android camera 3A 模式和状态转换
虽然实际的 3A 算法取决于 HAL 实现，但高级状态机的说明由 HAL 接口定义，以支持 HAL 设备和框架就 3A 的当前状态进行通信并触发 3A 事件。
当设备开启时，所有单独的 3A 状态都必须为 STATE_INACTIVE。流配置不会重置 3A。例如，在整个 configure() 调用期间必须保持焦点锁定。
要触发 3A 操作，只需在下一个请求的设置中设置相关触发条目，以指示触发开始即可。例如，若要触发自动对焦扫描的启动操作，只需将相应请求的 ANDROID_CONTROL_AF_TRIGGER 条目设为 ANDROID_CONTROL_AF_TRIGGER_START 即可；若要触发自动对焦扫描的取消操作，只需将 ANDROID_CONTROL_AF_TRIGGER 设为 ANDROID_CONTRL_AF_TRIGGER_CANCEL 即可。否则，条目将会不存在或被设为 ANDROID_CONTROL_AF_TRIGGER_IDLE。凡是具有已设为非 IDLE 值的触发条目的请求，都会被视为独立的触发事件。
在顶层，3A 由 ANDROID_CONTROL_MODE 设置控制。该设置选项包括关闭 3A (ANDROID_CONTROL_MODE_OFF)、正常自动 (AUTO) 模式 (ANDROID_CONTROL_MODE_AUTO)，以及使用取景模式设置 (ANDROID_CONTROL_USE_SCENE_MODE)：
- 在 OFF 模式下，单个的自动对焦 (AF)、自动曝光 (AE) 和自动白平衡 (AWB) 模式都会有效地关闭，且任何拍摄控件都不会被 3A 例程覆盖。
- 在 AUTO 模式下，AF、AE 和 AWB 模式都会运行各自的独立算法，且具有自己的模式、状态和触发元数据条目，具体如下一节所示。
- 在 USE_SCENE_MODE 下，必须使用 ANDROID_CONTROL_SCENE_MODE 条目的值来确定 3A 例程的行为。在除 FACE_PRIORITY 以外的 SCENE_MODE 下，HAL 必须将 ANDROID_CONTROL_AE/AWB/AF_MODE 的值替换为它倾向于让所选的 SCENE_MODE 使用的模式。例如，HAL 可能倾向于在 SCENE_MODE_NIGHT 下使用 CONTINUOUS_FOCUS AF 模式。当必须忽略这些取景模式下的场景时，用户可随意选择 AE/AWB/AF_MODE。
- 对于 SCENE_MODE_FACE_PRIORITY，AE/AWB/AFMODE 控件的工作方式与在 ANDROID_CONTROL_MODE_AUTO 模式下相同，但 3A 例程必须偏向测光，并对焦到场景中任何已检测到的人脸上。
自动对焦设置与结果条目
| 主要元数据条目 | |
|---|---|
| ANDROID_CONTROL_AF_MODE | 用于选择当前的自动对焦模式的控件。由请求设置中的框架进行设置。 |
| AF_MODE_OFF | AF 已停用；框架/应用直接控制镜头位置。 |
| AF_MODE_AUTO | 单相扫描自动对焦。镜头在该模式下不会移动，除非 AF 被触发。 |
| AF_MODE_MACRO | 单相扫描近距离自动对焦。镜头在该模式下不会移动，除非 AF 被触发。 |
| AF_MODE_CONTINUOUS_VIDEO | 流畅连续对焦，用于录制视频。触发后会立刻将焦点锁定在当前位置。取消后即会恢复连续对焦。 |
| AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE | 快速连续对焦，用于快门零延迟静像拍摄。待当前处于活动状态的扫描结束后，触发即可锁定焦点。取消后即会恢复连续对焦。 |
| AF_MODE_EDOF | 高级扩展景深对焦。该模式下没有自动对焦扫描，因此触发或取消操作均无效。图像由 HAL 自动对焦。 |
| ANDROID_CONTROL_AF_STATE | 用于描述当前 AF 算法状态的动态元数据，由结果元数据中的 HAL 报告。 |
| AF_STATE_INACTIVE | 未进行对焦，或算法被重置。镜头未移动。始终处于 MODE_OFF 或 MODE_EDOF 状态。当设备开启时，必须以此状态启动。 |
| AF_STATE_PASSIVE_SCAN | 连续对焦算法目前正在扫描理想对焦。镜头正在移动。 |
