高動態範圍 (HDR) 和低光相片擷取

發行項
04/15/2024

本文說明如何使用 AdvancedPhotoCapture 類別來擷取高動態範圍 (HDR) 相片。此 API 也可讓您在處理最終影像完成之前，從 HDR 擷取取得參考畫面。

與 HDR 擷取相關的其他文章包括：

您可以使用 SceneAnalysisEffect 讓系統評估媒體擷取預覽串流的內容，以判斷 HDR 處理是否會改善擷取結果。如需詳細資訊，請參閱 MediaCapture 的場景分析。
使用 HdrVideoControl 即可使用 Windows 內建 HDR 處理演算法來擷取影片。如需詳細資訊，請參閱擷取影片的擷取裝置控制項。
您可以使用 VariablePhotoSequenceCapture 來擷取相片序列，每個相片都有不同的擷取設定，並實作您自己的 HDR 或其他處理演算法。有關詳細資訊，請參閱可變相片序列。

注意

從 Windows 10 版本 1709 開始，支援同時錄製影片和使用 AdvancedPhotoCapture。以前的版本不支援此功能。此變更意味著您可以同時擁有準備好的 LowLagMediaRecording 和 AdvancedPhotoCapture。您可以在呼叫 MediaCapture.PrepareAdvancedPhotoCaptureAsync 和 AdvancedPhotoCapture.FinishAsync 之間開始或停止錄影。您也可以在錄製影片時呼叫 AdvancedPhotoCapture.CaptureAsync。不過，某些 AdvancedPhotoCapture 案例，例如在錄製視訊時擷取 HDR 相片，會導致 HDR 擷取改變某些視訊畫面，因而產生負面使用者體驗。因此，在錄製影片時，AdvancedPhotoControl.SupportedModes 所傳回的模式清單會有所不同。您應該在啟動或停止影片錄製之後立即檢查此值，以確保目前影片錄製狀態支援所需的模式。

注意

從 Windows 10 版本 1709 開始，當 AdvancedPhotoCapture 設定為 HDR 模式時，FlashControl.Enabled 屬性的設定將被忽略，並且閃光燈永遠不會閃光。對於其他擷取模式，如為 FlashControl.Enabled，它將覆蓋 AdvancedPhotoCapture 設定並導致使用閃光燈擷取普通相片。如果 Auto 設定為 true，則 AdvancedPhotoCapture 可能會也可能不會使用閃光燈，具體取決於相機驅動程式針對目前場景條件的預設行為。在先前的版本中，AdvancedPhotoCapture 閃光燈設定始終會覆寫 FlashControl.Enabled 設定。

注意

本文以使用 MediaCapture 進行基本相片、視訊和音訊的擷取中所討論的概念和程式碼為基礎，說明實作基本相片和視訊擷取的步驟。我們建議您先熟悉該文章中的基本媒體擷取模式後，再繼續進行更進階的擷取案例。本文中的程式碼假設您的應用程式已經有已正確初始化的 MediaCapture 執行個體。

有一個通用 Windows 範例示範了 AdvancedPhotoCapture 類別的使用，您可以使用它來查看內容中使用的 API 或做為您自己的應用程式的起點。有關詳細資訊，請參閱相機進階擷取範例。

進階相片擷取命名空間

本文中的程式碼範例除了基本媒體擷取所需的命名空間之外，也會使用下列命名空間中的 API。

using Windows.Media.Core;
using Windows.Media.Devices;

HDR 相片擷取

判斷目前裝置是否支援 HDR 相片擷取

本文所述的 HDR 擷取技術是使用 AdvancedPhotoCapture 物件來執行。並非所有裝置都支援使用 AdvancedPhotoCapture 進行 HDR 擷取。透過取得 MediaCapture 物件的 VideoDeviceController，然後取得 AdvancedPhotoControl 屬性，判斷目前執行應用程式的裝置是否支援該技術。檢查視訊裝置控制器的 SupportedModes 集合，以查看它是否包含 AdvancedPhotoMode.Hdr。如果是這樣，則支援使用 AdvancedPhotoCapture 進行 HDR 擷取。

bool _hdrSupported;
private void IsHdrPhotoSupported()
{
    _hdrSupported = _mediaCapture.VideoDeviceController.AdvancedPhotoControl.SupportedModes.Contains(Windows.Media.Devices.AdvancedPhotoMode.Hdr);
}

設定和準備 AdvancedPhotoCapture 物件

因為您必須從程式碼內的多個位置存取 AdvancedPhotoCapture 執行個體，因此您應該宣告成員變數來保存物件。

private AdvancedPhotoCapture _advancedCapture;

