Google解釋了天體攝影在Pixel 4上的工作原理

谷歌剛剛寫了一個(gè)博客，解釋了天體攝影在Pixel 4上的工作原理。谷歌AI博客談?wù)摿嗽摴驹谌ツ闚ight Night Sight推出后如何開始探索用智能手機(jī)攝像頭捕捉恒星的可能性，以及收獲的結(jié)果。通過將曝光時(shí)間延長至四分鐘，可以拍攝清晰清晰的恒星照片。

“我們開始研究在非常黑暗的室外環(huán)境中拍攝照片的目的，是為了捕獲星星。我們意識到，高質(zhì)量的照片需要幾分鐘的曝光時(shí)間，” Google Research的軟件工程師Florian Kainz和Kiran Murthy寫道。

Google的工程師以人馬座星座為基準(zhǔn)，在夜視儀發(fā)布后不久開始嘗試曝光時(shí)間，以捕獲高質(zhì)量的無月天空圖像。延長曝光時(shí)間會(huì)增加捕獲的光總量，從而在弱光條件下產(chǎn)生更清晰的圖像。但是，長時(shí)間曝光還會(huì)導(dǎo)致場景中的運(yùn)動(dòng)造成模糊或手部不穩(wěn)定。谷歌表示，觀眾不能容忍“看起來像短線段的運(yùn)動(dòng)模糊的星星”。

為了解決這個(gè)問題，Google工程師將曝光分成幾幀，“曝光時(shí)間短到足以使星星看起來像光點(diǎn)”。他們發(fā)現(xiàn)，為了捕獲星星，每幀曝光時(shí)間不應(yīng)超過16秒。雖然數(shù)量更多的幀會(huì)產(chǎn)生更明亮的圖像，但Google還必須考慮攝影師愿意等待多少時(shí)間。顯然，沒有多少攝影師愿意等待超過四分鐘的時(shí)間來拍照。因此，Google將四分鐘(每15幀，每幀16秒)設(shè)置為單個(gè)Night Sight圖像的Pixel 4上限。同時(shí)，Pixel 3和3a的最大曝光時(shí)間為一分鐘。google astrophotography場景組成5

谷歌表示，弱光攝影還有其他一些獨(dú)特的問題，例如暗電流和熱像素，場景組成，自動(dòng)對焦和天空處理。暗電流是圖像傳感器中噪聲的主要來源之一。如果曝光時(shí)間長，即使沒有實(shí)際的光照射，暗電流也會(huì)使像素看起來像暴露于少量的光。一些像素顯示出比其相鄰像素更高的暗電流。

在長時(shí)間曝光的圖像中，這些“暖像素”以及有缺陷的“熱像素”都可以看作微小的亮點(diǎn)。通過用其相鄰像素的平均值替換其值，可以隱藏這些點(diǎn)。Google表示這會(huì)導(dǎo)致圖像信息丟失，但不會(huì)明顯影響圖像質(zhì)量。

左：可見溫暖的像素。右：隱藏溫暖的像素。

為了克服極低照度下的場景構(gòu)圖問題，Night Sight顯示了快門后的取景器。捕獲第一幀后，立即將其顯示在屏幕上。這允許攝影師調(diào)整構(gòu)圖以捕獲所需的場景。