/m \
                /configfs_path/functions/uvc.0/streaming/header/h/m
   symlink /configfs_path/functions/uvc.0/streaming/header/h \
                /configfs_path/functions/uvc.0/streaming/class/fs/h
   symlink /configfs_path/functions/uvc.0/streaming/header/h \
                /configfs_path/functions/uvc.0/streaming/class/hs/h
   symlink /configfs_path/functions/uvc.0/streaming/header/h \
                /config/usb_gadget/g1/functions/uvc.0/streaming/class/ss/h
   # ...

Cuplikan ini menyiapkan driver gadget UVC untuk mengiklankan streaming MJPEG 1080p dengan kecepatan 30 fps. Kemampuan ini dikomunikasikan ke host USB saat mengkueri resolusi dan kecepatan frame yang didukung.

Berikut adalah panduan umum untuk memilih konfigurasi yang diiklankan webcam:

  • Dua format streaming yang didukung oleh layanan DeviceAsWebcam adalah MJPEG dan YUYV yang tidak dikompresi.
  • USB 2.0 mendukung transfer data 480 Mbps (60 MBps). Artinya, pada kecepatan 30 fps, setiap frame harus memiliki ukuran maksimum 2 MB; dan pada kecepatan 60 fps, ukuran maksimum 1 MB.
    • Streaming yang tidak dikompresi (YUYV): Pada 30 fps, ukuran frame maksimum yang didukung adalah 720p karena YUYV adalah 2 byte per piksel.
    • Streaming MJPEG yang dikompresi: Dengan asumsi rasio kompresi 1:10 dari YUV, USB 2.0 dapat mendukung 4K (1,18 MB per frame).
  • Perangkat kamera depan dan belakang utama harus mendukung semua ukuran frame yang diiklankan. Hal ini karena pengguna dapat beralih di antara ID kamera menggunakan UI pratinjau. Untuk streaming MJPEG, sebaiknya vendor mengiklankan ukuran frame 480p (640 x 480), 720p (1280 x 820), dan 1080p (1920 x 1080) karena ukuran ini biasanya digunakan oleh aplikasi host.
  • Perangkat kamera depan dan belakang utama harus mendukung semua kecepatan frame yang diiklankan. Sebaiknya vendor mendukung 30 fps.

Untuk contoh penambahan konfigurasi streaming webcam (ConfigFS), lihat patch contoh AOSP.

Mengaktifkan webcam dalam build

Untuk mengaktifkan layanan DeviceAsWebcam, Anda harus menetapkan properti sistem ro.usb.uvc.enabled ke true dalam file device.mk.

# Enable UVC support
PRODUCT_VENDOR_PROPERTIES += \
    ro.usb.uvc.enabled=true

Jika properti sistem ini diaktifkan, opsi Webcam akan muncul di aplikasi Setelan pada preferensi USB seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Saat opsi dipilih, perangkat Android akan muncul sebagai webcam USB ke perangkat host.

Gambar 3. Preferensi USB di aplikasi Setelan.

Anda juga dapat menyetel perangkat ke fungsi webcam USB melalui ADB menggunakan perintah ini:

adb shell svc usb setFunctions uvc

Pertimbangkan masalah daya dan termal

Operasi webcam berarti kamera perangkat mungkin aktif selama beberapa jam sehari, jadi sebaiknya lakukan tindakan untuk memastikan konsumsi daya dan termal perangkat tetap berada di bawah batas tertentu. Berikut adalah solusi yang direkomendasikan untuk menjaga konsumsi daya tetap dalam batas:

  • Untuk performa daya yang lebih baik dari HAL kamera, aktifkan STREAM_USE_CASE_VIDEO_CALL di layanan DeviceAsWebcam.

  • Jika daya menjadi masalah meskipun STREAM_USE_CASE_VIDEO_CALL diaktifkan, layanan DeviceAsWebcam menyediakan opsi untuk lebih mengurangi konsumsi daya dengan menggunakan streaming fisik. Anda dapat menggunakan runtime resource overlay (RRO) untuk menentukan kamera fisik mana yang akan digunakan. Streaming fisik secara signifikan menurunkan kualitas video dan menyebabkan UX yang membingungkan, jadi gunakan solusi ini hanya sebagai upaya terakhir. Mengoptimalkan STREAM_USE_CASE_VIDEO_CALL adalah solusi yang lebih disukai untuk mengatasi masalah daya. Untuk informasi selengkapnya tentang RRO yang didukung oleh layanan DeviceAsWebcam, lihat readme.md.

    Berikut adalah contoh RRO yang disiapkan untuk menggunakan ID kamera fisik 3, bukan ID kamera logis 0. Untuk contoh di AOSP, lihat DeviceAsWebcamRaven.

    // For logical camera id 0 - use physical camera id 3
{"0": {"3" : "UW"}}

Verifikasi

Untuk menguji implementasi layanan DeviceAsWebcam di perangkat, gunakan pengujian berikut:

  • Pengujian verifier CTS webcam: Uji apakah format, ukuran, dan kecepatan frame didukung oleh perangkat.
  • Pengujian manual: Uji apakah fitur webcam berfungsi dengan berbagai aplikasi host di berbagai sistem operasi host.

Masalah umum

Berikut adalah masalah umum untuk layanan DeviceAsWebcam: