Вспышка экрана, также называемая фронтальной вспышкой или вспышкой для селфи, использует яркость экрана телефона для освещения объекта при съемке изображений фронтальной камерой в условиях низкой освещенности. Она доступна во многих встроенных приложениях камеры и приложениях социальных сетей. Поскольку большинство людей держат телефон достаточно близко при кадрировании автопортрета, этот подход эффективен.
Однако разработчикам сложно правильно реализовать эту функцию и обеспечить стабильно высокое качество съемки на разных устройствах. В этом руководстве показано, как правильно реализовать эту функцию, используя Camera2 — низкоуровневый API-фреймворк камеры Android.
Общий рабочий процесс
Для корректной реализации этой функции ключевыми факторами являются использование последовательности предварительного замера экспозиции (автоматический предварительный замер экспозиции) и синхронизация операций. Общий рабочий процесс показан на рисунке 1.

Следующие шаги выполняются, когда необходимо сделать снимок с помощью функции вспышки экрана.
- Внесите необходимые изменения в пользовательский интерфейс для работы вспышки экрана, которая обеспечит достаточное освещение для фотосъемки с помощью экрана устройства. Для общих сценариев использования Google предлагает следующие изменения в пользовательском интерфейсе, которые использовались в наших тестах:
- Экран приложения покрыт белым фоном.
- Яркость экрана установлена на максимум.
- Установите режим автоматической экспозиции (AE) в
CONTROL_AE_MODE_ON_EXTERNAL_FLASH, если это поддерживается. - Запустите последовательность предварительного измерения с помощью
CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER. Дождитесь, пока автоматическая экспозиция (AE) и автоматический баланс белого (AWB) сойдутся.
После завершения процесса используется стандартная процедура фотосъемки приложения.
Отправьте запрос на захват в фреймворк.
Дождитесь получения результата захвата.
Сбросьте режим AE, если был установлен параметр
CONTROL_AE_MODE_ON_EXTERNAL_FLASH.Сбросить изменения пользовательского интерфейса, связанные с мерцанием экрана.
Примеры кода Camera2
Накройте экран приложения белой накладкой.
Добавьте элемент View в XML-файл разметки вашего приложения. Этот элемент View должен иметь достаточную высоту, чтобы располагаться поверх всех остальных элементов пользовательского интерфейса во время захвата экрана. По умолчанию он невидим и становится видимым только при применении изменений пользовательского интерфейса во время захвата экрана.
В приведенном ниже примере кода белый цвет ( #FFFFFF ) используется в качестве примера для представления. Приложения могут выбирать цвет или предлагать пользователям несколько цветов в зависимости от их потребностей.
<View android:id="@+id/white_color_overlay" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:background="#FFFFFF" android:visibility="invisible" android:elevation="8dp" />
Максимальная яркость экрана
Существует несколько способов изменить яркость экрана в приложении Android. Один из прямых способов — изменить параметр screenBrightness в WindowManager в справочнике Activity Window .
Котлин
private var previousBrightness: Float = -1.0f private fun maximizeScreenBrightness() { activity?.window?.let { window -> window.attributes?.apply { previousBrightness = screenBrightness screenBrightness = 1f window.attributes = this } } } private fun restoreScreenBrightness() { activity?.window?.let { window -> window.attributes?.apply { screenBrightness = previousBrightness window.attributes = this } } }
Java
private float mPreviousBrightness = -1.0f; private void maximizeScreenBrightness() { if (getActivity() == null || getActivity().getWindow() == null) { return; } Window window = getActivity().getWindow(); WindowManager.LayoutParams attributes = window.getAttributes(); mPreviousBrightness = attributes.screenBrightness; attributes.screenBrightness = 1f; window.setAttributes(attributes); } private void restoreScreenBrightness() { if (getActivity() == null || getActivity().getWindow() == null) { return; } Window window = getActivity().getWindow(); WindowManager.LayoutParams attributes = window.getAttributes(); attributes.screenBrightness = mPreviousBrightness; window.setAttributes(attributes); }
Установите режим AE в CONTROL_AE_MODE_ON_EXTERNAL_FLASH
CONTROL_AE_MODE_ON_EXTERNAL_FLASH доступен для устройств с уровнем API 28 и выше. Однако этот режим автоматической экспозиции доступен не на всех устройствах, поэтому проверьте, доступен ли он, и установите соответствующее значение. Для проверки доступности используйте CameraCharacteristics#CONTROL_AE_AVAILABLE_MODES .
