android camera系统3A模式及其状态转换（一）

虽然HAL层负责实现3A算法，但HAL interface定义了一个高层次的状态机描述，允许HAL层设备和framework层交流3A当前状态和3A事件的触发情况。

当设备被打开时，所有3A状态都应该是STATE_INACTIVE。码流配置不需重置3A。例如，需要通过调用configure()来修改固定焦点。

要触发3A行为，需要为下一个请求简单地设置相关触发器实体，以引导触发器的启动。例如，启动自动聚焦的触发器需要在一个请求中将ANDROID_CONTROL_AF_TRIGGER设置为ANDROID_CONTROL_AF_TRIGGER_START。停止自动聚焦需要将ANDROID_CONTROL_AF_TRIGGER设置为ANDROID_CONTRL_AF_TRIGGER_CANCEL。否则，实体不存在或者被设置为ANDROID_CONTROL_AF_TRIGGER_IDLE。每个请求对触发器设置一个非IDLE的值，都会引发一个独立的触发器事件。

在顶层，通过设置ANDROID_CONTROL_MODE控制3A。可以选择没有3A（ANDROID_CONTROL_MODE_OFF），自动模式（ANDROID_CONTROL_MODE_AUTO）和场景模式（ANDROID_CONTROL_USE_SCENE_MODE）。

·        在OFF模式下，自动聚焦（AF），自动曝光（AE）和自动白平衡（AEB）模式都被关闭。3A事例不会重置捕获控制中的任何设置。

·        在AUTO模式下，AF，AE和AWB模式运行各自的独立算法，它们有自己的模式，状态和触发器元数据实体，如下段描述。

·        在USE_SCENE_MODE模式下，ANDROID_CONTROL_SCENE_MODE的值决定3A事例的行为。在除了FACE_PRIORITY的SCENE_MODE中，HAL层必须将ANDROID_CONTROL_AE/AWB/AF_MODE的值重置为更适合被选择的SCENE_MODE的模式。例如，HAL层喜欢在SCENE_MODE_NIGHT场景中使用AF的CONTINUOUS_FOCUS模式。当这些场景模式被忽略时，将使用用户对AE/AWB/AF_MODE的选择。

·        对SCENE_MODE_FACE_PRIORITY的场景，AE/AWB/AFMODE工作在ANDROID_CONTROL_MODE_AUTO模式下。但是3A算法需要侧重对场景中检测出来的脸进行测光和聚焦。

 

1.        Auto-focus settings and result entries

Main metadata entries:
ANDROID_CONTROL_AF_MODE：控制当前自动聚焦模式的选择。通过framework层在请求中设置。
AF_MODE_OFF：AF关闭；framework/app直接控制镜头的位置。
AF_MODE_AUTO：Single-sweep自动聚焦。只有AF被触发，镜头才会移动。

AF_MODE_MACRO：Single-sweep微距自动聚焦。只有AF被触发，镜头才会移动。

AF_MODE_CONTINUOUS_VIDEO：平滑的持续聚焦，用于视频录制。触发则立即在当前位置锁住焦点。取消而继续持续聚焦。

AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE：快速持续聚焦，用于静态图片的ZSL捕获。一旦达到扫描目标，触发则立即锁住焦点。取消而继续持续聚焦。

AF_MODE_EDOF：高级的景深聚焦。没有自动聚焦的浏览，触发和取消没有意义。通过HAL层控制图像的聚集。

ANDROID_CONTROL_AF_STATE：描述当前AF算法状态的动态元数据，HAL层在结果的元数据中报告该信息。

AF_STATE_INACTIVE：不做聚焦，或者算法被重置。镜头不移动。这个状态总是用于MODE_OFF或者MODE_EDOF。当设备刚被打开时，必须处于这个状态。

AF_STATE_PASSIVE_SCAN：一个持续聚焦的算法正在做扫描。镜头正在移动中。

AF_STATE_PASSIVE_FOCUSED：一个持续聚焦的算法认为已经聚焦成功。镜头不在移动。HAL层会自动地离开这个状态。

AF_STATE_PASSIVE_UNFOCUSED：一个持续聚焦的算法认为聚焦失败。镜头不在移动。HAL层会自动地离开这个状态。

AF_STATE_ACTIVE_SCAN：用户触发的扫描正在进行中。

AF_STATE_FOCUSED_LOCKED：AF算法认为聚焦结束。镜头不再移动。

AF_STATE_NOT_FOCUSED_LOCKED：AF算法没能完成聚焦。镜头不再移动。

ANDROID_CONTROL_AFTRIGGER：控制启动自动聚集扫描，其意义由所选择的模式和状态决定。Framework层在请求中设置该值。

AF_TRIGGER_IDLE：没有触发器。

AF_TRIGGER_START：触发AF扫描。其作用取决于模式和状态。

AF_TRIGGER_CANCEL：停止当前的AF扫描，重置算法到默认状态。

其他元数据实体：

ANDROID_CONTROL_AF_REGIONS：控制视角区域的选择，用于检测好的聚焦点。用于所有可进行聚焦扫描的AF模式。Framework层在请求中设置该值。

 

