怎么提升手机暗光拍摄效果?谷歌有了新进展

 

这一定是未来手机摄影的发展趋势——小底已成必然,高感和宽容度还要依靠算法实现。...





资料来源 | Google Research Blog

作者 | 张晟瑞

GOOGLE,这家顶级科技公司在图像技术研究领域从未止步。在推出“史上最强拍照手机”PIXEL XL 以后,谷歌最近又在手机暗光拍摄方面有了新进展,故事是这样的:

当谷歌软件工程师 Florian Kainz 向朋友炫耀他用佳能 EOS-1 D X 单反拍摄的夜景风光照片时,这位来自 Gcam 团队的朋友表示不服。于是他俩来了个挑战:用智能手机和相机拍同样的低光环境,谁的控噪能力更强。

先看佳能旗舰级 135 单反的拍摄效果:



光圈 f/2.8,快门 4s,ISO 400,使用佳能 EOS-1 D X Mark II 和蔡司 Otus 28mm f/1.4 ZE 拍摄



放大截图

谷歌手机表现如何呢?请看下面这张——



光圈 f/2.0,快门 4s,ISO 1600,使用 Nexus 9P 手机拍摄

还有一张,满月升起:



光圈 f/2.0,快门 1/6s,ISO 1600,使用 Nexus 9P 手机拍摄

老实说,无论是细节表现还是噪点水平,从手机屏幕上看,佳能 EOS-1 D X 和谷歌 Nexus 6P 拍出的照片区别并不大。

谷歌的黑科技真是了不起!下面我们就详细聊聊:

这项研究成果刚刚发布在谷歌研究博客上(Google Research Blog)。实际上,与谷歌的 HDR 拍摄模式相类似,这项新技术(工程师开发了一款内测 App)将谷歌 HDR 原本的连续 10 帧记录提升到连续 64 帧,经过后期的帧合成算法,有效控制噪点。

按下手机的快门按钮后,App 在几秒内拍摄 64 张照片,并以 DNG 格式记录下来。如果想获得更好的效果,Florian Kainz 还提供了一个好办法:除了 64 帧正常拍摄以外,再用黑胶带遮住手机摄像头,额外拍摄 32 帧纯黑图片。每帧纯黑图片用于模拟黑色电平校准电路的功能,可以消除因局部黑色电平变化带来的网格偏差。



光圈 f/2.0,快门 1/10s,ISO 4800,使用 Google Pixel 手持拍摄,单帧噪点不忍直视,可以看到通过黑色电平校准后(左侧暗部),高感效果好了很多。

通过这种算法,能改善手机高感画质吗?我们先来科普一下“噪点”的类型和产生原理。

摄影爱好者都知道:对于同一块传感器而言,感光度越高,产生的噪点就越多,画面也就越不纯净。具体说来,噪点主要有以下两种:

  1. 热噪点:传感器在长时间曝光(3 分钟以上)时,由于散热不畅导致传感器升温,部分像素点停止信息采集或数据溢出,这类噪点一般为亮点状。
  2. 彩色噪点:在较高 ISO 时,产生电信号杂讯,由此带来更多噪点。一般为紫色、绿色等彩色噪点,影响画面细节表现。


Florian Kainz 使用这款 App 拍出的照片效果(以下照片均由 Florian 使用谷歌 Nexus 6P 手机和谷歌 Pixel 手机拍摄)——



光圈 f/2.0,快门 4s,ISO 1600,使用 Nextus 6P 手机拍摄,32 帧合成



光圈 f/2.0,快门 2s,ISO 6400,使用 Google Pixel 手机拍摄,64 帧合成



光圈 f/2.0,快门 2s,ISO 6400,使用 Google Pixel 手机拍摄,64 帧合成



光圈 f/2.0,快门 2s,ISO 12800,使用 Google Pixel 手机拍摄,64 帧合成

可以看到,经过多帧合成(整整 32 帧或 64 帧)后的照片,效果非常好。画面非常纯净,细节也都保留了下来。每帧的曝光时间是 2 秒,也就是说总共需要两分钟来拍摄一张照片,不算机内后期时间。



单帧拍摄效果



光圈 f/2.0,快门 2s,ISO 6400,32 帧合成效果



光圈 f/2.0,快门 2s,ISO 6400,最终效果

话说回来,放眼如今各大手机厂商,硬件上除了追求更大的光圈,就是在不断普及双摄的“旗舰标配”;而在软件层面,多帧合成、精细抠图、景深虚化等方面的算法水平也在稳步提升。

只要有了强大的算法和性能跟得上的处理器,用手机拍出画面纯净的夜景大片,不成问题。无论如何,这对手机摄影爱好者而言,实在是一件值得期待的事。

*英文好的朋友们可以点击阅读原文,查看 Google Research Blog 上的完整文章:《Experimental Nighttime Photography with Nexus and Pixel》。
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(点上图看详情)



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