Pixel 手機憑什麼一顆鏡頭打天下?Google 傑出工程師 Marc Levoy 提出 4 大原則

Pixel 手機憑什麼一顆鏡頭打天下?Google 傑出工程師 Marc Levoy 提出 4 大原則
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Google 在本月的 I/O 大會上發表最新的中階手機 Pixel 3a 及 Pixel 3a XL,同時也是今年發售的手機中少數僅有單顆後鏡頭的智慧型手機。Pixel 3a 系列擁有與前輩 Piexel 3 一樣優秀的拍照功能,包含優秀的夜視功能(Night Sight)、擁有自然的淺景深效果的人像模式。現今手機規格在多鏡頭趨勢下,或許你會好奇:

僅有單鏡頭的 Pixel 是如何在手機「規格戰」中獲得領先地位?

台灣 Google 今日邀請內部傑出工程師 Marc Levoy,解釋 Pixel 手機優相機技術能夠如此強大的原理。在談原理之前,Marc Levoy 先是分析了手機相機技術的大趨勢。

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Levoy 認為數量仍在快速增長的手機相機,擁有更佳的像素、鏡頭及更大的光圈是一大趨勢。手機廠商更具體地做法就是把多顆鏡頭塞入手機中,其中深度感測(Depth Sensor)也成為手機相機必備的功能。

Marc Levoy 表示,這些趨勢都指向「軟硬結合」的重要性,譬如要激發出多鏡頭的潛力,必須具備整合多張圖像的能力,也就是計算攝影(Computational Photography);同時結果要準確,傳統演算法已經無法達到要求,必須借助機器運算來提升精準度。

以軟體起家的 Google 在手機相機趨勢中自然掌握了優勢。但 Google 思維卻跟想掌握更多獨佔技術的傳統手機廠商不太一樣,Google 認為更公開的科技與技術能加快創新腳步。

也許這就是 Google 相機開發的初衷,它讓安卓手機使用者享受與 Pixel 一樣的拍攝功能(如夜視),Google 相機至今在 Google Play 的評價數量高達 403,714,平均滿意度為 4 / 5 顆星。

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Marc Levoy 談到手機相機應用程式執行時,需掌握 4 個原則:

  • 執行要快
  • 預設模式絕不能失敗
  • 重視拍攝中遇到的特殊狀況
  • 在某些特殊狀況下,允許偶然的失敗,特別是幽默的結果

第一點不難理解,提升效率不論是哪種領域都很重要,在相機應用程式中,更有效率代表即時觀景器(Live Veiwfinder)必須大於 15fps,這裡指的觀景器為手機螢幕的拍攝預覽畫面;再來是快門延遲不能小於 150 毫秒、照片成像時間小於 5 秒,並且不讓執行過程受阻而增加手機溫度。

以 5 鏡頭聞名的 Nokia 9 Pureview 在這裡是個恰當的反例,過慢的成像處理速度,擁有再良好的照片品質,對手機相機使用體驗仍是一大致命傷。

現在許多手機相機都有專業模式,它能滿足少數的攝影愛好者,但大部分使用者在拍攝時多半使用預設。Google 認為可靠的曝光、對焦、白平衡,以及避免鬼影、視覺殘留就顯得特別重要。

然而,拍攝遇到的狀況和人生一樣不可預測,Marc Levoy 提到目前 Google 人臉辨識技術成功率達 96%,剩下那 4% 為特殊情況,譬如戴上太陽眼鏡的人容易導致錯誤的曝光,Google 透過機器學習將這些特殊情況記起來,並解決它,但仍有些例外。

Marc Levoy 舉例,當用全景模式拍攝走動的狗,最後拍出身體超長的多腳生物。簡單來說,只要是幽默、富有創意的案例,Google 會選擇刻意忽略它,維持一貫 Google 式幽默。

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研發軟體是一場時間競賽

Levoy 在媒體問答時間提到,演算法會隨著時間進化,讓軟體開發成為一場「長跑比賽」,隨著時間演算法就越複雜;這也帶來了一些優勢。不同於硬體,軟體可以透過更新讓功能更完善,同時將這些功能帶到舊的設備上,加上開發週期比需要研發數年的晶片要短上許多,「這同時是優勢也是挑戰。」Levoy 說。

感謝你耐心看完這篇文章,想瞭解更多 Pixel 拍照功能的原理,我們會另外撰寫一篇文章解釋。

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熱愛遊戲,但很少破關,喜愛日本時裝,但大多買不起,雖然到了看表演會避開衝撞區的年紀,仍會為新科技和漫威電影感到興奮。
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