Camera trên smartphone đã được cải tiến như thế nào trong suốt những năm qua?

Cứ qua từng năm, camera trên smartphone lại trở nên mạnh mẽ hơn, có nhiều tính năng mới hơn, và mỗi chúng ta lại có thêm một vài lý do nho nhỏ để "tạm" bỏ chiếc máy ảnh DSLR cồng kềnh ở nhà.

Xem thêm: OPPO F7 sẽ ra mắt ở Việt Nam vào ngày 19/04

Vậy những cải tiến công nghệ nào đã giúp những Pixel 2, iPhone X, Galaxy S9 và nhiều smartphone khác đạt được khả năng chụp ảnh vượt trội so với chiếc iPhone 6 hay Galaxy S5 một thời làm mưa làm gió trước đây?

Tất nhiên, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nhiếp ảnh di động. Nhưng xét một cách tổng quát, dưới đây là một số công nghệ chủ chốt đã được cải tiến qua từng năm để giúp bạn có được những bức ảnh nét và sáng hơn.

Số "chấm" ngày càng cao

Có thể nói, một trong những yếu tố chủ chốt được chú ý nhiều nhất trên camera điện thoại là số megapixel (còn gọi tắt là số chấm) - nói đơn giản, đây là độ phân giải của ảnh chụp được từ camera này. Dù không phải là chiếc smartphone đầu tiên được trang bị camera, nhưng để tiện so sánh, chúng ta sẽ lấy chiếc iPhone đời đầu (năm 2007) làm ví dụ: thiết bị này có camera sau 2-megapixel, lấy nét cố định, và cho ra ảnh chụp có độ phân giải 1600 x 1200 pixels. Ngày nay, chiếc Galaxy S9 và iPhone X đều có camera sau 12-megapixel, tức gấp 6 lần so với cách đây 11 năm.

Vào những ngày đầu của camera trên smartphone, số megapixel được xem là tiêu chuẩn để đánh giá camera: càng nhiều chấm, tức camera càng "xịn". Nhưng điều đó không hoàn toàn đúng cả vào thời điểm đó lẫn ngày nay, bởi như đã nói ở đầu bài: có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh, và chúng sẽ được nhắc tới sau trong bài viết này.

Một vấn đề xuất hiện khi người ta cố "nhồi nhét" càng nhiều điểm ảnh vào trong một cảm biến (với kích thước chẳng thay đổi nhiều qua thời gian) là các điểm ảnh sẽ ngày càng nhỏ hơn và thu được ít ánh sáng hơn. Bạn có nhớ công nghệ UltraPixels của HTC vào năm 2013 chứ? Đó là nỗ lực của HTC nhằm giảm số chấm, tăng kích cỡ điểm ảnh, từ đó thu được nhiều ánh sáng và chi tiết hơn khi màn trập mở ra trong một khoảnh khắc nào đó. HTC có vẻ đã đi đúng hướng, khi mà ngày nay, cuộc đua megapixel đã chuyển hướng: các nhà sản xuất smartphone không còn tìm cách tăng số chấm camera nữa, thay vào đó họ tìm cách cải tiến những thứ khác.

Cảm biến lớn hơn

Bất kỳ ai cũng biết rằng cảm biến hình ảnh trong camera càng lớn, hình ảnh chụp được sẽ càng tốt, bởi nó cho phép camera thu được nhiều ánh sáng và chi tiết màu sắc hơn. Trên bất kỳ camera nào, bạn cũng phải phụ thuộc vào nhiều linh kiện hoạt động ăn khớp với nhau, nhưng trong số đó, cảm biến hình ảnh là thứ quan trọng nhất.