在您的應用程式中，初始化 MediaCapture 物件後，建立 AdvancedPhotoCaptureSettings 物件並將模式設為 AdvancedPhotoMode.Hdr。呼叫 AdvancedPhotoControl 物件的 Configure 方法，傳入您建立的 AdvancedPhotoCaptureSettings 物件。

呼叫 MediaCapture 物件的 PrepareAdvancedPhotoCaptureAsync，傳入指定擷取應使用的編碼類型的 ImageEncodingProperties 物件。 ImageEncodingProperties 類別提供靜態方法來建立 MediaCapture 支援的影像編碼。

PrepareAdvancedPhotoCaptureAsync 會 傳回您將用來初始化相片擷取的 AdvancedPhotoCapture 物件。您可以使用此物件來註冊 OptionalReferencePhotoCaptured 和 AllPhotosCaptured 的處理常式，本文稍後將討論這些處理常式。

if (_hdrSupported == false) return;

// Choose HDR mode
var settings = new AdvancedPhotoCaptureSettings { Mode = AdvancedPhotoMode.Hdr };

// Configure the mode
_mediaCapture.VideoDeviceController.AdvancedPhotoControl.Configure(settings);

// Prepare for an advanced capture
_advancedCapture = 
    await _mediaCapture.PrepareAdvancedPhotoCaptureAsync(ImageEncodingProperties.CreateUncompressed(MediaPixelFormat.Nv12));

// Register for events published by the AdvancedCapture
_advancedCapture.AllPhotosCaptured += AdvancedCapture_AllPhotosCaptured;
_advancedCapture.OptionalReferencePhotoCaptured += AdvancedCapture_OptionalReferencePhotoCaptured;

擷取 HDR 相片

透過呼叫 AdvancedPhotoCapture 物件的 CaptureAsync 方法擷取 HDR 相片。此方法會傳回 AdvancedCapturedPhoto 物件，該物件在其 Frame 屬性中提供擷取的相片。

try
{

    // Start capture, and pass the context object
    AdvancedCapturedPhoto advancedCapturedPhoto = await _advancedCapture.CaptureAsync();

    using (var frame = advancedCapturedPhoto.Frame)
    {
        // Read the current orientation of the camera and the capture time
        var photoOrientation = CameraRotationHelper.ConvertSimpleOrientationToPhotoOrientation(
            _rotationHelper.GetCameraCaptureOrientation());
        var fileName = String.Format("SimplePhoto_{0}_HDR.jpg", DateTime.Now.ToString("HHmmss"));
        await SaveCapturedFrameAsync(frame, fileName, photoOrientation);
    }
}
catch (Exception ex)
{
    Debug.WriteLine("Exception when taking an HDR photo: {0}", ex.ToString());
}

大部分攝影應用程式會想要將擷取相片的旋轉編碼成影像檔案，以便其他應用程式和裝置正確顯示相片。這個範例示範如何使用協助程式類別 CameraRotationHelper 來計算檔案的正確方向。此類別會在使用 MediaCapture 處理裝置方向一文中完整描述並列出。

本文稍後將討論 SaveCapturedFrameAsync 協助程式方法，該方法將影像儲存到磁碟。

取得選擇性參考畫面

HDR 程式會擷取多個畫面，然後在擷取所有畫面之後，將它們複合成單一影像。您可以在擷取畫面之後，但在整個 HDR 程序完成之前透過處理 OptionalReferencePhotoCaptured 事件來存取該畫面。如果您只對最終 HDR 相片結果感興趣，就不需要這麼做。

重要

OptionalReferencePhotoCaptured 不會在支援硬體 HDR 的裝置上引發，因此不會產生參考畫面。您的應用程式應該處理未引發此事件的情況。

由於參考畫面在呼叫 CaptureAsync 的內容之外到達，因此提供了一種機制來將內容資訊傳遞到 OptionalReferencePhotoCaptured 處理常式。首先，您應該呼叫將包含內容資訊的物件。此物件的名稱和內容由您決定。此範例會定義物件，該物件具有成員來追蹤擷取的檔名和相機方向。

public class MyAdvancedCaptureContextObject
{
    public string CaptureFileName;
    public PhotoOrientation CaptureOrientation;
}

建立內容物件的新執行個體，填入其成員，然後將其傳入接受物件做為參數的 CaptureAsync 多載。

// Read the current orientation of the camera and the capture time
var photoOrientation = CameraRotationHelper.ConvertSimpleOrientationToPhotoOrientation(
        _rotationHelper.GetCameraCaptureOrientation());
var fileName = String.Format("SimplePhoto_{0}_HDR.jpg", DateTime.Now.ToString("HHmmss"));

// Create a context object, to identify the capture in the OptionalReferencePhotoCaptured event
var context = new MyAdvancedCaptureContextObject()
{
    CaptureFileName = fileName,
    CaptureOrientation = photoOrientation
};

