Ống kính tiềm vọng cho camera smartphone là gì?

Camera trên smartphone;luôn là một cuộc đua thú vị. Các công ty thi nhau tăng "số chấm" (MP), số lượng camera hay thậm chí là khả năng zoom. Dẫu vậy, do giới hạn về vật lý, tăng khả năng zoom quang học và giảm độ dày của điện thoại khó có thể đi đôi với nhau.

Hồi tháng 7, đã có tin đồn rằng, Apple có thể sẽ bổ sung 1 ống kính tele cho 1 chiếc iPhone tương lai. Ống kính tiềm vọng đã xuất hiện được một thời gian, và chúng gần như đã giải quyết các vấn đề về kích thước mà những ống kính tele truyền thống gặp phái.

Dưới đây là cách chúng hoạt động và ý nghĩa của chúng đối với tương lai cả ngành smartphone.

Trong nhiếp ảnh, kích thước luôn là vấn đề

Giới hạn lớn nhất của nhiếp ảnh luôn là vật lý, chứ không phải là công nghệ. Có một định luật quang học mà bạn không thể hiểu theo cách của mình. Đây là lý do tại sao các ống kính máy ảnh DSLR và mirrorless thường rất to và nặng. Để mang đến tiêu cự dài và khẩu độ lớn, bản thân ống kính cũng phải có một kích thước nhất định.

Chẳng hạn: một ống kính có tiêu cự 200mm và khẩu độ tối đa f/2.8 sẽ cần phải có 1 thành phần thấu kính phía trước rộng hơn 70mm. Đó là chưa tính những thứ khác mà nhà sản xuất có thể nhồi nhét vào.

Camera trên smartphone cũng gặp những hạn chế tương tự, nhưng ở quy mô nhỏ hơn nhiều. Do những cảm biến có kích thước nhỏ hơn, lại có độ phóng đại lớn hơn ở tiêu cự gốc ngắn hơn. Tuy nhiên, rất nhiều sự đánh đổi đi cùng sự sắp xếp này.

Ví dụ: iPhone 11 có ống kính tele có tiêu cự tương đương 52mm trên Full Frame, nhưng tiêu cực thực tế của ống kính chỉ 6mm. Điều này có nghĩa là nếu muốn chụp 1 bức ảnh tương tự bằng máy ảnh DSLR chuyên nghiệp sử dụng cảm biến Full Frame, bạn sẽ cần đến ống kính 52mm. Vì cảm biến camera tele của iPhone chỉ có kích thước 1/3,6 inch (khoảng 5mm theo đường chéo), thế nên, bạn sẽ có được độ phóng đại tương đương.

Tuy nhiên, các nhà sản xuất đang gặp nhiều vấn đề. Họ không thể thu nhỏ cảm biến camera xuống hơn nữa bởi nó sẽ xuất hiện thêm những sự đánh đổi. Các cảm biến nhỏ hoạt động kém hơn rất nhiều trong điều kiện ánh sáng yếu và khó khăn hơn trong việc xử lý độ phân giải cao hơn.

Nếu Apple muốn tăng độ thu phóng trên iPhone, về lý thuyết, họ có thể giảm 1 nửa kích thước cảm biến. Tuy nhiên, điều đó sẽ khiến việc sản xuất trở nên đắt tiền và kết quả cho ra rất tệ.

Tùy chọn tốt nhất là tăng kích thước của ống kính.

Bỏ qua các vấn đề

Tăng kích thước ống kính cũng có nhiều vấn đề. iPhone 11 Pro chỉ dày 8,1mm. Ngay cả khi ống kính có tiêu cự 6mm không phất thiết phải dài chính xác 6mm, mà chỉ cần gần khoảng đó. Thế nên, nó vẫn sẽ chiếm khoảng trống trên smartphone một cách đáng kể. Rõ ràng, không có chỗ để thêm một ống kính 12mm cho một chiếc điện thoại, vốn chỉ dày 8mm.

Trừ khi bạn làm điều đó theo chiều ngang.

