深入研究Pixel 3 Night Sight神夜拍，疊圖技法立大功

疊圖技法降低雜訊

透過疊合多張照片並取各像素的平均值以降低雜訊，並不是個很新的概念，在天文攝影中也常常使用這種稱為曝光堆疊（Exposure Stacking）的方式強化影像品質，然而這種方式最大的難處在於攝影時相機與被拍物品都不能移動，否則在疊合照片的時候就會產生偏差，導致照片看起來比較模糊。

Night Sight模式使用相近的概念，在Pixel 1、2等裝置利用HDR+搭配疊圖演算法，增強偵測與剔除無法對齊的照片，來強化疊圖效果。Pixel 3則是改以Super Res Zoom為基礎的演算法進行疊圖（但不縮放圖片），能夠帶來更理想的效果，但因需要更高的運算資源，所以僅適用於Pixel 3。

▲ Super Res Zoom除了可以放大圖片外，對降低雜訊（左圖）也有很大的幫助。

白平衡與色差別來亂

由於人類的眼睛可以自動「校正」我們所看到的色彩，所以相同物體在不同顏色光線照射下，在我們的感觀中也不會有太大色偏，但是相機卻沒有這種能力，因此需要透過調整白平衡的方式，讓顏色趨於正常。以現在數位攝影的技術而言，相機的自動白平衡已經可以克服大部分的問題，但是當在低光源的環境中，自動白平衡可能就會失準。

為了解決這個問題，Google開發了基於機器學習的自動白平衡演算法，開發人員事先使用Pixel手機拍攝各種場景，然後在專業螢幕上查看照片並手動校正白平衡，在資料庫建立後，演算法就能自動辨識照片的白平衡是否正確，並自動調整色溫讓色彩趨於中性。

另一個問題與人類眼睛的構造有關。在極低光源的環境中，視網膜中的視錐細胞會停止運作，只留下視桿細胞能發揮作用，這讓我們只能分辨物體的形狀而無法分辨顏色，而且因為視桿細胞的空間敏銳度較低，會讓物品看起來比較模糊不清。

但是如果我們使用腳架進行長時間曝光攝影，就可以解決上述問題，在夜晚拍出藍天綠地與星星同時出現的照片，雖然效果很有趣，不過跟我們的期望有些出入。於是Pixel透過S函數（Sigmoid Sunction）校正色彩，在夜拍強化效果與圖像呈現之間取得平衡，讓一來可以強化暗部區域的細節，又不會把黑夜拍成白天而產生違和感。

▲ Pixel 3的自動白平衡載在低光源下也能校正色彩表現，右圖為校正後，色彩不會過暖、過黃。

▲ 在黑夜以長時間曝光攝影，可以拍出藍天綠地與星星同時出現的奇景，但與我們的日常經驗相左。

▲ 透過S函數校正後，就在看起來還是夜晚的前提下，呈現更多暗部細節。

雖然Pixel 3的Night Sight夜拍模式有著讓人驚豔的效果，但是它仍然有使用上的限制，若環境照度低於0.3Lux，自動對焦系統就不容易鎖定焦距，不過這個時候使用者仍然能手動選擇近（4英呎）、遠（12英呎）等2種固定焦距，其中後者為泛焦距離，因此可用於拍攝約6英呎至無限遠的物體，雖然操作比較麻煩，但有機會增加拍照成功率。

開發團隊表示他們仍然在努力改善照度0.3Lux以下的自動對焦能力，以提供更完善的相機功能，在這同時，使用者仍然能使用腳架搭配適當的App，以手動對焦方式完全釋放Night Sight的實力。