| AF_STATE_PASSIVE_FOCUSED | 连续对焦算法认为已良好对焦。镜头未移动。HAL 可能会自发退出此状态。 |
| AF_STATE_PASSIVE_UNFOCUSED | 连续对焦算法认为未良好对焦。镜头未移动。HAL 可能会自发退出此状态。 |
| AF_STATE_ACTIVE_SCAN | 用户触发的扫描正在进行中。 |
| AF_STATE_FOCUSED_LOCKED | AF 算法认为已对焦。镜头未移动。 |
| AF_STATE_NOT_FOCUSED_LOCKED | AF 算法无法对焦。镜头未移动。 |
| ANDROID_CONTROL_AFTRIGGER | 用于启动自动对焦扫描的控件。具体意义取决于模式和状态。由框架在请求设置中进行设置。 |
| AF_TRIGGER_IDLE | 当前未触发。 |
| AF_TRIGGER_START | 触发 AF 扫描的启动操作。扫描效果取决于模式和状态。 |
| AF_TRIGGER_CANCEL | 取消当前 AF 扫描（如有），并将算法重置为默认值。 |
| 其他元数据条目 | |
|---|---|
| ANDROID_CONTROL_AF_REGIONS | 用于选择为确定良好对焦而需使用的视野 (FOV) 区域的控件。该控件适用于所有可扫描对焦的 AF 模式。由框架在请求设置中进行设置。 |
自动曝光设置与结果条目
| 主要元数据条目 | |
|---|---|
| ANDROID_CONTROL_AE_MODE | 用于选择当前自动曝光模式的控件。由请求设置中的框架进行设置。 |
| AE_MODE_OFF | 自动曝光已停用；用户控制曝光、增益、帧时长和闪光。 |
| AE_MODE_ON | 标准自动曝光，闪光灯控件已停用。用户可以将闪光灯设为触发或手电筒模式。 |
| AE_MODE_ON_AUTO_FLASH | 标准自动曝光，闪光灯听从 HAL 指令开启，以进行预拍摄和静像拍摄。允许用户控制闪光灯的功能已停用。 |
| AE_MODE_ON_ALWAYS_FLASH | 标准自动曝光，闪光灯始终触发以进行拍摄，并听从 HAL 指令进行预拍摄。允许用户控制闪光灯的功能已停用。 |
| AE_MODE_ON_AUTO_FLASH_REDEYE | 标准自动曝光，闪光灯听从 HAL 指令开启，以进行预拍摄和静像拍摄。在预拍摄序列结束时使用闪光灯连拍，以减轻最终照片中的红眼现象。允许用户控制闪光灯的功能已停用。 |
| ANDROID_CONTROL_AE_STATE | 描述当前 AE 算法状态的动态元数据，在结果元数据中由 HAL 报告。 |
| AE_STATE_INACTIVE | 切换模式后的初始 AE 状态。当设备开启时，必须以此状态启动。 |
| AE_STATE_SEARCHING | AE 没有聚焦到一个理想值，且正在调整曝光参数。 |
| AE_STATE_CONVERGED | AE 已经为当前场景找到了理想曝光值，且曝光参数不会变化。HAL 可能会自发退出此状态，以寻找更好的解决方案。 |
| AE_STATE_LOCKED | AE 已通过 AE_LOCK 控件进行锁定。曝光值不变。 |
| AE_STATE_FLASH_REQUIRED | HAL 已聚焦曝光，但认为需要启动闪光灯才能保证照片亮度充足。用于确定是否可使用零快门延迟帧。 |
| AE_STATE_PRECAPTURE | HAL 正在处理预拍序列。根据 AE 模式，该模式可能包括触发闪光灯以进行测光，或发出闪光脉冲以减轻红眼现象。 |
| ANDROID_CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER | 用于在拍摄高品质图像之前启动测光序列的控件。由框架在请求设置中进行设置。 |
| PRECAPTURE_TRIGGER_IDLE | 当前未触发。 |
| PRECAPTURE_TRIGGER_START | 启动预拍序列。HAL 应使用后续请求进行衡量并达到理想的曝光/白平衡，以便接下来拍摄高分辨率的照片。 |
| 其他元数据条目 | |
|---|---|
| ANDROID_CONTROL_AE_LOCK | 用于将 AE 控件锁定到其当前值的控件。 |
| ANDROID_CONTROL_AE_EXPOSURE_COMPENSATION | 用于调整 AE 算法目标亮度点的控件。 |
