Pixel 4, Google svela la magia dell’astrofotografia

Un interessante post pubblicato da Google spiega le tecnologie utilizzate per ottenere foto delle stelle quasi perfette con i nuovi Pixel 4.

La modalità Foto notturna introdotta con i Pixel 3 è stata ulteriormente migliorata con i Pixel 4 e ora permette di scattare foto alle stelle. Google ha pubblicato un interessante post sul blog ufficiale per svelare la tecnologia alla base della cosiddetta astrofotografia, funzionalità recentemente estesa anche ai precedenti Pixel 3 e 3a.

La foto della Via Lattea all’inizio dell’articolo è stata scattata con un Pixel 4 XLdalla sommità del vulcano Haleakala alle Hawaii. L’immagine non è stata ritoccata e mostra più dettagli di quelli visibili da una persona ad occhio nudo. Solitamente per ottenere questi scatti è necessario utilizzare costose DSLR. Google invece ha sviluppato una tecnologia che sfrutta al meglio hardware e software dei suoi smartphone. Il punto di partenza è ovviamente la modalità Foto notturna (Night Sight in inglese). Grazie ad una serie di scatti in sequenza con diverse esposizioni è possibile generare una foto finale più nitida.

Per scattare foto alle stelle è necessario incrementare il tempo di esposizione, ma ciò causa la comparsa di movimento (le stelle sorgono a est e tramontano a ovest). Google ha quindi calcolato che l’immagine del cielo stellato richiede 15 frame, ognuno dei quali con esposizione di 15 secondi. La durata totale dell’operazione è dunque 4 minuti con i Pixel 4. In questo modo le stelle appaiono come punti di luce, senza nessuna scia. Lo smartphone deve però essere posizionato su una superficie stabile (meglio un treppiede).

Ci sono tuttavia altri “problemi” da risolvere. A causa delle imperfezioni dei sensori d’immagine CMOS, alcuni pixel sembrano sempre esposti alla luce, anche se non c’è nessuna luce. Nello scatto compaiono quindi piccoli puntini luminosi dovuti ai tempi di esposizione elevati. Questo pixel vengono nascosti sostituendo il loro valore con la media dei pixel adiacenti.

Il display dello smartphone viene usato come mirino elettronico, ma se il livello della luce scende sotto una specifica soglia non viene mostrato quasi nulla, rendendo impossibile la composizione della scena. Per questo motivo ogni frame a lunga esposizione viene visualizzato sullo schermo dopo la pressione del pulsante di scatto, consentendo eventualmente di spostare lo smartphone e ripetere l’operazione.

Anche l’autofocus non funziona correttamente in condizioni di bassa illuminazione. Vengono quindi catturati due frame con esposizione di un secondo per mettere a fuoco le lenti. Se non si ottiene il risultato sperato, la messa a fuoco viene impostata ad infinito. Dato che il cielo può sembrare troppo luminoso, Google utilizza una rete neurale convoluzionale “on-device” per scurire solo le parti del cielo nello scatto.

Non è possibile scattare foto delle stelle e della Luna allo stesso tempo perché la luminosità della Luna copre quella delle stelle. Se invece le stelle sono l’unica fonte di luce, il paesaggio è visibile come una silhouette. Per ottenere il miglior risultato possibile con i Pixel 4, Google ha usato come riferimento la parte più luminosa della Via Lattea, accanto alla costellazione del Sagittario. Come si può vedere, le foto sono quasi perfette nonostante siano state scattate con uno smartphone.