Xamarin.iOS 中的手動相機控制件

發行項
06/01/2023

iOS 8 提供的 AVFoundation Framework 手動相機控制程式可讓行動應用程式完全控制 iOS 裝置的相機。這種精細的控制等級可以用來建立專業層級的相機應用程式，並藉由調整相機的參數，同時拍攝靜止影像或視訊，提供藝術家組合。

這些控件在開發科學或工業應用程式時也很有用，其中結果較不適合影像的正確性或美性，而且更適合用來醒目提示所拍攝影像的一些特徵或元素。

AVFoundation 擷取物件

無論是使用 iOS 裝置上的相機拍攝視訊還是靜止影像，用來擷取這些影像的程式基本上都相同。這是使用預設自動相機控制元件的應用程式，或利用新手動相機控制件的應用程式：

輸入會透過 AVCaptureDeviceInput AVCaptureConnection從擷取到 AVCaptureSession 。結果是輸出為靜止影像或視訊串流。整個程式是由所 AVCaptureDevice控制。

提供的手動控件

使用 iOS 8 所提供的新 API，應用程式可以控制下列相機功能：

手動焦點 – 允許使用者直接控制焦點，應用程式可以提供對拍攝影像的更多控制權。
手動曝光 – 藉由提供對曝光的手動控制，應用程式可以提供更多自由給使用者，並允許他們達到風格化的外觀。
手動白平衡 – 白平衡 可用來調整影像中的色彩，通常使其看起來很逼真。不同的光源有不同的色彩溫度，用來擷取影像的相機設定會調整以彌補這些差異。同樣地，藉由允許使用者控制白平衡，用戶可以進行無法自動進行的調整。

iOS 8 提供現有 iOS API 的擴充功能和增強功能，以提供對影像擷取程式的更精細控制。

需求

完成本文中說明的步驟需要下列各項：

Xcode 7+ 和 iOS 8 或更新版本 – Apple 的 Xcode 7 和 iOS 8 或更新 API 必須在開發人員的電腦上安裝和設定。
Visual Studio for Mac – 應在使用者裝置上安裝及設定最新版本的 Visual Studio for Mac。
iOS 8 裝置 – 執行最新版 iOS 8 的 iOS 裝置。無法在 iOS 模擬器中測試相機功能。

一般AV擷取設定

在 iOS 裝置上錄製視訊時，一律需要一些一般設定程式碼。本節將涵蓋從 iOS 裝置相機錄製視訊所需的最小設定，並在中 UIImageView實時顯示該視訊。

輸出範例緩衝區委派

其中一個專案是用來監視範例輸出緩衝區的委派，並顯示從緩衝區擷取到 UIImageView 應用程式 UI 中的影像。

下列例程會監視範例緩衝區並更新UI：

using System;
using Foundation;
using UIKit;
using System.CodeDom.Compiler;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using AVFoundation;
using CoreVideo;
using CoreMedia;
using CoreGraphics;

namespace ManualCameraControls
{
    public class OutputRecorder : AVCaptureVideoDataOutputSampleBufferDelegate
    {
        #region Computed Properties
        public UIImageView DisplayView { get; set; }
        #endregion

        #region Constructors
        public OutputRecorder ()
        {

        }
        #endregion

        #region Private Methods
        private UIImage GetImageFromSampleBuffer(CMSampleBuffer sampleBuffer) {

            // Get a pixel buffer from the sample buffer
            using (var pixelBuffer = sampleBuffer.GetImageBuffer () as CVPixelBuffer) {
                // Lock the base address
                pixelBuffer.Lock (0);

                // Prepare to decode buffer
                var flags = CGBitmapFlags.PremultipliedFirst | CGBitmapFlags.ByteOrder32Little;

                // Decode buffer - Create a new colorspace
                using (var cs = CGColorSpace.CreateDeviceRGB ()) {

                    // Create new context from buffer
                    using (var context = new CGBitmapContext (pixelBuffer.BaseAddress,
                        pixelBuffer.Width,
                        pixelBuffer.Height,
                        8,
                        pixelBuffer.BytesPerRow,
                        cs,
                        (CGImageAlphaInfo)flags)) {

                        // Get the image from the context
                        using (var cgImage = context.ToImage ()) {

                            // Unlock and return image
                            pixelBuffer.Unlock (0);
                            return UIImage.FromImage (cgImage);
                        }
                    }
                }
            }
        }
        #endregion

        #region Override Methods
        public override void DidOutputSampleBuffer (AVCaptureOutput captureOutput, CMSampleBuffer sampleBuffer, AVCaptureConnection connection)
        {
            // Trap all errors
            try {
                // Grab an image from the buffer
                var image = GetImageFromSampleBuffer(sampleBuffer);

                // Display the image
                if (DisplayView !=null) {
                    DisplayView.BeginInvokeOnMainThread(() => {
                        // Set the image
                        if (DisplayView.Image != null) DisplayView.Image.Dispose();
                        DisplayView.Image = image;

                        // Rotate image to the correct display orientation
                        DisplayView.Transform = CGAffineTransform.MakeRotation((float)Math.PI/2);
                    });
                }

                // IMPORTANT: You must release the buffer because AVFoundation has a fixed number
                // of buffers and will stop delivering frames if it runs out.
                sampleBuffer.Dispose();
            }
            catch(Exception e) {
                // Report error
                Console.WriteLine ("Error sampling buffer: {0}", e.Message);
            }
        }
        #endregion
    }
}

有了此例程， AppDelegate 即可修改以開啟AV擷取會話來錄製即時影片摘要。

建立AV擷取會話

AV 擷取會話可用來控制從iOS裝置相機錄製即時視訊，而且需要影片才能進入iOS應用程式。由於範例 ManualCameraControl 應用程式在數個不同的位置使用擷取會話，因此它會在中 AppDelegate 設定，並提供給整個應用程式使用。

執行下列動作來修改應用程式的 AppDelegate ，並新增必要的程式碼：

按兩下 AppDelegate.cs 方案總管中的檔案，以開啟它進行編輯。

將下列 using 語句新增至檔案頂端：

using System;
using Foundation;
using UIKit;
using System.CodeDom.Compiler;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using AVFoundation;
using CoreVideo;
using CoreMedia;
using CoreGraphics;
using CoreFoundation;

