谷歌解释疯狂的天体摄影模型是如何工作的

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谷歌Pixel 4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。谷歌之前已经谈过它是如何工作的，但该公司现在已经在其AI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，Pixel 4天体摄影模式最多可以曝光四分钟。Pixel 3和Pixel 3a系列也有这种功能，但这些手机最多可以提供一分钟的曝光时间。

谷歌解释说，长期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博客上解释道：“观众会容忍照片中模糊的云和树枝，否则会很清晰，但运动模糊、看起来像短线的星星看起来就不对劲。”“为了缓解这种情况，我们把曝光分成几帧，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，所以它组合了15帧(每帧持续16秒)在Pixel 4上提供4分钟的整体曝光。上面我们自己的样品可能很漂亮。

其他四项挑战

该公司还从热像素/热像素的开发中发现了开发Pixel 4天体摄影模式的更多障碍。

长时间曝光时，会出现热像素或热像素，在图像中显示为微小的亮点(即使场景中实际上没有亮点)。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。

对于天体摄影模型，谷歌必须解决的第二个挑战是场景合成。手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：“在大约满月以下的光线水平下，取景器大部分变成灰色——可能只显示了几颗明亮的星星，但没有风景——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，当所有帧都具有所需构图时，就可以拍摄第二张照片。”

说到Pixel 4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。你会看到两个自动对焦的帧，每个帧最多按下快门键就可以捕捉到，每个帧都用来捕捉任何值得关注的细节(虽然这些帧并不用于最终的图像)。如果快门后自动对焦仍然找不到任何东西，请将焦点设置为无限远。但是，用户总是可以手动关注某个主题。

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很亮，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。利用谷歌训练好的设备上的神经网络对1万幅图像进行训练，识别夜空，从而使夜空变暗。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(如云或银河系)的对比度。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，我们发现所有这些一起带来了一些优秀的结果。

“对于Pixel 4，我们一直在用银河系最亮的部分，靠近人马座，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。”“银河系的照片显示了一些残留的噪音。它们赏心悦目。它们显示的星星和细节比人们看到真实夜空时要多。”

但谷歌指出，到目前为止，它还不能完全捕捉到亮度范围非常广的暗光场景(比如月光下的景色和月亮本身)。然而，当Pixel 4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。