轉載從: Tech News 科技新報
「這是迄今我們測試過最好的智慧手機相機」，DxOMark 表示。
2016 年智慧手機市場，每家都摩拳擦掌，準備大展身手，但任誰都想不到是，那年手機拍攝領域最亮眼的不是 iPhone 也不是三星，而是 Google Pixel。
Pixel 2 推出時，同樣情況再次上演，只用單鏡頭的 Pixel 2 超越同期大量雙鏡頭旗艦機，登頂 DxOMark，還有人像模式。此後 Pixel 系列也一直維持同樣策略，相機物理硬體並非最強，但在手機攝影領域卻有不俗表現，Pixel 3 更增加夜景模式、Pixel 4 增加天文攝影模式。
Marc Levoy 身為 Pixel 相機團隊首席工程師，正是推動一切的主要推手，用現在流行語來說，Marc Levoy 的計算攝影，改變了潮水方向。
與 Google 相遇
Levoy 原本就是攝影愛好者，個人網站能看到不少他拍攝的照片。他和 Google 的相遇則要從史丹佛大學說起。1990 年，Levoy 進入史丹佛大學電腦科學系，主要教授電腦圖形學、數位攝影、藝術科學等課程。
▲ Marc Levoy。（Source：科技新報）
1993 年，Levoy 借磁碟機給博士生 David Filo 和 Jerry Yang，他們用磁碟等工具建立目錄網站，就是之後的 Yahoo。同為博士研究生的賴瑞‧佩吉（Larry Page）和謝爾蓋‧布林（Sergey Brin）則在離 Levoy 辦公室兩扇門遠的地方研究網路索引，後來創立了搜尋網站：Google。
佩吉和 Levoy 的研究生共用辦公室，布林則是 Levoy 的電腦圖形課學生。在史丹佛，Levoy 幾乎目睹網路崛起，由於他和 Google 創始人的師生關係，漸漸與 Google 有越來越多聯繫。
佩吉和布林離開史丹佛創立 Google 後，很快就投資 Levoy 主導的研究計畫 CityBlock，透過拍攝影片並複製到圖片，再透過計算處理等方式復原實際場景，也就是後來 Google 商業化的 Google 街景。
Levoy 在計算攝影領域的深厚造詣讓 Google 團隊十分欽佩，以至於 Google X 實驗室遇到問題時第一時間就想到他。當時 Google X 正在研究名為 Google Glass 的產品，旨在推出可穿戴的「電腦」，這台電腦將以眼鏡形式現身。
據 Google X 實驗室部落格，由於 Google X 選擇眼鏡這種可穿戴式產品，對硬體要求極高，就算是常見的微縮型相機硬體模組，用到 Google Glass 還要保持較好拍攝效果，也並非簡單的事。
▲ 早期 Google Glass。
既然透過硬體達成很難或說幾乎不可能，是不是應該換個思考方向，試試用軟體解決？就這樣，Google X 找到計算攝影領域的專家 Levoy，幫忙一起解決問題。
最終 Levoy 和 Google X 團隊研究出名為 HDR 成像的演算法，即快速拍攝多張圖片，並透過計算處理合成一張高品質圖片。多張合成的方式更能渲染暗部細節，同時又能保證亮處不會過曝。
與 Google X 合作期間，Levoy 還做了個 App「SynthCam」，同樣用合成計算，讓使用微縮相機模組的手機也能模擬單反相機，達成拍攝主體外都模糊（景深）的效果。
▲ Levoy 用自製軟體 SynthCam 拍攝的照片。
儘管以現在眼光來看，效果不算特別好，但當時已是手機攝影領域的新突破。對計算攝影有極強興趣，促使 Levoy 史丹佛退休後加入 Google。
Pixel 系列，計算攝影的新起點
2014 年，Marc Levoy 從史丹佛退休，進入 Google 成為全職員工，擔任 Google 最具影響力的部門之一 Google Research 領導者，負責計算攝影領域。
和 Google X 實驗室合作時，Levoy 就意識到 HDR 演算法能應用在智慧手機，畢竟 Google Glass 和智慧手機都是行動終端機，便攜性是優勢。
就這樣，Levoy 帶領團隊在 Nexus 系列嘗試應用 HDR 演算法，不過效果不算太突出，Nexus 系列最後機型 Nexus 6P，就算使用 Levoy 團隊研發的升級款 HDR+ 演算法，DxOMark 分數也僅 73 分，和當時主流旗艦有段距離。
直到 Google CEO 皮查伊（Sundar Pichai）2016 年將「行動優先」口號轉為「AI 優先」，Pixel 系列就在這環境下誕生。
公司策略轉向，也讓專精軟體計算領域的 Levoy 獲得更多靈活度與資源，成為 Google 首款自研智慧手機 Pixel 系列的相機團隊負責人，相機正是 Pixel 系列的核心。
得益於 Pixel 新處理器驍龍 821，處理能力提升不少，Levoy 能讓 HDR+ 演算法更自由發揮，至少採集圖片和合成計算的速度提升不少，不會出現 Nexus 系列開啟 HDR 演算法手機就過熱，按快門鍵後需等一會才能拍完的情況。
