HDR 视频拍摄

注意：此页面指的是 Camera2 包。除非您的应用需要 Camera2 的特定低级功能，否则我们建议您使用 CameraX。CameraX 和 Camera2 都支持 Android 5.0（API 级别 21）及更高版本。

Camera2 API 支持高动态范围 (HDR) 视频拍摄，使您可以使用相机预览和录制 HDR 视频内容。与标准动态范围 (SDR) 相比，HDR 提供更广泛的色彩范围并增加了亮度组件的动态范围（从目前的 100 cd/m2 到 1000 cd/m2 以上）。这使得视频质量更接近现实生活，色彩更丰富，高光更亮，阴影更暗。

查看 HDR 视频如何以更生动的细节捕捉日落。

设备先决条件

并非所有 Android 设备都支持 HDR 视频拍摄。在应用中拍摄 HDR 视频之前，请确定您的设备是否满足以下先决条件

目标 Android 13（API 级别 33）。
具有 10 位或更高能力的摄像头传感器。有关 HDR 支持的更多信息，请参阅检查 HDR 支持。

由于并非所有设备都满足先决条件，因此您可以在设置应用中的 HDR 视频拍摄时添加单独的代码路径。这允许您的应用在不兼容的设备上回退到 SDR。此外，请考虑添加 SDR 的 UI 选项。然后，用户可以根据其视频录制需求在 SDR 和 HDR 之间切换。

HDR 拍摄架构

下图显示了 HDR 拍摄架构的主要组件。

HDR capture architecture diagram. — **图 2.** HDR 拍摄架构图。

当摄像头设备以 HDR 拍摄帧时，Camera2 框架会分配一个缓冲区来存储经过处理的摄像头传感器输出。如果 HDR 配置文件需要，它还会附加相应的 HDR 元数据。然后，Camera2 框架将填充的缓冲区排队到 CaptureRequest 中引用的输出表面（例如显示器或视频编码器），如图所示。

检查 HDR 支持

在应用中拍摄 HDR 视频之前，请确定设备是否支持您所需的 HDR 配置文件。

使用 CameraManager getCameraCharacteristics() 方法获取 CameraCharacteristics 实例，您可以查询设备的 HDR 功能。

以下步骤检查设备是否支持 HLG10。HLG10 是设备制造商必须在其 10 位输出摄像头设备上支持的基线 HDR 标准。

首先，检查设备是否支持 10 位配置文件（HLG10 的位深度）

Kotlin

private fun isTenBitProfileSupported(cameraId: String): Boolean {
  val cameraCharacteristics = cameraManager.getCameraCharacteristics(cameraId)
  val availableCapabilities = cameraCharacteristics.get(CameraCharacteristics.REQUEST_AVAILABLE_CAPABILITIES)
  for (capability in availableCapabilities!!) {
      if (capability == CameraMetadata.REQUEST_AVAILABLE_CAPABILITIES_DYNAMIC_RANGE_TEN_BIT) {
          return true
      }
  }
  return false
}

接下来，检查设备是否支持 HLG10（或其他受支持的配置文件）

Kotlin

@RequiresApi(api = 33)
private fun isHLGSupported(cameraId: String): Boolean {
if (isTenBitProfileSupported(cameraId)) {
  Val cameraCharacteristics = cameraManager.getCameraCharacteristics(cameraId)
  val availableProfiles = cameraCharacteristics
  .get(CameraCharacteristics.REQUEST_AVAILABLE_DYNAMIC_RANGE_PROFILES)!!
  .getSupportedProfiles()

  // Checks for the desired profile, in this case HLG10
  return availableProfiles.contains(DynamicRangeProfiles.HLG10)
}
return false;
}

如果设备支持 HDR，则 isHLGSupported() 始终返回 true。有关更多信息，请参阅 CameraCharacteristics 参考文档。

设置 HDR 拍摄

确保您的设备支持 HDR 后，请设置您的应用以从相机捕获原始 HDR 视频流。使用 setDynamicRangeProfile() 为流的 OutputConfiguration 提供设备支持的 HDR 配置文件，然后在创建时将其传递给 CameraCaptureSession。请参阅受支持的 HDR 配置文件的列表。

在以下代码示例中，setupSessionDynamicRangeProfile() 首先检查设备是否运行 Android 13。然后，它使用设备支持的 HDR 配置文件作为 OutputConfiguration 设置 CameraCaptureSession