Tuy nhiên, vì không gian bên trong các smartphone chẳng còn trống là bao, nên cảm biến của camera di động thường có kích cỡ dao động từ 1/3 - 1/2,3 inches, nhỏ hơn rất nhiều so với cảm biến máy ảnh DSLR và cả các máy ảnh PnS chất lượng khác. Tất nhiên, các nhà sản xuất thường chẳng mấy khi đề cập đến chi tiết này, khi mà kích cỡ cảm biến hầu như không thay đổi nhiều qua từng giai đoạn phát triển của nhiếp ảnh di động bởi những giới hạn về mặt vật lý. Cũng chính vì thế, các nhà sản xuất di động thường tập trung cải tiến các thành phần khác chứ không phải cảm biến.

Sẽ rất khó để bạn có thể tìm được thông tin về kích cỡ cảm biến hình ảnh trong các quảng cáo điện thoại. Nexus 6P là một ngoại lệ: nó có cảm biến kích cỡ 1/2,3-inch, thuộc hàng lớn trên thị trường, đặc biệt là vào thời điểm năm 2015. Thế nhưng kích cỡ cảm biến lại không phải là điểm mạnh của các thiết bị ngày nay so với các thiết bị ngày hôm qua. Ví dụ: chiếc Nexus 6P có kích cỡ điểm ảnh là 1,55-micromet, lớn hơn kích cỡ điểm ảnh của Pixel 2, chỉ 1,4-micromet (và còn có cảm biến nhỏ hơn, chỉ 1/2,6-inch).

Khẩu độ rộng hơn

Trên camera smartphone, cũng như camera máy ảnh thông thường, khẩu độ kiểm soát lượng ánh sáng đi vào cảm biến. Trong camera thông thường, khẩu độ có thể được điều chỉnh để tối ưu cho điều kiện ánh sáng, mức độ "xoá phông", và độ sâu trường ảnh. Nhưng trong thế giới của camera smartphone - vì những hạn chế trong công nghệ quang học - các nhà sản xuất thường tối ưu bằng cách thiết lập khẩu độ rộng nhất có thể, nhằm cho phép camera thu được nhiều ánh sáng nhất trong những môi trường thiếu sáng (như rạp phim, quán cafe..., những nơi chúng ta thường rất thích chụp ảnh), trong khi vẫn giữ tốc độ màn trập ở mức đủ nhanh để hình ảnh chụp được không bị mờ/nhoè. Tất nhiên, việc mở khẩu độ siêu rộng cũng có những hạn chế, nhưng chúng ta sẽ không bàn về điều đó ở đây.

Kích cỡ khẩu độ được đo bằng chỉ số f-stop: f-stop càng nhỏ, khẩu độ càng rộng (hay càng mở to). Năm ngoái, chiếc LG V30 đã lập kỷ lục với khẩu độ f/1.6, nhưng vừa qua đã bị Samsung Galaxy S9 với camera khẩu độ kép f/1.5 và f/2.4 đánh bại. Camera khẩu độ kép của S9 cho phép bạn chuyển đổi giữa hai chỉ số f-stop cố định tuỳ vào mục đích chụp ảnh của mình.

Vài năm trở lại đây, các camera khẩu độ rộng hơn đang dần xuất hiện nhờ chất lượng sản xuất thấu kính được tăng cường - một điều vô cùng quan trọng nếu bạn muốn thu được nhiều ánh sáng hơn và muốn hình ảnh luôn nét và sắc sảo.

Đèn flash tốt hơn

Có lẽ không có vai trò quan trọng như các linh kiện khác, nhưng đèn flash trên smartphone cũng đã trải qua nhiều thay đổi. Các điện thoại trước đây, đặc biệt là các mẫu của Nokie và Sony, từng sử dụng đèn flash Xenon: rất sáng, nhưng cồng kềnh và hao pin.

Ngay nay, smartphone sử dụng đèn flash LED hoặc dual-LED để tạo nên hiệu ứng huyền ảo hơn. Đối với đèn flash dual-LED, hai bóng LED được sử dụng với hai nhiệt độ màu sắc khác nhau, từ đó giúp hình ảnh chụp được đạt mức độ cân bằng màu sắc tốt hơn trong khi vẫn không quá phi tự nhiên. 

