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7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」

时间:2020-06-05  阅读:781  点赞次数:428  
7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」
Google Pixel 3 旗舰双机、与 Pixel 3a 中阶双机,主相机全都搭载1220万画素单镜头。图左至右为:Pixel 3a、3a XL、Pixel 3、Pixel 3 XL。
因应智慧型手机相机配置,硬体朝「镜头数量越多」的发展趋势,意味着,为手机拍照应用性带来了更大的光圈、更具优势的拍摄条件、更佳的影像画素。然而,除此之外,藏在手机相机镜头下的软体创新技术,也是影响成像品质优劣的一大重要关键性。
以 Google 推出的旗舰系列 :5.5吋 Pixel 3、6.3吋 Pixel 3 XL 双机,以及近期最新上市中阶系列的5.6吋 Pixel 3a、与 6吋 3a XL 双机;上述四款 Pixel 机种的主相机,全都搭载相同规格配置,包括:单颗1220万画素镜头、光圈F1.8、採用 Dual Pixel 双画素相位对焦技术、具备自动对焦技术、与 OIS 光学防手震。7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」Google Pixel 3 旗舰双机,于去年10月首度登台开卖。6吋刘海全萤幕的Pixel 3 XL 前自拍为双镜头;5.5吋Pixel 3 前自拍为800万画素单镜头。
在前置自拍相机的部份,Pixel 3、Pixel 3a 与 Pixel 3a XL 三款机种,则是搭载单颗 800 万画素定焦镜头光圈为 F2.0。
不论是使用 Pixel 3 旗舰双机、或 P3a 中阶双机,这四款Pixel手机在夜拍、人像景深、低光源、高解析变焦等拍摄场景下,仅需透过单颗镜头主相机,也能发挥出优异影像画质的高水準,其最大的关键因素就是,Google 採用了导入机器学习技术的创新方式,运用以图像计算摄影与连拍的革新技术,加上藉由机器学习过程中、不断获取到的巨量数据资料,提供作为 AI 模型参考与图像运算的依据与基础,并能持续优化影像的成像品质。7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」Google 杰出工程师 Marc Levoy 来台与媒体分享Pixel 手机相机技术。他同时也是史丹佛大学电脑科学荣誉退休教授。
为什幺 Pixel 3手机相机技术的软体实力,会如此强大?Google 台湾总部于5/23 特别邀请自家杰出工程师 Marc Levoy,来台分享 Google Pixel手机相机的四大技术;他同时也是目前带领 Pixel 智慧型手机专案团队的灵魂人物,负责开发的项目包括:夜视功能、HDR+高动态範围成像模式、与肖像模式。以及Jump光场相机与Halide图像处理程式语言等。
特别一提的是,Pixel 3 手机的强大夜拍、人像景深、低光源拍摄与高解析度数位变焦等拍摄功能,令人惊艳与出色的影像画质表现,获知名相机评测机构 DxOMark 给予高度肯定的评价,堪称是目前史上「最强大的 Android 单镜头手机」。到底Google的相机技术有何不同于其它手机的独到厉害之处?以下透过7张图与四大重点整理,带大家一窥Pixel 3 手机的相机技术秘辛。7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」Pixel 3 相机内建强大「夜视」模式。为呈现具真实感的影像色调,採用学习式AI技术。图左为AI侦测辨识拍摄场景的白平衡;图右为经过 AI 机器学习系统的白平衡、还原拍摄场景色调。
一、夜视模式
Pixel 3 夜景拍摄实测照VIEW ALL浏览图片7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」


