手機夜拍功能為什麼這麼強？專家解密背後原理：「照片都是自動處理過的幻象！」 The Evolution of Smartphone Night Photography｜科普長知識｜GQ Taiwan

在我們開始探討新夜拍模式的科技之前，先讓我們聊聊失敗的照片。先看一下這張照片，這時用iPhone 5在2014年左右拍的，有幾個我特別注意到的點，像是很常見的鏡頭眩光或是模糊失焦。不管你的相機有多好多先進，它永遠都需要有足夠的光源，這叫做曝光，你的相機所感知到的光量。像現在，我們可愛的燈光師給了我充足的打光，給你看喔，如果把燈關了，現在我就是背光，曝光不足。這張是iPhone 3G的低光源攝影，而這張則是iPhone 13 Pro的低光源攝影。請把燈光還給我。之所以iPhone 3G的照片曝光看起來那麼不足，一部份是因為它捕捉畫面的時間沒有很長，也就是所謂的快門速度 (Shutter Speed)，意思是鏡頭的那扇小門保持開啟的時間，讓光線能進入相機的光感測器。每次你手機的夜拍模式會要你保持不動，主要是因為你的快門維持開啟的時間愈長，它就能收進愈多的光，也就能拍出更亮的照片。重點來了，夜拍照片，當機器要你定住的時候，它其實是不停地在捕捉照片，再靠機器學習演算法去合成出一張照片，所以說夜拍模式其實是，「計算攝影 (Computational Photography)」的一個領域。我要打給麻省理工攝影實驗室的 Ramesh Raskar，從技術的層面來了解更多。


計算攝影 COMPUTATIONAL PHOTOGRAPHY

Ramesh: Hi Julian

Julian: 能不能請你告訴我，到底在夜拍的時候，現在的智慧型手機都在進行甚麼樣的運算？

Ramesh: 所有的攝影都有三個要責，影像捕捉 (Capture)、影像處理 (Process)，還有影像呈現 (Display)。我們在過去的十年裡，看到這三個領域都有令人驚嘆的進步。

Julian: 那攝影軟體是怎麼改變照片看起來的樣子呢？

Ramesh: 我們常會聽到一些字眼 HDR，HDR Plus，夜拍模式，智慧型 HDR，其實功能上大致上都差不多，這個叫做深度融合 (Deep Fusion) 的關鍵發想，是透過機器學習和電腦視覺將照片融合為一，也是今天低光源攝影的一大突破。

Julian: 能請您解釋一下，HDR 是甚麼嗎？

Ramesh: HDR 過去叫做高動態範圍，簡單來說就是無論是明亮還是昏暗的場景，都可以捕捉於同一張照片中。智慧型手機，它見識過幾百萬張夕陽的照片，或是食物，或是人臉的照片。經年累月，它學習了甚麼才是增進這種照片的最佳方法，降低顆粒感，或是怎麼讓色彩更鮮艷，選出合適的飽和度。在拍攝的時候，這些參數的選擇基本都是來自機器學習。

Julian: 接著來看看機器學習的執行，用照片來比一比，左邊這張是 iPhone 3G 拍的，算是有點歲月了。而右邊這張是 iPhone 12，光這樣一看，到底是改進了哪些東西？

Ramesh: 可以看到以前的手機，拍攝到的是照片裡的那一剎那。而右邊的照片可以說並不真實的，意思是照片裡同時有很多的東西，有觀眾在搖頭晃腦，燈光在閃耀，所以這張照片其實是由很多個瞬間所組成的。在要將這些不同的瞬間合成一時，某張照片裡的燈光可能是這個方向，但在後來的相片可能又變成另一個方向，所以它很聰明地做了取決，創造出這張影像，好像它是在剎那之間被捕捉一樣的假象。在這張照片裡，也能看出 HDR 的效果，像在iPhone 3G 這張的，觀察就全是黑的，但在另外這張就能清楚看到大家的頭。

Julian: 如果 AI 已經學會怎麼去校正夜景的色彩，而且是全靠它自己的判斷，那照片還有真實性可言嗎?

Ramesh: Julian，我覺得照片的真實性早就死了，找個地方把它埋起來，現在剩的只有幻象了。我們現在所看到的照片，幾乎已經跟那個畫面的景物沒甚麼關聯了。我們看到的，都是這些手機公司認為這照片景色該耍有的樣子。

Julian: 對。我用 Pixel 6 拍了一張，另外一張是用 iPhone 13 Max Pro 拍的，為甚麼這兩張照片的顏色會這麼不一樣?