Một ống kính tiềm vọng hoạt động giống kính tiềm vọng trên tàu ngầm. Ánh sáng đi vào thấu kính phía trước và sau đó được phản xạ 90 độ nhờ vào một gương nghiêng. Nó sẽ đi qua mọi thành phần bên trong ống kính trước khi đến cảm biến camera và sau đó được ghi lại dưới dạng ảnh. Bằng cách thay đổi hướng ánh sáng truyền đi, các ống kình dài hơn không cần phải sâu bởi chúng có thể rộng.

Đối với các nhà sản xuất, đây là một lợi thế thực sự. Việc tìm không gian cần thiết cho ống kính tele dài hơn theo chiều ngang sẽ thực tế hơn nhiều so với việc thu nhỏ cảm biến hoặc làm cho điện thoại dày hơn.

Bằng cách này, các nhà sản xuất không bị giới hạn ở các ống kính có tiêu cự tương đương 50mm với mức zoom quang 2x (hoặc đôi khi được tiếp thị ở mức 3x). Nó giúp tăng ống kính lên mức tiêu cự tương đương 100mm (khoảng zoom 5x) hoặc thậm chí là 200mm (khoảng zoom 10x).

Chắc chắn, vẫn sẽ có những đánh đổi và công nghệ mới, nhưng nó đã bỏ qua các hạn chế lớn nhất trong việc tăng zoom quang trên smartphone một cách gọn gàng.

Zoom số và zoom quang

Nếu bạn đang nghĩ rằng iPhone của mình đã có khả năng zoom 10x, điều đó không sai, nhưng cũng không đúng. Có một lý do mà chúng ta thường đề cập đến tiêu cự thay vì hệ số zoom.

Thực tế, đó là do có sự khác biệt quan trọng giữa zoom quang và zoom số (hay nâng cao, siêu độ phân giải, không gian hoặc hỗ trợ bởi AI). Với zoom quang, độ phóng đại là kết quả từ các đặc tính quang học của một ống kính có tiêu cự dài. Các vật thể ở xa thực sự sẽ gần hơn, như thể được nhìn thấy qua kính viễn vọng, mà không làm giảm chất lượng hình ảnh.

Zoom 10x trên iPhone chỉ là cắt xén ảnh zoom 2x vào gần hơn

Trong khi đó, zoom số, theo nhiều nghĩa của nó, chỉ là một cách nói hoa mỹ cho việc cắt xén (crop) một bức ảnh để trông giống như một bức ảnh được phóng to. Zoom số đã đi được một chặng đường dài. Với các cảm biến độ phân giải (megapixel) cao, "binning" (gộp nhiều pixel thành 1 pixel lớn) cùng những thuật toán nâng cấp tốt hơn, các nhà sản xuất đang thu được kết quả tuyệt vời hơn.

Tuy nhiên, nó thực sự giống như chỉ chụp ảnh và sau đó cắt xén ảnh. Bạn không có được độ phóng đại thực sự nào và sẽ luôn bị giảm chất lượng hình ảnh khi zoom xa hơn nữa.

Tất nhiên, các nhà sản xuất không thể xây dựng một chiến dịch tiếp thị xung quanh sự thật đó.

Các ống kính tiềm vọng đã có sẵn

Dĩ nhiên, Apple sẽ không phải là người đầu tiên tham gia vào xu hướng kính tiềm vọng. Các nhà sản xuất Trung Quốc, đặc biệt là Oppo và Huawei, đã áp dụng phương pháp này trong vài năm qua. Huawei P40 Pro Plus có 5 ống kính, trong đó có 1 ống kính tele kính tiềm vọng 10x, mang lại góc nhìn tương đương với ống kính 240mm trên một chiếc máy ảnh Full Frame.

Camera góc rộng trên Huawei P40 Pro

Chiếc Samsung Galaxy S20 Ultra được bán rộng rãi hơn có ống kính tele tiềm vọng gần tương đương với 100mm. Tuy nhiên, việc tiếp thị quá mức của Samsung đã giấu đi điều này bằng một hệ số thực sự vô lý.

Ống kính tiềm vọng zoom quang 5x

Tương tự như rất nhiều tính năng khác của điện thoại, ngay cả khi Apple không phải là người đầu tiên, nó vẫn sẽ gây được tiếng vang lớn khi gia nhập vào thị trường. Và có lẽ, đây chính là tính năng mà nhiều người mong muốn có được nhất.

Minh Hùng theo How To Geek