Đèn flash trên các mẫu iPhone gần đây thậm chí còn chứa nhiều cải tiến hơn nữa, cho thấy nhiều thành phần của camera smartphone hoạt động ăn khớp với nhau sẽ cho ra những bức ảnh đẹp hơn nhiều so với các thế hệ smartphone trước kia. Bên cạnh việc giới thiệu flash quad-LED vào năm 2016, các mẫu máy năm 2017 còn có tính năng Slow Sync: máy sẽ giữ màn trập mở lâu hơn một chút nhằm thu được nhiều ánh sáng hơn và giảm độ sáng cần thiết từ đèn flash - tức đèn flash sẽ chỉ cần phát ra một lượng ánh sáng thấp trong thời gian ngắn mà thôi.

Lấy nét nhanh hơn

Có lẽ bạn chẳng bao giờ quan tâm đến khả năng lấy nét trên camera smartphone nếu bạn chụp thể thao hoặc hoang dã. Nhưng sự thật thì nó đóng góp một phần lớn trong chất lượng tổng thể của các bức ảnh. Khả năng lấy nét của máy hoạt động bằng cách di chuyển thấu kính camera trên các mô-tơ siêu nhỏ để làm cho vật thể trở nên đẹp và rõ ràng.

Khả năng lấy nét trên điện thoại đã trải qua những thay đổi đáng chú ý: trước năm 2015, camera điện thoại chủ yếu lấy nét dựa vào độ tương phản mà chúng phát hiện trong một khung cảnh. Bắt đầu từ chiếc Galaxy S5 và iPhone 6, camera điện thoại có thêm tính năng lấy nét theo pha được tích hợp thẳng vào cảm biến: sử dụng thông tin đến từ cả hai phía của thấu kính để tính toán vị trí lấy nét hoàn hảo. Lấy nét theo pha nhanh hơn lấy nét tương phản thông thường, nhưng vẫn còn hạn chế khi hoạt động trong điều kiện thiếu sáng.

Chưa dừng lại ở đó, các điện thoại Galaxy gần đây còn được trang bị các điểm ảnh kép, biến mỗi điểm ảnh thành một hệ thống phát hiện pha nhỏ, giúp cải thiện hiệu năng chụp ảnh trong các khung cảnh tối. Đối với các điện thoại Pixel, Google lại sử dụng một tia laser hồng ngoại để đo khoảng cách nhanh hơn trong bất kỳ điều kiện ánh sáng nào. Những điều này cho thấy các nhà sản xuất luôn sáng tạo theo nhiều cách khác nhau để cải thiện chất lượng hình ảnh chụp bằng điện thoại.

Ổn định hình ảnh quang học (Chống rung quang học - OIS)

Ổn định hình ảnh quang học quan trọng hơn nhiều so với bạn nghĩ: nó không chỉ giúp các đoạn video ít rung giật hơn, mà khi chụp ảnh, màn trập có thể mở lâu hơn thông thường để thu nhiều ánh sáng hơn trong khi không khiến hình ảnh bị nhoè. Nói cách khác, ổn định hình ảnh quang học có nhiều ứng dụng đa dạng chứ không chỉ gói gọn trong chụp ảnh thể thao.

Về cơ bản, ổn định hình ảnh quang học sẽ sử dụng các thấy kính có khả năng trôi và các mô-tơ điện từ siêu nhỏ để khiến chúng di chuyển. Sau này, khi công nghệ đã tiên tiến hơn, điện thoại có thể thu thập thêm các dữ liệu khác (như từ con quay hồi chuyển chẳng hạn) để giúp giảm nhiều hơn sự rung giật. Có rất nhiều phương thức các nhà sản xuất có thể sử dụng để mang lại tính năng này, cả về mặt cơ học lẫn không cơ học.