Котлин
private val characteristics: CameraCharacteristics by lazy { cameraManager.getCameraCharacteristics(cameraId) } @RequiresApi(Build.VERSION_CODES.P) private fun isExternalFlashAeModeAvailable() = characteristics.get(CameraCharacteristics.CONTROL_AE_AVAILABLE_MODES) ?.contains(CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE_ON_EXTERNAL_FLASH) ?: false
Java
try { mCharacteristics = mCameraManager.getCameraCharacteristics(mCameraId); } catch (CameraAccessException e) { e.printStackTrace(); } @RequiresApi(Build.VERSION_CODES.P) private boolean isExternalFlashAeModeAvailable() { int[] availableAeModes = mCharacteristics.get(CameraCharacteristics.CONTROL_AE_AVAILABLE_MODES); for (int aeMode : availableAeModes) { if (aeMode == CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE_ON_EXTERNAL_FLASH) { return true; } } return false; }
Если в приложении задан повторяющийся запрос на захват изображения (это необходимо для предварительного просмотра), режим автоматической экспозиции (AE) должен быть установлен в соответствии с этим запросом. В противном случае он может быть переопределен режимом AE по умолчанию или другим пользовательским режимом при следующем повторяющемся захвате. В этом случае камере может не хватить времени для выполнения всех операций, которые она обычно выполняет для режима AE с внешней вспышкой.
Чтобы гарантировать полную обработку запроса на обновление режима экспозиции камерой, проверьте результат захвата в функции обратного вызова повторяющегося захвата и дождитесь обновления режима экспозиции в результате.
Функция обратного вызова для захвата события, которая может ожидать обновления режима AE.
Следующий фрагмент кода демонстрирует, как это можно сделать.
Котлин
private val repeatingCaptureCallback = object : CameraCaptureSession.CaptureCallback() { private var targetAeMode: Int? = null private var aeModeUpdateDeferred: CompletableDeferred? = null suspend fun awaitAeModeUpdate(targetAeMode: Int) { this.targetAeMode = targetAeMode aeModeUpdateDeferred = CompletableDeferred() // Makes the current coroutine wait until aeModeUpdateDeferred is completed. It is // completed once targetAeMode is found in the following capture callbacks aeModeUpdateDeferred?.await() } private fun process(result: CaptureResult) { // Checks if AE mode is updated and completes any awaiting Deferred aeModeUpdateDeferred?.let { val aeMode = result[CaptureResult.CONTROL_AE_MODE] if (aeMode == targetAeMode) { it.complete(Unit) } } } override fun onCaptureCompleted( session: CameraCaptureSession, request: CaptureRequest, result: TotalCaptureResult ) { super.onCaptureCompleted(session, request, result) process(result) } }
Java
static class AwaitingCaptureCallback extends CameraCaptureSession.CaptureCallback { private int mTargetAeMode; private CountDownLatch mAeModeUpdateLatch = null; public void awaitAeModeUpdate(int targetAeMode) { mTargetAeMode = targetAeMode; mAeModeUpdateLatch = new CountDownLatch(1); // Makes the current thread wait until mAeModeUpdateLatch is released, it will be // released once targetAeMode is found in the capture callbacks below try { mAeModeUpdateLatch.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } private void process(CaptureResult result) { // Checks if AE mode is updated and decrements the count of any awaiting latch if (mAeModeUpdateLatch != null) { int aeMode = result.get(CaptureResult.CONTROL_AE_MODE); if (aeMode == mTargetAeMode) { mAeModeUpdateLatch.countDown(); } } } @Override public void onCaptureCompleted(@NonNull CameraCaptureSession session, @NonNull CaptureRequest request, @NonNull TotalCaptureResult result) { super.onCaptureCompleted(session, request, result); process(result); } } private final AwaitingCaptureCallback mRepeatingCaptureCallback = new AwaitingCaptureCallback();
Настройте повторяющийся запрос для включения или выключения режима AE.
При наличии функции обратного вызова для захвата запроса, следующие примеры кода показывают, как настроить повторяющийся запрос.
