Cảm biến xếp chồng tốc độ cao sẽ là vũ khí mới của camera Nikon

Trong một bài phỏng vấn với trang DPReview, Nikon đã tiết lộ mẫu camera thể thao chuyên nghiệp tiếp theo của hãng sẽ sở hữu thiết kế không gương lật.

Đó có lẽ không phải điều gì quá bất ngờ, xét việc hãng máy ảnh Nhật Bản đã và đang đầu tư một khoản tiền khổng lồ vào hệ thống ngàm Z của mình. Nhưng có một chi tiết chúng ta không nghĩ sẽ được hãng công bố: mẫu camera mới này sẽ được trang bị một cảm biến Stacked CMOS (tạm dịch: cảm biến CMOS xếp chồng).

Cảm biến Stacked CMOS là gì?

Stacked CMOS là thế hệ chip cảm biến tiếp theo sau BSI (backside-illuminated), mang lại cho các nhà thiết kế sự linh hoạt cao hơn, qua đó cho phép họ đưa nhiều tính năng hơn vào camera. Cảm biến BSI được chế tạo theo cách như thông thường, sau đó cạo sạch hoàn toàn lớp silicon bên dưới. Nhờ đó, cảm biến có thể được xoay lại, và "mặt sau" của nó sẽ được dùng để thu ánh sáng. Có nghĩa là mọi loại dây dợ sẽ nằm ở phía sau phần nhạy sáng của điểm ảnh thay vì chắn phía trước.

Stacked CMOS tiến xa thêm một bước nữa: từng lớp cảm biến và mạch điện sẽ được chế tạo riêng rẽ, cạo sạch lớp silicon, và sau đó được căn chỉnh và ghép lại với nhau. Có nghĩa là các nhà thiết kế chip có thể tạo ra những cấu trúc phức tạp hơn nhiều đằng sau các điểm ảnh. Một ví dụ là những con chip Stacked CMOS hiện có trên thị trường được tích hợp RAM trực tiếp vào cảm biến, qua đó hỗ trợ đọc thông tin (readout) siêu nhanh bằng cách cung cấp bộ nhớ đệm để lưu trữ tạm dữ liệu thu được.

Chính khả năng readout và xử lý dữ liệu nhanh này là lý do khiến nhiều người tin rằng Stacked CMOS chính là công nghệ cốt yếu dành cho những camera thể thao thời hậu DSLR. Từ trước đến nay, Sony là hãng duy nhất tiếp cận công nghệ này, nhưng nay khi Nikon đã nhảy vào cuộc chơi, ngành công nghiệp camera có lẽ sẽ bắt đầu chứng kiến một cuộc cạnh tranh hấp dẫn hơn bao giờ hết.

Stacked CMOS mang lại những gì?

Những cảm biến Stacked CMOS duy nhất hiện nay đều đến từ Sony Semiconductor, do đó đây khả năng cũng sẽ là nguồn cung cấp cảm biến cho Nikon

Tính đến thời điểm hiện tại, những lợi ích của cảm biến xếp chồng không nằm ở chất lượng hình ảnh (trên thực tế, cảm biến xếp chồng cho chất lượng hình ảnh ngang ngửa cảm biến BSI, vốn đã rất xuất sắc), mà nằm ở tốc độ.

Tốc độ readout từ cảm biến có vai trò quan trọng quyết định hiệu suất của camera không gương lật, hơn những gì nó thể hiện trên các camera DSLR. Bởi cảm biến hình ảnh là trung tâm của mọi hoạt động trên camera không gương lật (vừa là cảm biến tự động lấy nét, vừa là công cụ cho phép người chụp canh chỉnh khung hình thời gian thực trong quá trình chụp), khả năng readout nhanh sẽ giúp tăng cường mọi mặt liên quan hiệu suất camera, đặc biệt là những khía cạnh nổi trội của các camera thể thao so với camera thông thường.

Có nhiều kỹ thuật cho phép người chụp tận dụng tối đa hiệu suất của các cảm biến hiện nay: sử dụng thiết lập độ phân giải thấp hơn để đẩy nhanh tốc độ cập nhật AF, hoặc giảm dải tần nhạy sáng (dynamic range) bằng cách hạ tốc độ readout về độ phân giải màu. Nhưng chúng chỉ là giải pháp tạm thời, bởi tốc độ readout độ phân giải tối đa và độ chính xác tối đa của cảm biến càng nhanh, thì tất cả những chế độ khác cũng sẽ trở nên nhanh hơn.

Tốc độ readout quyết định mọi mặt của hiệu suất ra sao?

Hiểu một cách đơn giản nhất, tốc độ readout của cảm biến trở nên nhanh hơn sẽ giúp tăng cường tốc độ chụp tối đa của camera. Bởi không có gương lật liên tục di chuyển giữa mỗi lần phơi sáng, camera không gương lật qua từng năm lại có tốc độ chụp liên tiếp cao hơn.

