Google解释了天体摄影在Pixel 4上的工作原理

谷歌刚刚写了一个博客，解释了天体摄影在Pixel 4上的工作原理。谷歌AI博客谈论了该公司在去年Night Night Sight推出后如何开始探索用智能手机摄像头捕捉恒星的可能性，以及收获的结果。通过将曝光时间延长至四分钟，可以拍摄清晰清晰的恒星照片。

“我们开始研究在非常黑暗的室外环境中拍摄照片的目的，是为了捕获星星。我们意识到，高质量的照片需要几分钟的曝光时间，” Google Research的软件工程师Florian Kainz和Kiran Murthy写道。

Google的工程师以人马座星座为基准，在夜视仪发布后不久开始尝试曝光时间，以捕获高质量的无月天空图像。延长曝光时间会增加捕获的光总量，从而在弱光条件下产生更清晰的图像。但是，长时间曝光还会导致场景中的运动造成模糊或手部不稳定。谷歌表示，观众不能容忍“看起来像短线段的运动模糊的星星”。

为了解决这个问题，Google工程师将曝光分成几帧，“曝光时间短到足以使星星看起来像光点”。他们发现，为了捕获星星，每帧曝光时间不应超过16秒。虽然数量更多的帧会产生更明亮的图像，但Google还必须考虑摄影师愿意等待多少时间。显然，没有多少摄影师愿意等待超过四分钟的时间来拍照。因此，Google将四分钟(每15帧，每帧16秒)设置为单个Night Sight图像的Pixel 4上限。同时，Pixel 3和3a的最大曝光时间为一分钟。google astrophotography场景组成5

谷歌表示，弱光摄影还有其他一些独特的问题，例如暗电流和热像素，场景组成，自动对焦和天空处理。暗电流是图像传感器中噪声的主要来源之一。如果曝光时间长，即使没有实际的光照射，暗电流也会使像素看起来像暴露于少量的光。一些像素显示出比其相邻像素更高的暗电流。

在长时间曝光的图像中，这些“暖像素”以及有缺陷的“热像素”都可以看作微小的亮点。通过用其相邻像素的平均值替换其值，可以隐藏这些点。Google表示这会导致图像信息丢失，但不会明显影响图像质量。

左：可见温暖的像素。右：隐藏温暖的像素。

为了克服极低照度下的场景构图问题，Night Sight显示了快门后的取景器。捕获第一帧后，立即将其显示在屏幕上。这允许摄影师调整构图以捕获所需的场景。