Котлин
/** [HandlerThread] where all camera operations run */ private val cameraThread = HandlerThread("CameraThread").apply { start() } /** [Handler] corresponding to [cameraThread] */ private val cameraHandler = Handler(cameraThread.looper) private suspend fun enableExternalFlashAeMode() { if (Build.VERSION.SDK_INT >= 28 && isExternalFlashAeModeAvailable()) { session.setRepeatingRequest( camera.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW).apply { addTarget(previewSurface) set( CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE, CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE_ON_EXTERNAL_FLASH ) }.build(), repeatingCaptureCallback, cameraHandler ) // Wait for the request to be processed by camera repeatingCaptureCallback.awaitAeModeUpdate(CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE_ON_EXTERNAL_FLASH) } } private fun disableExternalFlashAeMode() { if (Build.VERSION.SDK_INT >= 28 && isExternalFlashAeModeAvailable()) { session.setRepeatingRequest( camera.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW).apply { addTarget(previewSurface) }.build(), repeatingCaptureCallback, cameraHandler ) } }
Java
private void setupCameraThread() { // HandlerThread where all camera operations run HandlerThread cameraThread = new HandlerThread("CameraThread"); cameraThread.start(); // Handler corresponding to cameraThread mCameraHandler = new Handler(cameraThread.getLooper()); } private void enableExternalFlashAeMode() { if (Build.VERSION.SDK_INT >= 28 && isExternalFlashAeModeAvailable()) { try { CaptureRequest.Builder requestBuilder = mCamera.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW); requestBuilder.addTarget(mPreviewSurface); requestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE, CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE_ON_EXTERNAL_FLASH); mSession.setRepeatingRequest(requestBuilder.build(), mRepeatingCaptureCallback, mCameraHandler); } catch (CameraAccessException e) { e.printStackTrace(); } // Wait for the request to be processed by camera mRepeatingCaptureCallback.awaitAeModeUpdate(CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE_ON_EXTERNAL_FLASH); } } private void disableExternalFlashAeMode() { if (Build.VERSION.SDK_INT >= 28 && isExternalFlashAeModeAvailable()) { try { CaptureRequest.Builder requestBuilder = mCamera.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW); requestBuilder.addTarget(mPreviewSurface); mSession.setRepeatingRequest(requestBuilder.build(), mRepeatingCaptureCallback, mCameraHandler); } catch (CameraAccessException e) { e.printStackTrace(); } } }
Запустить последовательность предварительного захвата
Для запуска последовательности предварительного учета можно отправить запрос CaptureRequest со значением CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER_START . Необходимо дождаться обработки запроса, а затем дождаться согласования AE и AWB.
Хотя предварительный захват срабатывает при одном запросе на захват, ожидание сходимости AE и AWB требует большей сложности. Вы можете отслеживать состояние AE и AWB с помощью функции обратного вызова захвата, настроенной на повторяющийся запрос.
Обновление одной и той же повторяющейся функции обратного вызова упрощает код. Приложениям часто требуется предварительный просмотр, для которого они настраивают повторяющийся запрос во время настройки камеры. Таким образом, вы можете один раз установить повторяющуюся функцию обратного вызова для захвата на основе этого первоначального повторяющегося запроса, а затем повторно использовать ее для проверки результатов и ожидания.
Перехват обновления кода обратного вызова для ожидания сходимости.
Для обновления функции обратного вызова для повторного захвата используйте следующий фрагмент кода.
Котлин
private val repeatingCaptureCallback = object : CameraCaptureSession.CaptureCallback() { private var targetAeMode: Int? = null private var aeModeUpdateDeferred: CompletableDeferred? = null private var convergenceDeferred: CompletableDeferred? = null suspend fun awaitAeModeUpdate(targetAeMode: Int) { this.targetAeMode = targetAeMode aeModeUpdateDeferred = CompletableDeferred() // Makes the current coroutine wait until aeModeUpdateDeferred is completed. It is // completed once targetAeMode is found in the following capture callbacks aeModeUpdateDeferred?.await() } suspend fun awaitAeAwbConvergence() { convergenceDeferred = CompletableDeferred() // Makes the current coroutine wait until convergenceDeferred is completed, it will be // completed once both AE & AWB are reported as converged in the capture callbacks below convergenceDeferred?.await() } private fun process(result: CaptureResult) { // Checks if AE mode is updated and completes any awaiting Deferred aeModeUpdateDeferred?.let { val aeMode = result[CaptureResult.CONTROL_AE_MODE] if (aeMode == targetAeMode) { it.complete(Unit) } } // Checks for convergence and completes any awaiting Deferred convergenceDeferred?.let { val aeState = result[CaptureResult.CONTROL_AE_STATE] val awbState = result[CaptureResult.CONTROL_AWB_STATE] val isAeReady = ( aeState == null // May be null in some devices (e.g. legacy camera HW level) || aeState == CaptureResult.CONTROL_AE_STATE_CONVERGED || aeState == CaptureResult.CONTROL_AE_STATE_FLASH_REQUIRED ) val isAwbReady = ( awbState == null // May be null in some devices (e.g. legacy camera HW level) || awbState == CaptureResult.CONTROL_AWB_STATE_CONVERGED ) if (isAeReady && isAwbReady) { // if any non-null convergenceDeferred is set, complete it it.complete(Unit) } } } override fun onCaptureCompleted( session: CameraCaptureSession, request: CaptureRequest, result: TotalCaptureResult ) { super.onCaptureCompleted(session, request, result) process(result) } }
Java
static class AwaitingCaptureCallback extends CameraCaptureSession.CaptureCallback { private int mTargetAeMode; private CountDownLatch mAeModeUpdateLatch = null; private CountDownLatch mConvergenceLatch = null; public void awaitAeModeUpdate(int targetAeMode) { mTargetAeMode = targetAeMode; mAeModeUpdateLatch = new CountDownLatch(1); // Makes the current thread wait until mAeModeUpdateLatch is released, it will be // released once targetAeMode is found in the capture callbacks below try { mAeModeUpdateLatch.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } public void awaitAeAwbConvergence() { mConvergenceLatch = new CountDownLatch(1); // Makes the current coroutine wait until mConvergenceLatch is released, it will be // released once both AE & AWB are reported as converged in the capture callbacks below try { mConvergenceLatch.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } private void process(CaptureResult result) { // Checks if AE mode is updated and decrements the count of any awaiting latch if (mAeModeUpdateLatch != null) { int aeMode = result.get(CaptureResult.CONTROL_AE_MODE); if (aeMode == mTargetAeMode) { mAeModeUpdateLatch.countDown(); } } // Checks for convergence and decrements the count of any awaiting latch if (mConvergenceLatch != null) { Integer aeState = result.get(CaptureResult.CONTROL_AE_STATE); Integer awbState = result.get(CaptureResult.CONTROL_AWB_STATE); boolean isAeReady = ( aeState == null // May be null in some devices (e.g. legacy camera HW level) || aeState == CaptureResult.CONTROL_AE_STATE_CONVERGED || aeState == CaptureResult.CONTROL_AE_STATE_FLASH_REQUIRED ); boolean isAwbReady = ( awbState == null // May be null in some devices (e.g. legacy camera HW level) || awbState == CaptureResult.CONTROL_AWB_STATE_CONVERGED ); if (isAeReady && isAwbReady) { mConvergenceLatch.countDown(); mConvergenceLatch = null; } } } @Override public void onCaptureCompleted(@NonNull CameraCaptureSession session, @NonNull CaptureRequest request, @NonNull TotalCaptureResult result) { super.onCaptureCompleted(session, request, result); process(result); } }
Настройте функцию обратного вызова на повторяющийся запрос во время настройки камеры.
Приведенный ниже пример кода позволяет установить функцию обратного вызова для повторяющегося запроса во время инициализации.
Котлин
// Open the selected camera camera = openCamera(cameraManager, cameraId, cameraHandler) // Creates list of Surfaces where the camera will output frames val targets = listOf(previewSurface, imageReaderSurface) // Start a capture session using our open camera and list of Surfaces where frames will go session = createCameraCaptureSession(camera, targets, cameraHandler) val captureRequest = camera.createCaptureRequest( CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW).apply { addTarget(previewSurface) } // This will keep sending the capture request as frequently as possible until the // session is torn down or session.stopRepeating() is called session.setRepeatingRequest(captureRequest.build(), repeatingCaptureCallback, cameraHandler)
Java
// Open the selected camera mCamera = openCamera(mCameraManager, mCameraId, mCameraHandler); // Creates list of Surfaces where the camera will output frames Listtargets = new ArrayList<>(Arrays.asList(mPreviewSurface, mImageReaderSurface)); // Start a capture session using our open camera and list of Surfaces where frames will go mSession = createCaptureSession(mCamera, targets, mCameraHandler); try { CaptureRequest.Builder requestBuilder = mCamera.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW); requestBuilder.addTarget(mPreviewSurface); // This will keep sending the capture request as frequently as possible until the // session is torn down or session.stopRepeating() is called mSession.setRepeatingRequest(requestBuilder.build(), mRepeatingCaptureCallback, mCameraHandler); } catch (CameraAccessException e) { e.printStackTrace(); }
Запуск и ожидание последовательности предварительного захвата
После установки функции обратного вызова вы можете использовать следующий пример кода для запуска и ожидания последовательности предварительного захвата.
