谷歌解釋了天文攝影模式在Pixel 4智能手機(jī)中的工作原理

Google于上個(gè)月推出了下一代Pixel 4和Pixel 4 XL智能手機(jī)。Pixel 4系列智能手機(jī)不僅在設(shè)計(jì)和處理器方面，而且在攝像頭方面都比Pixel 3系列智能手機(jī)具有重大更新，這是今年最大，最重要的更新。Google添加了雙攝像頭設(shè)置，引入了雙曝光攝像頭控件，并在Pixel 4系列智能手機(jī)上推出了天文攝影模式。

天文攝影模式使Google的Night Sight(一種用于在弱光條件下捕獲圖像的攝像頭模式)達(dá)到了一個(gè)全新的水平，它允許用戶捕獲夜空的圖像，而以前僅限于大型且昂貴的攝像頭。他們的Pixel 4系列智能手機(jī)。更重要的是?由于此功能更多是計(jì)算功能，因此科技巨頭也能夠?qū)⒋斯δ芤肫漭^舊的Pixel 3和Pixel 3a系列智能手機(jī)。這讓科技發(fā)燒友和攝影迷對(duì)Pixel 4如何實(shí)現(xiàn)這一壯舉產(chǎn)生了極大的興趣。

因此，為回答粉絲和發(fā)燒友的疑問(wèn)，該公司寫(xiě)了一篇博客文章，詳細(xì)介紹了此功能的工作原理。這是發(fā)生了什么：

-在弱光條件下拍攝高質(zhì)量的圖像需要幾分鐘的曝光時(shí)間。但是，手持?jǐn)z像機(jī)無(wú)法做到這一點(diǎn)。另外，相機(jī)必須考慮到場(chǎng)景中的運(yùn)動(dòng)，例如樹(shù)木在風(fēng)中搖曳和云層在天空中飄移。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，Google的研究人員小組將曝光分成了幾幀，曝光時(shí)間短到足以使星星看起來(lái)像光點(diǎn)。軟件工程師弗洛里安·凱恩茨(Florian Kainz)和基蘭·穆西(Kiran Murthy)在博客中寫(xiě)道：“通過(guò)拍攝夜空?qǐng)D片，我們發(fā)現(xiàn)每幀曝光時(shí)間不應(yīng)超過(guò)16秒。”

研究人員意識(shí)到16秒的曝光使他們能夠捕獲足夠的光線以產(chǎn)生可識(shí)別的圖像。但是，這些圖像不夠清晰，不足以解決弱光攝影所特有的其他問(wèn)題。

-接下來(lái)，一種稱為暗電流的現(xiàn)象使CMOS圖像傳感器(用于智能手機(jī)相機(jī)的傳感器)記錄信號(hào)，“即使像素不暴露在少量光下， ”。Google員工寫(xiě)道：“當(dāng)曝光時(shí)間很短時(shí)，這種影響可以忽略不計(jì)，但是對(duì)于多秒的拍攝來(lái)說(shuō)，這種影響就很明顯。”

-由于用于制造CMOS傳感器的材料的質(zhì)量，某些像素的暗電流比其相鄰像素的暗電流更高，并且它們?cè)谧罱K圖像中看起來(lái)是亮點(diǎn)。通過(guò)將受影響像素的值與其在同一幀中的相鄰像素的值進(jìn)行比較并將其替換為其相鄰像素的平均值，可以刪除這些亮點(diǎn)。盡管這會(huì)降低圖像質(zhì)量，但總體效果仍然不明顯。

-手機(jī)將其屏幕用作電子取景器。在極低的光線條件下，取景器大部分變?yōu)榛疑?，?gòu)圖困難。為了解決這個(gè)問(wèn)題，Google的Night Sight使用了“快門(mén)后取景器”，該取景器實(shí)際上使用了兩組長(zhǎng)鏡頭來(lái)捕獲正確構(gòu)圖的圖像。“曝光時(shí)間長(zhǎng)達(dá)16秒，與普通的取景器框架相比，這些框架所收集的光線幾乎多了250倍。...一旦構(gòu)圖正確，就可以停止初始拍攝，并可以捕獲所有框架的第二張照片具有所需的組成。”博客指出。

-自動(dòng)對(duì)焦可確保捕獲的圖像清晰。當(dāng)光線充足時(shí)，這很簡(jiǎn)單。但是，在弱光條件下，圖像可能有噪點(diǎn)和顆粒感。“發(fā)生這種情況時(shí)，Pixel 4上的Night Sight會(huì)切換為“快門(mén)后自動(dòng)對(duì)焦。”用戶按下快門(mén)按鈕后，相機(jī)將捕獲兩個(gè)自動(dòng)??對(duì)焦幀，其曝光時(shí)間最長(zhǎng)為一秒，即使在低照度下也足以檢測(cè)圖像細(xì)節(jié)。這些框僅用于聚焦鏡頭，并不直接影響最終圖像。

-在極弱的光線條件下拍攝風(fēng)景時(shí)，實(shí)際圖像看起來(lái)會(huì)比原始圖像明亮很多，這會(huì)改變觀看者對(duì)時(shí)間的感覺(jué)。通過(guò)使用設(shè)備上的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在昏暗的場(chǎng)景中選擇性地使天空變暗，可以解決這一問(wèn)題。

-最后，將所有圖像組合在一起，結(jié)果是用戶獲得了夜空的完美平衡圖像。