將下列私用變數和計算屬性新增至 AppDelegate 類別：

#region Private Variables
private NSError Error;
#endregion

#region Computed Properties
public override UIWindow Window {get;set;}
public bool CameraAvailable { get; set; }
public AVCaptureSession Session { get; set; }
public AVCaptureDevice CaptureDevice { get; set; }
public OutputRecorder Recorder { get; set; }
public DispatchQueue Queue { get; set; }
public AVCaptureDeviceInput Input { get; set; }
#endregion

覆寫完成的方法，並將它變更為：

public override void FinishedLaunching (UIApplication application)
{
    // Create a new capture session
    Session = new AVCaptureSession ();
    Session.SessionPreset = AVCaptureSession.PresetMedium;

    // Create a device input
    CaptureDevice = AVCaptureDevice.DefaultDeviceWithMediaType (AVMediaType.Video);
    if (CaptureDevice == null) {
        // Video capture not supported, abort
        Console.WriteLine ("Video recording not supported on this device");
        CameraAvailable = false;
        return;
    }

    // Prepare device for configuration
    CaptureDevice.LockForConfiguration (out Error);
    if (Error != null) {
        // There has been an issue, abort
        Console.WriteLine ("Error: {0}", Error.LocalizedDescription);
        CaptureDevice.UnlockForConfiguration ();
        return;
    }

    // Configure stream for 15 frames per second (fps)
    CaptureDevice.ActiveVideoMinFrameDuration = new CMTime (1, 15);

    // Unlock configuration
    CaptureDevice.UnlockForConfiguration ();

    // Get input from capture device
    Input = AVCaptureDeviceInput.FromDevice (CaptureDevice);
    if (Input == null) {
        // Error, report and abort
        Console.WriteLine ("Unable to gain input from capture device.");
        CameraAvailable = false;
        return;
    }

    // Attach input to session
    Session.AddInput (Input);

    // Create a new output
    var output = new AVCaptureVideoDataOutput ();
    var settings = new AVVideoSettingsUncompressed ();
    settings.PixelFormatType = CVPixelFormatType.CV32BGRA;
    output.WeakVideoSettings = settings.Dictionary;

    // Configure and attach to the output to the session
    Queue = new DispatchQueue ("ManCamQueue");
    Recorder = new OutputRecorder ();
    output.SetSampleBufferDelegate (Recorder, Queue);
    Session.AddOutput (output);

    // Let tabs know that a camera is available
    CameraAvailable = true;
}

儲存對檔案所做的變更。

有了此程式代碼，即可輕鬆地實作手動相機控件以進行實驗和測試。

手動焦點

藉由允許使用者直接控制焦點，應用程式可以提供對拍攝影像的更藝術控制。

例如，專業攝影師可以軟化影像的焦點，以達到博克效果。或者，建立焦點提取效果。

對於科學家或醫學應用程式的寫入者，應用程式可能想要以程式設計方式移動鏡頭進行實驗。新的 API 可讓終端使用者或應用程式在拍攝影像時控制焦點的方式。

焦點的運作方式

在討論在 IOS 8 應用程式中控制焦點的詳細數據之前。讓我們快速瞭解焦點在 iOS 裝置中的運作方式：

光線會進入 iOS 裝置上的相機鏡頭，並將焦點放在影像感測器上。鏡頭與感測器之間的距離控制焦點（影像將呈現最尖銳的區域）與感測器的關係。鏡頭距離感測器越遠，距離物體看起來最銳利，距離物體越近，物體看起來最銳利。

在 iOS 裝置中，鏡頭會透過磁力和彈簧更接近或更遠的感測器。因此，鏡頭的確切定位是不可能的，因為它會因裝置到裝置而有所不同，而且可能會受到如裝置方向或裝置和彈簧年齡等參數的影響。

重要焦點詞彙

處理焦點時，開發人員應該熟悉幾個詞彙：

欄位深度 – 最接近與最遠焦點對象之間的距離。
巨集 - 這是焦點光譜的近端，也是鏡頭可以聚焦的最接近距離。
無限 – 這是焦點光譜的遠端，也是鏡頭可以聚焦的最遠距離。
超focal Distance – 這是焦點光譜中的點，其中框架中最遠的物件只是在焦點的遠端。換句話說，這是最大化欄位深度的焦點位置。
鏡頭位置 – 這就是控制上述所有字詞的內容。這是鏡頭與感測器的距離，因此是焦點控制器。

考慮到這些詞彙和知識，新的手動焦點控件可以在iOS 8應用程式中成功實作。

現有的焦點控制件

iOS 7 和舊版，透過 FocusMode屬性提供現有的焦點控件，如下所示：

AVCaptureFocusModeLocked – 焦點鎖定在單一焦點點。
AVCaptureFocusModeAutoFocus – 相機會將鏡頭掃過所有焦點，直到它找到尖銳的焦點，然後停留在那裡。
AVCaptureFocusModeContinuousAutoFocus – 每當相機偵測到失焦時，相機就會重新對焦。

現有的控件也透過FocusPointOfInterest 屬性提供可設定的景點，讓使用者可以點選以專注於特定區域。應用程式也可以藉由監視 IsAdjustingFocus 屬性來追蹤鏡頭移動。

此外，屬性所提供的 AutoFocusRangeRestriction 範圍限制為：

AVCaptureAutoFocusRangeRestrictionNear – 將自動對焦限制在附近的深度。在掃描 QR 代碼或條碼等情況下很有用。
AVCaptureAutoFocusRangeRestrictionFar – 將自動對焦限制為遠距深度。在已知無關的對象位於檢視字段（例如視窗框架）的情況下很有用。

最後， SmoothAutoFocus 有屬性會減緩自動焦點演算法的速度，並在錄製視訊時以較小的增量逐步執行它，以避免移動成品。

iOS 8 中的新焦點控件

除了 iOS 7 和更新版本所提供的功能之外，下列功能現在可用於控制 iOS 8 中的焦點：

鎖定焦點時，鏡頭位置的完整手動控制。
任何焦點模式中鏡頭位置的索引鍵/值觀察。

為了實作上述功能，類別 AVCaptureDevice 已修改為包含只讀 LensPosition 屬性，用來取得相機鏡頭的目前位置。

若要手動控制鏡頭位置，擷取裝置必須處於鎖定的焦點模式。範例：

CaptureDevice.FocusMode = AVCaptureFocusMode.Locked;

