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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