Google专文解密Pixel星空拍摄的关键技术

真的神，Google 专文解密 Pixel 星空拍摄的关键技术

随着 Google 将天体模式推送至 Pixel 4 以及先前的 Pixel 3 与 Pixel 3A 机型，也激起了许多 Google 手机爱用者的一阵“追星”潮（在此之前大家会没事跑去拍星星吗？好奇）。看到一张张震撼人心长达数分钟的长曝星空照片，真的让人急欲知道到底 Google 又对运算式摄影施了什么法术，居然连这种伸手不见五指，以往遇到这类题材只能乖乖收起手机的拍摄现场，都可以慢条斯理地架起小小的手机就能拍出大大震撼的星空照片（而且连银河都拍到）。

基本上每次 Pixel 有新的拍摄功能时，几乎都不会藏私的 Google，最近也发出专文特别解密了这次星空拍摄的几项关键技术。

天体模式可以说是 Night Sight 拍摄模式的延伸模式，在你将手机架在脚架，并且侦测到了极为黑暗的场景时，Pixel 的拍摄界面便会提示你已经进入此模式。将可在 Pixel 4 上支援高达 4 分钟的长曝功能（Pixel 3 与 3A 则为 1 分钟）。

做为夜景拍摄的延伸，需要更长曝光的天体摄影模式，更需应付长时间曝光所容易产生的噪声热点问题。而长达 4 分钟的曝光，首先则是会遇到因为天体运行而导致星轨的模糊现象 — 其实曝得够久的话星轨也很好看，但四分钟的长度，照片看起来就像是不专业的人所拍出的摇晃照，并不会给人惊艳的感觉。为了解决这些问题，Google 依然使用了运算式摄影来让搭载小感光元件也可以发挥出震撼的拍摄效果。

▲图片来源：Google

为了避免上述问题，Google 针对 Pixel 4 的星空摄影功能采用了连续拍摄 15 张最长 16 秒曝光来进行拍摄 — 既然是 Night Sight 的加强版，这组照片流不仅会透过热点的乱数偏移来侦测并以周遭的画素进行除燥，Google 也透过不断地合成更新长曝画面来做为构图之用 — 毕竟某些场景应该真的太黑，能够透过长时间曝光来参考构图，也算是不错的功能。

针对难以对焦的夜间场景，Google 更想到了可以透过在按下快门后连续曝光两张最长 1 秒钟的照片来辅助进行自动对焦作业。根据官方的说法，这样的时间其实就已经足以完成这项操作 — 而如果是长达数分钟的曝光，其实这两秒倒也不会太有感觉？而假若如果是连这样的辅助功能都还无法进行自动对焦的状况，Pixel 手机则是也会聪明地自动以无限远对焦来进行拍摄（毕竟手机景深本来就深，即便对焦无限远，近物应该也不会太模糊啰 — 以上这是小编的猜测啦）。

▲图片来源：Google

至于为什么会以 16 秒做为星空拍摄的最长间隔时间，则是又回到了前述的星轨模糊问题。根据 Google 的资讯，这是他们认为不造成明显星轨痕迹的曝光长度，所以才会将单张曝光限制在不超过这个时间长度。至于为什么是 4 分钟的曝光时间，推荐各位也可以看看 Google 所贴的 2 分钟长曝的星轨轨迹照（就是前面的模糊示意图）。个人觉得这状况跟许多手机相机的电子防手震状况类似 — 需要补偿越多，照片需要裁切的范围也将会更多。所以会有时间限制是极为正常的，毕竟无论要将照片进行补插点或者是裁切都有极限存在（重点是星体也是会移动消失在画面中的啊 XD）。

个人认为，Google 透过多张曝光来进行除噪声的功能，就像是将星空当作锚点来进行影像的定位。毕竟比起一般照片中可能会有大量的动态物体，星体的运行相对规律可预测。所以才能够达成让手机在不需赤道仪等专业器材的前提下，以数分钟的长曝光取得灿烂的星空照片 — 不得不说，运算摄影真的让手机拥有了相当强大的拍摄实力啊。

▲图：针对天空自动加强过的天体模式照片前后对照图（来源：Google）

同样的概念延伸，Google 也借此在影像流之中辅以分析超过 100,000 张照片的神经网络的机器学习功能，进而找到地景与星空的明确分界，并且逐画素判定是否为“天空”并进行适当的影像调整。除了让夜空看起来像夜空外，包括云朵、天空渐层表现乃至于银河都更将为明显，更接近许多人心目中的理想星体照片。

至于最终拍摄的表现，说真的获得了天体拍摄模式的 Pixel 手机，这方面的拍摄效果的确是有目共睹的好，让人非常惊艳手机居然也能拍出类似的效果。不过 Google 也在文内提到了天体模式并非无极限的拍摄功能 — 先前在发表会上也有提到这个状况，这次透过专文还公布了他们需要应付的条件有多困难。

现阶段当天体模式遭遇到超过 500,000:1 的过大明暗对比的拍摄情况，如：明月、远方的人造灯光，甚至是较亮的星体，都还不能应付；仅有星光的场合也是，地面都还是会呈现剪影的状态，这些都是现阶段要完整捕捉画面全部细节还力有未逮的状况。

不过既然发表会上 Google 已经讲过将尝试解决这样的拍摄困难，其实还是可以期待一下 Google 未来的更新，也希望他们可以再以专文来解密一下，看到底透过什么样的方式来解决。不得不说，如果连这样惊人的高对比都能被 Google 搞定，也许透过 AI 辅助的运算式摄影技术哪天真的会改变摄影历史也说不一定呢。

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