So sánh máy ảnh và mắt người

Tại sao chúng ta không thể cứ chĩa máy ảnh vào một khung cảnh trước mắt và nhận được kết quả giống như những gì chúng ta đang nhìn thấy? Câu hỏi này nghe tưởng chừng đơn giản, nhưng thực chất lại có thể là một trong những câu hỏi phức tạp nhất. Trả lời thắc mắc trên sẽ không chỉ yêu cầu kiến thức về cơ chế thu sáng của máy ảnh, mà còn cả kiến thức về cách thức hoạt động của mắt người. Tuy nhiên, hành trình tìm hiểu về vấn đề này cũng có thể tiết lộ một số điều thú vị về cách con người nhìn nhận thế giới, từ đó giúp bạn trở thành một nhiếp ảnh gia tuyệt vời hơn.

PHẦN MỞ ĐẦU

Mắt của chúng ta có khả năng quan sát một khung cảnh và tự điều chỉnh sao cho phù hợp với chủ thể muốn nhìn vào, còn máy ảnh thì chỉ biết chụp lại một khung cảnh tĩnh. Đây là đặc điểm chính gây ra nhiều hiểu nhầm nhất về sự khác biệt giữa mắt người và máy ảnh. Được điều khiển bởi bộ não, đôi mắt có khả năng bù trừ ánh sáng theo từng vùng khi nhìn vào một khung cảnh có các mảng sáng và tối. Nói một cách đơn giản, não bộ sẽ điều chỉnh để làm vùng tối sáng lên và vùng sáng thì dịu đi. Hơn nữa, đôi mắt có thể thay đổi góc nhìn liên tục để quan sát được một phạm vi rộng hơn hoặc tập trung vào những vật ở những độ xa khác nhau.

Tuy nhiên, mắt người hoạt động giống một máy quay video hơn là một máy ảnh chụp ảnh tĩnh, vì mắt cũng tổng hợp lại một chuỗi hình ảnh liên tục để hình thành một bức tranh trực quan tổng thể. Một bức ảnh chụp có thể tương tự với một cái liếc mắt nhanh hơn. Nhưng suy cho cùng, hệ thống thị giác của con người vẫn có những đặc điểm hoàn toàn riêng biệt, lý do là vì:

Những gì chúng ta nhìn thấy bằng mắt là một hình ảnh được tái tạo lại bởi bộ não bằng những thông tin từ đôi mắt, chứ không phải bằng ánh sáng trực tiếp đi vào mắt.  

Nhiều người đọc chắc hẳn sẽ nghi ngờ sự chính xác của nhận định trên. Những ví dụ sau đây sẽ minh họa một số trường hợp khi bộ não bị đánh lừa và “nhìn thấy” những thứ khác với đôi mắt.

Ví dụ thứ nhất: Đưa con trỏ ra khỏi khung hình và tập trung nhìn vào dấu cộng ở trung tâm. Hình tròn bị khuyết sẽ di chuyển xung quanh vòng tròn trong hình, nhưng sau một lúc thì hình tròn này sẽ bắt đầu có màu xanh lá mặc dù trong ảnh hoàn toàn không có màu xanh lá.

Ví dụ thứ hai: Di chuyển con trỏ chuột ra vào liên tục bức ảnh trên. Từng nấc màu sẽ nhạt hơn hoặc đậm hơn một chút ở phía trên và phía dưới, mặc dù màu trong từng nấc thang đó hoàn toàn trơn.

Mặc dù có khác nhau cơ bản, chúng ta vẫn nên có sự so sánh nhất định giữa máy ảnh và mắt người. Trong một số trường hợp cụ thể vẫn có thể so sánh một cách công bằng hai thứ này với nhau, nhưng điều này chỉ đúng nếu bạn đối chiếu những đối tượng trước mắt cũng và cách bộ não xử lý thông tin hình ảnh. Những mục tiếp theo sẽ cố gắng phân tách rõ ràng hai hiện tượng này nếu cần thiết.

