Google 的 pixel 手機一向是世人公認拍照數一數二好的手機，然而在所有廠商的感光元件都一樣的情況下，為何Pixel還是能拍出比它廠還好看的照片?
答案就是Pixel手機的演算法，Google運用了許多巧妙的演算法，讓只有一顆鏡頭的Pixel手機也能拍出類似單眼相機的效果。
而最近，有位XDA的開發者成功將Google Pixel / NEXUS內的Google Camera (簡稱GCAM)抽取出來，應用到其他手機上，讓其他Android手機也能使用這破解版的Google Camera，而使的GCAM在近期成了一個熱門話題，且隨著最近Night Sight功能的推出，Google Camera也開始在許多論壇盛行，
究竟Google是如何做到靠演算法做出手持夜拍、散景、無損變焦、拍出超高動態範圍的照片的呢? 請看以下文章 :
傳統的拍照模式
傳統的相機、手機拍照的方式就是調整好iso、快門後，再經由硬體電路，如:ISP，做處理(去馬賽克、伽馬校正、降噪、白平衡、銳化、調色…)，然而隨著手機的處理器性能越來越強大，許多廠商開始運用手機的運算能力，將硬體規格的比拚轉向演算法的精進。
Google Camera的演算法 - HDR+
Google Pixel的HDR+就是一個很好的計算攝影的例子，HDR+是Google開發的一種演算法，增強照片的動態範圍，藉以改善低光源拍照、避免高光過曝。傳統的HDR是拍多張過曝、欠曝、正常曝光的照片去合成，但這種算法會造成部分高光區域過曝、暗部過多雜訊，使的HDR演算法難以去做疊圖，造成鬼影…
而HDR+的原理是一次拍攝多張欠曝的圖片(9~15張)，不同於傳統的HDR是由多張欠曝/過曝/正常曝光的照片所組成，Google的HDR+可同時保留高光及低光區域，再透過疊圖將暗部的雜訊移除
▲疊圖 (原圖來自)
不過HDR+當然不是單純的將照片疊起來而已，為了避免手震帶來的影響，演算法會仔細比對各個照片中的每個區域，將偏移的圖片拉回，並將莫名出現的物體去掉。而除了影像位置矯正，HDR+還會決定要保留多少亮部及暗部，避免出現太假的圖片，例如 :
▲圖片引用自影片
而為了保證零快門延遲，在打開Google Camera後，它會自動開始捕捉畫面存到環形緩衝區 ( 環形緩衝區會不斷地刪除舊照片，以讓出空間給新照片 ) ，當按下快門後，再對之前儲存的畫面去做合成，達成零延遲快門。且搭配Google Pixel內置的Pixel Visual Core，加速運算速度，之所以說加速，是因為HDR+仍可支援沒有Pixel Visual Core的Pixel 1、NEXUS、其他手機…所以可推測，Pixel Visual Core僅是加速運算用。
而為了保證用戶能夠及時預覽畫面，每張照片會被限制快門時間至66mS，讓取景器能有至少15fps的畫面更新率。
▲未開啟HDR+(左)，與已開啟HDR+(右) 的動態範圍差異 (原圖來自)
▲未開啟HDR+(左)，與已開啟HDR+(右) 的動態範圍、細節差異 (原圖來自)
而由於HDR+會一次疊很多張圖，也使的Google Camera能拍出比傳統拉高ISO/快門時間還要清晰的夜景圖，但是HDR+只能在亮度3 Lux以上的環境發揮作用，低於3 Lux，HDR+無法拍出正常的圖片，所以Google在今年11月推出了新功能 – Night Sight ，以解決極限低光源拍照的問題。
參考資料
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