SetFocusModeLocked擷取裝置的方法是用來調整相機鏡頭的位置。您可以選擇性回呼例程，以在變更生效時取得通知。範例：

ThisApp.CaptureDevice.LockForConfiguration(out Error);
ThisApp.CaptureDevice.SetFocusModeLocked(Position.Value,null);
ThisApp.CaptureDevice.UnlockForConfiguration();

如上述程式代碼所示，擷取裝置必須鎖定進行設定，才能變更 Lens Position。有效的 Lens Position 值介於 0.0 和 1.0 之間。

手動焦點範例

在一般 AV 擷取安裝程式程式代碼就緒后， UIViewController 可以將新增至應用程式的分鏡腳本，並如下所示進行設定：

檢視包含下列主要元素：

UIImageView，顯示影片摘要。
UISegmentedControl，將焦點模式從 [自動] 變更為 [鎖定]。
UISlider，會顯示並更新目前的 Lens 位置。

請執行下列動作，以連接手動焦點控制器：

加入以下 using 陳述式：

using System;
using Foundation;
using UIKit;
using System.CodeDom.Compiler;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using AVFoundation;
using CoreVideo;
using CoreMedia;
using CoreGraphics;
using CoreFoundation;
using System.Timers;

新增下列私用變數：

#region Private Variables
private NSError Error;
private bool Automatic = true;
#endregion

新增下列計算屬性：

#region Computed Properties
public AppDelegate ThisApp {
    get { return (AppDelegate)UIApplication.SharedApplication.Delegate; }
}
public Timer SampleTimer { get; set; }
#endregion

覆寫方法並 ViewDidLoad 新增下列程序代碼：

public override void ViewDidLoad ()
{
    base.ViewDidLoad ();

    // Hide no camera label
    NoCamera.Hidden = ThisApp.CameraAvailable;

    // Attach to camera view
    ThisApp.Recorder.DisplayView = CameraView;

    // Create a timer to monitor and update the UI
    SampleTimer = new Timer (5000);
    SampleTimer.Elapsed += (sender, e) => {
        // Update position slider
        Position.BeginInvokeOnMainThread(() =>{
            Position.Value = ThisApp.Input.Device.LensPosition;
        });
    };

    // Watch for value changes
    Segments.ValueChanged += (object sender, EventArgs e) => {

        // Lock device for change
        ThisApp.CaptureDevice.LockForConfiguration(out Error);

        // Take action based on the segment selected
        switch(Segments.SelectedSegment) {
        case 0:
            // Activate auto focus and start monitoring position
            Position.Enabled = false;
            ThisApp.CaptureDevice.FocusMode = AVCaptureFocusMode.ContinuousAutoFocus;
            SampleTimer.Start();
            Automatic = true;
            break;
        case 1:
            // Stop auto focus and allow the user to control the camera
            SampleTimer.Stop();
            ThisApp.CaptureDevice.FocusMode = AVCaptureFocusMode.Locked;
            Automatic = false;
            Position.Enabled = true;
            break;
        }

        // Unlock device
        ThisApp.CaptureDevice.UnlockForConfiguration();
    };

    // Monitor position changes
    Position.ValueChanged += (object sender, EventArgs e) => {

        // If we are in the automatic mode, ignore changes
        if (Automatic) return;

        // Update Focus position
        ThisApp.CaptureDevice.LockForConfiguration(out Error);
        ThisApp.CaptureDevice.SetFocusModeLocked(Position.Value,null);
        ThisApp.CaptureDevice.UnlockForConfiguration();
    };
}

覆寫方法並 ViewDidAppear 新增下列專案，以在檢視載入時開始錄製：

public override void ViewDidAppear (bool animated)
{
    base.ViewDidAppear (animated);

    // Start udating the display
    if (ThisApp.CameraAvailable) {
        // Remap to this camera view
        ThisApp.Recorder.DisplayView = CameraView;

        ThisApp.Session.StartRunning ();
        SampleTimer.Start ();
    }
}

隨著相機處於自動模式，滑桿會在相機調整焦點時自動移動：
點選 [鎖定] 區段並拖曳位置滑桿以手動調整鏡頭位置：
停止應用程式。

上述程式代碼示範如何在相機處於自動模式時監視鏡頭位置，或使用滑桿來控制鏡頭位置時處於鎖定模式。

手動曝光

曝光是指相對於來源亮度的影像亮度，取決於感測器的光線命中多少，以及感測器的增益等級（ISO 對應）。藉由提供對曝光的手動控制，應用程式可以為使用者提供更多自由，並讓他們達到風格化的外觀。

使用手動曝光控件，使用者可以從不切實際的明亮到黑暗和喜怒無情地拍攝影像：

同樣地，這可以自動使用科學應用程式的程式設計控件，或透過應用程式使用者介面所提供的手動控件來完成。無論哪種方式，新的 iOS 8 曝光 API 都提供相機曝光設定的精細控制。

曝光的運作方式

討論在 IOS 8 應用程式中控制曝光的詳細數據之前。讓我們快速瞭解曝光的運作方式：

用來控制曝光的三個基本元素如下：

快門速度 – 這是快門開啟讓光線進入相機感測器的時間長度。快門打開的時間越短，光線越少，圖像越清晰（運動模糊少）。快門打開越長，光線越亮，發生的動作越模糊。
ISO 對應 – 這是從電影攝影借用的術語，是指電影中化學物質對光線的敏感度。電影中的 ISO 值較低，穀物和更精細的色彩複製：數字感測器上的 ISO 值較低，但亮度較低。 ISO 值越高，影像越亮，但感測器雜訊就越亮。數字感測器上的“ISO”是電子增益的測量值，而不是實體特徵。
鏡頭光圈 – 這是鏡頭開啟的大小。在所有 iOS 裝置上，鏡頭光圈都是固定的，因此唯一可用來調整曝光的兩個值是快門速度和 ISO。