// Start capture, and pass the context object
AdvancedCapturedPhoto advancedCapturedPhoto = await _advancedCapture.CaptureAsync(context);

在 OptionalReferencePhotoCaptured 事件處理常式中，將 OptionalReferencePhotoCapturedEventArgs 物件的 Context 屬性轉換為內容物件類別。此範例修改檔案名稱以區分參考畫面影像和最終 HDR 影像，然後呼叫 SaveCapturedFrameAsync 協助程式方法來儲存影像。

private async void AdvancedCapture_OptionalReferencePhotoCaptured(AdvancedPhotoCapture sender, OptionalReferencePhotoCapturedEventArgs args)
{
    // Retrieve the context (i.e. what capture does this belong to?)
    var context = args.Context as MyAdvancedCaptureContextObject;

    // Remove "_HDR" from the name of the capture to create the name of the reference
    var referenceName = context.CaptureFileName.Replace("_HDR", "");

    using (var frame = args.Frame)
    {
        await SaveCapturedFrameAsync(frame, referenceName, context.CaptureOrientation);
    }
}

擷取所有畫面時收到通知

HDR 相片擷取有兩個步驟。首先，會擷取多個畫面，然後將畫面處理到最終 HDR 影像中。當來源 HDR 畫面仍在擷取時，您無法啟動另一個擷取，但是您可以在擷取所有畫面之後，但在 HDR 後置處理完成之前啟動擷取。當 HDR 擷取完成時，將引發 AllPhotosCaptured 事件，讓您知道可以啟動另一次擷取。典型的案例是在 HDR 擷取開始時停用 UI 的擷取按鈕，然後在引發 AllPhotosCaptured 時重新啟用它。

private void AdvancedCapture_AllPhotosCaptured(AdvancedPhotoCapture sender, object args)
{
    // Update UI to enable capture button
}

清除 AdvancedPhotoCapture 物件

當您的應用程式完成擷取後，在處理 MediaCapture 物件之前，您應該透過呼叫 FinishAsync 並將成員變數設為 null 來關閉 AdvancedPhotoCapture 物件。

await _advancedCapture.FinishAsync();
_advancedCapture = null;

低光相片擷取

從 Windows 10 版本 1607 開始，AdvancedPhotoCapture 可用來使用內建演算法來擷取相片，以增強在低光設定中擷取相片的品質。當您使用 AdvancedPhotoCapture 類別的低光功能時，系統將評估目前場景，並根據需要應用演算法來補償低光條件。如果系統判斷不需要演算法，則會改為執行一般擷取。

在使用低光相片擷取之前，請透過取得 MediaCapture 物件的 VideoDeviceController，然後取得 AdvancedPhotoControl 屬性來確定目前執行應用程式的裝置是否支援該技術。檢查視訊裝置控制器的 SupportedModes 集合以查看它是否包含 AdvancedPhotoMode.LowLight。如果包含，則支援使用 AdvancedPhotoCapture 進行低光擷取。

bool _lowLightSupported;

_lowLightSupported = 
_mediaCapture.VideoDeviceController.AdvancedPhotoControl.SupportedModes.Contains(Windows.Media.Devices.AdvancedPhotoMode.LowLight);

接下來，宣告成員變數以儲存 AdvancedPhotoCapture 物件。

private AdvancedPhotoCapture _advancedCapture;

在您的應用程式中，初始化 MediaCapture 物件後，建立 AdvancedPhotoCaptureSettings 物件並將模式設為 AdvancedPhotoMode.LowLight。呼叫 AdvancedPhotoControl 物件的Configure 方法，傳入您建立的 AdvancedPhotoCaptureSettings 物件。

呼叫 MediaCapture 物件的 PrepareAdvancedPhotoCaptureAsync，傳入指定擷取應使用的編碼類型的 ImageEncodingProperties 物件。

if (_lowLightSupported == false) return;

// Choose LowLight mode
var settings = new AdvancedPhotoCaptureSettings { Mode = AdvancedPhotoMode.LowLight };
_mediaCapture.VideoDeviceController.AdvancedPhotoControl.Configure(settings);

// Prepare for an advanced capture
_advancedCapture = 
    await _mediaCapture.PrepareAdvancedPhotoCaptureAsync(ImageEncodingProperties.CreateUncompressed(MediaPixelFormat.Nv12));

若要擷取相片，請呼叫 CaptureAsync。

AdvancedCapturedPhoto advancedCapturedPhoto = await _advancedCapture.CaptureAsync();
var photoOrientation = ConvertOrientationToPhotoOrientation(GetCameraOrientation());
var fileName = String.Format("SimplePhoto_{0}_LowLight.jpg", DateTime.Now.ToString("HHmmss"));
await SaveCapturedFrameAsync(advancedCapturedPhoto.Frame, fileName, photoOrientation);