Kotlin

  /**
  * Creates a [CameraCaptureSession] with a dynamic range profile.
  */
  private fun setupSessionWithDynamicRangeProfile(
          dynamicRange: Long,
          device: CameraDevice,
          targets: List,
          handler: Handler? = null,
          stateCallback: CameraCaptureSession.StateCallback
  ): Boolean {
      if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >=
              android.os.Build.VERSION_CODES.TIRAMISU) {
          val outputConfigs = mutableListOf()
              for (target in targets) {
                  val outputConfig = OutputConfiguration(target)
                  //sets the dynamic range profile, for example DynamicRangeProfiles.HLG10
                  outputConfig.setDynamicRangeProfile(dynamicRange)
                  outputConfigs.add(outputConfig)
              }
          device.createCaptureSessionByOutputConfigurations(
                  outputConfigs, stateCallback, handler)
          return true
      } else {
          device.createCaptureSession(targets, stateCallback, handler)
          return false
      }
  }

}

当您的相机应用初始化相机时，它会发送一个重复的 CaptureRequest 来预览录制

Kotlin

session.setRepeatingRequest(previewRequest, null, cameraHandler)

以及开始视频录制

Kotlin

// Start recording repeating requests, which stops the ongoing preview
//  repeating requests without having to explicitly call
//  `session.stopRepeating`
session.setRepeatingRequest(recordRequest,
        object : CameraCaptureSession.CaptureCallback() {
    override fun onCaptureCompleted(session: CameraCaptureSession,
            request: CaptureRequest, result: TotalCaptureResult) {
        if (currentlyRecording) {
            encoder.frameAvailable()
        }
    }
}, cameraHandler)

编码 HDR 摄像头流

要编码 HDR 摄像头流并将文件写入磁盘，请使用 MediaCodec。

首先，获取 OutputSurface，它映射到存储原始视频数据的缓冲区。对于 MediaCodec，请使用 createInputSurface()。

要初始化 MediaCodec，应用必须创建一个 MediaFormat，其中包含指定的编解码器配置文件、颜色空间、颜色范围和传输函数

Kotlin

val mimeType = when {
    dynamicRange == DynamicRangeProfiles.STANDARD -> MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_AVC
    dynamicRange < DynamicRangeProfiles.PUBLIC_MAX ->
            MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_HEVC
    else -> throw IllegalArgumentException("Unknown dynamic range format")
}

val codecProfile = when {
    dynamicRange == DynamicRangeProfiles.HLG10 ->
            MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.HEVCProfileMain10
    dynamicRange == DynamicRangeProfiles.HDR10 ->
            MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.HEVCProfileMain10HDR10
    dynamicRange == DynamicRangeProfiles.HDR10_PLUS ->
            MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.HEVCProfileMain10HDR10Plus
    else -> -1
}
// Failing to correctly set color transfer causes quality issues
// for example, washout and color clipping
val transferFunction = when (codecProfile) {
    MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.HEVCProfileMain10 ->
            MediaFormat.COLOR_TRANSFER_HLG
    MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.HEVCProfileMain10HDR10 ->
            MediaFormat.COLOR_TRANSFER_ST2084
    MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.HEVCProfileMain10HDR10Plus ->
            MediaFormat.COLOR_TRANSFER_ST2084
    else -> MediaFormat.COLOR_TRANSFER_SDR_VIDEO
}

val format = MediaFormat.createVideoFormat(mimeType, width, height)

// Set some properties.  Failing to specify some of these can cause the MediaCodec
// configure() call to throw an exception.
format.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT,
        MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatSurface)
format.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, bitRate)
format.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, frameRate)
format.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, IFRAME_INTERVAL)

if (codecProfile != -1) {
    format.setInteger(MediaFormat.KEY_PROFILE, codecProfile)
    format.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_STANDARD,
            MediaFormat.COLOR_STANDARD_BT2020)
    format.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_RANGE, MediaFormat.COLOR_RANGE_LIMITED)
    format.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_TRANSFER, transferFunction)
    format.setFeatureEnabled(MediaCodecInfo.CodecCapabilities.FEATURE_HdrEditing,
            true)
}

mediaCodec.configure(format, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE)

有关实现的更多详细信息，请参阅 Camera2Video 示例应用的 EncoderWrapper.kt。

HDR 格式

从 Android 13 开始，具有 10 位输出能力的摄像头设备必须支持 HLG10 才能进行 HDR 拍摄和播放。此外，设备制造商可以使用 HDR 拍摄架构启用任何他们选择的 HDR 格式。

下表总结了可用的 HDR 格式及其 HDR 视频拍摄功能。

格式	传输函数 (TF)	元数据	编解码器	位深度
HLG10	HLG	否	HEVC	10 位
HDR10	PQ	静态	HEVC	10 位
HDR10+	PQ	动态	HEVC	10 位
Dolby Vision 8.4	HLG	动态	HEVC	10 位

资源

有关具有 HDR 视频拍摄功能的运行应用，请参阅 GitHub 上的 Camera2Video 示例。