Cảm biến máy ảnh - Một số điều cần biết

1. Các loại cảm biến:

Về loại cảm biến, cơ bản người dùng cần tìm hiểu đó là loại cảm biến sử dụng công nghệ gì (vd: CCD hay CMOS), cảm biến một lớp truyền thống bayer hay cảm biến dạng đa lớp (vd: Foveon), cuối cùng là kích cỡ của cảm biến (fullframe, medium format, crop,…).

Hiện nay đa phần các cảm biến máy ảnh và thậm chí là các loại điện thoại mới đều sử dụng công nghệ CMOS bởi tính ưu việt cao hơn CCD. Trên thực tế, cùng một công nghệ sản xuất, cảm biến có kích thước lớn sẽ cho chất lượng hình ảnh tốt hơn nhưng đồng thời có giá thành cũng cao hơn nhiều do chi phí sản xuất cao, khó sản xuất và tỉ lệ lỗi cao hơn.

Hiện nay, một số hãng máy ảnh đã bắt đầu nghiên cứu phát triển các mẫu cảm biến đa lớp tiên tiến bên cạnh loại cảm biến bayer truyền thống. Đi đầu là Sigma với cảm biến Foveon trứ danh. Sắp tới lần lượt Canon, Nikon và Sony cũng sẽ sóm cho ra mắt cảm biến đa lớp của riêng mình. Cảm biến đa lớp cho khả năng tái tạo màu sắc và chi tiết cao hơn hẳn so với cảm biến bayer. Tuy nhiên, do giới hạn về công nghệ sản xuất hiện tại mà loại cảm biến này vẫn chưa thực sự phổ biến: giá thành còn cao, tốc độ chụp và xử lý chậm, dung lượng file lưu trữ lớn,…

2. Số chấm (số điểm ảnh/số pixel):

Số chấm là một thông số được người dùng hết sức quan tâm, đôi khi vượt quá cả ý nghĩ thực sự của nó. Tại sao lại nói số Megapixel không quan trọng lắm? Bởi vì không phải tất cả pixel nào chất lượng cũng đều như nhau cả, tùy thuộc vào công nghệ sản xuất và tính chất từng loại cảm biến, và số pixel (hay Megapixel) không thể hiện được điều đó.

Trên thực tế, số chấm trên cảm biến sẽ có hai giá trị khác nhau: “Số điểm ảnh thực tế” và “Số điểm ảnh hiệu dụng”.

Số điểm ảnh thực tế là số điểm ảnh tối đa có nằm trên diện tích của cảm biến. Trong khi đó số điểm ảnh hiệu dụng là số điểm ảnh thực sự “hoạt động”, tham gia vào quá trình tái tạo hình ảnh. Vì vậy số điểm ảnh hiệu dụng luôn luôn thấp hơn số điểm ảnh thực tế của cảm biến, đó cũng là số chấm mà nhà sản xuất công bố trên sản phẩm của họ. Cảm biến có số chấm có lợi thế hơn trong khâu in ấn nhưng đôi khi còn là chiêu bài để gây ấn tượng với khách hàng.

3. Pixel (điểm ảnh)

Pixel thường gọi là "điểm ảnh", là thành phần nhỏ nhất cấu tạo nên bức ảnh . Một pixel có thể chứa và thể hiện rất nhiều thông tin, hay ngược lại , rất ít thông tin . Một pixel có thể chỉ thể hiện được 2 giá trị là đen và trắng, trong khi một pixel khác có thể thể hiện được 2^30 ( = 1,07 tỷ) giá trị màu sắc khác nhau hoặc hơn thế nữa .

Trên các máy ảnh dùng cảm biến dạng Bayer thông thường, mỗi điểm ảnh chỉ ghi nhận được 1 kênh màu R hoặc G hoặc B, tương tự như 1 sub pixel của màn hình. Để tạo ra bức ảnh bình thường, các pixel phải được nội suy bằng thuật toán để "đoán" ra những màu còn lại. Điều này làm giảm khả năng thể hiện của pixel .

Trong khi đó, với những máy ảnh dùng cảm biến Foveon, mỗi pixel nhận được thông tin RGB đầy đủ, không phải trải qua quá trình nội suy. Điều này khiến cho mỗi pixel của cảm biến Foveon có khả năng thể hiện tốt hơn cảm biến Bayer .

Trên thực tế, cũng một kích cỡ cảm biến, cảm biến nào có kích thước pixel lớn hơn sẽ kéo theo số chấm thấp hơn theo tỉ lệ nghịch. Pixel lớn hơn đồng nghĩ với khả năng thu nhận và tái tạo tín hiệu tốt hơn, khả năng hấp thụ ánh sáng và khử noise cao hơn, sản phẩm cuối cùng sẽ có màu sắc và chi tiết cao hơn.

Một điều nữa là, cùng một thế hệ công nghệ, pixel có kích cỡ lớn hơn sẽ có khả năng thể hiện tốt hơn so với pixel kích cỡ nhỏ hơn, nhưng chưa chắc tốt bằng một tập hợp lớn pixel nhỏ có cùng kích thước. Điều này có nghĩa là ảnh 36 Mpx chụp từ D800 khi thu nhỏ lại còn 24 Mpx trông sẽ nét hơn ảnh 24 Mpx chụp từ D600 đôi chút.

Hiện nay các hãng sản xuất cảm biến vẫn có xu thế sử dụng song hành hai công nghệ trên nhằm cải thiện chất lượng hình ảnh, phù hợp với nhu cầu và mục đích sử dụng của từng đối tượng khách hàng: cho ra đời những cảm biến với kích thước pixel lớn và những cảm biến “siêu chấm” với số lượng pixel khổng lồ.

Duy Thành