第46讲 Android Camera2 API AWB自动白平衡

本讲是Android Camera专题系列的第46讲，我们介绍Android Camera2 API专题的AWB自动白平衡，包括如下内容：

为什么要做白平衡
什么是自动白平衡
Android Camera颜色处理流程
AWB模式
AWB Lock
AWB Region
AWB State
Manual AWB

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为什么要做白平衡

人眼：在不同的光源下，人眼看到的白色物体总是白色的
图像传感器：在不同光源下，白色物体成像在Sensor上是不一样的
因此需要把Sensor的RGB相应各乘以一个系数来使得RGB相等

R’ = R x R_Gain
G’ = G x G_Gain
B’ = B x B_Gain

使得 R’=G’=B’

什么是自动白平衡

自动白平衡 (Auto White Balance): 通过算法根据统计数据自动计算出R/G/B的Gain值

Android Camera颜色处理流程

ISP中的Demosaic是用来做什么的
ISP中的CCM是用来做什么的

AWB模式

CaptureRequest#CONTROL_AWB_MODE，通过CameraCharacteristics#CONTROL_AWB_LOCK_AVAILABLE判断支持哪些Mode

CONTROL_AWB_MODE取值	描述
CONTROL_AWB_MODE_OFF	AWB算法Disabled，App通过修改CCM和AWB Gain来手动控制白平衡
CONTROL_AWB_MODE_AUTO	AWB算法Enabled，白平衡由算法控制，App设置的CCM和AWB Gain会被忽略
CONTROL_AWB_MODE_FLUORESCENT	AWB算法Disabled，使用荧光灯作为假定的场景照明来调节白平衡，App设置的CCM和AWB Gain会被忽略，匹配CIE标准光源F2
CONTROL_AWB_MODE_WARM_FLUORESCENT	AWB算法Disabled，使用暖荧光灯作为假定的场景照明来调节白平衡，App设置的CCM和AWB Gain会被忽略，匹配CIE标准光源F4
CONTROL_AWB_MODE_DAYLIGHT	AWB算法Disabled，使用日光灯作为假定的场景照明来调节白平衡，App设置的CCM和AWB Gain会被忽略，匹配CIE标准光源D65
CONTROL_AWB_MODE_CLOUDY_DAYLIGHT	AWB算法Disabled，使用多云白天作为假定的场景照明来调节白平衡，App设置的CCM和AWB Gain会被忽略
CONTROL_AWB_MODE_TWILIGHT	AWB算法Disabled，使用黄昏作为假定的场景照明来调节白平衡，App设置的CCM和AWB Gain会被忽略
CONTROL_AWB_MODE_SHADE	AWB算法Disabled，使用阴影光作为假定的场景照明来调节白平衡，App设置的CCM和AWB Gain会被忽略

AWB Lock

判断是否支持

读取CameraCharacteristics#CONTROL_AWB_LOCK_AVAILABLE
Capability为MANUAL_POST_PROCESSING 或 BURST_CAPTURE 的设备必须支持

控制AWB Lock

通过控制CaptureRequest#CONTROL_AWB_LOCK完成AWB Lock，设置为TRUE后意味着AWB算法的输出会固定在最新结果
只有当AWB Mode为AUTO时才能Lock，其他模式不存在Lock
App在Auto AWB和Manual AWB间切换时，如果发现有闪烁现象，可通过如下流程解决
1. AWB 模式运行
2. Lock AWB
3. 从CaptureResult中等待Lock完成
4. 从CaptureResult中读取WB gain和CCM
5. 使能Manual WB并将step4读取到的CCM和WB Gain设置下去
6. 继续调整CCM或WB Gain，进入Manual WB流程

AWB Region

判断是否支持设置AWB Region

读取CameraCharacteristics#CONTROL_MAX_REGIONS_AWB
大于0则表示支持控制AWB Region

设置AWB Region

通过CaptureRequest#CONTROL_AWB_REGIONS来设置，坐标系同AE/AF Region

AWB State

读取CaptureResult#CONTROL_AWB_STATE

android.control.awbMode != AWB_MODE_AUTO

android.control.awbMode == AWB_MODE_AUTO

Manual AWB

手动白平衡 – 设置Gain

需要将android.control.awbMode设置为OFF，android.colorCorrection.mode设置为TRANSFORM_MATRIX
通过设置 android.colorCorrection.gains 来控制WB Gain: [R_gain, G_even_gain, G_odd_gain, B_gain], gain的取值范围[1.0, 3.0]

手动白平衡 – 设置CCM

需要将android.control.awbMode设置为OFF，android.colorCorrection.mode设置为TRANSFORM_MATRIX
通过设置android.colorCorrection.transform来控制CCM，3×3有理数矩阵，按行主顺序排列[ I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 ]，每个元素的有效范围因不同的设备有差异，但[-1.5,3.0]范围内的值保证不会被裁剪。