Chuyện cũ nói lại: Đừng mù quáng tin vào camera 100MP trên smartphone!

Điện thoại có camera độ phân giải cao không còn hiếm gặp nữa. Tuy nhiên, 48MP rồi cũng sẽ nhanh chóng bị thay thế bởi camera 64MP, khi cả Xiaomi và Realme đều hứa hẹn chuyện đó. Thậm chí sắp tới có thể là 108MP!

Bài viết thể hiện góc nhìn của biên tập viên trang công nghệ Android Authorty. VnReview chuyển ngữ để gửi đến bạn đọc.

Thế nhưng, số Megapixel chỉ là một phần của hệ thống nhiếp ảnh phức tạp. Nó không đại diện cho chất lượng hình ảnh. Những điện thoại với camera chất lượng hiện nay như Apple iPhone XS Max, Google Pixel 3 hay Samsung Galaxy Note 10, vẫn chỉ loanh quanh ở 12MP.

Có nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến chất lượng camera, như thấu kính, phần mềm xử lý hậu kỳ, sự cô lập các điểm ảnh nhạy sáng, cách bố trí và kích cỡ cảm biến. Bởi smartphone là một thiết bị đa năng hướng đến tầm giá bình dân, nó bị giới hạn vật lý gây cản trở ở các yếu tố kể trên, không giống như các thiết bị chuyên chụp hình (DSLR, mirrorless) vốn có giá cao hơn, được dành hết tài nguyên cho "sứ mệnh" duy nhất của chúng.

Nhiều flagship hiện nay chỉ có camera 12MP

Đó là lý do vì sao bài viết này muốn nhắc nhở bạn rằng:  Đừng mù quáng tin vào camera 100MP trên smartphone! Chúng tồn tại những khó khăn thuộc về vật lý cơ bản, hơn là việc cố nhồi nhét vào chiếc điện thoại camera 64MP, thậm chí 108MP, mà các hãng Trung Quốc đang rêu rao.

Số Megapixel

Số Megapixel biểu thị cho lượng điểm ảnh của cảm biến, dựa trên tích của số điểm ảnh bề ngang và bề dọc. Như vậy, khi tăng Megapixel đồng nghĩa bạn phải nhồi thêm điểm ảnh. Lúc này xảy ra hệ quả, nếu kích thước cảm biến không tăng thêm đáng kể thì phải thu nhỏ cỡ điểm ảnh lại để có diện tích cho các điểm ảnh bổ sung.

Chúng ta biết điện thoại có không gian giới hạn, do vậy cảm biến dùng cho smartphone thường có diện tích nhỏ gọn. Để có cảm biến 48MP, cỡ điểm ảnh đã thu nhỏ xuống còn 0.8 micron, mặc dù cảm biến đã lớn hơn nhưng không đủ duy trì kích thước điểm ảnh như cũ. Ở Pixel 3, cảm biến 12MP có cỡ điểm ảnh 1.44 micron, vẫn lớn hơn cảm biến 48MP hiện nay dù kích thước chỉ là 1/2.55 inch, còn loại 48MP là 1/2 inch.

So sánh kích thước cảm biến trên smartphone

Điểm ảnh càng nhỏ, diện tích thu sáng càng giảm, dẫn đến ảnh chụp ra không dùng được đặc biệt khi thiếu sáng. Và với việc thu nhỏ điểm ảnh, hiện tượng nhiễu cũng xảy ra nặng hơn do thiết kế mạch phức tạp hơn, tín hiệu không được tách bạch và có thể gây "ô nhiễm" giữa các điểm ảnh gần nhau. Với kích cỡ giới hạn của cảm biến, việc tăng số MP chỉ càng khiến vấn đề về noise (nhiễu) và dynamic range (dải tần nhạy sáng) trở nên khó xử lý hơn.

Gộp điểm ảnh thì sao?

