Chụp ảnh thiếu sáng: Tương lai của nhiếp ảnh smartphone

Năm 2013 sẽ là một năm quan trọng trong lịch sử thế giới di động: camera trên smartphone cuối cùng cũng đã có thể chụp các bức ảnh có thể coi là "đẹp". Thế nhưng, có một mặt trận mà smartphone cần phải cố gắng rất nhiều: chụp thiếu sáng.

Phần lớn các mẫu smartphone đầu bảng mà người hâm mộ thuộc tên trong năm vừa qua đều có thể chụp ảnh khá đẹp trong điều kiện sáng tốt (chụp ngoài trời, ban ngày). Trong năm 2013, cuộc chiến nhiếp ảnh trên smartphone không còn là về sức mạnh vi xử lý tín hiệu hình ảnh (ISP) hay thậm chí là số "chấm" (megapixel) nữa. Thay vào đó, các ông lớn đang cố gắng tạo ra chiếc máy ảnh có thể chụp trong điều kiện thiếu sáng tốt nhất.

Ví dụ, HTC One được ra mắt vào tháng Ba chỉ có camera 4MP nhưng lại có kích cỡ pixel lớn hơn hẳn (và do đó được gọi là công nghệ Ultrapixel). Ý tưởng đằng sau camera Ultrapixel của HTC One là các điểm ảnh lớn sẽ giúp giảm nhiễu, giúp tăng khả năng thu sáng – nói chung là chụp thiếu sáng tốt hơn rất nhiều.

Với camera Ultrapixel và thiết kế nhôm tuyệt đẹp, HTC One được bầu chọn là "Smartphone của Năm 2013"

Nokia cũng đang tập trung vào công nghệ chụp thiếu sáng. Cả Lumia 925 lẫn Lumia 1020 đều có các công nghệ như ổn định hình ảnh quang học (OIS) và oversampling (kết hợp pixel) nhằm tăng chất lượng ảnh chụp trong trời tối.

Ngay cả Apple cũng đã mang tới một ống kính rộng hơn và đèn flash đôi cho iPhone 5s. Các cải tiến này gần như chỉ phục vụ cho mục đích chụp ảnh thiếu sáng tốt hơn.

Các nhà sản xuất khác, ví dụ như Sony, vẫn tiếp tục tham gia vào cuộc đua "số chấm" nhàm chán. Kết quả thu được là không hề khả quan chút nào hết. Ngay cả khi đã ra mắt Xperia Z và Xperia Z1 với số lượng megapixel "khủng", Sony vẫn tỏ ra hoàn toàn kém cỏi so với các đối thủ cạnh tranh khi chụp ảnh trong trời tối.

So sánh kích cỡ cảm biến của smartphone và máy ảnh

Lý do quan trọng nhất giúp cho máy ảnh "thực thụ" (DSLR, máy không gương lật…) có chất lượng ảnh chụp vượt trội so với smartphone là do chúng có cảm biến lớn gấp nhiều lần so với smartphone. Cảm biến chụp ảnh trên các mẫu DSLR như Nikon 3DS và trên các mẫu máy không gương lật như Sony NEX C-3 đều lớn hơn trên smartphone rất nhiều, và do đây là yếu tố quan trọng nhất đối với chất lượng ảnh, việc máy ảnh chuyên nghiệp/bán chuyên vượt lên hoàn toàn so với smartphone cũng không có gì đáng ngạc nhiên cả.

Cảm biến càng lớn thì lượng ánh sáng thu được càng nhiều, và do đó ảnh càng sáng. Khi bạn đặt một tờ giấy A4 và một tờ giấy A0 trong trời mưa, rõ ràng giấy A0 sẽ thu được nhiều giọt nước hơn. Cảm biến trên smartphone sẽ chỉ giống như một tờ giấy A4, trong khi cảm biến trên máy ảnh chuyên nghiệp sẽ giống như một tờ giấy A0 và do đó thu được rất nhiều ánh sáng.

Kết quả là khi chụp thiếu sáng, ví dụ như khi chụp bức ảnh phía trên, máy DSLR cỡ lớn cho chất lượng rất tốt, nhưng smartphone thì lại cho một bức ảnh quá thiếu chi tiết và trông rất lộn xộn. Không chỉ không thu được đủ sáng mà smartphone của bạn còn gặp phải vấn đề nhiễu nữa.