2016 年 10 月 4 日，Google 正式發表 Pixel，相機模組和 Nexus 6P 相比並沒有太大變化，都是 1,230 萬畫素和 1.55μm 單畫素尺寸，只多了相位對焦功能。
但 Pixel 卻讓業界震驚，超越了同期旗艦 iPhone 7 Plus 和三星 S7，登頂 DxOMark 榜單。硬體幾乎沒有太大變化，但拍照能力卻大變，可見 Levoy 團隊開發的 HDR+ 演算法有多強。
2017 年，Levoy 又嘗試將 2011 年左右開發的 App SynthCam 技術拓展至 Pixel 2，同樣採集多張照片計算合成，不過為了不出現 Nexus 系列硬體扯後腿現象，Pixel 團隊特別為 Pixel 2 加入一顆「Pixel Visual Core」自訂影像處理單元，加速影像採集和計算速度。
有了硬體支援，Levoy 也更能發揮，這次他在 Pixel 2 加入 AI（神經網路），判斷物體相對位置，推出「人像模式」，做到人物主體清晰、背景逐漸模糊的景深效果。
不出意外，Pixel 2 再次超越同期旗艦三星 Galaxy Note 8 和 iPhone 8 Plus，登頂 DxOMark 榜首。
兩次都使用單鏡頭，兩次都是硬體普通甚至算落後（同期旗艦都是雙鏡頭），但 Pixel 卻兩次登頂，超越所有對手，這讓 Levoy 成為炙手可熱的人物，甚至稱為重新發明「計算攝影」之人。
計算攝影，改變了潮水方向
Pixel 系列成功並沒有讓 Levoy 沉溺，相反他又將目光轉向攝影領域的另一座高峰：夜間攝影。Pixel 推出同年，Levoy 已在做極端暗光條件下的拍攝實驗。
夜間攝影的光照條件當然比不上白天，且智慧手機為行動裝置，相機模組並不大，導致進光量極少，不開閃光燈的話，想拍清楚極困難。
Levoy 對計算攝影的強大信念讓他成功堅持下來，正如他在極端極光拍攝實驗影片所說：
我認為，當我們從硬體主導的攝影轉向軟體定義的計算攝影新領域，這領域才剛開始令人興奮。
結果我們都知道了，Levoy 登上夜間攝影這座山的山頂。2018 年 10 月，Google 推出 Pixel 3，最大亮點正是 Levoy 團隊開發的 Night Sight 夜景模式，即使晚上手機也能拍出精細度、亮度極高的照片。
▲ Night Sight 示範照。（Source：Google）
和以往一樣，Levoy 的解決辦法還是老套，多張圖片加合成計算，只不過和我們直覺相反的是，Night Sight 夜景模式並非採集不同曝光度或明亮又模糊的照片來計算，而是選擇捕捉大量昏暗卻銳利的圖片合成計算，最終輸出一張清晰的照片。
而 Pixel 4，Levoy 的新突破是天文攝影。
（Source：Google）
Pixel 系列做到以往硬體主導的攝影做不到的事，無論 HDR+、人像模式，還是 Night Sight 夜景模式、天文攝影，都是對以往的突破。由軟體定義的計算攝影，幾乎啟發了整個智慧手機業。
蘋果、三星、華為等手機廠商在計算攝影的投入越來越多，夜間模式幾乎成了旗艦手機標配，AI 加持從旗艦普及中低階產品，成為基本宣傳點。
Marc Levoy，改變了潮水方向。
現在， Levoy 要為每支手機裝上「Pixel 相機」
計算攝影帶給智慧手機業的好處顯而易見，對相機硬體模組較落後的機型來說，也能利用演算法顯著提升拍攝品質。
這優勢甚至引發 Pixel 相機程式移植潮。開發團隊 B-S-G 曾修改 Pixel 相機應用程式，能相容其他 Android 手機，並把修改版程式發到 XDA 論壇，不少用戶都下載嘗試。
愛范兒實際測試時，利用修改版 Pixel 相機程式拍的照片，暗部亮點有提升、過曝也減少，但偶爾還是會色偏，畢竟是修改版程式，有 bug 也能理解。
▲ 左為原圖，右為開 HDR+。
不過現在這個問題能解決了。身為 Pixel 系列相機軟體主導者，Levoy 在 Google 工作近 6 年後離職，新工作是 Adobe 副總裁。
據 Gizmodo 報導，Levoy 在 Adobe 的主要工作除了繼續研究計算攝影，還有研發不同平台、不同裝置都能使用的通用相機程式，之前 Adobe 推出的行動端 lightroom 軟體，就內建相機應用程式。
基於 Levoy 在計算攝影的積累與多項成就，再加上 Adobe 於圖片領域的長久積累，這款不限平台、不限裝置的「Pixel 相機應用程式」很令人期待。
現在中階手機的相機硬體品質較幾年前獲得不少提升。對消費者來說，已升級完成的硬體，再加上通用型「Pixel 相機應用程式」，拍出好照片只會越來越容易。
只是，當計算攝影透過智慧手機真正普及後，你還會相信有圖有真相嗎？
（本文由 愛范兒 授權轉載；首圖來源：科技新報）
延伸閱讀：