連續自動曝光的運作方式

瞭解手動曝光的運作方式之前，最好先了解持續自動曝光在iOS裝置中的運作方式。

第一個是自動曝光區塊，它有計算理想曝光的工作，並持續被喂計量統計數據。它使用這項資訊來計算 ISO 和快門速度的最佳混合，讓場景亮起。此迴圈稱為 AE 迴圈。

鎖定曝光的運作方式

接下來，讓我們檢查鎖定暴露在iOS裝置中的運作方式。

同樣地，您有嘗試計算最佳 iOS 和持續時間值的自動曝光區塊。不過，在此模式中，AE 區塊會與計量統計數據引擎中斷連線。

現有的曝光控制件

iOS 7 和更新版本，透過 ExposureMode 屬性提供下列現有的曝光控件：

AVCaptureExposureModeLocked – 範例場景一次，並在整個場景中使用這些值。
AVCaptureExposureModeContinuousAutoExposure – 持續取樣場景，以確保場景已亮起。

ExposurePointOfInterest可用來點選以公開場景，方法是選取要公開的目標物件，而且應用程式可以監視屬性，以查看何時調整AdjustingExposure曝光。

iOS 8 中的新曝光控件

除了 iOS 7 和更新版本所提供的功能之外，下列功能現在可用於控制 iOS 8 中的曝光：

完全手動自定義曝光。
取得、設定和索引鍵/值觀察 IOS 和快門速度（持續時間）。

若要實作上述功能， AVCaptureExposureModeCustom 已新增模式。當中的相機是自訂模式時，可以使用下列程式代碼來調整曝光持續時間和 ISO：

CaptureDevice.LockForConfiguration(out Error);
CaptureDevice.LockExposure(DurationValue,ISOValue,null);
CaptureDevice.UnlockForConfiguration();

在 [自動] 和 [鎖定] 模式中，應用程式可以使用下列程式代碼來調整自動曝光例程的偏差：

CaptureDevice.LockForConfiguration(out Error);
CaptureDevice.SetExposureTargetBias(Value,null);
CaptureDevice.UnlockForConfiguration();

最小和最大設定範圍取決於應用程式執行中的裝置，因此不應該硬式編碼。請改用下列屬性來取得最小值和最大值範圍：

CaptureDevice.MinExposureTargetBias
CaptureDevice.MaxExposureTargetBias
CaptureDevice.ActiveFormat.MinISO
CaptureDevice.ActiveFormat.MaxISO
CaptureDevice.ActiveFormat.MinExposureDuration
CaptureDevice.ActiveFormat.MaxExposureDuration

如上述程式代碼所示，擷取裝置必須鎖定進行設定，才能進行曝光變更。

手動曝光範例

在一般 AV 擷取安裝程式程式代碼就緒后， UIViewController 可以將新增至應用程式的分鏡腳本，並如下所示進行設定：

檢視包含下列主要元素：

UIImageView，顯示影片摘要。
UISegmentedControl，將焦點模式從 [自動] 變更為 [鎖定]。
顯示並更新 Offset、Duration、ISO 和 Bias 的四 UISlider 個控件。

請執行下列動作，以連接手動曝光控制器：

加入以下 using 陳述式：

using System;
using Foundation;
using UIKit;
using System.CodeDom.Compiler;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using AVFoundation;
using CoreVideo;
using CoreMedia;
using CoreGraphics;
using CoreFoundation;
using System.Timers;

新增下列私用變數：

#region Private Variables
private NSError Error;
private bool Automatic = true;
private nfloat ExposureDurationPower = 5;
private nfloat ExposureMinimumDuration = 1.0f/1000.0f;
#endregion

新增下列計算屬性：

#region Computed Properties
public AppDelegate ThisApp {
    get { return (AppDelegate)UIApplication.SharedApplication.Delegate; }
}
public Timer SampleTimer { get; set; }
#endregion

覆寫方法並 ViewDidLoad 新增下列程序代碼：

public override void ViewDidLoad ()
{
    base.ViewDidLoad ();

    // Hide no camera label
    NoCamera.Hidden = ThisApp.CameraAvailable;

    // Attach to camera view
    ThisApp.Recorder.DisplayView = CameraView;

    // Set min and max values
    Offset.MinValue = ThisApp.CaptureDevice.MinExposureTargetBias;
    Offset.MaxValue = ThisApp.CaptureDevice.MaxExposureTargetBias;

    Duration.MinValue = 0.0f;
    Duration.MaxValue = 1.0f;

    ISO.MinValue = ThisApp.CaptureDevice.ActiveFormat.MinISO;
    ISO.MaxValue = ThisApp.CaptureDevice.ActiveFormat.MaxISO;

    Bias.MinValue = ThisApp.CaptureDevice.MinExposureTargetBias;
    Bias.MaxValue = ThisApp.CaptureDevice.MaxExposureTargetBias;

    // Create a timer to monitor and update the UI
    SampleTimer = new Timer (5000);
    SampleTimer.Elapsed += (sender, e) => {
        // Update position slider
        Offset.BeginInvokeOnMainThread(() =>{
            Offset.Value = ThisApp.Input.Device.ExposureTargetOffset;
        });

        Duration.BeginInvokeOnMainThread(() =>{
            var newDurationSeconds = CMTimeGetSeconds(ThisApp.Input.Device.ExposureDuration);
            var minDurationSeconds = Math.Max(CMTimeGetSeconds(ThisApp.CaptureDevice.ActiveFormat.MinExposureDuration), ExposureMinimumDuration);
            var maxDurationSeconds = CMTimeGetSeconds(ThisApp.CaptureDevice.ActiveFormat.MaxExposureDuration);
            var p = (newDurationSeconds - minDurationSeconds) / (maxDurationSeconds - minDurationSeconds);
            Duration.Value = (float)Math.Pow(p, 1.0f/ExposureDurationPower);
        });

        ISO.BeginInvokeOnMainThread(() => {
            ISO.Value = ThisApp.Input.Device.ISO;
        });

        Bias.BeginInvokeOnMainThread(() => {
            Bias.Value = ThisApp.Input.Device.ExposureTargetBias;
        });
    };

    // Watch for value changes
    Segments.ValueChanged += (object sender, EventArgs e) => {

        // Lock device for change
        ThisApp.CaptureDevice.LockForConfiguration(out Error);