Do có cảm biến kích cỡ quá nhỏ nên smartphone buộc phải tăng độ nhạy sáng của cảm biến. Độ nhạy sáng của cảm biến chính là thông số ISO. ISO càng cao thì cảm biến càng nhạy sáng. Vấn đề là ở chỗ ISO càng cao thì cảm biến càng dễ gây ra hiện tượng "nhiễu". "Nhiễu" (noise) là các pixel bị lóa sáng hoặc bị đổi màu bất thường, khiến ảnh chụp bị nhiều chấm sáng và trông rất tệ. Nếu bị quá nhiều nhiễu, bạn gần như sẽ phải loại bỏ bức ảnh của mình.

Các cảm biến cỡ lớn (vốn chỉ có mặt trên máy ảnh đắt tiền) thường có thể chụp ảnh ở các mức ISO cao mà không phải lo về nhiễu. Đây là lý do vì sao DSLR cho chất lượng ảnh chụp thiếu sáng tốt hơn khá nhiều. Trong khi iPhone hoặc Galaxy chỉ có thể lên tới ISO 3200, các mẫu DSLR cao cấp có thể lên tới ISO tối đa 204.800, trong khi máy không gương lật có thể lên tới 25.600.

Cảm biến tốt hơn sẽ giúp ảnh ít nhiễu hơn ở ISO cao

Để giải quyết vấn đề nhiễu ảnh khi chụp ở ISO cao, các nhà sản xuất đã nhờ tới các công nghệ phần mềm khá đột phá. Ví dụ, trên Lumia 1020, Nokia đã sử dụng công nghệ oversampling: kết hợp nhiều pixel lại với nhau, giảm số lượng điểm ảnh trên ảnh chụp được nhưng nhờ đó cũng giảm được số lượng các pixel "hỏng" gây nhiễu. Vì lý do này mà dù có cảm biến 41MP nhưng ảnh chụp của Lumia 1020 chỉ có 38MP.

Theo ông Juha Alakarhu, Trưởng bộ phận Công nghệ Chụp ảnh tại Nokia, "Nhờ có công nghệ oversampling mà chúng tôi có thể loại bỏ được nhiều vấn đề trên máy ảnh truyền thống, và chúng tôi đã không chỉ giải quyết các vấn đề mà còn giúp cho mọi thứ trở nên tốt hơn rất nhiều".

Một trong những yếu tố khác quyết định tới chất lượng ảnh chụp trong điều kiện thiếu sáng là chất lượng và kích cỡ của ống kính. Trước khi được truyền tải tới cảm biến, ánh sáng phải đi qua hệ thống quang học của máy ảnh/smartphone. Khi chụp ảnh trong điều kiện thiếu sáng, khẩu độ là một yếu tố quan trọng. Khẩu độ có giá số f càng nhỏ thì độ mở càng rộng, do đó sẽ cho phép ánh sáng vào nhiều hơn.

Ống kính quá khổ là một trong các lý do giúp Lumia 1020 đè bẹp các đối thủ về chất lượng ảnh chụp

Các nhà sản xuất smartphone cũng đang cố gắng hết sức để tăng khẩu độ cho máy. Ví dụ, cả iPhone 4 lẫn Galaxy S II đều có khẩu độ f2.7, nhưng đến năm nay thì iPhone 5s đã có khẩu độ f2.2. Nokia thậm chí còn trang bị khẩu độ f1.9 cho cả những smartphone tầm trung như Lumia 720. Đây quả là một thành tích đáng nể, do ngay cả các ống kính của DSLR cũng hiếm khi xuống dưới f1.4.

Bên cạnh các cải tiến về khẩu độ, các nhà sản xuất smartphone còn tìm được một vũ khí hữu hiệu khác: công nghệ ổn định hình ảnh quang học (OIS). Một trong những kỹ thuật chụp ảnh thiếu sáng hữu hiệu nhất trên máy ảnh cỡ lớn là sử dụng tripod và tăng thời gian phơi sáng. Khi tăng thời gian phơi sáng (tăng thời gian mở cửa trập), bạn sẽ tăng được lượng sáng vào cảm biến. Tuy vậy, chụp phơi sáng lâu sẽ khiến ảnh chụp bị mờ do rung tay. Do người dùng smartphone gần như không bao giờ dùng tới tripod, vấn đề sẽ trở nên trầm trọng hơn.