Để giải quyết hai vấn trên trong khi vẫn đạt được mục đích tăng lượng điểm ảnh. Samsung đã áp dụng công nghệ gộp điểm ảnh (họ gọi là "Tetracell") với thuật toán re-mosaic, nhằm giúp cảm biến GW1 64MP và GM2 48MP cải thiện cả hai vấn đề. Cảm biến HMX 108MP có sử dụng công nghệ Tetracell nhưng không thấy nhắc đến việc dùng thuật toán re-mosaic.

Ở đây chúng ta sẽ lấy ISOCELL GW1 làm mẫu. Cảm biến 64MP khi gặp điều kiện thiếu sáng, sẽ chuyển đổi thành 16MP bằng cách gộp bốn điểm ảnh lại. Như vậy tuy độ phân giải giảm nhưng kích thước điểm ảnh lại tăng lên, giúp giải quyết hai vấn đề nêu ở trên. Suy cho cùng, số MP tăng cao nhưng rồi vẫn phải quay về với truyền thống.

Samsung giải thích về cảm biến trang bị công nghệ Tetracell gộp điểm ảnh và thuật toán re-mosaic

Cảm biến chỉ kích hoạt gần đủ 64MP khi ở điều kiện đủ sáng bằng thuật toán re-mosaic, với hy vọng mang lại lượng chi tiết dồi dào hơn cảm biến 16MP thông thường. Tuy vậy, thuật toán này không phải hoàn hảo, lượng chi tiết không tương xứng với con số 64MP. Khó trách họ khi cỡ điểm ảnh giờ chỉ còn 0.8 micron.

Một số điện thoại như Redmi Note 7 Pro dùng IMX586 48MP đem lại kết quả đáng kể hơn khi bật chế độ gộp điểm ảnh, giảm độ phân phải xuống 12MP. Bởi vì trong điều kiện ánh sáng phải cực kỳ dồi dào thì thuật toán re-mosaic mới hoạt động tạm hiệu quả. Nhìn chung, chênh lệch giữa hai độ phân giải khi bật tắt gộp điểm ảnh không đáng kể. Các hãng thường đặt mặc định độ phân giải khi đã gộp điểm ảnh.

Lý thuyết và thực tế

Chúng ta mới nói chỉ nói về độ phân giải của cảm biến, thứ mà nhiều người tin rằng quyết định đến chi tiết của ảnh chụp ra. Thế nhưng, đã ai nói với bạn cả ống kính cũng có độ phân giải chưa?

Mô hình 2D của đĩa Airy

Ống kính chịu trách nhiệm tập trung ánh sáng vào cảm biến, tạo ra vùng tiêu cự có kích thước cụ thể "hạ cánh" lên trên cảm biến. Vùng đó gọi là mẫu mô hình Airy, tập hợp các vòng tròn ánh sáng bao quanh một tâm, vòng tròn rõ nét ở tâm đó là đĩa Airy (Airy disk).

Kích thước của đĩa Airy sẽ xác định độ phân giải lý thuyết của ống kính (một hệ thống quang học), tức là cách các hạt ánh sáng (photon) bị nhiễu xạ đi qua ống kính rồi đi đến cảm biến hình ảnh. Nếu đĩa Airy có độ tập trung vừa khớp với điểm ảnh, đó là kết quả tốt, cho thấy hệ thống quang học đạt độ phân giải cực lớn, tập trung được nhiều hạt ánh sáng vào chính xác các điểm ảnh, tất nhiên nhiều ánh sáng sẽ cung cấp thông tin dồi dào hơn cho cảm biến làm việc.

Còn một hệ thống quang học dở tệ thì sao? Đĩa Airy tràn ra một vùng lớn của cảm biến chứa nhiều điểm ảnh, dẫn đến các hạt ánh sáng phân tán tứ tung thay vì tập trung đúng chỗ. Kết quả, độ phân giải có thể bị xử lý giảm xuống, mất chi tiết và màu sắc. Cảm biến dù có độ phân giải cao cũng không khai thác hiệu quả trừ khi có một hệ thống quang học tốt hơn.