        // Take action based on the segment selected
        switch(Segments.SelectedSegment) {
        case 0:
            // Activate auto exposure and start monitoring position
            Duration.Enabled = false;
            ISO.Enabled = false;
            ThisApp.CaptureDevice.ExposureMode = AVCaptureExposureMode.ContinuousAutoExposure;
            SampleTimer.Start();
            Automatic = true;
            break;
        case 1:
            // Lock exposure and allow the user to control the camera
            SampleTimer.Stop();
            ThisApp.CaptureDevice.ExposureMode = AVCaptureExposureMode.Locked;
            Automatic = false;
            Duration.Enabled = false;
            ISO.Enabled = false;
            break;
        case 2:
            // Custom exposure and allow the user to control the camera
            SampleTimer.Stop();
            ThisApp.CaptureDevice.ExposureMode = AVCaptureExposureMode.Custom;
            Automatic = false;
            Duration.Enabled = true;
            ISO.Enabled = true;
            break;
        }

        // Unlock device
        ThisApp.CaptureDevice.UnlockForConfiguration();
    };

    // Monitor position changes
    Duration.ValueChanged += (object sender, EventArgs e) => {

        // If we are in the automatic mode, ignore changes
        if (Automatic) return;

        // Calculate value
        var p = Math.Pow(Duration.Value,ExposureDurationPower);
        var minDurationSeconds = Math.Max(CMTimeGetSeconds(ThisApp.CaptureDevice.ActiveFormat.MinExposureDuration),ExposureMinimumDuration);
        var maxDurationSeconds = CMTimeGetSeconds(ThisApp.CaptureDevice.ActiveFormat.MaxExposureDuration);
        var newDurationSeconds = p * (maxDurationSeconds - minDurationSeconds) +minDurationSeconds;

        // Update Focus position
        ThisApp.CaptureDevice.LockForConfiguration(out Error);
        ThisApp.CaptureDevice.LockExposure(CMTime.FromSeconds(p,1000*1000*1000),ThisApp.CaptureDevice.ISO,null);
        ThisApp.CaptureDevice.UnlockForConfiguration();
    };

    ISO.ValueChanged += (object sender, EventArgs e) => {

        // If we are in the automatic mode, ignore changes
        if (Automatic) return;

        // Update Focus position
        ThisApp.CaptureDevice.LockForConfiguration(out Error);
        ThisApp.CaptureDevice.LockExposure(ThisApp.CaptureDevice.ExposureDuration,ISO.Value,null);
        ThisApp.CaptureDevice.UnlockForConfiguration();
    };

    Bias.ValueChanged += (object sender, EventArgs e) => {

        // If we are in the automatic mode, ignore changes
        // if (Automatic) return;

        // Update Focus position
        ThisApp.CaptureDevice.LockForConfiguration(out Error);
        ThisApp.CaptureDevice.SetExposureTargetBias(Bias.Value,null);
        ThisApp.CaptureDevice.UnlockForConfiguration();
    };
}

覆寫方法並 ViewDidAppear 新增下列專案，以在檢視載入時開始錄製：

public override void ViewDidAppear (bool animated)
{
    base.ViewDidAppear (animated);

    // Start udating the display
    if (ThisApp.CameraAvailable) {
        // Remap to this camera view
        ThisApp.Recorder.DisplayView = CameraView;

        ThisApp.Session.StartRunning ();
        SampleTimer.Start ();
    }
}

隨著相機處於自動模式，滑桿會在相機調整曝光時自動移動：
點選 [鎖定] 區段並拖曳 [偏差] 滑桿，以手動調整自動曝光的偏差：
點選 [自定義] 區段並拖曳 [持續時間] 和 [ISO] 滑桿以手動控制曝光：
停止應用程式。

上述程式代碼示範如何在相機處於自動模式時監視曝光設定，以及如何使用滑桿來控制處於鎖定模式或自定義模式時的曝光。

手動白平衡

白平衡控件可讓用戶調整影像中巨無異的平衡，使其看起來更逼真。不同的光源有不同的色彩溫度，而且用來擷取影像的相機設定必須調整，以彌補這些差異。同樣地，通過允許使用者控制白平衡，他們可以進行專業調整，自動例行公事無法達到藝術效果。

例如，日光有藍色的鑄造，而螢光白粉燈有更溫暖的黃色橙色色調。（令人困惑地，「酷」色彩的色彩溫度高於「暖色」色彩。色彩溫度是實體量值，而不是感知溫度。

人類的頭腦非常善於補償色彩溫度的差異，但這是相機不能做的。相機的運作方式是提升不同光譜的色彩，以調整色彩差異。

新的 iOS 8 曝光 API 可讓應用程式控制程式，並提供相機白平衡設定的精細控制。

白平衡的運作方式

在討論在 IOS 8 應用程式中控制白平衡的詳細數據之前。讓我們快速瞭解白平衡的運作方式：

在色彩感知研究中， CIE 1931 RGB 色彩空間和 CIE 1931 XYZ 色彩空間是第一個以數學方式定義的色彩空間。他們於1931年由國際照明委員會（CIE）創建。

上圖顯示人類眼睛可見的所有色彩，從深藍色到明亮的綠色到明亮的紅色。圖表上的任何點都可以使用 X 和 Y 值繪製，如上圖所示。

如圖表中所見，有 X 和 Y 值可以繪製在圖形上，而該圖形會超出人類視覺範圍，因此相機無法重現這些色彩。

上圖中較小的曲線稱為 Planckian Locus，其表示色彩溫度（以度為 kelvin），藍色側（熱度）較高，紅色側的數位較低（冷卻器）。這些適用於一般光源情況。

在混合光源條件下，白平衡調整必須偏離 Planckian Locus，才能進行必要的變更。在這些情況下，調整需要轉移到 CIE 尺規的綠色或紅色/洋紅邊。

iOS 裝置會藉由提升相反的色彩增益來補償色彩轉換。例如，如果場景有太多的藍色，則紅色收益將提升以補償。這些增益值會針對特定裝置進行校正，使其與裝置相依。

現有的白平衡控件

iOS 7 和更新版本透過屬性提供下列現有的 White Balance 控制項 WhiteBalanceMode ：

AVCapture WhiteBalance ModeLocked – 範例場景一次，並在整個場景中使用這些值。
AVCapture WhiteBalance ModeContinuousAutoExposure – 持續取樣場景，以確保其平衡良好。

