Android Camera1中的对焦与测光

Android Camera1开发系列连载：

对焦模式

在使用特定的对焦模式的时候，必须确保相机支持该模式，相机支持的对焦模式可以通过Parameters#getFocusMode接口来获取：

常用的对焦模式为：

// 连续自动对焦caf，预览场景变化时会自动去对焦
Camera.Parameters.FOCUS_MODE_CONTINUOUS_VIDEO 
Camera.Parameters.FOCUS_MODE_CONTINUOUS_PICTURE  
// 单次自动对焦af，下发一次请求则对焦一次
Camera.Parameters.FOCUS_MODE_AUTO

对焦区域

当对焦模式为caf或者af时，可以指定对焦区域，如果未设置，则驱动程序将会自己选择焦点目标，看一张来自官网描述对焦坐标系的图：

如图所示，无论屏幕是横屏还是竖屏，预览视图的中心点坐标都是（0，0），左上角为（-1000，-1000），右下角为（1000，1000）

在计算屏幕坐标系中的UI点击坐标（x，y）到sensor对焦坐标系对焦区域focusRect的时候，还需要考虑预览的旋转角和前置镜像，计算过程大致如下：

设置对焦区域的时候，需要先查询一下可设置对焦区域的最大个数：

// 返回0的时候表示不支持设置对焦区域，通常都是返回1
// 当返回个数大于1的时候，可以设置对焦区域列表，
// 每个对焦区域可以设置权重，权重范围为1～1000
Parameters#getMaxNumFocusAreas

常见对焦模式的切换场景

单拍时，先对焦再拍照，拍照结束后切换到caf
连拍时，先对焦再拍照，连拍结束后切换到caf
触屏对焦TouchAF后，可以进行锁焦，预览场景变化时再转为caf；或者设置超时机制，3-5s后从af转为caf。不同手机的系统相机中选择的策略不同，主流策略大概就这两种

af切换到caf的时候，需要切换对焦模式和callback，从af切换到caf：

parameters.setFocusMode(Camera.Parameters.FOCUS_MODE_CONTINUOUS_PICTURE);
camera.setAutoFocusMoveCallback(cafCallback);

从caf切换到af：

// 三类UI：正在对焦画白框，对焦成功画绿/黄框，失败画红框
// 五种状态IDEL     
// focus is not activeFOCUSING 
// focus is in progressFOCUSING_SNAP_ON_FINISH 
// will take picture after focus finishSUCCESS  
// focus finished and successFAIL     
// focus finished and fails

autoFocusMoving流程：三种状态，两类UI

// 两类UI：moving的时候画白框，对焦成功画绿/黄框，超时直接清除UI
// 三种状态MOVING_START 
// caf startMOVING_END  
// caf endTIMEOUT     
// time out

上面的显示策略对对焦状态的展示是很明晰的，不过现在的主流相机app都不会搞这么复杂，比如我手头的iPhone和小米手机的系统相机就没这么多颜色切换

测光

测光的坐标系和使用流程与对焦是一样的，就不具体描述了。

在TouchAF的时候，测光区域可以和对焦区域一样，也可以区域中心点相同，而框的大小不同，或者对焦区域和测光区域设置为不同区域，这种焦侧分离的功能一般都是在相机app中的专业模式中提供。考虑用户体验选择不同的策略即可

常见测光方式

注：Redmi k30 5G版系统相机专业模式

点测光：对画面中较小的区域（占整体面积的1.5% - 3%）进行测光，不考虑周边环境亮度，测光点所侦测的画面非常小，结果比较精确。这种测光模式适合用于场景光线反差大，或者主体在画面中所占比例较小的时候使用；

中央重点测光：测光重点放在画面的中心约75%的区域。在光线色差反差较大的情况下，这种测光模式比矩阵测光更容易控制效果；

平均测光：又叫矩阵测光，对画面中整体区域的光线强弱和色彩等情况进行侦测分析后，得到一个平均比较科学的测光值。这种测光模式适合在场景中光线、色彩等反差不大的情况下使用；

以下面这张照片为例，在逆光场景下展示花瓣的纹路，为了让花瓣显得通透一点，可以采用点测光模式进行拍摄

测光方式的选择依赖于芯片提供支持或者相机Turing实现，在标准api中是没有直接提供相关接口的

该功能多见于系统相机专业模式，一般在第三方的相机类app启动相机预览后，都是默认的中央重点测光。第三方相机要实现测光方式的选择，除了依赖于厂商提供支持外，其实也可以自己研究一套AE权重表然后利用OpenGL来实现