| ANDROID_CONTROL_AE_TARGET_FPS_RANGE | 用于为 AE 算法选择目标帧速率范围的控件。AE 例程无法将帧速率变为超出这些范围的值。 |
| ANDROID_CONTROL_AE_REGIONS | 用于选择应该用于确定良好曝光水平的 FOV 区域的控件。该控件适用于除 OFF 模式外的所有 AE 模式。 |
自动白平衡设置和结果条目
| 主要元数据条目 | |
|---|---|
| ANDROID_CONTROL_AWB_MODE | 用于选择当前白平衡模式的控件。 |
| AWB_MODE_OFF | 自动白平衡已停用。用户控制颜色矩阵。 |
| AWB_MODE_AUTO | 自动白平衡已启用。3A 控制颜色变换，使用的变换方式可能比简单矩阵更复杂。 |
| AWB_MODE_INCANDESCENT | 适用于室内白炽灯（钨丝）照明的固定白平衡设置，约为 2700K。 |
| AWB_MODE_FLUORESCENT | 适用于荧光灯照明的固定白平衡设置，约为 5000K。 |
| AWB_MODE_WARM_FLUORESCENT | 适用于荧光灯照明的固定白平衡设置，约为 3000K。 |
| AWB_MODE_DAYLIGHT | 适用于日光的固定白平衡设置，约为 5500K。 |
| AWB_MODE_CLOUDY_DAYLIGHT | 适用于多云日光的固定白平衡设置，约为 6500K。 |
| AWB_MODE_TWILIGHT | 适用于近日落/日出的固定白平衡设置，约为 15000K。 |
| AWB_MODE_SHADE | 适用于非阳光直射区域的固定白平衡设置，约为 7500K。 |
| ANDROID_CONTROL_AWB_STATE | 描述当前 AWB 算法状态的动态元数据，在结果元数据中由 HAL 报告。 |
| AWB_STATE_INACTIVE | 切换模式后的初始 AWB 状态。当设备开启时，必须以此状态启动。 |
| AWB_STATE_SEARCHING | AWB 未聚焦为一个理想值，正在改变颜色调整参数。 |
| AWB_STATE_CONVERGED | AWB 已发现适用于当前场景的理想颜色调整值，参数不会更改。HAL 可能会自发退出此状态以寻找更好的解决方案。 |
| AWB_STATE_LOCKED | AWB 已由 AWB_LOCK 控件锁定。颜色调整值不会更改。 |
| 其他元数据条目 | |
|---|---|
| ANDROID_CONTROL_AWB_LOCK | 用于将 AWB 颜色调整锁定为当前值的控件。 |
| ANDROID_CONTROL_AWB_REGIONS | 用于选择应该用于确定良好色彩平衡的 FOV 区域的控件。该模式仅适用于自动白平衡模式。 |
一般状态机转换说明
在 AF、AE 和 AWB 模式之间进行切换一律会将算法状态重置为 INACTIVE 状态。同样，如果 CONTROL_MODE == USE_SCENE_MODE，在 CONTROL_MODE 和 CONTROL_SCENE_MODE 之间进行切换也会将所有算法状态重置为 INACTIVE 状态。
下表列出了各模式的情况。
AF 状态机
| 模式 = AF_MODE_OFF 或 AF_MODE_EDOF | |||
|---|---|---|---|
| 状态 | 转换原因 | 新状态 | 备注 |
| INACTIVE | AF 已停用 | ||
| 模式 = AF_MODE_AUTO 或 AF_MODE_MACRO | |||
|---|---|---|---|
| 状态 | 转换原因 | 新状态 | 备注 |
| INACTIVE | AF_TRIGGER | ACTIVE_SCAN | 开始 AF 扫描 镜头正在移动 |
| ACTIVE_SCAN | AF 扫描已完成 | FOCUSED_LOCKED | 若 AF 成功 镜头现已锁定 |
| ACTIVE_SCAN | AF 扫描已完成 | NOT_FOCUSED_LOCKED | 若 AF 成功 镜头现已锁定 |
| ACTIVE_SCAN | AF_CANCEL | INACTIVE | 取消/重置 AF 镜头现已锁定 |
| FOCUSED_LOCKED | AF_CANCEL | INACTIVE | 取消/重置 AF |
| FOCUSED_LOCKED | AF_TRIGGER | ACTIVE_SCAN | 开始新的扫描 镜头正在移动 |
