Google解釋了天體攝影在Pixel 4上的工作原理

谷歌剛剛寫了一個博客，解釋了天體攝影在Pixel 4上的工作原理。谷歌AI博客談論了該公司在去年Night Night Sight推出后如何開始探索用智能手機攝像頭捕捉恒星的可能性，以及收獲的結果。通過將曝光時間延長至四分鐘，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境中拍攝照片的目的，是為了捕獲星星。我們意識到，高質量的照片需要幾分鐘的曝光時間，” 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，在夜視儀發布后不久開始嘗試曝光時間，以捕獲高質量的無月天空圖像。延長曝光時間會增加捕獲的光總量，從而在弱光條件下產生更清晰的圖像。但是，長時間曝光還會導致場景中的運動造成模糊或手部不穩定。谷歌表示，觀眾不能容忍“看起來像短線段的運動模糊的星星”。

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

谷歌表示，弱光攝影還有其他一些獨特的問題，例如暗電流和熱像素，場景組成，自動對焦和天空處理。暗電流是圖像傳感器中噪聲的主要來源之一。如果曝光時間長，即使沒有實際的光照射，暗電流也會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。通過用其相鄰像素的平均值替換其值，可以隱藏這些點。Google表示這會導致圖像信息丟失，但不會明顯影響圖像質量。

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。這允許攝影師調整構圖以捕獲所需的場景。