Khi nói về chất lượng hình ảnh, có một quan niệm sai lầm rằng muốn ảnh chất lượng tốt hơn thì cần nhiều megapixel hơn. Thực chất thì nó không đơn giản như vậy. Trong nhiều năm nay, các nhà sản xuất camera đã nỗ lực để cải thiện thông số megapixels trên các mẫu máy ảnh mới nhất của họ. Đầu thế kỷ 21, cả Nikon và Canon đều sản xuất máy ảnh chỉ có 3MP, khác xa so với máy ảnh 100MP mà chúng ta thấy hiện nay.
Điều này khiến nhiều người tin rằng megapixels là tất cả khi nói đến chất lượng hình ảnh. Thực tế thì chỉ chú ý đến số megapixel là chưa đủ. Chúng ta còn cần xem xét kích thước và loại cảm biến, phải hiểu về tính chất của ánh sáng, cách ánh sáng chiếu qua cảm biến, sự phù hợp và chất lượng của ống kính, kích thước pixel…
THÔNG SỐ MEGAPIXEL TRONG CẢM BIẾN MÁY ẢNH VÀ CHẤT LƯỢNG HÌNH ẢNH
Loại cảm biến: cảm biến CCD và CMOS
Kích thước và loại cảm biến ảnh hưởng nhiều nhất đến chất lượng hình ảnh. Có 2 loại cảm biến máy ảnh chính: cảm biến CCD (Charge Coupled Device) và cảm biến CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor).
Về cơ bản, cả 2 loại đều có cùng một nhiệm vụ: thu nhận ánh sáng và chuyển đổi tín hiệu thu thập được thành một bức ảnh.
Nếu cảm biến CCD từng được sử dụng phổ biến nhất, thì giờ nó đã bị thay thế bởi cảm biến CMOS bởi sự tiến bộ của công nghệ cùng chi phí sản xuất thấp hơn. Tuy cảm biến CCD cho ra hình ảnh chất lượng cao hơn và ít nhiễu hơn so với cảm biến CMOS (khi ở cùng mức ISO thấp), nhưng chúng sử dụng nhiều năng lượng hơn. Trong những năm qua thì khoảng cách khác biệt giữa 2 loại đã dần ngắn lại.
Kích thước cảm biến: Crop, full-frame và medium-format
Ngược lại với phía trên, kích thước cảm biến lại là yếu tác động đáng kể đến chất lượng hình ảnh. 3 kích thước phổ biến là APS-C (cảm biến crop), full-frame (35mm) và medium format.
Cảm biến crop có kích thước 23.5mm × 15.6mm. Kích thước nhỏ gọn, trọng lượng máy nhẹ, giá thành thấp khiến máy ảnh Crop đang trở nên phổ biến hơn, nhất là với những người mới chụp ảnh. Cảm biến crop thường đường sử dụng trong máy ảnh cấp thấp và trung cấp.
Thời của máy film thì chưa có máy ảnh cảm biến crop. Lúc ấy phổ biến nhất là 35mm, medium-format và large-format. Trong nhiều năm gần đây, máy ảnh crop đã trở thành lựa chọn thay thế rẻ hơn so với máy ảnh cảm biến 35mm. Nếu tương lai công nghệ phát triển và giá của cảm biến giảm, có thể cảm biến loại nhỏ này sẽ biến mất.
Máy ảnh full-frame có cảm biến lớn hơn chút so với cảm biến máy ảnh crop, với kích thước khoảng 36mm × 24mm. Máy full-frame to hơn và nặng hơn máy ảnh crop, nên chúng cho chất lượng hình ảnh tốt hơn, hoạt động tốt hơn trong điều kiện thiếu sáng, cũng như cho phép kiểm soát độ sâu trường ảnh lớn hơn. Nhưng điều này cũng đồng nghĩa máy ảnh full-frame sẽ đắt hơn.
Cuối cùng, máy ảnh medium-format có kích thước cảm biến khoảng 53,4mm × 40mm, đem lại chất lượng hình ảnh tốt nhất trong 3 dòng máy ảnh. Tuy nhiên, chắc chắn là máy medium-format sẽ đắt hơn nhiều, đồng nghĩa với chúng sẽ phù hợp với những nhiếp ảnh gia chuyên nghiệp hoặc những người muốn chất lượng ảnh cao nhất.