| NOT_FOCUSED_LOCKED | AF_CANCEL | INACTIVE | 取消/重置 AF |
| NOT_FOCUSED_LOCKED | AF_TRIGGER | ACTIVE_SCAN | 开始新的扫描 镜头正在移动 |
| 所有状态 | 模式更改 | INACTIVE | |
| 模式 = AF_MODE_CONTINUOUS_VIDEO | |||
|---|---|---|---|
| 状态 | 转换原因 | 新状态 | 备注 |
| INACTIVE | HAL 启动新的扫描 | PASSIVE_SCAN | 开始 AF 扫描 镜头正在移动 |
| INACTIVE | AF_TRIGGER | NOT_FOCUSED_LOCKED | AF 状态查询 镜头现已锁定 |
| PASSIVE_SCAN | HAL 完成当前扫描 | PASSIVE_FOCUSED | 结束 AF 扫描 镜头现已锁定 |
| PASSIVE_SCAN | AF_TRIGGER | FOCUSED_LOCKED | 若对焦理想，则立即转换 镜头现已锁定 |
| PASSIVE_SCAN | AF_TRIGGER | NOT_FOCUSED_LOCKED | 若对焦不良，则立即转换 镜头现已锁定 |
| PASSIVE_SCAN | AF_CANCEL | INACTIVE | 重置镜头位置 镜头现已锁定 |
| PASSIVE_FOCUSED | HAL 启动新的扫描 | PASSIVE_SCAN | 开始 AF 扫描 镜头正在移动 |
| PASSIVE_FOCUSED | AF_TRIGGER | FOCUSED_LOCKED | 若对焦理想，则立即转换 镜头现已锁定 |
| PASSIVE_FOCUSED | AF_TRIGGER | NOT_FOCUSED_LOCKED | 若对焦不良，则立即转换 镜头现已锁定 |
| FOCUSED_LOCKED | AF_TRIGGER | FOCUSED_LOCKED | 无效果 |
| FOCUSED_LOCKED | AF_CANCEL | INACTIVE | 重新启动 AF 扫描 |
| NOT_FOCUSED_LOCKED | AF_TRIGGER | NOT_FOCUSED_LOCKED | 无效果 |
| NOT_FOCUSED_LOCKED | AF_CANCEL | INACTIVE | 重新启动 AF 扫描 |
| 模式 = AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE | |||
|---|---|---|---|
| 状态 | 转换原因 | 新状态 | 备注 |
| INACTIVE | HAL 启动新的扫描 | PASSIVE_SCAN | 开始 AF 扫描 镜头正在移动 |
| INACTIVE | AF_TRIGGER | NOT_FOCUSED_LOCKED | AF 状态查询 镜头现已锁定 |
| PASSIVE_SCAN | HAL 完成当前扫描 | PASSIVE_FOCUSED | 结束 AF 扫描 镜头现已锁定 |
| PASSIVE_SCAN | AF_TRIGGER | FOCUSED_LOCKED | 一旦对焦理想，则进行最终转换 镜头现已锁定 |
| PASSIVE_SCAN | AF_TRIGGER | NOT_FOCUSED_LOCKED | 若无法对焦，则进行最终转换 镜头现已锁定 |
| PASSIVE_SCAN | AF_CANCEL | INACTIVE | 重置镜头位置 镜头现已锁定 |
| PASSIVE_FOCUSED | HAL 启动新的扫描 | PASSIVE_SCAN | 开始 AF 扫描 镜头正在移动 |
| PASSIVE_FOCUSED | AF_TRIGGER | FOCUSED_LOCKED | 若对焦理想，则立即转换 镜头现已锁定 |
| PASSIVE_FOCUSED | AF_TRIGGER | NOT_FOCUSED_LOCKED | 若对焦不良，则立即转换 镜头现已锁定 |
| FOCUSED_LOCKED | AF_TRIGGER | FOCUSED_LOCKED | 无效果 |
| FOCUSED_LOCKED | AF_CANCEL | INACTIVE | 重新启动 AF 扫描 |
| NOT_FOCUSED_LOCKED | AF_TRIGGER | NOT_FOCUSED_LOCKED | 无效果 |