而且應用程式可以監視 AdjustingWhiteBalance 屬性，以查看何時調整曝光。

iOS 8 中的新白平衡控件

除了 iOS 7 和更新版本所提供的功能之外，下列功能現在可用於控制 iOS 8 中的 White Balance：

完全手動控制裝置 RGB 增益。
取得、設定和索引鍵/值觀察裝置 RGB 收益。
支援使用灰色卡片的白平衡。
從裝置獨立色彩空間來回轉換例程。

若要實作上述功能， AVCaptureWhiteBalanceGain 結構已新增下列成員：

RedGain
GreenGain
BlueGain

最大白平衡收益目前為四（4），可從屬性準備 MaxWhiteBalanceGain 。因此，法律範圍從目前一（1）到 MaxWhiteBalanceGain （4）。

DeviceWhiteBalanceGains屬性可用來觀察目前的值。當相機處於鎖定的白色平衡模式時，使用 SetWhiteBalanceModeLockedWithDeviceWhiteBalanceGains 來調整平衡收益。

轉換例程

轉換例程已新增至 iOS 8，以協助轉換裝置獨立色彩空間。若要實作轉換例程， AVCaptureWhiteBalanceChromaticityValues 結構已新增下列成員：

X - 是從 0 到 1 的值。
Y - 是從 0 到 1 的值。

AVCaptureWhiteBalanceTemperatureAndTintValues結構也已加入下列成員：

Temperature - 是 Kelvin 的浮點值。
Tint - 是從 0 到 150 的綠色或洋紅的位移，正值指向綠色方向，對洋紅色為負值。

CaptureDevice.GetTemperatureAndTintValues使用和 CaptureDevice.GetDeviceWhiteBalanceGains方法，在溫度和色調、色度和 RGB 取得色彩空間之間轉換。

注意

轉換例程越精確，要轉換的值越接近 Planckian Locus。

灰色卡片支援

Apple 使用 Gray World 一詞來參考 iOS 8 內建的灰卡支援。它可讓使用者專注於至少涵蓋框架中心 50% 的實體灰卡，並使用該卡片來調整白平衡。灰卡的目的是要達到白色，其看起來是中性。

這可以在應用程式中實作，方法是提示用戶將實體灰色卡片放在相機前面、監視 GrayWorldDeviceWhiteBalanceGains 屬性，並等到值落下為止。

然後，應用程式會使用屬性的值來套用變更，鎖定方法的 GrayWorldDeviceWhiteBalanceGains White Balance 收益SetWhiteBalanceModeLockedWithDeviceWhiteBalanceGains。

擷取裝置必須鎖定進行設定，才能進行白平衡變更。

手動白平衡範例

在一般 AV 擷取安裝程式程式代碼就緒后， UIViewController 可以將新增至應用程式的分鏡腳本，並如下所示進行設定：

檢視包含下列主要元素：

UIImageView，顯示影片摘要。
UISegmentedControl，將焦點模式從 [自動] 變更為 [鎖定]。
顯示並更新 Temperature 和 Tint 的兩 UISlider 個控件。
UIButton，用來取樣灰卡（灰色世界）空間，並使用這些值設定白色平衡。

請執行下列動作，以連接手動白平衡控制器：

加入以下 using 陳述式：

using System;
using Foundation;
using UIKit;
using System.CodeDom.Compiler;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using AVFoundation;
using CoreVideo;
using CoreMedia;
using CoreGraphics;
using CoreFoundation;
using System.Timers;

新增下列私用變數：

#region Private Variables
private NSError Error;
private bool Automatic = true;
#endregion

新增下列計算屬性：

#region Computed Properties
public AppDelegate ThisApp {
    get { return (AppDelegate)UIApplication.SharedApplication.Delegate; }
}
public Timer SampleTimer { get; set; }
#endregion

新增下列私人方法，以設定新的白平衡溫度和色調：

#region Private Methods
void SetTemperatureAndTint() {
    // Grab current temp and tint
    var TempAndTint = new AVCaptureWhiteBalanceTemperatureAndTintValues (Temperature.Value, Tint.Value);

    // Convert Color space
    var gains = ThisApp.CaptureDevice.GetDeviceWhiteBalanceGains (TempAndTint);

    // Set the new values
    if (ThisApp.CaptureDevice.LockForConfiguration (out Error)) {
        gains = NomralizeGains (gains);
        ThisApp.CaptureDevice.SetWhiteBalanceModeLockedWithDeviceWhiteBalanceGains (gains, null);
        ThisApp.CaptureDevice.UnlockForConfiguration ();
    }
}

AVCaptureWhiteBalanceGains NomralizeGains (AVCaptureWhiteBalanceGains gains)
{
    gains.RedGain = Math.Max (1, gains.RedGain);
    gains.BlueGain = Math.Max (1, gains.BlueGain);
    gains.GreenGain = Math.Max (1, gains.GreenGain);

    float maxGain = ThisApp.CaptureDevice.MaxWhiteBalanceGain;
    gains.RedGain = Math.Min (maxGain, gains.RedGain);
    gains.BlueGain = Math.Min (maxGain, gains.BlueGain);
    gains.GreenGain = Math.Min (maxGain, gains.GreenGain);

    return gains;
}
#endregion

覆寫方法並 ViewDidLoad 新增下列程序代碼：

public override void ViewDidLoad ()
{
    base.ViewDidLoad ();

    // Hide no camera label
    NoCamera.Hidden = ThisApp.CameraAvailable;

    // Attach to camera view
    ThisApp.Recorder.DisplayView = CameraView;

    // Set min and max values
    Temperature.MinValue = 1000f;
    Temperature.MaxValue = 10000f;

    Tint.MinValue = -150f;
    Tint.MaxValue = 150f;

    // Create a timer to monitor and update the UI
    SampleTimer = new Timer (5000);
    SampleTimer.Elapsed += (sender, e) => {
        // Convert color space
        var TempAndTint = ThisApp.CaptureDevice.GetTemperatureAndTintValues (ThisApp.CaptureDevice.DeviceWhiteBalanceGains);

        // Update slider positions
        Temperature.BeginInvokeOnMainThread (() => {
            Temperature.Value = TempAndTint.Temperature;
        });

        Tint.BeginInvokeOnMainThread (() => {
            Tint.Value = TempAndTint.Tint;
        });
    };

    // Watch for value changes
    Segments.ValueChanged += (sender, e) => {
        // Lock device for change
        if (ThisApp.CaptureDevice.LockForConfiguration (out Error)) {

