沒那麼神秘 我來告訴你手機的「魔法幻天」功能是怎麼實現的

前不久剛剛發布的小米CC9，其中一個主打賣點是支持「魔法換天」，無論你原片是怎樣的天空，都可以通過演算法換成藍天、彩虹、晚霞等其他效果。這個技術已經不太新鮮，許多第三方應用已經擁有了「魔法換天」的功能。

「一鍵換天」最原始的本義，是為了彌補手機拍攝帶天空場景的不足。我們在拍攝一張有天空有地面建築物的照片時，地面的建築物是正常曝光，而天空則是一片白色。如果對焦在天空上，地上的建築物又會變黑。我們希望能夠在手機中同時拍攝到天空和建築物，但現實往往非常不理想，天空白花花一片的畫面是怎麼出現的呢？

我們來看一組我之前外出拍攝的圖片。

手機自動模式拍攝時，畫面中的天空是藍色的，但建築物和人臉十分漆黑。當對焦到人臉後，面部膚色正常了一些，而天空直接過曝變成了白花花的一片。

「白花花的一片」就是過曝，「漆黑」則是欠曝，這種情況多出現在晴天光線較強的時候，晴天最亮光線與最暗光線的差值比陰天大，天空更容易過曝。出現這種情況的原因和相機的寬容度相關。相機的寬容度，過去指的是膠片夠正確容納景物亮度反差比，對於現在的設備來說就是相機感測器按比例能夠容納多大的明暗差。寬容度大的感測器可以保留畫面的更多細節，可以將亮度相差很大的景物全部正確記錄下來，而寬容度小的感測器則會出現太亮的地方過曝，太暗的地方欠曝等問題，導致畫面丟失很多細節。

（圖片來源網路）

寬容度更高的感測器可以記錄更多細節，在後期處理的時候比較有優勢。在陰暗環境中拍攝的照片，後期將曝光拉回正常水平後，寬容度更高的即便拉動曝光，也能看到更多細節，而寬容度較低的這些細節就會損失掉。

有人會奇怪寬容度和動態範圍有什麼區別，其實二者是不一樣的。如果寬容度說的是明暗比，動態範圍則說的是從能夠容納景物的亮度差。不過我們在說到手機感測器的時候可以簡單都看成是感測器能夠容納景物明度與暗度的差值 。

（圖片來源網路）

人眼所能感受到的明暗範圍比相機感測器要大一些，當然這句要依賴於我們強大的視神經對周圍的環境實時感應。所以我們人眼能夠全部看到的畫面，相機拍出來可能就會出現過亮或過暗的情況。

廠商如何解決動態範圍不夠的問題？

1.開啟HDR

上面是對相機拍照天空一片白或建築一片漆黑的解釋，當然相機的感測器寬容度要比手機更高一些，但二者寬容度都不能算很大。針對這個問題，相機首先出現了HDR，即高動態範圍圖像，簡單來說，拍攝不同曝光的照片，從感測器容納景物的最亮到最暗，再將拍攝的圖像合成，最終保留了最亮物體和最暗物體的細節。

（未開啟HDR）

（開啟HDR）

HDR技術後來也被手機廠商拿來放在手機上，例如逆光的時候光比很大，導致拍攝出一片漆黑的景色，開啟HDR後通過合成將畫面的各處細節還原在一張圖中。HDR是比較理想的解決辦法，可以還原景物最真實的細節。

2.一鍵換天

面對白花花的天空，心中總有一些無奈。HDR可以幫助你還原最真實的細節豐富的天空，但是當我們遇見陰天、霧霾的時候呢？PS可以幫助你直接換掉現有天空，添加各種各樣光線下的美麗天空。

小米CC9的魔法天空功能就是針對這個問題研發的，通過AI識別出畫面中的天空和其他物體。當選擇不同類型的天空後，AI會模擬出其他物體在所選天空下的光線，最終合成出一張逼真的風景照。

當然，換天功能不是小米獨享，在多年以前，手機上就有類似的APP可以達到換天的效果。

總體來說，上面的應用都是通過PS後期處理進行「一鍵換天」的。

MIX（濾鏡大師）

選中我們要修改的圖片，在濾鏡中找到「魔法天空」，就可以選擇喜歡的天空樣式了。

以下是原圖和不同濾鏡下的天空。

（原圖）

vivo也有一款名為「vivo攝影」的修圖工具，擁有各種各樣的修圖模式。

在工具中找到「魔法天空」，有星空、天空、雪山三種三種天空可選。

以下是換天后的照片。

圖像處理技術在手機上的發展

手機的圖像處理技術已經越來越成熟，尤其是AI處理，各家會有自己的場景庫，收納了不同環境、光線下的場景以及各式各樣的被攝物體。例如，一座建築，依據不同環境分為晴天、陰天、霧霾、夜晚，人像，也分為室外的人像、室內的人像等。龐大的場景庫支撐起了AI圖像處理，通過AI對比識別出拍攝物體，然後對這些物體進行分析，從場景庫中挑選出最佳成像效果。除了追求最佳效果，手機也在圖像處理上引入了濾鏡、水印、貼紙、塗鴉、相框、畫筆、馬賽克等功能，在人像處理上也加入了對五官的調整。這一系列的發展正是在這個多媒體時代的滋養下進化而來，人人都可以製作好看的圖片在社交平台上分享、互動，形成一個龐大的社交網路，手機愈發強大的圖像處理技術成為「曬時代」重要的助力之一。不難預見，隨著AI的發展，手機圖片會出現更多可玩性。

本文編輯：李若沖

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