| NOT_FOCUSED_LOCKED | AF_CANCEL | INACTIVE | 重新启动 AF 扫描 |
AE 和 AWB 状态机
AE 和 AWB 状态机大致上相同，但 AE 具有额外的 FLASH_REQUIRED 和 PRECAPTURE 状态。因此，对于 AWB 状态机，应忽略下表中这两个状态对应的行。
| 模式 = AE_MODE_OFF/AWB 模式不是 AUTO | |||
|---|---|---|---|
| 状态 | 转换原因 | 新状态 | 备注 |
| INACTIVE | AE/AWB 已停用 | ||
| 模式 = AE_MODE_ON_ * / AWB_MODE_AUTO | |||
|---|---|---|---|
| 状态 | 转换原因 | 新状态 | 备注 |
| INACTIVE | HAL 启动 AE/AWB 扫描 | SEARCHING | |
| INACTIVE | AE/AWB_LOCK 已开启 | LOCKED | 值已锁定 |
| SEARCHING | HAL 完成 AE/AWB 扫描 | CONVERGED | 理想值，不作改变 |
| SEARCHING | HAL 完成 AE 扫描 | FLASH_REQUIRED | 已聚焦，但无闪光灯导致过暗 |
| SEARCHING | AE/AWB_LOCK 已开启 | LOCKED | 值已锁定 |
| CONVERGED | HAL 启动 AE/AWB 扫描 | SEARCHING | 值已锁定 |
| CONVERGED | AE/AWB_LOCK 已开启 | LOCKED | 值已锁定 |
| FLASH_REQUIRED | HAL 启动 AE/AWB 扫描 | SEARCHING | 值已锁定 |
| FLASH_REQUIRED | AE/AWB_LOCK 已开启 | LOCKED | 值已锁定 |
| LOCKED | AE/AWB_LOCK 已关闭 | SEARCHING | 解锁后值不理想 |
| LOCKED | AE/AWB_LOCK 已关闭 | CONVERGED | 解锁后值理想 |
| LOCKED | AE_LOCK 已关闭 | FLASH_REQUIRED | 曝光良好但过暗 |
| 所有 AE 状态 | PRECAPTURE_START | PRECAPTURE | 开始预拍序列 |
| PRECAPTURE | 序列完成，AE_LOCK 已关闭 | CONVERGED | 高质量拍摄就绪 |
| PRECAPTURE | 序列完成，AE_LOCK 已开启 | LOCKED | 高质量拍摄就绪 |
启用手动控制
配置设备 3A 块以实现直接应用控制的过程还涉及到多个控件。
用于 3A 控制的 HAL 模式的运作方式为：对于每个请求，HAL 都会检查 3A 控制字段的状态。如果启用了任何 3A 例程，则该例程会覆盖与该例程相关的控制变量，然后这些覆盖值会在该拍摄的结果元数据中提供。例如，如果在请求中启用自动曝光，则 HAL 应覆盖请求的曝光、增益和帧时长字段（还可能包括闪光灯字段，具体取决于 AE 模式）。相关控件如下：
| 控件名称 | 单位 | 备注 |
|---|---|---|
| android.control.mode | 枚举：OFF、AUTO、USE_SCENE_MODE | 高级 3A 控制。当设为 OFF 时，所有由 HAL 启用的 3A 控件都会被停用。应用必须为拍摄参数本身设置字段。当设为 AUTO 时，android.control.* 中的单个算法控件（例如 android.control.afMode）会生效。当设为 USE_SCENE_MODE 时，android.control.* 中的各控件大都被停用；HAL 根据需要，实现其中的一个场景模式设置（如 ACTION、SUNSET 或 PARTY）。 |
| android.control.afMode | 枚举 | OFF 表示使用 android.lens.focusDistance 手动控制镜头对焦。 |
| android.control.aeMode | 枚举 | OFF 表示使用 android.sensor.exposureTime / .sensitivity / .frameDuration 手动控制曝光/增益/帧时长。 |
| android.control.awbMode | 枚举 | OFF 表示手动控制白平衡。 |