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第19章：ハイスピードビデオ

スローモーションビデオは、人間の目では捉えられない瞬間を記録します。蛇口から落ちる水滴を 120 fps（4倍スロー）で捉えたり、ハチドリの羽ばたきを 240 fps（8倍スロー）で観察したりできます。Camera2 API で高フレームレート撮影を実装するのは、単に FPS の設定値を上げるだけではありません。専用の CameraConstrainedHighSpeedCaptureSession を使用し、createHighSpeedRequestList で事前検証されたバーストを送信する必要があります。

Android Camera Parameters アプリでは、お使いのデバイスがどの解像度でどの FPS 範囲（120, 240 など）をサポートしているかを確認できます。

なぜ標準セッションでは 240 FPS で動作しないのか​

30 fps の撮影と 240 fps の撮影では、システムへの負荷が根本的に異なります。

  • スループット: 1080p/240fps では、毎秒約 720MB もの画素データがメモリを流れます。
  • レイテンシ予算: 240 fps では、1 フレームの処理に 4.167ms しか許されません。
  • CPU オーバーヘッド: フレームごとに個別のリクエストを Java/Kotlin から送信すると、その通信（Binder IPC）だけで CPU を使い果たしてしまいます。

ハイスピードキャプチャセッションは、複数のリクエストを 1 つのバーストリストとしてまとめ、HAL（ハードウェア層）のスケジューラに直接渡すことで、これらのオーバーヘッドを劇的に削減します。

サポートされているサイズの確認​

ハイスピード撮影では、通常の getOutputSizes() ではなく、専用のメソッドを使用する必要があります。

val configMap = characteristics.get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)
// ハイスピード対応のサイズを取得
val highSpeedSizes = configMap?.highSpeedVideoSizes
// そのサイズで利用可能な FPS 範囲を取得
val fpsRanges = configMap?.getHighSpeedVideoFpsRangesFor(size)

多くのフラッグシップ機では 1080p で 240 fps をサポートしていますが、ミドルレンジ機では 720p に制限されることがあります。

実装のポイント​

  1. セッションの作成: createCaptureSession ではなく、createConstrainedHighSpeedCaptureSession を呼び出します。
  2. 出力 Surface: プレビュー用と録画用の最大 2 つまでに制限されます。
  3. リクエストリスト: createHighSpeedRequestList(builder.build()) を使用して、HAL が高速に処理できる形式に変換します。
  4. スローモーションの設定: MediaRecorder.setCaptureRate(fps) を呼び出すことで、撮影は高速で行い、再生は 30 fps で行う「スローモーション動画」として保存されます。
// ハイスピードリクエストの送信
val highSpeedRequestList = highSpeedSession.createHighSpeedRequestList(recordBuilder.build())
highSpeedSession.setRepeatingBurst(highSpeedRequestList, null, backgroundHandler)

最適化のヒント： 240 fps では毎秒大量のメタデータが発生するため、パフォーマンスを優先して CaptureCallback を null に設定し、フレームごとのコールバックをスキップすることが推奨されます。

まとめ​

  • 専用 API: 高フレームレートには CameraConstrainedHighSpeedCaptureSession が必須です。
  • 制約: Surface は 2 つまで、テンプレートは RECORD または PREVIEW のみ、といった厳格なルールがあります。
  • スローモーション: setCaptureRate でキャプチャ速度と再生速度の差を作ります。
  • パフォーマンス: バインダー通信を最小限に抑えるため、バーストリスト形式でリクエストを処理します。

次のステップ​

高速撮影をマスターしました。次は、複数のレンズを操る技術です。第20章：マルチカメラでは、超広角・広角・望遠レンズをシームレスに切り替えたり、同時にキャプチャしたりする方法を学びます。