Ramesh: 因為這兩家手機公司決定要讓你有很不一樣的視覺感受。Pixel 可能捕捉了20張照片，它同時也辨識到了某些特徵，有沒有天空，是不是在戶外，景色的平衡是怎樣，它會自動加進一些修片的更改。所以我們所看到的照片，大部分都是幻象，而不是真實的實際剪影。

Julian: 這些公司也是有讓我們可以控制這些功能，像是關掉修片的功能或是加強它。這是不是在虛實之間的一個折衷，給那些會想要後製照片的人，在修改照片和調整設定上更多控制調度的空間？

Ramesh: 剛才提到的三個領域的進步，反而是奪走了我們的控制，但實際上，手機公司如果想要把這些控制交還給我們也不是太困難。它們總是會去假設說，大部分的消費者要的只要張照片，按個鈕，就能得到他們想看到的畫面，不論它有多真實。像我們常常都會想要，一家出遊去到了巴黎，但霧霾包覆住了巴黎鐵塔，這時候如果要拍全家大合照，然後背景是巴黎鐵塔時，都會希望照片看起來是晴空萬里，對吧？像是在這種時候，就是身為一個消費者，你會願意去脫離現實，將實境改變成幻象，因為如果有人能幫你把晴空萬里的情境，巴黎鐵塔，放在一家大小背後合而為一，你是會蠻開心的。

Julian: 當我們看夜拍的模式，每次都會注意到夜間的照片幾乎真的是每年愈拍愈漂亮。但廣的來說，你認為智慧型手機的攝影功能，在未來還會有甚麼樣的挑戰?

Ramesh: 在夜拍模式上，現在還是有不少挑戰需要克服。如果你要拍高速移動的物體，在夜間拍攝上還是非常難以捕捉。另外，要在夜間拍出漂亮的顏色，現在還是非常困難。因為夜間照片，如果是用連拍模式 (Burst Mode)，它有一個痛點是，每一幅照片都有所謂的讀出雜訊 (Read Noise) ，那等於是相機每讀出一張相片時所付出的代價。但現在很多的手機公司會用的方法是靠很多的微型鏡頭，有些品牌甚至推出五鏡頭的手機，那就等於是在捕捉五倍的光量

Julian: 這對手機整體的性能又會帶來怎樣的影響呢？在未來我們會看到怎麼樣的變化？

Ramesh: 攝影或成像，應該要帶給人們超能力。我們可以看穿濃霧，可以拍穿豪雨，捕捉得到蝴蝶飛舞，看得到整個光譜，而不只是三個原色。我認為以我們既有的概念，我們對景色的體驗，不該只侷限於螢幕上呈現的畫面，我希望能看到更厲害的取景器。當去到巴黎，當我移動著取景器，它能告訴我「欸，如果你想拍巴黎鐵塔，那也太膩了，有太多人拍過它了。如果你繼續向下走，前面有個小雕像，還沒甚麼人拍過它喔。」我覺得，未來在影像的捕捉，處理跟呈現會有很多很有意思的進化，那令我非常期待未來的攝影會有甚麼樣的變化。


拍一張更好的夜間照片 Taking Better Night Photos

接下來，我要分享給大家 iPhone 13 Pro 跟 Google Pixel 6 我最喜歡的功能。既然主題是低光攝影，那就把燈給關了吧，把相機打開，看看夜間模式會怎麼拍。可以看到我的四周已經算蠻暗的了，夜間模式也就開啟了，只要點這裡，就能讓你控制曝光的時間，所以如果你覺得需要久一點的曝光，有時候照片會變比較亮。點一下背景，它會調整背景的曝光，對焦也會跟著改到那裡。你可以上下滑動，調整亮度或是照片的陰影，這些只是相機程式裡內建的功能。好，請把燈光還給我。

必需聊一下，腳架。腳架可以說是提升相片品質的連成撇步，尤其是夜拍時。當然，在夜拍的時候，最大的問題就是拍照時的手震。不好意思，燈再關一下。誰來當我的模特兒好嗎？首先第一張是不用腳架拍，看看會拍成怎樣，所以就是改成夜景模式，點一下拍照。現在我加個腳架來拍，整個就會穩很多。當我點下拍照，它會知道我有用腳架，可以看到它拍照的時間變比較久。它正在捕捉多張攝影，而且是不同的曝光。手持攝影比較麻煩，因為快門速度，機器會盡快地去捕捉最多的光，所以如果你的手有震動，那就會影響到照片，所以想要不用腳架拍夜晚星空是不可能的事。有些手機像是Pixel 6能讓你用天文攝影模式去拍攝星空，基本上它的邏輯跟夜間模式是一樣的，只是拍攝的時間更久一些，大概兩三分鐘，有時甚至五分鐘，這就真的需要把手機架在腳架上了。

如果你想知道我們最喜歡用哪些手機來拍照，或是單純想了解，其他能幫你拍出更美的照片的攝影裝備的話，我們在WIRED.com上都有購買指南。就像剛剛 Ramesh 說的，未來我們的相機會怎樣進化，確實很值得關注，不管它將來是會完全幫你決定該拍甚麼樣的照片，我們又還剩下多少的掌控權。「Ramesh: 照片的真實性，早就死了。」這也太暗黑了啦，天啊。