Google 这支最强 AI 手机，凭什么靠单镜头就干掉 iPhone XS？
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“剥离技术和参数等外衣，探求设计与人文的本源。”没有太多硬件基因的 Google，对智慧手机产品一直有另一番理解，尤其是拍照方面。
2016 年 10 月 5 日，Google CEO 桑德尔‧皮蔡（Sundar Pichai）提出由“行动优先”转为“AI 优先”口号，同日亮相的初代 Pixel 手机就是理念的体现。
表面看，Pixel 使用的镜头和更早推出的 Nexus 6P 并没有太多变化，都是一样的 1,230 万像素和 1.55m 单像素大小，区别仅是加入对焦功能。
但两者却在DxOMark获得完全不同的评价──Nexus 6P 只有不起眼的 73 分，但 Pixel 却以89 分拿下榜首。
之后第二代 Pixel 推出时，Google 也开始把卖点放在拍照，这款手机的评分涨到98 分，一举超过同期三星 Galaxy Note 8 和苹果 iPhone 8 Plus 再度登顶，DxOMark 当时的评语是“创下智慧手机相机品质的新纪录”。
连续两次拿下榜首，加上媒体和用户好评如潮，开始让 Google 亲儿子手机散发出神秘的吸引力。
虽然DxOMark 得分仅供参考，但最让人不解的是，两代 Pixel 手机都仅是单镜头就获得这成绩，其他手机基本都是后置双镜头，难道 Google 的 AI 演算法真已强大到无视物理硬件了吗？
哪怕是今天，新发表的 Pixel 3 手机也依旧没有采用主流的双镜头乃至三镜头组合，这种“靠单镜头独步天下”的功力，除了 Google 也很难再找到第二家。
但现在来看，Google 确实有这份“任性”的资格和实力。
Pixel 3 的镜头有多聪明？
在用户的认知中，摄影过程无非 3 个步骤：1.看到想拍的东西；2. 启动相机按下快门，记录瞬间；3. 得到一张静止不动的照片。
专业摄影师就不一样了。他们得根据现场光线情况调整快门和光圈，选择合适焦段的镜头，拍摄时会考虑构图和按快门的时机，拍完还要拿去 PS 或 LR 后制一下，最终才得出外人眼中的各种“大片”。
但智慧手机普及改变了一切，不管Pixel 还是 iPhone 或其他手机，手机厂商都在淡化原本只有摄影师才懂的 ISO、曝光时间等数值，这些交给处理器和演算法完成就好了，用户只要按下快门，也能拍出一张媲美单眼的照片。
Google 显然也懂得“拍照傻瓜化”的道理，只是比起寻求专属硬件来点更多技能树，更喜欢用 AI 和各种堆叠演算法来解决问题。
这种思路很有趣，说白了，Google 希望让机器自己学习如何才能拍得更好。
去年Pixel 2 系列，Google 专门加入一颗名为“Pixel Visual Core”的自订影像处理单元，这是 Google 与英特尔合作开发的 8 核心辅助处理器，用来加速各种与 AI 拍照相关的工作，比如 Pixel 系列一贯主打的 HDR+。
而Pixel 3，这颗 Visual Core 核心也有更新，处理速度比去年快了 40%，意味着能更快处理各种繁杂的片源资料，在机器学习的帮助下还让 Pixel 3 解决一些日常拍照的痛点。
首先是名为“Top Shot”的照片精选特徴，能在你按下快门时自动记录前后数秒的影像，有点类似 iPhone 的 Live Photos，但此时 AI 会自动将“最佳时刻”打上标签供你挑选，所以就算不小心拍到闭眼，也可以选择其他画面当作最终照片。
▲“Night Sight”不仅适用于后置，也适用前置。（Source：Google）
至于伸手不见五指的场景，Google 的方案是“Night Sight”夜景模式，核心还是借助 HDR+ 的连续取样和多帧合成，尽可能提高照片亮度，彻底解决“暗光拍不到”的问题。
（Source：Google）
为了强调此模式的出众效果，Google 在发表会还对隔壁 iPhone XS 一番“吊打”，不知道苹果的心情怎样。
还有一个是“Super Res Zoom”，主要是取景变焦后图片放大的情况，其实是将一些传统单反的“像素偏移模式”用在变焦功能。
▲ Engadget 日本使用 Pixel 3 拍摄的范本，放大框选部分。（Source：Engadget）
▲ 框选部分放大。（Source：Engadget）
具体来说，Google 抓住我们取景时都会轻微抖动的小细节，自动根据手部运动移动感光元件，然后连续抓拍数张照片，再借助演算法合成。
用这个方式，每个像素都可获得足够的 RGB 资讯，最终便能做成一张拥有超高解析度的照片。
按照Android Central的说法，哪怕放大 8 倍，Pixel 3 的变焦照片仍能保持和 Pixel 2 的2 倍变焦一样的清晰度。这意味着就算没有独立长焦镜头，Pixel 3 仍可拍出不亚于光学变焦效果的照片。
Google 延展的不只广度，还有深度
我们已看过所有能选择的镜头组合，单纯加一颗镜头并没有好处。
Pixel 3发表会后，Google 产品副总裁Brian Rakowski说。在他看来，Pixel 手机已能透过感测器获得够多资讯，之后再用机器学习等方式，同样能产生用户所需的照片。
（Source：影片截图）
本质上看，Google 尝试用“计算摄影”（Computational Photography）概念，为传统摄影引入 AI 机器学习等进阶演算法，等同重新整理解析度、光照、对焦点和景深等这类影像资讯，突破单镜头的物理界限。
