谷歌解释疯狂的天体摄影模型是如何工作的

谷歌Pixel4最令人印象深刻的功能之一是天体摄影模式，它使用户能够准确捕捉恒星的图像。谷歌之前已经谈到了它的工作原理，但该公司现在已经在其人工智能博客上发布了完整的解释，这让读者受益匪浅。

首先，该公司指出，Pixel4天体摄影模式最多可以曝光四分钟。这个功能在Pixel3和Pixel3a系列上也有，但是这些手机可以提供长达一分钟的曝光时间。

谷歌解释说，长时间曝光的最大问题之一是它可能会导致明显的模糊。

该公司在AI博客上解释说：“观看者会容忍照片中模糊的云和树枝，否则会非常清晰，但看起来像短片段的模糊星星看起来就不对劲。”“为了缓解这种情况，我们把曝光分成了几帧，曝光时间短到让星星看起来像一个光点。”

谷歌发现拍摄夜空的理想曝光时间是每帧16秒，因此它组合了15帧(每帧持续16秒)，从而在Pixel4上提供了4分钟的整体曝光。上面我们自己的样品可能很漂亮。

另外四个挑战。

该公司还从开发热像素/热像素开始，并在开发Pixel4天体摄影模式时发现了更多障碍。

长时间曝光，会出现热像素或热像素，在图像中表现为微小的亮点(即使场景中没有亮点)。但谷歌表示，它可以通过“比较帧和所有捕获帧中相邻像素的值”来识别这些亮点。

一旦发现亮点，谷歌可以通过用相邻像素的平均值替换它的值来隐藏它。请看左边图片中的热点像素或热点像素示例，以及右边图片中的谷歌解决方案。

对于天体摄影模式，谷歌必须解决的第二个挑战是场景合成。相机的取景器通常每秒更新15次，但这在晚上就成了问题。

谷歌解释说：“在低于满月左右的光照水平下，取景器大多会变成灰色——可能只显示了几颗亮星，但没有景观——构图非常困难。”该公司的解决方案是在天体摄影模式下显示最新拍摄的帧(查看右侧的图像)。

“然后你可以通过移动手机来调整构图，同时继续曝光。一旦构图正确，就可以停止最初的拍摄，如果所有帧都有所需的构图，就可以拍摄第二张照片。”

说到Pixel4天体摄影模式，自动对焦是另一个问题，因为极弱的光线通常意味着它实际上找不到任何可以聚焦的东西。谷歌的解决方案是所谓的“快门后自动对焦”技术。你会看到两个AF框，按下快门键后最多可以捕捉到每一个AF框，每一个框都是用来捕捉任何值得注意的细节的(虽然这些框并不用于最终的图像)。如果快门后自动对焦没有发现，将对焦设置为无限远。然而，用户总是可以手动关注一个主题。

谷歌的最后一个障碍是让天空的光照水平恰到好处：“晚上，我们期望天空是黑暗的。如果晚上拍的照片显示天空明亮，那么我们就把它当成白天的场景，可能会有轻微的灯光异常。”

搜索巨头的解决方案是使用机器学习在弱光条件下使天空变暗。谷歌在经过训练的设备上使用神经网络训练了10，000幅图像，以识别夜空并将其变暗。检测天空的功能也是用来降低天空中的噪音，增强特定功能的对比度，比如云或银河。检查左侧的初始结果和右侧的模糊结果。

在我们自己的测试中，我们发现所有这些都带来了一些优秀的结果。

“对于Pixel4，我们一直使用银河系最亮的部分，即人马座附近，作为无月天空图像质量的基准。按照这个标准，夜视仪表现不错。”“银河系的照片显示出一些残留的噪音，令人赏心悦目。它们显示的星星和细节比人们看到真实夜空时要多。”

不过，谷歌指出，到目前为止，它还不能完全捕捉到亮度范围非常宽的暗光场景(比如月光下的景色和月亮本身)。然而，当Pixel4推出时，该公司暗示了解决这个问题的方法，因此这似乎是谷歌的下一步。

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