Một điều cần chú ý là không phải tất cả các cảm biến medium-format đều giống nhau. Một số máy ảnh medium-format có kích thước cảm biến khác với thông thường, như Leica S-System (30mm × 45mm)…
Vậy thì tại sao kích thước cảm biến lại ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh? Để giải thích vấn đề này, chúng ta cần hiểu cơ chế tạo ra một bức ảnh.
ẢNH KỸ THUẬT SỐ ĐƯỢC TẠO RA NHƯ THẾ NÀO?
Hiểu đơn giản thì một bức ảnh được ghi lại khi có ánh sáng xuyên qua ống kính và đập vào cảm biến (trước đây thì là film). Cảm biến chứa hàng triệu photosite (tạm dịch là bộ thu ánh sáng) là thứ cho phép máy ảnh kỹ thuật số ghi lại hình ảnh khi bấm nút chụp. Các photosite thu nhận ánh sáng và ghi lại dưới dạng tín hiệu điện trên cảm biến. Độ mạnh của mỗi tín hiệu này được chuyển đổi thành các giá trị kỹ thuật số khác nhau, từ đó tạo thành hình ảnh.
Mỗi photosite có một filter phía trên, chỉ thu nhận một trong ba màu cơ bản (đỏ, xanh lá cây hoặc xanh lam). Hệ thống filter phổ biến nhất là mảng Bayer. Bayer array được phát minh vào năm 1974 do Bruce Bayer, gồm các hàng filter màu đỏ-xanh lá và xanh lá-xanh lam xếp xen kẽ nhau. Thiết kế này dựa trên cơ sở khoa học về thị giác của con người: mắt người nhạy cảm với ánh sáng xanh lá hơn đỏ và xanh lam. Vì vậy Bayer array sẽ gồm 50% filter xanh lá cây, 25% filter đỏ và 25% filter xanh lam.
Vì mỗi photosite chỉ có thể ghi lại được 1 màu, một số dữ liệu màu nhất định sẽ bị mất đi khi bấm nút chụp. Vì vậy cần có một quy trình gọi là demosaicing, tạm dịch là thuật toán khử màu, để tái tạo hình ảnh đầy đủ màu sắc. Chính thuật toán là thứ khiến các thương hiệu máy ảnh khác nhau cho ra kết quả tái cấu trúc màu khác nhau.
Bên cạnh filter Bayer Array, thì Fuji đã tạo ra một thứ gọi là cảm biến X-Trans. Nó sử dụng phương pháp lọc ngẫu nhiên 6×6, giúp giảm thiểu hiện tượng Moire. (Hiện tượng Moire xảy ra khi đối tượng được chụp có các pattern vượt quá độ phân giải của cảm biến, ví dụ như các loại vải áo, khăn, các công trình kiến trúc)
Mặc dù trên lý thuyết thì cảm biến X-Trans có thể ghi lại độ phân giải lớn hơn, nhưng nó cũng có những hạn chế nhất định, chẳng hạn như phần mềm hỗ trợ hay các điều kiện chụp có flare. Có vẻ như Fuji chỉ coi thiết kế cảm biến này là lợi thế trên các cảm biến nhỏ, vì họ vẫn áp dụng filter Bayer array trên các cảm biến medium-format của mình.
Điều đáng nói là Fuji, Nikon Phase hay Hasselblad đều sử dụng cảm biến do Sony thiết kế và sản xuất, trong khi Canon thì “tự lực cánh sinh”. Nhưng như đã đề cập phía trên, 2 thương hiệu máy ảnh có thể sử dụng cùng một cảm biến, nhưng chuyên môn, thuật toán xử lý và thiết kế ống kính của họ có thể cho ra những bức ảnh rất khác nhau.