拥有从古典写实画作取经的背景基础,并藉由 AI学习演算法的「色调映射」技术,进一步针对所取得夜景的影像画面,进行「阴影处增强、亮处降低、并保留局部对比度」的优化。使得Pixel 3 手机,在仅有单颗镜头相机的条件下,透过结合强大的 AI 影像演算法,让拍摄出来的夜景影像,相较于其它手机的夜拍效果,呈现出更具有自然真实感、与还原现场色彩的整体夜景氛围,确实是 Pixel 3/3a 系列手机最令人惊艳的一大独到之处。7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」使用Pixel 3手机的后置主相机,进行「人像」拍摄模式,则是透过相机硬体具备的「双画素」相位对焦技术,根据取景画面预估主体位置与前后影像的远近距离。
二、人像模式 景深模拟使用 Pixel 3/3a 系列手机内建的「人像」拍摄模式时,以自拍来说,前置镜头相机虽然没有内建「双画素」相位技术对焦功能,但仍可以透过AI机器学习影像演算法,执行人像拍摄模式、并能够模拟出主体清楚、背景模糊的拍摄效果。
其运作原理的幕后推手,则是来自于「卷积神经网路」深度学习架构,具有高效率辨识图像特徵、执行影像分类功能;利用超过100万张标籤过的人物和配件照片进行机器学习模型训练,并使用数学计算公式执行模拟景深效果,让人物主体与背景物件的分割边缘更加锐利,并根据人物与背景的距离,按比例呈现不同程度的模糊化;藉此让影像画面出现的人物主体能清楚地呈现,并且让人物所在位置前后一段距离的影像,也保持锐利。7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」使用Pixel 3手机前置自拍镜头,启用「人像」拍摄模式时,主要是透过机器学习技术训练AI模型系统,预估影像出现的人物、并运用数学公式模拟出景深效果範围。
另,在使用 Pixel 3/3a 的后製单颗主相机镜头,使用「人像」拍摄模式时,则是利用相机硬体内建的「双画素」相位技术对焦技术,让感光元件上的每一个单一画素,可以分成两部分,并藉此技术辨识远近距离、预估取景画面所产生的深度範围,让拍摄出来的影像,不论是人像或是某一物体,能呈现具有立体感的浅景深效果。
Pixel 3 相机实测照VIEW ALL浏览图片7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」
三、HDR+ 高动态範围成像强化当拍摄环境处于室内照明不佳、或室外光线较差的情况时,开启 Pixel 3/3a 手机相机应用中的「HDR+」拍摄功能,透过捕捉在相同曝光程度的连拍影像,可避免影像画面的亮处出现过度曝光、并保留亮部细节;接着,在进行影像校準与影像合成的步骤时,由于连拍多张影像的曝光值相同,因此更容易校準,同时,还可降低影像阴影处的杂讯。7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」在户外光线较差、或室内光线不足时,开启Google HDR+ 的拍摄功能,能保留影像亮部的细节,同时并减少暗部的杂讯。
最后,则是採用 AI 影像演算法的「色调映射」技术,藉此增强阴影处的暗部细节、降低亮部细节、并保留局部对比度,让拍摄出来的画面与色彩,呈现出清晰自然的生动效果。
四、高解析数位变焦开启 Pixel 3/3a 系列手机内建的「高解析数位变焦」功能,可将多张影像合成为一张具有高解析度的照片,拍摄出来的细节呈现效果,却完全不输给搭载有2倍光学望远镜头的他牌手机。Google 表示,虽然「高解析数位变焦」功能,并没有搭载AI人工智慧、及机器学习技术,但却能够在数位变焦的拍摄条件下,让远处的景物在经过放大拉近后,也能保有细节清晰的成像效果,关键重点在于运用「画素位移」技术的原理。7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」高解析度数位变焦的技术原理。当相机同时连续拍摄4张画面时,其中三张分别于水平位移、垂直位移、水平与垂直同时位移一个画素。组合4张画面后,可合成为一张高解析度的数位照片。
由于影像是由一个个画素所组成,而每一个感光元件上的影像,拥有红、绿、蓝三种颜色资讯。使用 Pixel 3/3a 系列手机的「高解析数位变焦」功能时,透过连续拍摄四张照片,其中,有三张照片分别为:水平位移、垂直位移、以及水平垂直同时位移一个画素;经由四张照片组合成为一张后,可让原本单一影像画面所缺失的颜色资讯获得弥补,并让数位照片中有三分之二的画面,得以获得颜色资讯的重建与填满。7张图看懂!Google藏在Pixel3、3a手机「单镜头」高解析度数位变焦的拍摄功能,该技术并无搭载AI与机器学习,而是採用「画素位移」的运作原理。
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