第32讲 Android Camera2 API AE自动曝光 Part 2

本讲是Android Camera专题系列的第32讲,我们介绍Android Camera2 API专题的AE自动曝光第2部分,AE自动曝光包括如下内容,第二部分介绍后5章节:

  1. AE是什么
  2. 3A总开关
  3. AE模式
  4. AE状态
  5. 拍照前AE测光
  6. 曝光补偿(EV)
  7. AE Lock
  8. AE状态转换
  9. AE测光区域
  10. 帧率控制

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曝光补偿(EV)

CaptureRequest#CONTROL_AE_EXPOSURE_COMPENSATION调节AE算法的目标亮度

  1. 是否支持:读取CameraCharacteristics#CONTROL_AE_COMPENSATION_RANGE,为空或者[0,0]表示不支持调整曝光补偿

  2. EV的计算:0EV表示不做曝光补偿,1EV表示提升1倍图像亮度, -1EV表示消减一半图像亮度,在Android中需要读取CameraCharacteristics#CONTROL_AE_COMPENSATION_STEP来计算EV:

  • EV Range为[Min.exposure compensation * aeCompensationStep, Max.exposure compensation * aeCompensationStep],要求

    • FULL和LIMITED设备EV Range必须包含[-2, 2]

    • LEGACY设备没要求

  1. 只有在android.control.aeMode != OFF时才生效

  2. 修改曝光补偿后,如果AE没有Lock住,AE算法需要重新收敛,可能需要多帧才能完成曝光补偿动作

AE Lock

CaptureRequest#CONTROL_AE_LOCK标识是否将AE参数锁定在参数上

  1. 是否支持:需要读取CameraCharacteristics#CONTROL_AE_LOCK_AVAILABLE,支持MANUAL_SENSOR和BURST_CAPTURE的设备必须要支持AE Lock

  2. 该动作不能锁住Flash,当AE模式为ON_AUTO_FLASH / ON_ALWAYS_FLASH / ON_AUTO_FLASH_REDEYE,AE Lock后Flash仍然可能打闪

    • ON_AUTO_FLASH / ON_AUTO_FLASH_REDEYE:在暗环境下会打闪
    • ON_ALWAYS_FLASH:总是会打闪,因为AE参数锁定了,所以可能会过曝
  3. 该动作不能锁住曝光补偿(CaptureRequest#CONTROL_AE_EXPOSURE_COMPENSATION),设置曝光补偿仍然生效

  4. AE Lock后,做AE preCapture trigger START/CANCEL是没有效果的

  5. 在自动AE和手动AE间切换时,如果避免Flicker现象,建议操作步骤如下

    1. 设置AE模式为ON
    2. Lock AE
    3. 从CaptureResult中等待AE Lock成功
    4. 将曝光参数(曝光时间,Sensitivity)从CaptureResult中获取出来,设置给手动AE的CaptureRequest
    5. 提交手动AE的CaptureRequest
    6. 然后随意更改手动曝光参数



AE状态转换

AE状态转换-OFF

AE状态转换-OFF

AE状态转换-ON

AE状态转换-ON

AE状态转换-ON 两个相邻CaptureResults多个状态切换

AE状态转换-ON 两个相邻CaptureResults多个状态切换



AE测光区域

CaptureRequest#CONTROL_AE_REGIONS设置AE的测光区域

  1. 判断是否支持:读取CameraCharacteristics#CONTROL_MAX_REGIONS_AE
    • Hardware Level为FULL的设备必须支持(> 0)
  2. 设置的值为MeteringRectangle(int x, int y, int width, int height, int meteringWeight)
    • 当支持设置多个测光区域是,每个测光区域的权重范围是[0, 1000],权重越大的区域对测光结果影响越大,权重为0表示忽略对应的测光区域
  3. 坐标系
    • 不支持畸变矫正的设备(DISTORTION_CORRECTION_MODE)
      • Left, top = [0, 0], right bottom = [activeArraySize.width – 1, activeArraySize.height – 1]
    • 支持畸变矫正的设备(DISTORTION_CORRECTION_MODE)
      • OFF
      • Left, top = [0, 0], right bottom = [preCorrectionActiveArraySize.width – 1, preCorrectionActiveArraySize.height – 1]
      • Not-OFF
      • Left, top = [0, 0], right bottom = [activeArraySize.width – 1, activeArraySize.height – 1]
    • 当android.sensor.pixelMode 设置为CameraMetadata.SENSOR_PIXEL_MODE_MAXIMUM_RESOLUTION时,需要参考activeArraySizeMaximumResolution / preCorrectionActiveArraySizeMaximumResolution
  4. 受Crop Region的限制
    • RAW转换为YUV后,设置的Crop Region才会生效,也就是Crop Region不是在Raw域生效的
    • 只有在Crop Region区域内的测光区域才能生效,Crop Region是由Zoom决定的
    • >= API Level 30
      • 如果通过zoomRatio来进行Zoom,相同的aeRegions在不同的ZoomRatio下面代表不同的区域(可以理解为使用ZoomRatio时,HAL会自动计算crop region和ae regions填到CaptureResult里面)
      • 如果通过crop region来进行Zoom,相同的aeRegions在不同的crop regions下面还是代表相同的区域
      • 举例
      • aeRegion的计算的坐标系为[0,0,2000,1500],放大2倍的情况下,想将左上角1/4的区域设置为测光区域
        • 如果通过zoomRatio设置为2来实现,需要将aeRegion设置为[0,0,1000,750]
        • 如果通过zoomRatio设置为1,crop region设置为[500, 375, 1500, 1125]来实现,需要将aeRegion设置为[500, 375,1000,750]

帧率控制

CaptureRequest#CONTROL_AE_TARGET_FPS_RANGE设置帧率,AE算法计算曝光时间时会受到该值的影响,最大曝光时间不能超过最小帧率对应的曝光时间

  1. 只对AE自动模式有用,AE手动模式不受该值的影响
  2. 可以设置哪些Range
    • 从CameraCharacteristics#CONTROL_AE_AVAILABLE_TARGET_FPS_RANGES获取支持的列表
    • 录像时选定恒定帧率,也即range的最小值等于最大值
    • 该列表不包含高帧率的Range,录制高帧率时也是通过设置CaptureRequest#CONTROL_AE_TARGET_FPS_RANGE来控制帧率
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