SO SÁNH TỔNG QUAN

Bài viết này sẽ so sánh mắt và máy ảnh trên 3 phương diện chính:

1. Phạm vi quan sát
2. Độ phân giải và độ chi tiết
3. Độ nhạy sáng và Dynamic Range

Phía trên là ba khía cạnh cho thấy sự khác biệt rõ ràng nhất giữa máy ảnh và mắt người, đồng thời cũng là những yếu tố gây ra nhiều tranh cãi nhất. Một số đặc điểm khác cũng có thể kể đến như độ sâu trường ảnh, cân bằng trắng, gam màu hay tầm nhìn nhân đôi (stereo vision), tuy nhiên chúng ta sẽ không đi sâu vào những mục này.

1. PHẠM VI QUAN SÁT

Đối với máy ảnh, phạm vi quan sát được quyết định bởi tiêu cự ống kính và kích cỡ sensor máy ảnh. Ví dụ như một lens tele sẽ có tiêu cự dài hơn một lens chụp chân dung phổ thông, đồng thời cũng có góc nhìn hẹp hơn.

Mắt người không đơn giản như vậy. Mặc dù có thể hiểu là mắt người có tiêu cự xấp xỉ 22 mm, điều này không hoàn toàn tương ứng với tiêu cự máy ảnh do: 1. đằng sau mắt có kết cấu cong, 2. chi tiết hình ảnh giảm dần khi càng xa tâm của tầm nhìn, 3. hình ảnh chúng ta nhìn thấy được kết hợp từ hình ảnh của cả hai mắt.

Từng con mắt sẽ có góc nhìn từ 120 đến 200 độ, tùy thuộc vào định nghĩa thế nào là “nhìn thấy” của mỗi người. Vùng giao nhau giữa tầm nhìn của hai mắt rơi vào khoảng 130 độ, gần bằng một chiếc ống kính fisheye. Tuy nhiên, thông qua quá trình tiến hóa, tầm nhìn siêu rộng này của mắt người chỉ có tác dụng cảm nhận chuyển động hoặc những vật với kích thước rất lớn (ví dụ như một con hổ đang vồ đến từ một bên). Hơn nữa, một góc nhìn rộng như vậy sẽ bóp méo hình ảnh rất nhiều nếu như được chụp trên máy ảnh.

Phạm vi quan sát ở chính giữa (khoảng 40-60 độ) mới có ảnh hưởng mạnh mẽ nhất lên tầm nhìn của chúng ta. Đây cũng là vùng mà mắt có thể quan sát rõ ràng một vật nào đó mà không cần phải di chuyển mắt. Tình cờ thay, tầm nhìn ở vùng này tương đương với một ống kính tiêu cự 50mm (hoặc chính xác hơn là 43mm) trên một máy ảnh full frame, hoặc một ống kính 27mm trên một máy ảnh sensor có chỉ số crop 1.6X. Mặc dù hình ảnh ở phạm vi quan sát này không thực sự hàm chứa đầy đủ ánh sáng được mắt thu lại, nó lại là vùng có hình ảnh bị bóp méo ở mức độ chấp nhận được nhất.

Những góc nhìn quá rộng sẽ phóng đại kích cỡ của hình ảnh, còn góc nhìn quá hẹp sẽ khiến những đối tượng quan sát có kích cỡ tương đồng và mất đi cảm giác về chiều sâu. Những góc nhìn cực rộng còn có xu hướng khiến cho hình ảnh ở ngoài rìa khung hình bị kéo dài hơn.

Vậy khi so sánh với máy ảnh, mặc dù mắt người thực chất thu nhận hình ảnh bị bóp méo ở một góc rộng  nhưng bộ não lại hình thành một hình ảnh 3D mà gần như không có cảm giác bị bóp méo.

2. ĐỘ PHÂN GIẢI VÀ ĐỘ CHI TIẾT

Hầu hết máy ảnh hiện đại đều có 5-20 megapixel. Con số này được nhiều người coi là thua xa với khả năng của mắt người vì một người có thị giác hoàn hảo có khả năng xử lý lượng hình ảnh tương đương 52 megapixel (nếu mặc định coi góc nhìn là 60 độ).