Котлин
private suspend fun runPrecaptureSequence() { // Creates a new capture request with CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER_START val captureRequest = session.device.createCaptureRequest( CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW ).apply { addTarget(previewSurface) set( CaptureRequest.CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER, CaptureRequest.CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER_START ) } val precaptureDeferred = CompletableDeferred() session.capture(captureRequest.build(), object: CameraCaptureSession.CaptureCallback() { override fun onCaptureCompleted( session: CameraCaptureSession, request: CaptureRequest, result: TotalCaptureResult ) { // Waiting for this callback ensures the precapture request has been processed precaptureDeferred.complete(Unit) } }, cameraHandler) precaptureDeferred.await() // Precapture trigger request has been processed, we can wait for AE & AWB convergence now repeatingCaptureCallback.awaitAeAwbConvergence() }
Java
private void runPrecaptureSequence() { // Creates a new capture request with CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER_START try { CaptureRequest.Builder requestBuilder = mSession.getDevice().createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW); requestBuilder.addTarget(mPreviewSurface); requestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER, CaptureRequest.CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER_START); CountDownLatch precaptureLatch = new CountDownLatch(1); mSession.capture(requestBuilder.build(), new CameraCaptureSession.CaptureCallback() { @Override public void onCaptureCompleted(@NonNull CameraCaptureSession session, @NonNull CaptureRequest request, @NonNull TotalCaptureResult result) { Log.d(TAG, "CONTROL_AE_PRECAPTURE_TRIGGER_START processed"); // Waiting for this callback ensures the precapture request has been processed precaptureLatch.countDown(); } }, mCameraHandler); precaptureLatch.await(); // Precapture trigger request has been processed, we can wait for AE & AWB convergence now mRepeatingCaptureCallback.awaitAeAwbConvergence(); } catch (CameraAccessException | InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }
Сшейте все вместе
При наличии всех основных компонентов, при необходимости сделать снимок, например, когда пользователь нажимает кнопку «Съемка», все шаги могут выполняться в порядке, указанном в предыдущем обсуждении и примерах кода.
Котлин
// User clicks captureButton to take picture captureButton.setOnClickListener { v -> // Apply the screen flash related UI changes whiteColorOverlayView.visibility = View.VISIBLE maximizeScreenBrightness() // Perform I/O heavy operations in a different scope lifecycleScope.launch(Dispatchers.IO) { // Enable external flash AE mode and wait for it to be processed enableExternalFlashAeMode() // Run precapture sequence and wait for it to complete runPrecaptureSequence() // Start taking picture and wait for it to complete takePhoto() disableExternalFlashAeMode() v.post { // Clear the screen flash related UI changes restoreScreenBrightness() whiteColorOverlayView.visibility = View.INVISIBLE } } }
Java
// User clicks captureButton to take picture mCaptureButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { // Apply the screen flash related UI changes mWhiteColorOverlayView.setVisibility(View.VISIBLE); maximizeScreenBrightness(); // Perform heavy operations in a different thread Executors.newSingleThreadExecutor().execute(() -> { // Enable external flash AE mode and wait for it to be processed enableExternalFlashAeMode(); // Run precapture sequence and wait for it to complete runPrecaptureSequence(); // Start taking picture and wait for it to complete takePhoto(); disableExternalFlashAeMode(); v.post(() -> { // Clear the screen flash related UI changes restoreScreenBrightness(); mWhiteColorOverlayView.setVisibility(View.INVISIBLE); }); }); } });
Примеры изображений
На следующих примерах вы можете увидеть, что происходит при неправильной и правильной реализации функции вспышки экрана.
Когда сделано неправильно
Если вспышка экрана реализована неправильно, результаты съемки могут быть непоследовательными на разных устройствах и при разных условиях освещения. Часто снимки имеют плохую экспозицию или проблемы с цветовым оттенком. На некоторых устройствах подобные ошибки становятся более заметными при определенных условиях освещения, например, в условиях низкой освещенности, а не в полной темноте.
В следующей таблице приведены примеры подобных проблем. Они были получены в лабораторной инфраструктуре CameraX, при этом источники света оставались теплого белого цвета. Этот теплый белый источник света позволяет увидеть, что синий оттенок является реальной проблемой, а не побочным эффектом источника света.
| Среда | Недостаточное воздействие | Переэкспозиция | Цветовой оттенок |
|---|---|---|---|
| Темная обстановка (нет источников света, кроме телефона) | ![]() | ![]() | ![]() |
| Слабое освещение (дополнительный источник света ~3 люкс) | ![]() | ![]() | ![]() |
Если все сделать правильно
При использовании стандартной реализации для тех же устройств и условий результаты можно увидеть в следующей таблице.
| Среда | Недостаточное облучение (фиксированное) | Переэкспозиция (фиксированная) | Цветовой оттенок (фиксированный) |
|---|---|---|---|
| Темная обстановка (нет источников света, кроме телефона) | ![]() | ![]() | ![]() |
| Слабое освещение (дополнительный источник света ~3 люкс) | ![]() | ![]() | ![]() |
Как было отмечено, качество изображения значительно улучшается при стандартной реализации.











