如何提升手机暗光拍摄效果？谷歌有了新进展

本文编译自 Google Research Blog

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

谷歌手机表现如何呢？

光圈 f/2.0，快门 4s，ISO 1600，使用 Nexus 6P 手机拍摄

满月升起：

光圈 f/2.0，快门 1/6s，ISO 1600，使用 Nexus 6P 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：

• 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。
• 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：

• 光圈 f/2.0，快门 4s，ISO 1600，使用 Nexus 6P 手机拍摄
• 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。

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。