Nhưng những tính toán như vậy không thực sự chính xác. Thị giác của chúng ta chỉ thực sự tập trung vào tầm nhìn ở chính giữa, vậy nên con người không thực sự xử lý toàn bộ chi tiết trong 52 megapixel. Càng xa tâm, khả năng quan sát chi tiết của mắt người càng giảm đi một cách rõ rệt, đến mức mà những thứ cách tâm mắt chỉ khoảng 20 độ có thể chỉ còn 1/10 độ chi tiết. Ở giới hạn góc nhìn của đôi mắt, con người chỉ có thể nhận ra những sự tương phản quy mô lớn hoặc màu sắc đơn giản:

Hình ảnh minh họa độ chi tiết hình ảnh trong một nháy mắt 

Nếu xét thêm cả điều trên, khả năng quan sát chi tiết của mắt người trong một nháy mắt chỉ tương đương với một chiếc máy ảnh 5-15 megapixel tùy thuộc vào thị giác mỗi người. Tuy nhiên, trí nhớ của chúng ta không lưu giữ từng chi tiết của hình ảnh. Thay vào đó, nó chỉ ghi chép những chất liệu đáng nhớ, màu sắc và tính tương phản của hình ảnh theo từng hình ảnh được thu nạp.

Để hình thành hình ảnh trong tâm trí, mắt người sẽ tập trung vào một vài điểm gây chú ý một cách liên tục. Việc này sẽ thêu dệt nên nhận thức về mặt hình ảnh của chúng ta:

Khung cảnh ban đầu
Ví dụ về những vùng gây chú ý với mắt người

Kết quả là một hình ảnh trong tâm trí với mức độ chi tiết phụ thuộc vào sự chú ý của người nhìn. Nhiếp ảnh gia có thể rút ra một bài học từ hiện thực này: đó là kể cả khi bức ảnh của bạn có đạt đến đỉnh cao của công nghệ, điều quan trọng hơn vẫn là liệu những chi tiết trong bức ảnh của bạn có đáng nhớ hay không.

Sau đây là một số đặc điểm xử lý chi tiết khác của đôi mắt:

Tính bất xứng: Mắt có khả năng quan sát chi tiết bên dưới góc nhìn tốt hơn là bên trên, và tầm nhìn rộng nhạy cảm hơn khi nhìn về phía ngoài mũi hơn là về phía mũi. Máy ảnh không có sự bất xứng này.

Điều kiện thiếu sáng: Dưới những điều kiện ánh sáng rất yếu, như dưới ánh trắng hoặc ánh sao, mắt của chúng ta sẽ bắt đầu chuyển sang chế độ đơn sắc. Thêm nữa, tầm nhìn chính giữa cũng sẽ bắt đầu xử lý ít chi tiết hơn ở vùng lệch tâm. Rất nhiều nhà chiêm tinh tận dụng điều này và chỉ nhìn một cạnh của một ngôi sao mờ để quan sát được ngôi sao đó khi không có dụng cụ hỗ trợ.

Phân tầng chi tiết: Chúng ta thường tập trung vào mức độ chi tiết hình ảnh cao nhất có thể xử lý được, mà lại quên mất sự khác biệt lớn giữa máy ảnh và mắt người về đặc điểm phân tầng chi tiết. Với máy ảnh, chi tiết có kích cỡ càng lớn thì sẽ càng dễ xử lý, nhưng đối với mắt người thì hoàn toàn ngược loại: chi tiết càng lớn nhìn qua mắt lại càng khó hơn. Ở ví dụ bên dưới, cả hai hình đều có họa tiết và mức độ tương phản giống nhau, tuy nhiên chi tiết ở hình bên phải lại biến mất do họa tiết trong hình này đã bị phóng to hơn 16 lần.

3. ĐỘ NHẠY SÁNG VÀ DYNAMIC RANGE

Dynamic range thường được coi là một trong những ưu điểm lớn của mắt người. Ở những tình huống mà đồng tử tự động co giãn tùy theo những vùng ánh sáng khác nhau, đúng là mắt người có khả năng xử lý nhiều vùng ánh sáng linh động tốt hơn một bức ảnh đơn lẻ, với phạm vi linh động có thể đạt hơn 24 stop sáng. Nhưng sự so sánh như vậy giống với máy quay hơn là máy ảnh, vậy nên có thể điều này chưa thực sự công bằng.

