技术科普平台调试-⾃动曝光（AE）
第54期
⾃动曝光（AE）是平台3A算法中很重要的模块，它决定了⼿机拍摄得到图⽚的明暗，如下图所⽰，⽋曝和过曝都会影响拍摄效果。
图像亮度主要由光圈、曝光时间、ISO三者共同决定。
光圈
控制进光量；
曝光时间
曝光时间
感光芯⽚光⼦采样时间；
ISO
增益
为了使我们更好理解这三个概念，这⾥⽤⽔池蓄⽔的模型来解释它们。
⾸先，我们把图⽚亮度（感光芯⽚成像的进光量）⽐作⽔容量，那么图⽚⽋曝、过曝和正常，相当于⽔池⾥⽔容量不⾜，溢出，适中。
假如现在我们要往⽔池⾥放⽔，光圈好⽐⽔龙头⼝的⼤⼩，⽔龙头的⼝越⼩，相同时间内进⼊⽔池的⽔就越少；⽔龙头的⼝越⼤，相同时间内进⼊⽔池的⽔就越多（即光圈越⼩，进光量越⼩；光圈越⼤，进光量越⼤）
曝光时间好⽐⽔龙头放⽔时间，时间越短，进⼊⽔池的⽔就越少；放⽔时间越长，进⼊⽔池的⽔就越多。（即曝光时间越短，进光量越⼩；曝光时间越长，进光量越⼤）
ISO就是⼀张滤⽹，滤⽹越疏，进⼊⽔池的⽔就越多，同时杂质也越多；滤⽹越密，进⼊⽔池的⽔就越少，同时杂质也越少（即ISO越低，进光量越⼩，同时画质越好；ISO越⾼，进光量越⼤，同时噪点越多，画质越差）
什么是⾃动曝光
⼿机摄像头的光圈⼤⼩⼀般是固定的，所以⼿机拍照的亮度由曝光时间和增益(ISO)来控制。⼿机平台⾃动曝光就是相机代替⼈的操作，⾃动调节曝光时间、ISO，使得所摄物体亮度正常。
第⼀，如何分辨⽔池中⽔适不适中（相机不如⼈眼这样可以直观的分辨图像明暗，如何判断这幅图像是否亮度合适）；
第⼆，如何合理控制⽔龙头开启时间和筛⽹疏密（如何调整曝光时间、ISO调节的⽐例）。
我们先看第⼀个问题，想知道⼿机如何判断这幅图像是否亮度合适，我们先要了解曝光的亮度标准。
曝光的亮度标准
我们都知道模组中感光芯⽚接收物体反射的光才可以转换为我们看到的图像。因此图⽚上物体的亮度（也可称为灰度）是由物体对光线的反射率来决定的，例如纯⿊⾊的反射率是0，纯⽩⾊的反射率是100%。
下图为灰度从低到⾼的⽰意图：
科学家认为⾃然界的平均反射率是18%，我们称之为18%中间灰度。因此采⽤了⼀个简单粗暴⽽⼜⾏之有效的⽅法，统⼀将图像整体平均亮度设置为18%中间灰度的亮度。
⾃动曝光算法
有了⾃动曝光的标准，也就确⽴了曝光⽬标，⼿机平台通过算法⾃动曝光算法来实现。
⽬前⽐较常见的算法有平均亮度法、权重均值法、亮度直⽅图等。其中最普遍的就是平均亮度法。平均亮度法就是对图像所以像素亮度求平均值，通过不断调整曝光参数最终达到⽬标亮度。⽽权重均值法是对图像不同区域设置不同权重来计算图像亮度，例如相机中的各种测光模式的选择就是改变不同区域的权重。亮度直⽅图法是通过为直⽅图中峰值分配不同权重来计算图像亮度。
下⾯⾃动曝光实现的过程：
第⼀个问题我想你应该明⽩了吧！再来看第⼆个问题：如何调整曝光时间、ISO调节的⽐例。在⼿机摄像头光圈不变的情况下，曝光值曝光时间、增益（ISO）共同决定，当计算出⼀个曝光值，曝光时间、增益有很多种组合⽅式。增加曝光时间可能会减⼩⼿机的帧率，造成相机卡顿或者拍照模糊；增加ISO会使图⽚噪点增加，怎么组合才是最佳的，曝光表来告诉你！
曝光表
怎样看直方图才算曝光正常
曝光表即为曝光曲线，表中每个曝光量对应⼀组参数。⼿机中曝光曲线可以通过平台效果调试⼯程师来调试的。
我们来下⾯这张曝光表：
横轴可以理解为曝光表的第⼏组参数，称为Index，例如第400组参数，此时的ISO为30左右，曝光时间为4000左右。
学习完这些，让我们来思考⼀个问题，当⼿机识别到图⽚偏暗了，会如何调控Index呢？
赶快在评论区留下你的答案吧！
实习记者⼁Jerry
部分图⾃⽹络侵删
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