Tốc độ readout nhanh còn đồng nghĩa hệ thống lấy nét tự động của camera có thể chạy nhanh hơn. Tần suất đo sáng từ khung cảnh của camera càng cao, nó càng phản ứng hiệu quả hơn trước những thay đổi của chủ thể nó đang tìm cách lấy nét. Đây là một tính năng đặc biệt quan trọng đối với một camera thể thao chuyên nghiệp.

Bên cạnh đó, viewfinder có thể được làm tươi thường xuyên hơn, và độ lag giữa lúc một thứ gì đó trong khung cảnh di chuyển và lúc chuyển động đó được phát hiện bởi nhiếp ảnh gia cũng giảm đi. Đối với các nhiếp ảnh gia chuyên nghiệp, những người cần nắm bắt chính xác thời điểm một hành động xảy ra, đây là yêu cầu cơ bản mà họ muốn được đáp ứng khi từ bỏ viewfinder quang để chuyển sang viewfinder kỹ thuật số.

Nếu từng sử dụng Sony Alpha 1, bạn sẽ thấy tốc độ readout nhanh còn giúp cải thiện hiệu suất của rolling shutter (màn trập đọc tuần tự phơi sáng theo dòng), có nghĩa là màn trập điện tử có thể được sử dụng với đèn flash và có thể được sử dụng trong một loạt các môi trường ánh sáng nhân tạo mà không phải lo lắng về vấn đề xung đột giữa tần suất nháy của ánh sáng và tốc độ mà tại đó, một lượt phơi sáng sẽ hoàn tất.

Và tất nhiên, Nikon còn nói rằng camera chuyên nghiệp sắp tới của hãng sẽ có một cảm biến "độ phân giải cao". Xét lịch sử sử dụng cảm biến từ Sony Semiconductor Solutions, tiết lộ này làm dấy lên khả năng hãng sẽ trang bị một cảm biến tương tự như mẫu Alpha a1. Nhờ đó, bên cạnh những cải thiện về hiệu suất như đã nói ở trên, mẫu camera Nikon mới sẽ có thể "học lỏm" được kỹ thuật nhằm mang lại tốc độ cực nhanh cho camera thể thao, đồng thời vẫn đảm bảo chi tiết và chất lượng hình ảnh không kém các camera chuyên chụp phong cảnh.

Canon EOS R5 có khả năng quay video 8K, nhưng phải giảm readout xuống 12-bit, và không thể đạt tốc độ readout ngang ngửa các cảm biến Stacked CMOS mới nhất

Camera của Nikon sẽ nhanh đến mức nào?

Ngoài nhiếp ảnh tĩnh truyền thống, tốc độ readout nhanh còn là mấu chốt để quay video độ phân giải cao. Nikon từng đề cập đến 8K trong lần phỏng vấn trước, và tính năng này có thể ngay lập tức đặt mẫu camera sắp ra mắt vào một nhóm thiết bị hiếm hoi. Mọi chuyện sẽ càng thú vị hơn nếu mẫu máy mới có đủ sức mạnh xử lý để downscale video 8K quay được thành video 4K độ chi tiết siêu cao, nhưng ngay lúc này, chúng ta sẽ chỉ tập trung vào việc lý giải những lợi thế mà 8K tạo ra cho khả năng chụp ảnh thể thao của camera.

Để quay một thước phim 8K cơ bản nhất, bạn cần một cảm biến có thể readout ít nhất 33 triệu điểm ảnh trong 41ms hoặc thấp hơn, và dưới 33ms để cho ra đoạn phim 30p. Nhưng những con số đó chỉ tương đương tốc độ readout 1/24 và 1/30 giây, có thể xem là những quãng thời gian khá đủ dài để rất nhiều thứ thay đổi, ví dụ bạn đang chụp thể thao. Sự biến dạng gây ra bởi rolling shutter vẫn đáng kể ở những tốc độ đó.

Khả năng thực sự của camera mới do Nikon sản xuất sẽ phụ thuộc vào việc cảm biến của nó nhanh hơn những mốc cơ bản nói trên ra sao. Mẫu camera a1 của Sony sử dụng các nhóm kênh readout để readout toàn bộ cảm biến trong chưa đầy 5ms (thể hiện qua khả năng đồng bộ với đèn flash ở 1/200 giây). Đây cũng là chuẩn mực về tốc độ readout, cũng như mọi lợi ích về hiệu suất mà nó mang lại.

Chính vì vậy, thông tin quan trọng mà chúng ta nên chờ đợi một khi Nikon tiết lộ thêm thông tin là tốc độ đồng bộ flash trong chế độ màn trập điện tử, bởi về cơ bản, tốc độ này chỉ bị giới hạn bởi tốc độ readout của cảm biến. Riêng thông tin đó thôi cũng đủ mang lại cho chúng ta cái nhìn rõ ràng về khả năng readout của cảm biến, liệu nó có đủ nhanh để mang lại những đột phá về hiệu suất mà người dùng kỳ vọng sẽ được trải nghiệm trong toàn bộ quá trình chụp.

Minh.T.T;(theo DPReview)