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HDR 视频拍摄

注意：本页介绍的是 Camera2 软件包。除非您的应用需要 Camera2 中的特定低级功能，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，可让您预览并使用相机录制 HDR 视频内容。与标准动态相比范围 (SDR)、HDR 提供的色彩范围更广亮度分量的范围（从当前的 100 cd/m2 到 1000 cd/m2）。这样生成的视频质量更接近真实情况，更丰富的色彩、更明亮的高光和更深的阴影。

看看 HDR 视频如何以更鲜艳的细节展现日落美景。

设备前提条件

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，请先确定您的设备是否符合以下前提条件：

以 Android 13（API 级别 33）为目标平台。
具有支持 10 位或更高级别的相机传感器。如需详细了解 HDR，有关是否支持，请参阅检查 HDR 支持情况。

由于并非所有设备都满足前提条件，因此您可以单独添加代码路径。这样一来，您的应用便可以在不兼容的设备上回退到 SDR。此外，请考虑为 SDR 添加界面选项。然后，用户可以 SDR 和 HDR 之间的联系，以满足他们的视频录制需求。

HDR 拍摄架构

下图显示了 HDR 拍摄架构的主要组件。

当相机设备以 HDR 格式拍摄帧时，Camera2 框架会分配用于存储处理的相机传感器输出的缓冲区。如果 HDR 配置文件需要，它还会附加相应的 HDR 元数据。然后，Camera2 框架会将已填充的缓冲区加入输出 Surface 的队列 CaptureRequest 中引用，例如 display 或如图所示。

检查是否支持 HDR

在应用中拍摄 HDR 视频之前，请先确定设备是否支持设置所需的 HDR 配置文件

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

以下步骤用于检查设备是否支持 HLG10。 HLG10 是设备制造商必须支持的基准 HDR 标准在具有 10 位输出的相机上。

首先，检查设备是否支持 10 位配置文件（HLG10 的位深）：

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，isHLGSupported() 始终返回 true。有关详情，请参阅 CameraCharacteristics 参考文档。

设置 HDR 拍摄

确保您的设备支持 HDR 后，设置您的应用以拍摄来自相机的原始 HDR 视频串流。使用 setDynamicRangeProfile() 提供数据流的 OutputConfiguration 然后向该配置文件传递发送至CameraCaptureSession 。请参阅支持的 HDR 配置文件列表。

在以下代码示例中，setupSessionDynamicRangeProfile() 首先检查确认设备搭载的是 Android 13。然后，它会使用设备支持的 CameraCaptureSession 设置 HDR 配置文件，如 OutputConfiguration：

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
      }
  }

}

当相机应用初始化相机时，它会发送一个正在重复 CaptureRequest 预览录制内容：

Kotlin

session.setRepeatingRequest(previewRequest, null, cameraHandler)

此外，要开始录制视频，请执行以下操作：

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)

对 HDR 摄像头视频流进行编码

如需对 HDR 相机数据流进行编码并将文件写入磁盘，请执行以下操作：请使用 MediaCodec。

首先，获取 OutputSurface，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、颜色范围和转换函数：

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)

有关实现的详情，请参见 Camera2Video 示例应用的 EncoderWrapper.kt。

HDR 格式

从 Android 13 开始，具有 10 位输出功能的相机设备必须支持 HLG10 进行 HDR 拍摄，并且 playback（播放）。此外，设备制造商可以启用他们选择的任何 HDR 格式使用 HDR 拍摄架构。

下表总结了可用的 HDR 格式及其功能。

格式	传递函数 (TF)	元数据	编解码器	位元深度
HLG10	HLG	否	HEVC	10 位
HDR10	PQ	静态	HEVC	10 位
HDR10+	PQ	动态	HEVC	10 位
杜比视界 8.4	HLG	动态	HEVC	10 位

资源

如需了解具有 HDR 视频拍摄功能且能正常运行的应用，请参阅 Camera2Video 示例。