Bên trái là ống kính chất lượng kém, bên phải là chất lượng cao

Còn vấn đề về khẩu độ nữa. Cơ bản, khẩu độ giống như mí mắt của bạn, càng mở thì nhìn càng rõ nét và ngược lại. Nếu bị sụp mí mắt thì ảnh mờ dần, nếu nhắm mắt thì sẽ không thấy gì cả. Với cảm biến cũng tương tự, để có nhiều ánh sáng hơn thì cần mở khẩu độ lớn hơn. Nhưng việc đó lại đòi hỏi thiết kế ống kính khắt khe hơn để kiểm soát ánh sáng đi vào. Hãy nhớ rằng ống kính đóng vai trò hướng dẫn ánh sáng đi đúng đường vào điểm ảnh, khẩu độ lớn khiến ánh sáng tràn vào nhiều hơn, nếu ống kính thiết kế kém, hàng tá vấn đề sẽ phát sinh.

Các hiện tượng quang sai, méo hình, flare,... luôn là nỗi ám ảnh. Khẩu độ lớn không phải lúc nào cũng tốt nếu quá tham mà bỏ qua vấn đề ống kính. Như nhiều người nói, nó khiến vùng lấy nét bị giảm so với khẩu hẹp, do độ mở ống kính giảm đi nên dễ kiểm soát ánh sáng hơn. Smartphone thường có khẩu lớn để thu được nhiều sáng hơn. Và hệ thống quang học của chúng rất khó để đạt chất lượng đủ loại bỏ những vấn đề kia.

Hệ thống quang học trên smartphone thua kém các ống kính rời... hàng trăm năm

Lấy ví dụ dễ hiểu, gần đây Sony ra mắt ống kính được đánh giá cao là GM FE 135mm f/1.8. Đồ thị MTF của nó cho thấy bạn có thể khai thác tốt cả những máy ảnh có cảm biến 90MP. Và giá của ống kính này là 43 triệu đồng tại Việt Nam. Chỉ xét riêng phần thiết kế quang học, bỏ qua kích thước cảm biến, liệu có cách nào để chúng ta xây dựng một hệ thống trên smartphone có thể làm tương tự?

Cảm biến độ phân giải cao nhưng phần quang học không khai thác hết được, ảnh bị giảm chi tiết, tương phản,... Rõ ràng chất lượng thấu kính trên smartphone cần cải thiện vượt bậc nữa, nếu muốn đáp ứng độ phân giải cao 64MP, thậm chí 108MP đã cận kề.

Cảm biến 108MP sẽ là cuộc cách mạng nhiếp ảnh?

Cảm biến ISOCELL HMX 108MP hay có thể cả sau này (Sony vẫn chưa tham gia, không có nghĩa họ không tham gia!) lớn hơn các cảm biến hiện nay. Kích thước công bố của HMX là 1/1.33 inch, lớn hơn cảm biến IMX600 40MP trên Huawei P20 Pro, 1/1.7 inch. Khẩu độ có thể tăng lên F1.5 như Galaxy S10 hiện nay. Tuy nhiên, quá nhiều thách thức đang chờ đón một chiếc smartphone có camera 108MP.

Nếu so với cảm biến 1 inch trên Lumix CM1, cảm biến HMX 1/1.33 inch vẫn bé hơn đến 40%

Kích thước cảm biến sẽ ảnh hưởng đến thiết kế của máy. Trước đây, Panasonic từng ra mắt Lumix CM1 cảm biến 1 inch 20MP, Nokia có 808 Pureview 1/1.2 inch 41MP, chúng đều có kiểu dáng giống máy ảnh nhiều hơn. Chất lượng thấu kính cũng là một dấu hỏi, khi không thể nhét một ống kính quang học đắt tiền vào chiếc smartphone. Khả năng lấy nét, thuật toán xử lý, các vấn đề phát sinh khác khi tăng độ phân giải,...

Smartphone có camera 100MP hay thậm chí hơn nữa (biết đâu Samsung và Sony đã lên kế hoạch cho cảm biến 120MP?) chắc chắn không thể đe dọa những smartphone từ chối chạy đua số "chấm". Quá phức tạp! Trong khi Sony vừa ra mắt máy ảnh full-frame Alpha A7R IV với cảm biến 61MP, khiến nhiều người lo ngại dư thừa và không cần thiết. Vậy smartphone với camera 64MP, 108MP mà kích thước cảm biến chưa tới 1 inch, hệ thống quang học tụt hậu,... có cần trong thực tế?