Một điểm không thể thiếu khi nói đến thiết kế cảm biến là back-illuminated sensors (tạm dịch là cảm biến chiếu sáng sau), là nơi dây kim loại được đặt bên dưới đế điốt quang. Điều này có nghĩa là khả năng thu nhận ánh sáng tăng lên, nhưng cũng đòi hỏi phải khắc phục một số vấn đề kỹ thuật khác. Back-illuminated sensors thường thấy trong các máy ảnh Sony. Máy ảnh mirrorless a7R II là chiếc đầu tiên trên thế giới được trang bị cảm biến này. Giờ dây chúng được gán cái tên cảm biến Exmor, được cho là nhạy sáng gấp đôi so với cảm biến front-illuminated thông thường.
Trong 10 năm qua, phổ biến trong tất cả các cảm biến hiện nay là micro-lens array. Hiểu đơn giản thì chúng là các thấu kính nhỏ trên mỗi photosite, có chức năng hướng ánh sáng đến cảm biến hiệu quả hơn.
Khả năng thu nhận ánh sáng tăng lên đồng nghĩa với việc các photosite trở nên nhỏ hơn. Nhưng không may là điều này làm tăng khả năng xảy ra hiện tượng diffraction khi khép khẩu. Ảnh chụp ở khẩu độ nhỏ như f16, f22 và f32 sẽ bị giảm độ nét và độ tương phải do hiện tượng diffraction. Điều này chỉ có thể được khắc phục bằng cách sử dụng photosite lớn hơn và ống kính tốt hơn.
Tôi cho rằng Sony nên bỏ loại cảm biến medium-format 100MP, tạo ra cảm biến 54×40mm 80MP với kích thước 1 photosize khoảng 6 microns. Điều này sẽ kết hợp hiệu quả giữa độ phân giải và kích thước photosite để chụp tốt hơn trong điều kiện thiếu sáng và giảm diffraction.
Tuy nhiên, nhiều nhà sản xuất lại dùng thông số megapixel như một cách marketing, thay vì cải thiện chất lượng hình ảnh.
CHẤT LƯỢNG HÌNH ẢNH, MEGAPIXEL VÀ ĐỘ PHÂN GIẢI
Nhiều nhiếp ảnh gia tin rằng nhiều megapixel hơn thì chất lượng ảnh sẽ tốt hơn. Mặc dù nhiều megapixel hơn tương đương với độ phân giải cao hơn, nhưng điều đó không có nghĩa là chất lượng ảnh tốt hơn. Megapixel được tạo thành từ hàng triệu pixel. Các pixel này chưa thông tin màu để tạo thành một bức ảnh.
Thuật ngữ độ phân giải thường được sử dụng thay thế cho megapixel, nhưng nó không chỉ đề cập đến số megapixel trong một bức ảnh. Chính xác hơn thì nó liên quan đến khả năng chụp và ghi lại của phương tiện (điều đặc biệt quan trong khi nhắc đến in ấn). Điều này có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như chất lượng ống kính, chất lượng cảm biến, loại file và ISO.
Kích thước của pixel cũng quan trọng tương đương với số lượng pixel. Kích thước được đo bằng microns (µm) và được xác định bởi kích thước của cảm biến. Kích thước của photosite có thể dao động từ 1,1µm (trong cảm biến smartphone) cho đến 8,4µm ở các cảm biến lớn hơn. Photosite càng lớn thì càng ghi lại dynamic range tốt hơn, càng đem lại độ chính xác của màu sắc.
Ví dụ, chất lượng hình ảnh của smartphone có camera 50MP sẽ kém hơn nhiều so với của máy ảnh medium-format 50MP. Điều này là do các photosite trên smartphone nhỏ hơn nhiều so với photosite trên máy medium-format, có nghĩa là khả năng thu nhận và ghi lại ánh sáng của camera điện thoại sẽ kém hơn. Hiểu đơn giản thì: một cái xô lớn hơn sẽ hứng được nhiều nước hơn một cái xô nhỏ.
CÁC YẾU TỐ KHÁC ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG ẢNH
Ngoài cảm biến, kích thước cảm biến, số megapixel và kích thước pixel, chúng ta cần quan tâm đến cả việc chọn lens, loại file, các setting để có chất lượng ảnh tốt.
