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智慧手機

7 張圖帶你看懂!Google 藏在 Pixel 3、3a 手機「單鏡頭」的相機夜拍、人像技術

2019-05-24 12:48
文/記者劉惠琴

Google Pixel 3 旗艦雙機、與 Pixel 3a 中階雙機,主相機全都搭載1220萬畫素單鏡頭。圖左至右為:Pixel 3a、3a XL、Pixel 3、Pixel 3 XL。(圖/記者劉惠琴攝)

因應智慧型手機相機配置,硬體朝「鏡頭數量越多」的發展趨勢,意味著,為手機拍照應用性帶來了更大的光圈、更具優勢的拍攝條件、更佳的影像畫素。然而,除此之外,藏在手機相機鏡頭下的軟體創新技術,也是影響成像品質優劣的一大重要關鍵性。

以 Google 推出的旗艦系列 :5.5吋 Pixel 3、6.3吋 Pixel 3 XL 雙機,以及近期最新上市中階系列的 5.6吋 Pixel 3a、與 6吋 3a XL 雙機;上述四款 Pixel 機種的主相機,全都搭載相同規格配置,包括:單顆1220萬畫素鏡頭、光圈F1.8、採用 Dual Pixel 雙畫素相位對焦技術、具備自動對焦技術、與 OIS 光學防手震。

Google Pixel 3 旗艦雙機,於去年10月首度登台開賣。6吋劉海全螢幕的Pixel 3 XL 前自拍為雙鏡頭;5.5吋Pixel 3 前自拍為800萬畫素單鏡頭。(圖/記者劉惠琴攝)

在前置自拍相機的部份,Pixel 3、Pixel 3a 與 Pixel 3a XL 三款機種,則是搭載單顆 800 萬畫素定焦鏡頭光圈為 F2.0。(補充說明:僅有 Pixel 3 XL 機款的前自拍相機為: 800 萬畫素「廣角 F2.2+望遠 F1.8」雙鏡頭)

不論是使用 Pixel 3 旗艦雙機、或 P3a 中階雙機,這四款Pixel手機在夜拍、人像景深、低光源、高解析變焦等拍攝場景下,僅需透過單顆鏡頭主相機,也能發揮出優異影像畫質的高水準,其最大的關鍵因素就是,Google 採用了導入機器學習技術的創新方式,運用以圖像計算攝影與連拍的革新技術,加上藉由機器學習過程中、不斷獲取到的巨量數據資料,提供作為 AI 模型參考與圖像運算的依據與基礎,並能持續優化影像的成像品質。

Google 傑出工程師 Marc Levoy 來台與媒體分享Pixel 手機相機技術。他同時也是史丹佛大學電腦科學榮譽退休教授(該職由VMware創辦人所支持)。(圖/記者劉惠琴攝)

為什麼 Pixel 3手機相機技術的軟體實力,會如此強大?Google 台灣總部於5/23 特別邀請自家傑出工程師 Marc Levoy,來台分享 Google Pixel手機相機的四大技術;他同時也是目前帶領 Pixel 智慧型手機專案團隊的靈魂人物,負責開發的項目包括:夜視功能、HDR+高動態範圍成像模式、與肖像模式。以及Jump光場相機與Halide圖像處理程式語言等。

特別一提的是,Pixel 3 手機的強大夜拍、人像景深、低光源拍攝與高解析度數位變焦等拍攝功能,令人驚艷與出色的影像畫質表現,獲知名相機評測機構 DxOMark 給予高度肯定的評價,堪稱是目前史上「最強大的 Android 單鏡頭手機」。到底Google的相機技術有何不同於其它手機的獨到厲害之處?以下透過7張圖與四大重點整理,帶大家一窺Pixel 3 手機的相機技術秘辛。

Pixel 3 相機內建強大「夜視」模式。為呈現具真實感的影像色調,採用學習式AI技術。圖左為AI偵測辨識拍攝場景的白平衡;圖右為經過 AI 機器學習系統的白平衡、還原拍攝場景色調。(圖/Google 提供)

一、夜視模式(Night Sight)

開啟 Pixel 3 /3a 系列手機內建的「夜視」功能,按下快門後,觀景器會靜止不動數秒鐘,並高速捕捉最多15張畫面;與此同時,透過「移動測量」技術,會根據手持手機的震動程度、與畫面中是否有出現移動物件,作為判斷影像需拍攝的時間與張數。

手震程度越穩定、影像物件為靜止狀態時,則曝光時間會越長,高速拍攝的張數越多,因此獲得的影像成果也更清晰。

除了「移動測量」技術,相機系統還會結合 Pixel 3/3a 手機內建的「高解析度數位變焦」技術,進行多張影像的合成,提升照片細節的呈現、與照片的高畫素解析度。

針對夜晚場景所拍攝的影像色調部分,Marc Levoy 表示,Pixel 手機在捕捉到影像畫面後,經由 AI 學習技術,自動調整整體影像的白平衡,盡可能地還原拍攝場景當下的色調氛圍。

另外,值得一提的是,為了讓夜景拍攝出來的影像明暗與色調,能呈現出更接近於肉眼所見的自然色彩與真實感,Marc Levoy提到,在開發 Pixel手機「夜視模式」功能時,還參考了歐洲啟蒙時代的古典繪畫作品,並汲取古典畫作的3大技法精髓,包括有:強化對比度、陰影處投射成黑色、用黑暗環繞場景,以突顯出影像畫面中的主體。

Pixel 3 內建強大的「夜視」拍攝功能,為了呈現最接近自然真實的風格,開發技術基礎,汲取自啟蒙時代畫家作品的特色技法。(圖/Google 提供)

Pixel 3 夜景拍攝實測照 

擁有從古典寫實畫作取經的背景基礎,並藉由 AI學習演算法的「色調映射」技術,進一步針對所取得夜景的影像畫面,進行「陰影處增強、亮處降低、並保留局部對比度」的優化。使得Pixel 3 手機,在僅有單顆鏡頭相機的條件下,透過結合強大的 AI 影像演算法,讓拍攝出來的夜景影像,相較於其它手機的夜拍效果,呈現出更具有自然真實感、與還原現場色彩的整體夜景氛圍,確實是 Pixel 3/3a 系列手機最令人驚艷的一大獨到之處。

下頁:Pixel 3 相機技術大揭密!人像、HDR+、高解析數位變焦

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