            // Take action based on the segment selected
            switch (Segments.SelectedSegment) {
            case 0:
            // Activate auto focus and start monitoring position
                Temperature.Enabled = false;
                Tint.Enabled = false;
                ThisApp.CaptureDevice.WhiteBalanceMode = AVCaptureWhiteBalanceMode.ContinuousAutoWhiteBalance;
                SampleTimer.Start ();
                Automatic = true;
                break;
            case 1:
            // Stop auto focus and allow the user to control the camera
                SampleTimer.Stop ();
                ThisApp.CaptureDevice.WhiteBalanceMode = AVCaptureWhiteBalanceMode.Locked;
                Automatic = false;
                Temperature.Enabled = true;
                Tint.Enabled = true;
                break;
            }

            // Unlock device
            ThisApp.CaptureDevice.UnlockForConfiguration ();
        }
    };

    // Monitor position changes
    Temperature.TouchUpInside += (sender, e) => {

        // If we are in the automatic mode, ignore changes
        if (Automatic)
            return;

        // Update white balance
        SetTemperatureAndTint ();
    };

    Tint.TouchUpInside += (sender, e) => {

        // If we are in the automatic mode, ignore changes
        if (Automatic)
            return;

        // Update white balance
        SetTemperatureAndTint ();
    };

    GrayCardButton.TouchUpInside += (sender, e) => {

        // If we are in the automatic mode, ignore changes
        if (Automatic)
            return;

        // Get gray card values
        var gains = ThisApp.CaptureDevice.GrayWorldDeviceWhiteBalanceGains;

        // Set the new values
        if (ThisApp.CaptureDevice.LockForConfiguration (out Error)) {
            ThisApp.CaptureDevice.SetWhiteBalanceModeLockedWithDeviceWhiteBalanceGains (gains, null);
            ThisApp.CaptureDevice.UnlockForConfiguration ();
        }
    };
}

覆寫方法並 ViewDidAppear 新增下列專案，以在檢視載入時開始錄製：

public override void ViewDidAppear (bool animated)
{
    base.ViewDidAppear (animated);

    // Start udating the display
    if (ThisApp.CameraAvailable) {
        // Remap to this camera view
        ThisApp.Recorder.DisplayView = CameraView;

        ThisApp.Session.StartRunning ();
        SampleTimer.Start ();
    }
}

將變更儲存為程式碼並執行應用程式。
隨著相機處於自動模式，滑桿會在相機調整白平衡時自動移動：
點選 [鎖定] 區段並拖曳 Temp 和 Tint 滑桿以手動調整白平衡：
選取 [鎖定] 區段后，將實體灰色卡片放在相機前面，然後點選 [灰色卡片] 按鈕，將白色平衡調整為灰色世界：
停止應用程式。

上述程式代碼示範如何在相機處於自動模式時監視白平衡設定，或使用滑桿來控制處於鎖定模式時的白平衡。

括弧擷取

括弧擷取是以上述手動相機控件中的設定為基礎，並允許應用程式以各種不同方式擷取時間。

簡單地說，括弧擷取是一連串的靜止影像，其中包含從圖片到圖片的各種設定。

使用 iOS 8 中的方括弧擷取，應用程式可以預設一系列的手動相機控件、發出單一命令，並讓目前的場景針對每個手動預設值傳回一系列影像。

括弧擷取基本概念

同樣地，括弧擷取是一連串的仍然影像，其設定會從圖片到圖片而有所不同。可用的括弧擷取類型如下：

自動曝光括弧 – 其中所有影像都有不同的偏差量。
手動曝光括弧 – 所有影像都有不同的快門速度（持續時間）和 ISO 數量。
簡單高載括弧 – 一系列連續拍攝的靜止影像。

iOS 8 中的新括弧擷取控件

所有括弧擷取命令都會在類別中 AVCaptureStillImageOutput 實作。 CaptureStillImageBracket使用方法來取得具有指定設定陣列的一系列影像。

已實作兩個新的類別來處理設定：

AVCaptureAutoExposureBracketedStillImageSettings – 它有一個屬性， ExposureTargetBias用來設定自動曝光括弧的偏差。
AVCaptureManual ExposureBracketedStillImageSettings – 它有兩個屬性， ExposureDuration 和 ISO，用來設定手動曝光支架的快門速度和 ISO。

括弧擷取控件 Do's 和 Don'ts

可執行動作

以下是在 iOS 8 中使用括弧擷取控件時應該完成的事項清單：

藉由呼叫 PrepareToCaptureStillImageBracket 方法，準備應用程式以取得最差情況的擷取情況。
假設範例緩衝區會來自相同的共用集區。
若要釋放先前準備呼叫所配置的記憶體，請再次呼叫 PrepareToCaptureStillImageBracket 並傳送一個對象的陣列。

不建議執行

以下是在 iOS 8 中使用括弧擷取控件時，不應完成的事項清單：

請勿在單一擷取中混合括弧擷取設定類型。
不要在單一擷取中要求多個 MaxBracketedCaptureStillImageCount 影像。

括弧擷取詳細數據

在 iOS 8 中使用括弧擷取時，應考慮下列詳細數據：

括號設定會暫時覆寫設定 AVCaptureDevice 。
會忽略 Flash 和靜止影像防震設定。
所有影像都必須使用相同的輸出格式（jpeg、png 等）
視訊預覽可能會卸除畫面。
所有與 iOS 8 相容的裝置都支援括弧擷取。

考慮到這項資訊，讓我們看看在 iOS 8 中使用括弧擷取的範例。

括弧擷取範例

在一般 AV 擷取安裝程式程式代碼就緒后， UIViewController 可以將新增至應用程式的分鏡腳本，並如下所示進行設定：

檢視包含下列主要元素：

UIImageView，顯示影片摘要。
顯示擷取結果的三 UIImageViews 個。
UIScrollView，用來儲存影片摘要和結果檢視。
UIButton，用來取得具有一些預設設定的括弧擷取。

執行下列動作，以連接方括弧擷取的檢視控制器：

加入以下 using 陳述式：

using System;
using System.Drawing;
using Foundation;
using UIKit;
using System.CodeDom.Compiler;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using AVFoundation;
using CoreVideo;
using CoreMedia;
using CoreGraphics;
using CoreFoundation;
using CoreImage;