Máy ảnh full-frame của Sony có độ phân giải 61MP, còn smartphone sắp có camera 64MP với cảm biến chỉ 1/1.7 inch

Nếu bạn nghĩ máy ảnh sẽ "chết" khi smartphone phổ cập loại cảm biến này, hãy quên nó đi và đừng bao giờ nghĩ lại. Samsung có nhắc đến các máy DSLR cao cấp khi thông báo về cảm biến mới 108MP, về lý thuyết thì smartphone đã ngang với số "chấm" của chúng. Nhưng với tất cả những gì đã nêu trong bài viết này, đừng "mù quáng" tin rằng cứ có 108 Megapixel trong tay là bạn có thể quên đi máy ảnh ở nhà. Thậm chí nếu bạn thực sự muốn khai thác từng đấy điểm ảnh, hãy xem qua mẫu máy ảnh Medium Format GFX 100 của Fujifilm, giá 255 triệu đồng tại Việt Nam với cảm biến 102MP.

Vậy 108MP trên smartphone là vô dụng?

Có mục đích sử dụng rõ ràng nếu bạn tin rằng 108MP là cần thiết. Với lượng điểm ảnh khổng lồ, sẽ hữu ích khi cần phóng to ảnh chụp. Như cách mà Huawei khai thác cảm biến 40MP cùng với ống kính tele 8MP zoom quang 5x. Họ có thể tăng zoom lên 10x zoom lai hoặc 50x zoom kỹ thuật số.

Sau tất cả, các hãng bán cảm biến như Sony, Samsung là người vui nhất

Đừng hy vọng camera 64MP hay 108MP sẽ giúp điện thoại bạn cho ra lượng chi tiết tương xứng (một chiếc smartphone có ảnh chi tiết sánh ngang máy ảnh full-frame hay Medium Format!!!). Hoặc là Xiaomi và Realme sẵn sàng bán thêm một module bên ngoài, cung cấp hệ thống quang học đạt tới tầm các ống kính rời đắt tiền như đã nêu ở trên. Và sức mạnh chip xử lý, viên pin cung cấp năng lượng cho quá trình chụp ảnh, rồi nhiều vấn đề khác do cuộc chạy đua Megapixel kéo theo.

Ngoài việc zoom, có lẽ marketing là tác dụng lớn nhất của những cảm biến độ phân giải siêu cao này. Nó giúp các hãng điện thoại Trung Quốc khoe khoang với số đông khách hàng. Và giúp Samsung thu hẹp khoảng cách với Sony trên thị trường cảm biến. Tính đến nay, Samsung đã có khoảng bốn cảm biến độ phân giải từ 48MP trở lên, Sony mới có hai. Có thể cuối năm nay, chúng ta sẽ thấy công ty Nhật Bản ra mắt cảm biến mới cạnh tranh.

Cuối cùng, cảm biến độ phân giải siêu cao chỉ giúp tăng doanh số bán hàng của Sony, Samsung. Còn smartphone có camera 64MP, 108MP, chỉ giúp Xiaomi, Realme gây ấn tượng về thông số kỹ thuật.   

Ambitious Man


Đánh giá gần đây
Đọc nhiều nhất Phản hồi nhiều nhất

1 Tại sao người Mỹ không dùng vòi rửa thần thánh?

2 Bắt chước "thánh ăn công sở" làm bỏng ngô bằng lon soda, một bé gái Trung Quốc chết thảm

3 Cá Koi lờ đờ, chết ngửa bụng sau 2 ngày ở bể xử lý nước sông Tô Lịch

4 Cá Koi sông Tô Lịch chết "do bị phá hoại" là kết luận hồ đồ

5 Thịt vịt rất tốt cho sức khỏe nhưng những ai không nên ăn?

Tin Liên quan
Các tin khác
a
Xem thêm
Góc nhìn VNREVIEW