本文最初发表于 The Conversation。
近年来，智能手机相机取得了显著的进步。计算摄影和人工智能使这些设备能够捕捉到令人惊叹的图像，这些图像甚至可以超越我们肉眼所见的。例如，拍摄北极光（又称极光）的照片就提供了尤为 striking 的例子。
如果你在 2024 年 5 月的地磁风暴期间看到了北极光，你可能会注意到，你的智能手机拍出的照片比实际景象更加鲜艳。
极光，包括北极光（aurora borealis）或南极光（aurora australis），发生在太阳风扰动了地球磁场时。它们表现为天空中条纹状的色彩。
是什么让这些事件的照片比肉眼所见更加 striking？作为一名计算摄影学教授，我深知最新的智能手机功能是如何克服人眼局限性的。
黑暗中的你的眼睛
人眼是 remarkable 的。它们让你能在烈日下的沙漠中看到脚印，并能高速驾驶车辆。然而，在弱光环境下，你的眼睛表现就没那么 impressive 了。
人眼包含两种对光线做出反应的细胞——视杆细胞和视锥细胞。视杆细胞数量众多，对光线更为敏感。视锥细胞负责处理颜色，但需要更多的光线才能工作。因此，在夜晚，我们的视觉很大程度上依赖于视杆细胞，而忽略了颜色。
结果就像戴着墨镜看电影。在夜晚，颜色会显得褪色和暗淡。同样，在星空下，极光鲜艳的色彩虽然存在，但往往太微弱，你的眼睛无法清晰地看到。
在弱光下，你的大脑会优先考虑运动检测和形状识别，以帮助你导航。这种权衡意味着极光空灵的色彩对肉眼来说通常是看不见的。技术是唯一能够增强其亮度的途径。
拍出完美照片
智能手机彻底改变了人们捕捉世界的方式。这些小巧的设备使用多个摄像头和先进的传感器，即使在弱光条件下也能比人眼收集更多的光线。它们通过更长的曝光时间——相机捕捉光线的时间——更大的光圈以及提高 ISO（相机接收的光量）来实现这一点。
但智能手机的功能远不止调整这些设置。它们还利用计算摄影，通过数字技术和算法来增强你的图像。图像稳定功能可以减少相机的抖动，而曝光设置则可以优化相机捕捉到的光量。
多帧处理技术通过将多张图像堆叠在一起，创造出完美的照片。一个名为夜景模式的设置可以在弱光下平衡颜色，而某些手机中的LiDAR 功能则可以使你的图像保持精确对焦。
LiDAR 代表光探测与测距，带有此设置的手机会发射激光脉冲，以在任何光线下快速计算场景中物体与摄像机的距离。LiDAR 生成环境的深度图，以改善对焦并使照片中的物体更加突出。
你智能手机相机中的人工智能工具可以通过优化设置、爆发光线以及使用超分辨率技术来捕捉非常精细的细节，从而进一步增强你的照片。它们甚至可以识别照片中的人脸。
你智能手机相机中的人工智能处理
尽管智能手机相机有很多用途，但普通相机拥有更大的传感器和更优的光学器件，可以让你更自由地控制所拍摄的图像。尼康、索尼和佳能等相机制造商通常不会篡改图像，而是让摄影师进行创意控制。
这些相机为摄影师提供了以 RAW 格式拍摄的灵活性，这允许你保留图像中更多的原始数据用于编辑，并且通常能产生更高质量的图像。
与专用相机不同，现代智能手机相机在拍照时以及拍照后使用人工智能来增强照片质量。当你拍照时，人工智能工具会分析你将相机对准的场景，并调整曝光、白平衡和 ISO 等设置，同时识别你正在拍摄的主体并稳定图像。这些都能确保你在按下快门时获得一张精彩的照片。
你通常可以找到使用人工智能的功能，如高动态范围（HDR）、夜景模式和人像模式，这些功能默认启用或可以在相机设置中找到。
人工智能算法在拍照后，通过优化细节、减少模糊和应用色彩校正等效果，进一步增强你的照片。
所有这些功能都有助于你的相机在弱光条件下拍照，并且是你在手机上可能拍到令人惊叹的极光照片的原因。
虽然人眼在夜晚难以完全欣赏北极光超凡脱俗的色调，但现代智能手机相机克服了这一限制。通过利用人工智能和计算摄影技术，你的设备可以让你看到大气层中太阳风暴的鲜艳色彩，增强色彩并捕捉即使是最敏锐的眼睛也会错过的、否则无法看见的细节。
披露：Douglas Goodwin 通过 Scripps College 从 Fletcher Jones 基金会获得资助。
