第31讲 AE自动曝光 Part 1 - Android Camera2 API|极客笔记

本讲是Android Camera专题系列的第31讲，我们介绍Android Camera2 API专题的AE自动曝光第1部分，AE自动曝光包括如下内容，第一部分介绍前5小节：

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星球名称：深入浅出Android Camera

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AE是什么

AE(Auto Exposure)/AEC(Auto Exposure Control)自动曝光

AE 算法的主要工作原理

AE是什么

CaptureRequest#CONTROL_MODE

读取CameraCharacteristics#CONTROL_AVAILABLE_MODES来判断支持哪些Control Mode

CONTROL_MODE取值	描述
CONTROL_MODE_OFF	Manual 3A，3A参数完全由App决定；为了快速响应从OFF切到AUTO模式，有可能3A算法还在运行，只是结果不会使用（依赖HAL的实现）
CONTROL_MODE_AUTO	3A参数是由3A算法计算出来，触发3A算法运算可以是App，也可能是HAL自动触发
CONTROL_MODE_USE_SCENE_MODE	3A参数由Scene Mode(比如ACTION，NIGHT, BEACH等)决定，但有一个例外：当Scene Mode为FACE_PRIORITY时，3A参数还是由3A算法决定
CONTROL_MODE_USE_EXTENDED_SCENE_MODE	3A参数由Extended Scene Mode决定，比如BOKEH。 API 30新增该Mode
CONTROL_MODE_OFF_KEEP_STATE	跟OFF模式类似，区别在于3A参数被锁定在上一个模式的最新值上

CaptureRequest#CONTROL_AE_MODE

只有当CaptureRequest#CONTROL_MODE为AUTO时设置的值才生效

当前平台支持哪些值：读取CameraCharacteristics#CONTROL_AE_AVAILABLE_MODES

行为

当设置为OFF模式时：AE算法不生效，通过CaptureRequest#SENSOR_EXPOSURE_TIME, CaptureRequest#SENSOR_SENSITIVITY, CaptureRequest#SENSOR_FRAME_DURATION控制曝光
当设置为非OFF模式时（CONTROL_AE_MODE_ON*）：手动曝光参数不生效，会被AE算法的结果覆盖
当选择带有FLASH的模式时：表示FLASH由AE来控制，CaptureRequest#FLASH_MODE设置的参数不生效

CONTROL_AE_MODE取值	描述
CONTROL_AE_MODE_OFF	手动曝光模式。 Hardware Level为FULL的CameraDevice必须支持；Hardware Level为LEGACY的CameraDevice不支持；Hardware Level为LIMITED的CameraDevice同时支持MANUAL_SENSOR capability也必须支持
CONTROL_AE_MODE_ON	自动曝光模式，所有设备必须支持
CONTROL_AE_MODE_ON_AUTO_FLASH	与ON模式类似。在暗环境下会控制闪光灯打闪
CONTROL_AE_MODE_ON_ALWAYS_FLASH	与ON模式类似，在拍照时（STILL_CAPTURE）一定会让闪光灯打闪
CONTROL_AE_MODE_ON_AUTO_FLASH_REDEYE	与ON_AUTO_FLASH类似，会自动消除红眼
CONTROL_AE_MODE_ON_EXTERNAL_FLASH	告诉Camera设备外部闪光灯（不受Camera系统控制）已经打开，需要快速进行重新测光。外部闪光灯关闭后，需要切到其他ON模式

CaptureResult#CONTROL_AE_STATE表示AE算法当前帧的状态。

CONTROL_AE_MODE取值	描述
CONTROL_AE_STATE_INACTIVE	AE算法未激活状态，每次切换AE模式 / CONTROL_MODE / CONTROL_SCENE_MODE时，AE状态都会重置到CONTROL_AE_STATE_INACTIVE，但在CaptureResult中不一定能看到这种状态
CONTROL_AE_STATE_SEARCHING	AE算法正在收敛过程中，正在调整曝光参数，在CaptureResult中不一定能看到这种状态
CONTROL_AE_STATE_CONVERGED	AE算法收敛完成
CONTROL_AE_STATE_LOCKED	当前的AE参数固定不变了，被锁住了，是由CONTROL_AE_LOCK来控制的
CONTROL_AE_STATE_FLASH_REQUIRED	AE算法收敛了，但拍照时需要打闪以获得更好的图像亮度
CONTROL_AE_STATE_PRECAPTURE	AE算法进入precapture状态，可以将CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER设置为START来触发，打闪测光或消除红眼时需要

CaptureRequest#CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER标识是否触发拍照前的测光动作：

在Flash为不OFF时，需要在拍照前需要触发测光动作，用来估计场景亮度和最终打闪需要的闪光灯功率
在Hardware Level为LEGACY的设备上，Camera HAL自己完成测光动作，不需要App参与，其他Hardware Level的设备都需要App参与
App只能在单个CaptureRequest中设置该参数，设置完后需要等待测光完成才能进行下一步动作（比如拍照）
测光完成后，Camera HAL内部为了给接下来的拍照，曝光可能会把AE锁住，因此如果App接下来不拍照，需要主动让AE恢复正常流程
- < API 23 : 设置CONTROL_AE_LOCK为TRUE后，再设置CONTROL_AE_LOCK为FALSE
- >= API 23 : 设置为CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER为CANCEL
支持同时对AE和AF进行preCapture trigger

CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER取值	描述
CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER_IDLE	没有触发AE preCapture
CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER_START	触发AE preCapture测光操作
CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER_CANCEL	取消AE preCapture测光，回到AE初始状态。如果AE preCapture测光已经完成，该动作会将AE状态切到初始状态