Nhờ có OIS mà HTC One (4,3MP) chụp thiếu sáng tốt hơn hẳn Xperia Z

OIS sẽ giúp giảm vấn đề ảnh nhòe/mờ do rung tay. Bằng cách cung cấp một bộ "giảm xóc" cho ống kính, hiện tượng rung tay mức độ nhẹ sẽ gần như không gây tác hại gì cho bức ảnh. Nhờ đó, bạn có thể phơi sáng cho bức ảnh trong khoảng thời gian lâu hơn. OIS vốn chủ yếu chỉ có mặt trên máy ảnh cao cấp, song những năm gần đây, các mẫu smartphone như Lumia 920, 1020, 1520 và HTC One đều đã được trang bị tính năng này.

Điểm yếu của tính năng ổn định hình ảnh quang học là công nghệ này sẽ đòi hỏi thay đổi phần cứng. Trên Lumia 920, bạn có thể thấy phần lưng máy nhô hẳn lên phía trên. HTC One che giấu điểm yếu này bằng thân lưng cong. Cũng bởi điểm yếu này mà các nhà sản xuất hiện đang cố gắng đi tìm một giải pháp phần mềm để cải thiện chất lượng ảnh chụp thiếu sáng, thay cho OIS.

Các phần mềm như Photoshop có thể sửa được các hiện tượng như mắt đỏ, do đó phần mềm tích hợp trên smartphone cũng có thể sửa được lỗi nhiễu ảnh trong tương lai. Yếu tố quyết định ở đây là sức mạnh xử lý. Thật may mắn, các nhà sản xuất Android và cả Nokia đều đã thực hiện bước tiến lên chip 4 nhân. Do đó, với các sản phẩm như Galaxy S4 và Lumia 1520, sức mạnh xử lý sẽ không phải là một thử thách quá lớn.

Lumia 1520, chiếc smartphone Windows Phone đầu tiên có vi xử lý 4 nhân

Điều này hứa hẹn đem đến những cải tiến phần mềm đáng giá trong tương lai. Nokia tuyên bố đã phát triển "thuật toán xử lý hình ảnh riêng" và cũng đã hỗ trợ chụp ảnh dưới định dạng RAW. Định dạng RAW sẽ giữ lại tất cả các thông tin của cảm biến thu lại, và do đó sẽ giúp các phần mềm có thể chỉnh sửa ảnh sau khi chụp một cách dễ dàng hơn. Người dùng hoàn toàn có quyền hi vọng trong tương lai smartphone sẽ có thể chụp các mức ISO cao hơn, ít nhiễu hơn.

Điều đó có nghĩa rằng trong tương lai bạn có thể thoải mái "tự sướng" trong nhà tắm, quán bar, cửa hàng quần áo mà không làm "mất thẩm mỹ" của Facebook với các bức ảnh có quá nhiều nhiễu như hiện nay. Thị trường smartphone trong vòng 1 năm trở lại đây chưa có dấu hiệu nào cho thấy các nhà sản xuất sẽ giảm bớt sự tập trung vào công nghệ chụp ảnh thiếu sáng trong tương lai gần.

Theo Nokia, "chất lượng tổng thể của hình ảnh là sự kết hợp của tất cả các yếu tố này, và chúng tôi sẽ tiếp tục cố gắng, vượt qua các ranh giới trên tất cả các lĩnh vực".

Tuy vậy, những chiếc máy ảnh tốt vẫn có giá vào mức nghìn đô, chưa kể kích cỡ của mỗi chiếc máy ảnh này có lẽ phải bằng 10 chiếc iPhone cộng lại. Thử thách lớn nhất với Apple, Nokia và HTC trong tương lai là mang các đột phá về công nghệ ảnh chụp vào một thân máy mỏng, nhẹ hết mức có thể. Quan trọng nhất, họ sẽ phải cố gắng giữ cho giá thành smartphone ở mức chấp nhận được trong khi tăng chất lượng ảnh chụp lên cao hết mức có thể.

Lê Hoàng

Theo Tech Radar