Trên chiếc Pixel đời đầu, OIS đã bị Google lược bỏ để thay thế bằng chống rung bằng phần mềm, và sau đó lại xuất hiện trên Pixel 2. Trên iPhone X thì cả hai camera trên cụm camera kép đều được trang bị OIS thay vì chỉ một trong hai camera như trên iPhone 8 Plus. Đây là loại công nghệ đã được tinh chỉnh lại, thay vì là một cuộc cách mạng thực sự, khi smartphone ngày càng phổ biến.

Cụm camera kép

Bạn làm gì khi không thể tăng kích cỡ thấu kính camera hay cảm biến hình ảnh bởi các linh kiện trong máy cần phải càng gọn nhẹ càng tốt? Bạn có thể thêm một camera, và là giải pháp được rất nhiều nhà sản xuất điện thoại ưa chuộng, với LG G5 và Huawei P9 là những kẻ tiên phong mở đường. Tuy nhiên, HTC M8 hay thậm chí là trước đó nữa mới là ông tổ của cụm camera kép đằng sau máy như hiện nay.

Lợi ích hàng đầu của cụm camea kép là thu về nhiều thông tin hơn để xử lý, dù đó là dữ liệu về màu sắc hay độ tương phản, hay tận dụng một ống kính gốc rộng để chụp hình. Mọi giới hạn mà chúng ta đã thấy trong bài đều có thể được giảm bớt đến một mức độ nào đó nếu bạn thêm vào một cảm biến và ống kính khác trên điện thoại của mình. Tất nhiên, điện thoại ngày một mạnh mẽ hơn, do đó chúng có thể xử lý thông tin thu được từ cả hai camera cùng lúc.

Nếu cụm camera kép này có một ống kính telephoto, bạn có thể dùng nó để zoom quang học 2x như cách mà Apple mang lại trên iPhone 7 Plus. Điện thoại Huawei - như Mate 10 Pro chẳng hạn - thì lại được trang bị camera thứ hai có chứa cảm biến monochrome, có tác dụng thu thập thêm ánh sáng và thông tin về độ tương phản. Hai camera còn giúp dễ dàng hơn trong việc cảm nhận độ sâu trong một khung cảnh, bởi chúng có góc nhìn khác nhau, và mở ra khả năng chụp ảnh chân dung "xoá phông" trên bất kỳ thiết bị nào.

Tăng cường khả năng xử lý

Cuối cùng, chất lượng camera trên smartphone không chỉ được tăng cường nhờ các thành phần quang học mà còn thông qua khả năng xử lý phần mềm ngày càng tốt hơn trên những chiếc smartphone mạnh mẽ - ví dụ Pixel 2 với con chip xử lý đặc biệt.

Một trong các lợi ích mà bạn có thể thấy trên điện thoại Pixel 2 là cách các hiệu ứng HDR được tính toán và áp dụng theo thời gian thực khi bạn đang chọn góc hình phù hợp. Các smartphone trước đây đều phải chụp ảnh trước và mất thêm vài giây để HDR làm việc. Chậm rãi như chắc chắn, sức mạnh xử lý và các thuật toán đang dần vượt qua mọi giới hạn vật lý của camera smartphone.

Một yếu tố quan trọng khác là khả năng giảm nhiễu, giúp camera điện thoại dù không thể so với một chiếc DSLR về khoản thu ánh sáng thì vẫn cho ra những bức ảnh đẹp không hề kém cạnh. Ngoài ra, tăng cường khả năng xử lý hình ảnh trên điện thoại còn giúp mang lại các tính năng khác như Portrait Lighting - hiện đã có mặt trên các mẫu iPhone 2018 - trong đó kết hợp sức mạnh phần mềm và sức mạnh của chip A11 Bionic để tạo thành một chiếc máy ảnh di động với sức mạnh ngang ngửa một bộ máy ảnh chuyên nghiệp.