打个比方，以 Pixel 2 的HDR+为例，表面上看用手机拍照只是开启取景器再咔嚓一声，可暗地里镜头在你开启取景器后就开始采集工作了，这些资料会即时保留在缓冲区，最终由合成演算法呼叫出来。
除此之外，Google 还将图片分割成一个个独立方块，保留高动态范围和细节同时，也尽可能去除模糊、鬼影和噪点。
还有前文提到的“Top Shot”这种“先拍后选”模式，其实也受到计算摄影思维的影响，都是在用户不知道的底层工作。
DPReview近期采访了 Pixel 相机产品经理 Isaac Reynolds 及计算摄影主管 Marc Levoy，他们表示，为了保证零延迟快门体验，当初 Pixel 2 的安全快门值设为1/15 秒，这样哪怕是在最糟糕的暗光环境，HDR+ 也以保证0.6 秒内合成最多9 张影像；若光线充足状态，可缩短到 150 毫秒。
（Source：Google AI）
很显然，用户是不会知道这些后段处理流程，呈现在眼前的只是最终成品。
而Pixel 3 上，用于“Super Res Zoom”变焦模式的合成影像高达 15 张之多，“Night Sight”夜景模式更牺牲了零延迟快门。
（Source：Google）
和一些内地手机的超级夜景一样，需要按快门时保持机身稳定，此时相机会捕捉最高 15 张照片并合成，每张照片的快门速度最低为 1/3 秒，由此获得近 5 秒曝光效果的照片，因手抖糊掉的照片也会自动剔除。
不仅如此，考虑到黑暗环境下的糟糕光源，“Night Sight”拍摄照片也会借助机器学习来自动白平衡。
（Source：影片截图）
另一个不得不说的是自 Google Pixel 2 时代就备受好评的人像模式，虽然这款手机并没有双镜头，但依旧可拍出不输给同期双镜头旗舰的虚化照片，借助的是镜头感测器的 PDAF 双像素特徴，撷取左右两种视觉影像，得到简单的深度资讯，然后再依靠影像分割技术，精准定位影像外框。
过程中Google 花了不少心思训练一个神经网络模型，会根据深度资讯分辨照片中哪些属于人物，哪些属于背景，毕竟只有分清前景和后景，演算法才能虚化处理正确区域，最终合成一张浅景深的照片。
▲ 上排为机器学习参与后的深度资讯图，下排是单纯基于双像素和立体演算法的深度资讯图，背景椅子部分可看到明显的差异。（Source：Google）
今年的 Pixel 3，Google 又调整深度对映演算法，透过机器学习抓取更精准的深度图。
从上图能看到，如果只是单纯基于双像素和立体演算法，碰到掏空的玩具球、玻璃杯或有网格栏杆这类前后景模糊的场景时，深度资讯很可能辨识出错。
但机器学习参与后，虚化效果和范围就跟以前不一样了。
有了 AI 拍照，能让 Pixel 手机变得和 iPhone 一样流行吗？
Google 是靠搜寻和工具业务起家，不是硬件公司，即使Pixel 手机，整个重心都是围绕服务和 AI 展开。
所以历届 Pixel 发表会，最出风头的仍是 Google 的软件服务。演讲人不会介绍太多规格，更强调“只有 Pixel 手机才能用的功能和服务”，其中就有各种 AI 拍照的身影。
但面对苹果、亚马逊等巨头步步紧逼，Google 又不得不做硬件，就像 Google 硬件负责人 Rick Osterloh 所说，他要找到更多方法让 Google 智慧助手出现在人们眼前。所以你不仅能看到 Pixel 手机，还有各种智慧喇叭、耳机与平板电脑。
这并不是主流玩法，很多人看来智慧手机是硬件生意，推动消费者每年换手机的动力来自更好看的外观、更强的处理器和更多镜头，各种手机产品的横评也只是硬件参数比较，无法量化的软件只能一笔带过。
毕竟，除了 iPhone，其他主流手机都是用 Android 为底层，跑同样 APK应用，也唯独只有硬件差异较大。
可是Pixel 手机依旧和其他 Android 手机不一样，这是 Google 亲自参与，只有它能将 Android 系统改造成自己想要的样子，不然你也不会看到那么多基于底层的拍照演算法。
AI 加持下，没人能猜到 Pixel 手机还能带来多少我们不知道的玩法。
昨夜の马来西亚の発表会でひと通り见てしまったけれど、今日は #Pixel3 の日本の报道関系者向けの発表会に行ってきたよ〜。
Pixel 3のカラバリ、
✔️ Clearly White
✔️ Just Black
✔️ Not Pinkって名前かわいいい。里がマットな仕上げになってるのもおしゃれ。
#madebygoogle pic.twitter.com/gYFLWubrZX
— Nagisa Ichikawa / THE GUILD (@nagiko726) 2018年10月10日
但 AI 并非万能，Pixel 3 依旧有只能靠硬件达成的特徴。比如说新加入的 800 万前置广角镜头，就是专门用来拍集体照和大场景自拍，这两种场景都没办法靠传统自拍镜头。
还有那颗 Visual Core 核心，如果没有它的协助，Pixel 3 的 AI 拍照也无从谈起。
追根究柢，手机AI 仍要靠足够计算力驱动，没有优秀的硬件为基础，软件体验显然得打对折。
但 Google 显然为手机摄影带来另一种发展方向，这也给原本就有强大物理硬件加持的同僚更多启示。当然，也无疑让消费者对手机拍照有更高的期待。
（本文由 爱范儿 授权转载；首图来源：达志影像）
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