第38讲 Android Camera2 API 通过CropRegion控制Zoom缩放

本讲是Android Camera专题系列的第38讲,我们介绍Android Camera2 API专题的通过CropRegion控制Zoom缩放,包括如下内容:

  1. Android Zoom简介

  2. 如何查询当前Camera支持的Zoom能力

  3. 通过Crop Region控制Digital Zoom

    1. Crop Region坐标系
    2. Crop Region应用的时机点
    3. Crop Region与输出流间的裁剪规则
    4. Crop Region精度控制
    5. Crop Region与Sensor输出大小关系
    6. Crop Region与Zoom Ratio

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Android Zoom简介

Zoom就是对画面进行放大或缩小功能,分为光学变焦(Optical Zoom)和数字变焦(Digital Zoom)两种

光学变焦 数字变焦
光学变焦是通过物理光学手段来变焦的,也就是调整硬件的镜片间的距离实现的 数字变焦是软件手段,在计算机上放大图片
光学变焦是真实的像素,它可以原汁原味地还原远处的景物,而不会有什么质量损失 数字变焦是利用软件对已有像素周边的色彩进行判断,并根据周边的色彩情况插入经特殊算法加入的像素,所产生的照片是通过软件运算方式得到的
光学变焦的原理就是通过改变焦距的大小来改变图像的大小,而且光学变焦只是改变了光线传输的距离,光线本身没有变化,所以照片质量不会发生变化 数字变焦最基本的原理就是将一张已经固定的照片在进行放大,因为数码照片是使用像素组成的,所以进行变焦之后只能看到一个个的小点或者小方块

如何查询当前Camera支持的Zoom能力

CameraCharacteristics Description
SCALER_AVAILABLE_MAX_DIGITAL_ZOOM 当前Camera支持的最大数字变焦倍数
active area width / crop region width 或 active area height / crop region height能支持的最大值,也就描述了最小的crop region
当crop region小于该区域时,超出的部分会被忽略
CONTROL_ZOOM_RATIO_RANGE 当前Camera支持的变焦范围,包括数字和光学变焦的能力
maxZoom >= 1.0 >= minZoom, 当minZoom小于1时表示能增加FOV(手机上是指切到广角镜头)

通过Crop Region控制Digital Zoom

CaptureRequest#SCALER_CROP_REGION用于控制digital zoom的

Crop Region坐标系

不支持android.distortionCorrection.mode

  • Left,top = [0, 0], Right,bottom = [android.sensor.info.activeArraySize]

支持android.distortionCorrection.mode

  • distortion correction mode 是OFF
    • Left,top=[0,0], Right bottom = [android.sensor.info.preCorrectionActiveArraySize]
  • distortion correction mode 是非OFF
    • Left,top=[0,0], Right bottom = [android.sensor.info.activeArraySize]

对于支持ULTRA_HIGH_RESOLUTION_SENSOR的Camera设备,当android.sensor.pixelMode设置为SENSOR_PIXEL_MODE_MAXIMUM_RESOLUTION,参考坐标系要相应地修改为activeArraySizeMaximumResolution和preCorrectionActiveArraySizeMaximumResolution.

Crop Region应用的时机点

Crop region应用于raw转其他颜色空间(比如yuv)时,因此对raw buffer不生效

Crop Region与输出流间的裁剪规则

当crop region的宽高比与stream size的宽高比不一致时,会发生裁减

  • 如果crop region是4:3,那么4:3的stream能看到所有画面, 16:9的stream会出现垂直方向上的裁减

  • 如果crop region是16:9,那么16:9的stream能看到所有画面,4:3的stream会出现水平方向上的裁减

Crop Region裁减规则说明

  • 假设camera device的active array size为(2000,1500),且支持FREEFORM的crop

    • Active array size: 2000×1500 (3 MP, 4:3 aspect ratio)
    • Output stream #1: 640×480 (VGA, 4:3 aspect ratio)

    • Output stream #2: 1280×720 (720p, 16:9 aspect ratio)

Case #1: 4:3 crop region with 2x digital zoom

  • Crop region: Rect(500, 375, 1500, 1125) // (left, top, right, bottom)
    • 640×480 stream: (500, 375, 1500, 1125) (与 crop region相等)
    • 280×720 stream: (500, 469, 1500, 1031) (垂直裁剪)

Crop Region裁减规则说明

Case #2: 16:9 crop region with ~1.5x digital zoom

  • Crop region: Rect(500, 375, 1833, 1125)
    • 1280×720 stream: (500, 375, 1833, 1125) (与 crop region相等)
    • 640×480 stream: (666, 375, 1666, 1125) (水平裁剪)

Crop Region裁减规则说明

Case #3: 1:1 crop region with ~2.6x digital zoom

  • Crop region: Rect(500, 375, 1250, 1125)
    • 640×480 stream: (500, 469, 1250, 1031) (垂直裁剪)

    • 1280×720 stream: (500, 543, 1250, 957) (垂直裁剪)

Crop Region裁减规则说明

Case #4: Replace 640×480 stream with 1024×1024 stream, with 4:3 crop region

  • Crop region: Rect(500, 375, 1500, 1125)
    • 1024×1024 stream: (625, 375, 1375, 1125) (水平裁剪)

    • 1280×720 stream: (500, 469, 1500, 1031) (垂直裁剪)

Crop Region裁减规则说明

Crop Region精度控制

由于硬件限制或者一些对齐要求,上层在CaptureRequest里面设置的crop region可能会被Camera HAL做微调,最终实际生效的Crop region会在CaptureResult中体现。

Crop Region与Sensor输出大小关系

Crop region大小不会影响到Sensor输出大小,Sensor输出不同的Size都会被mapping到Active array size上来进行计算;这里Active array size仅表示当前sensor mode下sensor输出的全尺寸,并不是sensor输出大小

Crop Region与Zoom Ratio

从API Level 30开始,在Logical multicam中强烈建议通过CONTROL_ZOOM_RATIO来控制Zoom,因为该控制方式会结合光学变焦和数字变焦的能力,甚至可以缩小到1倍zoom以下

  • 通过CONTROL_ZOOM_RATIO控制Zoom时,Crop region设置为默认active array size即可
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