Lựa chọn ống kính
Cùng một body máy ảnh, nhưng mỗi ống kính sẽ cho ra chất lượng hình ảnh khác nhau. Cùng một khung hình, bức ảnh chụp bằng ống kính kiểu cũ sẽ có độ phân giải thấp hơn bức chụp bằng ống kính model mới do chúng có thiết kế quang học tốt hơn. Mặc dù cùng một số megapixel được ghi lại (vì chụp cùng trên 1 body), nhưng ống kính model mới sẽ cho ra độ tương phản, độ chính xác màu và độ sắc nét tốt hơn, dẫn đến độ phân giải tốt hơn.
Một trong những điều quan trọng nhất khi chọn lens là chất lượng thực tế của chúng. Chromatic aberration (quang sai màu) là một yếu tố mà bạn phải chú ý. Một vấn đề quang học phổ biến của các lens chất lượng thấp là viền màu ở các cạnh có độ tương phản cao (thường biết đến cái tên viền tím). Quang sai màu là kết quả của sự phân tán khi các bước sóng màu tập trung ở các vị trí khác nhau trên mặt phẳng tiêu cự. Một ống kính chất lượng kém, gây ra quang sai màu sẽ dẫn đến hình ảnh có chất lượng thấp, bất kể là có bao nhiêu megapixel đi nữa.
Yếu tố tiếp theo cần xem xét là diffraction (nhiễu xạ), nó làm giảm độ sắc nét của bức ảnh. Đây là kết quả của việc các tia sáng đi qua một lỗ nhỏ, chẳng hạn như các lá khẩu. Nó cũng có thể xảy ra nếu các photosite trên cảm biến quả nhỏ. Nếu khe hợp hoặc photosite quá nhỏ, các tia sáng sẽ chồng lên nhau. Sự giao thoa này có nghĩa là ánh sáng được thêm vào một số phần, và giảm đi ở một số vùng khác.
Sự đan vào nhau của ánh sáng tạo ra một pattern nhiều đường tròn, gọi là đĩa Airy, mô tả các điểm mà ánh sáng tập trung. Nếu các điểm tập trung ánh sáng quá gần nhau, nó sẽ làm mất độ sắc nét, giảm chất lượng hình ảnh.
Loại file – JPEG và RAW
Định dạng tệp tác động lớn đến lượng thông tin lưu trữ của ảnh. Mặc dù cả 2 loại đều chứa cùng số lượng pixel, nhưng ảnh RAW lưu trữ nhiều thông tin trên mỗi pixel hơn so với ảnh JPEG.
Kiến thức nhiếp ảnh
Một yếu tố khác ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh là kiến thức của bạn. Chỉ khi bạn hiểu cách thức hoạt động của máy ảnh, làm thế nào để phơi sáng chính xác, cần lấy nét vào đâu, dùng lens gì, setting như thế nào; điều chỉnh ánh sáng thế nào để bù vào dynamic range, bạn mới có thể tạo ra bức ảnh chất lượng cao nhất. Dynamic range là số bước chuyển tông màu giữa màu đen nhất và màu trắng nhất trong một bức ảnh. Mỗi máy ảnh sẽ có dynamic range khác nhau, và mục tiêu cuối cùng là tối đa số bước chuyển ấy.
Setting cũng đóng một vai trò quan trọng, đặc biệt là khẩu độ. Khẩu nhỏ như f22 sẽ tăng khả năng nhiễu xạ như đã đề cập phía trên, dẫn đến bức ảnh bị mất các chi tiết nhỏ, ảnh bị soft.
TÓM LẠI
Như vậy, chất lượng hình ảnh không chỉ phụ thuộc vào số megapixel trong một bức ảnh. Mặc dù megapixel đóng một vai trò quan trọng, nhưng chúng không phải là tất cả, bởi có rất nhiều yếu tố đóng góp vào đó để cải thiện chất lượng ảnh. Nếu lần tới bạn lựa chọn một bộ gear để có được chất lượng ảnh như mong đợi, hãy nhớ cân nhắc tất cả các yếu tố bên trên.
Credit
—
Translated from website: karltayloreducation.com
Bản quyền bài dịch thuộc về Học viện nhiếp ảnh Quảng cáo Chimkudo.
Không được trích dẫn toàn bộ hay một phần khi chưa có sự đồng ý.