新增下列私用變數：

#region Private Variables
private NSError Error;
private List<UIImageView> Output = new List<UIImageView>();
private nint OutputIndex = 0;
#endregion

新增下列計算屬性：

#region Computed Properties
public AppDelegate ThisApp {
    get { return (AppDelegate)UIApplication.SharedApplication.Delegate; }
}
#endregion

新增下列私人方法以建置必要的輸出映像檢視：

#region Private Methods
private UIImageView BuildOutputView(nint n) {

    // Create a new image view controller
    var imageView = new UIImageView (new CGRect (CameraView.Frame.Width * n, 0, CameraView.Frame.Width, CameraView.Frame.Height));

    // Load a temp image
    imageView.Image = UIImage.FromFile ("Default-568h@2x.png");

    // Add a label
    UILabel label = new UILabel (new CGRect (0, 20, CameraView.Frame.Width, 24));
    label.TextColor = UIColor.White;
    label.Text = string.Format ("Bracketed Image {0}", n);
    imageView.AddSubview (label);

    // Add to scrolling view
    ScrollView.AddSubview (imageView);

    // Return new image view
    return imageView;
}
#endregion

覆寫方法並 ViewDidLoad 新增下列程序代碼：

public override void ViewDidLoad ()
{
    base.ViewDidLoad ();

    // Hide no camera label
    NoCamera.Hidden = ThisApp.CameraAvailable;

    // Attach to camera view
    ThisApp.Recorder.DisplayView = CameraView;

    // Setup scrolling area
    ScrollView.ContentSize = new SizeF (CameraView.Frame.Width * 4, CameraView.Frame.Height);

    // Add output views
    Output.Add (BuildOutputView (1));
    Output.Add (BuildOutputView (2));
    Output.Add (BuildOutputView (3));

    // Create preset settings
    var Settings = new AVCaptureBracketedStillImageSettings[] {
        AVCaptureAutoExposureBracketedStillImageSettings.Create(-2.0f),
        AVCaptureAutoExposureBracketedStillImageSettings.Create(0.0f),
        AVCaptureAutoExposureBracketedStillImageSettings.Create(2.0f)
    };

    // Wireup capture button
    CaptureButton.TouchUpInside += (sender, e) => {
        // Reset output index
        OutputIndex = 0;

        // Tell the camera that we are getting ready to do a bracketed capture
        ThisApp.StillImageOutput.PrepareToCaptureStillImageBracket(ThisApp.StillImageOutput.Connections[0],Settings,async (bool ready, NSError err) => {
            // Was there an error, if so report it
            if (err!=null) {
                Console.WriteLine("Error: {0}",err.LocalizedDescription);
            }
        });

        // Ask the camera to snap a bracketed capture
        ThisApp.StillImageOutput.CaptureStillImageBracket(ThisApp.StillImageOutput.Connections[0],Settings, (sampleBuffer, settings, err) =>{
            // Convert raw image stream into a Core Image Image
            var imageData = AVCaptureStillImageOutput.JpegStillToNSData(sampleBuffer);
            var image = CIImage.FromData(imageData);

            // Display the resulting image
            Output[OutputIndex++].Image = UIImage.FromImage(image);

            // IMPORTANT: You must release the buffer because AVFoundation has a fixed number
            // of buffers and will stop delivering frames if it runs out.
            sampleBuffer.Dispose();
        });
    };
}

覆寫方法並 ViewDidAppear 新增下列程序代碼：

public override void ViewDidAppear (bool animated)
{
    base.ViewDidAppear (animated);

    // Start udating the display
    if (ThisApp.CameraAvailable) {
        // Remap to this camera view
        ThisApp.Recorder.DisplayView = CameraView;

        ThisApp.Session.StartRunning ();
    }
}

將變更儲存為程式碼並執行應用程式。
框住場景並點選 [擷取括弧] 按鈕：
向左撥動以查看由括弧擷取拍攝的三個影像：
停止應用程式。

上述程式代碼示範如何在 iOS 8 中設定及取得自動曝光括弧擷取。

摘要

在本文中，我們已介紹 iOS 8 提供的新手動相機控件，並涵蓋其運作方式的基本概念。我們提供了手動焦點、手動曝光和手動白平衡的範例。最後，我們使用先前討論的手動相機控件，提供採用括弧擷取的範例

iOS 8 簡介

共用方式為

Xamarin.iOS 中的手動相機控制件

AVFoundation 擷取物件

提供的手動控件

需求

一般AV擷取設定

輸出範例緩衝區委派

建立AV擷取會話

手動焦點

焦點的運作方式

重要焦點詞彙

現有的焦點控制件

iOS 8 中的新焦點控件

手動焦點範例

手動曝光

曝光的運作方式

連續自動曝光的運作方式

鎖定曝光的運作方式

現有的曝光控制件

iOS 8 中的新曝光控件

手動曝光範例

手動白平衡

白平衡的運作方式

現有的白平衡控件

iOS 8 中的新白平衡控件

轉換例程

灰色卡片支援

手動白平衡範例

括弧擷取

括弧擷取基本概念

iOS 8 中的新括弧擷取控件

括弧擷取控件 Do's 和 Don'ts

可執行動作

不建議執行

括弧擷取詳細數據

括弧擷取範例

摘要

其他資源

共用方式為

Xamarin.iOS 中的手動相機控制件

AVFoundation 擷取物件

提供的手動控件

需求

一般AV擷取設定

輸出範例緩衝區委派

建立AV擷取會話

手動焦點

焦點的運作方式

重要焦點詞彙

現有的焦點控制件

iOS 8 中的新焦點控件

手動焦點範例

手動曝光

曝光的運作方式

連續自動曝光的運作方式

鎖定曝光的運作方式

現有的曝光控制件

iOS 8 中的新曝光控件

手動曝光範例

手動白平衡

白平衡的運作方式

現有的白平衡控件

iOS 8 中的新白平衡控件

轉換例程

灰色卡片支援

手動白平衡範例

括弧擷取

括弧擷取基本概念

iOS 8 中的新括弧擷取控件

括弧擷取控件 Do's 和 Don'ts

可執行動作

不建議執行

括弧擷取詳細數據

括弧擷取範例

摘要

相關連結

其他資源