與上面的 HDR 範例類似，此範例使用名為 CameraRotationHelper 的協助程式類別來確定應編碼到影像中的旋轉值，以便其他應用程式和裝置可以正確顯示該影像。此類別會在使用 MediaCapture 處理裝置方向一文中完整描述並列出。

本文稍後將討論 SaveCapturedFrameAsync 協助程式方法，該方法將影像儲存到磁碟。

您可以擷取多張低光相片，而無需重新設定 AdvancedPhotoCapture 物件，但擷取完成後，您應該呼叫 FinishAsync 來清除物件和關聯的資源。

await _advancedCapture.FinishAsync();
_advancedCapture = null;

使用 AdvancedCapturedPhoto 物件

AdvancedPhotoCapture.CaptureAsync 會傳回表示擷取的相片的 AdvancedCapturedPhoto 物件。此物件會公開 Frame 屬性，該屬性傳回表示影像的 CapturedFrame 物件。 OptionalReferencePhotoCaptured 事件也在其事件引數中提供了一個 CapturedFrame 物件。取得此類型的物件之後，您可以執行許多動作，包括建立 SoftwareBitmap 或將影像儲存至檔案。

從 CapturedFrame 取得 SoftwareBitmap

只要存取物件的 SoftwareBitmap 屬性，即可從 CapturedFrame 物件取得 SoftwareBitmap。但是，大多數編碼格式不支援 SoftwareBitmap 和 AdvancedPhotoCapture，因此您應該在使用之前檢查並確保該屬性不為 null。

SoftwareBitmap bitmap;
if (advancedCapturedPhoto.Frame.SoftwareBitmap != null)
{
    bitmap = advancedCapturedPhoto.Frame.SoftwareBitmap;
}

在目前版本中，支援 AdvancedPhotoCapture SoftwareBitmap 的唯一編碼格式是未壓縮的 NV12。因此，如果您想要使用這項功能，您必須在呼叫 PrepareAdvancedPhotoCaptureAsync 時指定該編碼方式。

_advancedCapture =
    await _mediaCapture.PrepareAdvancedPhotoCaptureAsync(ImageEncodingProperties.CreateUncompressed(MediaPixelFormat.Nv12));

當然，您一律可以將影像儲存至檔案，然後在個別步驟中將檔案載入 SoftwareBitmap。有關使用 SoftwareBitmap的詳細資訊，請參閱建立、編輯和儲存點陣圖影像。

將 CapturedFrame 儲存至檔案

CapturedFrame 類別實作了 IInputStream 介面，因此它可以用做 BitmapDecoder 的輸入，然後可以使用 BitmapEncoder 將影像資料寫入磁碟。

在下列範例中，會建立使用者圖片庫的新資料夾，並在此資料夾中建立檔案。請注意，您的應用程式必須在應用程式資訊清單檔案中包含圖片庫功能，才能存取此目錄。然後，檔案串流會開啟至指定的檔案。接下來，呼叫 BitmapDecoder.CreateAsync 以從 CapturedFrame 建立解碼器。然後 CreateForTranscodingAsync 會從檔案串流和解碼器建立編碼器。

接下來的步驟使用編碼器的 BitmapProperties 將相片的方向編碼到影像檔案中。如需擷取影像時處理方向的詳細資訊，請參閱使用 MediaCapture 處理裝置方向。

最後，影像會寫入檔案，並呼叫 FlushAsync。

private static async Task<StorageFile> SaveCapturedFrameAsync(CapturedFrame frame, string fileName, PhotoOrientation photoOrientation)
{
    var folder = await KnownFolders.PicturesLibrary.CreateFolderAsync("MyApp", CreationCollisionOption.OpenIfExists);
    var file = await folder.CreateFileAsync(fileName, CreationCollisionOption.GenerateUniqueName);

    using (var inputStream = frame)
    {
        using (var fileStream = await file.OpenAsync(FileAccessMode.ReadWrite))
        {
            var decoder = await BitmapDecoder.CreateAsync(inputStream);
            var encoder = await BitmapEncoder.CreateForTranscodingAsync(fileStream, decoder);
            var properties = new BitmapPropertySet {
                { "System.Photo.Orientation", new BitmapTypedValue(photoOrientation, PropertyType.UInt16) } };
            await encoder.BitmapProperties.SetPropertiesAsync(properties);
            await encoder.FlushAsync();
        }
    }
    return file;
}

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HDR 相片擷取

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低光相片擷取

使用 AdvancedCapturedPhoto 物件

從 CapturedFrame 取得 SoftwareBitmap

將 CapturedFrame 儲存至檔案

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