2.        Auto-exposure settings and result entries

Main metadata entries:
ANDROID_CONTROL_AE_MODE：控制当前自动曝光模式的选择。Framework层在请求中设置该值。

AE_MODE_OFF：关闭自动曝光；用户控制曝光，增益，帧周期和闪光灯。

AE_MODE_ON：标准的自动聚焦，闪光灯关闭。用户设置闪光灯启动或者手电筒模式。

AE_MODE_ON_AUTO_FLASH：标准自动曝光，开启闪光灯。HAL层精确控制捕获前和捕获静态图片时闪光。用户可控制闪光灯关闭。

AE_MODE_ON_ALWAYS_FLASH：标准自动曝光，拍照时闪光灯一直开启。HAL层精确控制捕获前闪光。用户可控制闪光灯关闭。

AE_MODE_ON_AUTO_FLASH_REDEYE：标准自动曝光。HAL层精确控制预闪和捕获静态图片时闪光。在前面捕获序列的最后一帧启动一次闪光灯，以减少后面图片中的红眼现象。用户可控制闪光灯关闭。

ANDROID_CONTROL_AE_STATE：描述当前AE算法状态的动态元数据，HAL层在结果的元数据中报告该信息。

AE_STATE_INACTIVE：模式切换后AE初始状态。当设备刚打开时，AE必须处于这个状态。

AE_STATE_SEARCHING：AE没有达到曝光目标，正在调整曝光参数。

AE_STATE_CONVERGED：AE已经找到当前场景的正确的曝光值，曝光参数不再改变。HAL层会自动离开这个状态，寻找更好的解决方案。

AE_STATE_LOCKED：使用AE_LOCK已经锁住了AE。曝光值不再改变。

AE_STATE_FLASH_REQUIRED：HAL层已经曝光成功，但为了获取更亮的图片，需要开启闪光灯。用于ZSL模式。

AE_STATE_PRECAPTURE：HAL在捕获序列中间进行控制。根据AE模式，这种模式采用启动闪光灯测光或者瞬间开启关闭闪光灯预防红眼。

ANDROID_CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER：在捕获一张高质量图像之前，控制启动一个测光序列。Framework层在请求中设置该值。

PRECAPTURE_TRIGGER_IDLE：没有触发器。

PRECAPTURE_TRIGGER_START：启动一个捕获序列。HAL层使用后续的请求为获取高分辨率图像决定理想的曝光/白平衡。

Additional metadata entries:
ANDROID_CONTROL_AE_LOCK：控制锁住AE当前的值。

ANDROID_CONTROL_AE_EXPOSURE_COMPENSATION：控制调整AE算法目标亮度点。

ANDROID_CONTROL_AE_TARGET_FPS_RANGE：控制选择AE算法的目标帧率区间。AE事例不能使用这个区间之外的帧率值。

ANDROID_CONTROL_AE_REGIONS：控制视角区域的选择，用于检测好的曝光值。用于所有除了OOF的AE模式。

 

3.        Auto-whitebalance settings and resultentries

Main metadata entries:
ANDROID_CONTROL_AWB_MODE：控制当前白平衡模式的选择。

AWB_MODE_OFF：关闭自动白平衡。用户控制颜色矩阵。

AWB_MODE_AUTO：使能自动白平衡；3A控制颜色转换，可能会使用比简单矩阵更复杂的转换。

AWB_MODE_INCANDESCENT：用于室内白zhi灯的白平衡设置，色温大概2700K。

AWB_MODE_FLUORESCENT：用于荧光灯的白平衡设置，色温大概5000K。

AWB_MODE_WARM_FLUORESCENT：用于荧光灯的白平衡设置，色温大概3000K。

AWB_MODE_DAYLIGHT：用于晴天的白平衡设置，色温大概5500K。

AWB_MODE_CLOUDY_DAYLIGHT：用于阴天的白平衡设置，色温大概6500K。

AWB_MODE_TWILIGHT：用于日出/日落的白平衡设置，色温大概15000K。

AWB_MODE_SHADE：用于阴影处的白平衡设置，色温大概7500K。

ANDROID_CONTROL_AWB_STATE：描述当前AWB算法状态的动态元数据，HAL层在结果的元数据中报告该信息。

AWB_STATE_INACTIVE：切换模式后AWB的初始状态。当设备刚打开时，AWB必须处于这个状态。

AWB_STATE_SEARCHING：AWB没有收敛到目标值，在改变颜色调整参数。

AWB_STATE_CONVERGED：AWB为当前场景已经找到了理想的颜色调整值，这些参数不再改变。HAL层会自动离开该状态去寻找更好的解决方案。

AWB_STATE_LOCKED：使用AWB_LOCK锁住了AWB。颜色调整值不再改变。

Additional metadata entries:
ANDROID_CONTROL_AWB_LOCK：控制锁住当前AWB的值。

ANDROID_CONTROL_AWB_REGIONS：控制视角区域的选择，用于检测好的颜色平衡值。只用于自动白平衡模式。

 

4.        General state machine transition notes

在切换AF，AE和AWB的不同模式是总会将算法的状态重置为INACTIVE。同样地，在CONTROL_MODE和CONTROL_SCENE_MODE（CONTROL_MODE == USE_SCENE_MODE）之间切换时，也需要将算法的状态重置为INACTIVE。

 

（未完待续）