Mặt khác, nếu chúng ta so sánh dynamic range nhất thời của mắt ở một trạng thái đồng tử cố định, máy ảnh lại ưu việt hơn. Trường hợp này tương tự như việc nhìn vào một khung cảnh, dành thời gian cho mắt điều chỉnh và giữ nguyên mắt ở vị trí đó. Khi đó, dynamic range của mắt người được ước tính vào khoảng 10-14 f-stop (cao hơn những máy ảnh du lịch nhỏ gọn với khoảng 5-7 stop và tương đương với máy ảnh SLR với 8-11 stop).

Mặt khác, dynamic range của mắt còn phụ thuộc vào độ sáng và độ tương phản, lý thuyết phía trên chỉ áp dụng được dưới điều kiện ánh sáng tự nhiên điển hình. Ví dụ như khi ngắm sao vào buổi đêm, mắt người có thể sẽ đạt mức dynamic range còn cao hơn nữa.

Đo lường dynamic range: Đơn vị hay được sử dụng để tính toán dynamic range trong nhiếp ảnh là f-stop. Con số này có chức năng mô tả tỉ lệ giữa vùng sáng nhất và vùng tối nhất trong khung hình theo lũy thừa cơ số 2. Ví dụ như một bức ảnh có dynamic range là 3 f-stop sẽ có vùng sáng nhất sáng hơn vùng tối nhất 2x2x2=8 lần.

Độ nhạy sáng: Một yếu tố quan trọng nữa là độ nhạy sáng, hay còn gọi là khả năng nhận diện những đối tượng có ánh sáng yếu hoặc di chuyển nhanh. Dưới điều kiện ánh sáng mạnh, các máy ảnh hiện đại có khả năng xử lý hình ảnh những vật di chuyển rất nhanh, đặc trưng bởi những bức ảnh tốc độ cao lạ mắt. Máy ảnh làm được điều này là nhờ tốc độ ISO trên 3200, trong khi mắt người dưới điều kiện ánh sáng tương tự có chỉ số ISO chạm đáy 1.

Tuy nhiên, trong những điều kiện thiếu sáng, mắt người cũng trở nên nhạy cảm hơn nếu được tự điều chỉnh trong một khoảng thời gian hơn 30 phút. Những nhiếp ảnh gia thiên văn ước tính lúc này ISO của mắt lên đến 500 – 1000, không bằng máy ảnh kỹ thuật số những cũng rất gần. Mặt khác, máy ảnh có thể kéo dài thời gian phơi sáng để thu được nhiều chi tiết hơn, còn hình ảnh qua mắt người không thay đổi gì sau khi đã nhìn cả 10 đến 15 giây.

KẾT LUẬN

Nhiều người sẽ coi rằng việc tranh luận về tính hơn kém của máy ảnh và mắt người là một việc hết sức vô nghĩa, đơn giản là vì máy ảnh có tiêu chuẩn hoàn toàn khác đó là làm sao để có những bức ảnh thật nhất. Một bức ảnh được in ra không quan tâm là người xem sẽ tập trung vào đâu, mà mỗi phần của bức ảnh đó cần phải đạt được độ chi tiết cao nhất phòng khi người xem sẽ nhìn vào đó. Điều này lại càng đúng hơn với những bản in kích cỡ lớn hoặc được quan sát cận cảnh. Tuy nhiên, bạn cũng có thể tranh luận rằng con người nên đặt khả năng của công nghệ vào những bối cảnh cụ thể hơn.

Tóm lại, những lợi thế của thị giác bắt nguồn từ khả năng xử lý thông tin hình ảnh một cách thông minh của não bộ, còn với máy ảnh chúng ta chỉ có bức ảnh thô. Nhưng nói gì thì nói, công nghệ máy ảnh đã phát triển đến mức chúng tốt hơn mắt người ở một vài mặt. Kẻ thắng cuộc cuối cùng sẽ là người có khả năng ghép nhiều bức ảnh chụp lại với nhau và tạo ra một bức ảnh cuối cùng vượt xa cả khả năng quan sát của đôi mắt.

Credits:
Trích nguồn bài viết gốc tại: www.cambridgeincolour.com
Dịch và chú thích bởi Chimkudo Academy. Yêu cầu không trích dẫn khi chưa được sự đồng ý.