用 Nexus 挑战单反，谷歌工程师的极限低光拍摄实验

本文编译自：《Experimental Nighttime Photography with Nexus and Pixel》

这是一篇来自谷歌工程师 Florian Kainz 的文章。文中详细记述了他如何尝试用 Google Nexus 6P 在低光下挑战单反的拍摄效果，在技术上有一定的参考价值。原文中有更详细的描述和更多的照片，有兴趣的请 阅读原文。

Florian Kainz 是 Google Daydream 团队（VR）的软件工程师。一天，他在旧金山以北的马林岬（Marin Headlands）用一台专业的单反相机、一颗笨重的镜头和一个三脚架，拍摄了一张金门大桥和城市后面的灯光的照片。

他得意地跑去给自己在 Gcam （Google 专注于计算机图像的研究团队）的朋友看这张照片。朋友看过之后，向他发起了一个挑战——手机能不能拍摄出同样的效果？

Florian Kainz 清楚目前手机摄影方面的进步，他也想搞清楚这个问题，于是开始了手机拍摄夜景的实验。

第一次实验：自己写个 App

第一次正式实验，他动手写了一个简单的 Android 相机应用程序，手动控制曝光时间、ISO（感光度） 和对焦距离。相机的曝光时间被设置在了数秒钟，且按下一次快门能够记录下 64 张图像（而 Pixel 和 Nexus 相机的 HDR+ 模式只能合成 10 张）。

为了测试这款应用程序，在一个满月的夜晚，作者去了旧金山西北约三十英里的加利福尼亚海岸的 Point Reyes 灯塔。他用 Nexus 6P 拍摄这座灯塔，用 ISO 1600 的感光度记录了 32 个镜头，每张照片的拍摄时间为 4 秒钟。回到办公室，他将原始文件加载到 Photoshop 中。虽然单张照片的噪点多，但作者通过 Photoshop 合成了这 32 张照片，得到了最终的图像，看起来非常不错。

作者对于这次实验非常满意。虽然灯塔的亮光部分被过度曝光了，但其余的场景都非常好，噪点低且具有令人愉悦的自然色。

不过拍摄灯塔照片时，灯塔的光线依旧比较充足，于是作者准备尝试拍摄光照更低的环境——月光下的星空。

第二次实验：开始挑战低光

拍摄星空和拍摄灯塔并不一样。虽然两到四秒的曝光可以轻松捕捉到明亮的星星，但星星并不是绝对静止的，它们会随着地球的公转和自转发生角度的变化。不过，幸好这个过程足够缓慢，几秒钟的曝光间歇是几乎察觉不到的。但是，当拍摄达到几十帧时，最终合成图像上会出现星轨（下左）。当然，我们可以通过移动和旋转照片可以将星星对齐，而避免出现星轨。不过，又会出现新的问题：天空干净了，星星清晰了，但地面由于照片的选择而变得模糊（下右）。

要想得到一张完美的星空，我们可以将上面的两张照片拼合。一个地面很清晰，一个天空很清晰。作者最终得到一张完美的图片：

第三次实验：极限低光

如果在只有星光，没有月光，附近没有人造光源，也没有遥远城市发出的背景光的极限低光照中，手机还能拍出好看的照片吗？

为了找到这样的环境，作者开车到了加利福尼亚海岸，那里的夜晚将会非常纯净。作者将 Pixel 手机对准星空，使用 ISO 12800 的感光度拍摄了 64 张 2 秒曝光的照片。

这张照片虽然称不上完美，但也应该是手机目前能拍摄的极限低光条件了。

照片里，天蝎座和射手座清晰可见。但是海平面已经消失，更不要说海上的礁石了。这主要是由于 Pixel 单张 2 秒曝光时长的限制。如果能将曝光时长提高到 8 到 10 秒钟，星星仍然不会有明显的运动模糊。 但随着曝光时间的延长，可以设置较低的 ISO 感光度，从而大大降低单张照片的噪点，得到更清晰和更详细的最终图像。

回到最初的挑战：拍摄金门大桥

这张照片的分辨率虽然不如数码单反相机拍摄的高，但图像质量令人惊讶得好。照片上也没有太多可见的噪点，捕获动态范围非常饱和。除了局部的过度曝光，整体非常不错。

通过这样一个有趣的实验说明了，使用手机进行户外夜景拍摄是可能的。然而，目前只能借助手机完成拍摄，如果要得到最终清晰的照片，仍需要导入到桌面计算机上进行大量仔细的后期处理。这个过程对于普通人显然太过麻烦。如果今后能直接使用手机完成，一定是令人兴奋的。