Cảm biến ảnh Samsung ISOCELL 108MP dành cho smartphone có 'kì diệu' như chúng ta nghĩ hay không?

Phân tích của nhiếp ảnh gia Dave Haynie tại Quora

Một trong những tin tức nổi bật trong ngành smartphone trong thời gian gần đây là việc Xiaomi và Samsung đã bắt tay để tạo ra cảm biến hình ảnh có độ phân giải lên tới 108MP. Thật tuyệt vời phải không? Cảm biến giúp cho những chiếc smartphone nhỏ nhắn, nhét được vào túi quần có thể chụp được chất lượng cao bằng cả những chiếc máy ảnh Medium Format giá lên tới hàng trăm triệu đồng!

Thế nhưng thực tế không lúc nào cũng 'màu hồng' như những thông số trên giấy! Cảm biến ISOCELL Bright HMX 108MP được thiết kế giống với cảm biến Sony IMX586 - được gọi là Quad Bayer hay theo lời của Samsung là 'tetracell'. Theo đó, cảm biến có 4 điểm màu giống nhau (xanh lá, đỏ và xanh dương) đặt cạnh nhau, nên khi chụp hình thì chúng sẽ được gộp lại để tạo ra một bức hình chỉ 27MP.

Cảm biến Quad-Bayer so với Bayer thông thường

Cảm biến này có độ lớn 1/1.33″, tức lớn hơn bất kì cảm biến smartphone nào từ thời Nokia 808 Pureview (1/1.2″) và Panasonic CM1 - một smartphone lai máy ảnh có cảm biến 1 inch. Vậy tại sao đến giờ mới có một hãng làm cảm biến lớn như vậy?

Panasonic CM1

Câu trả lời nằm ở việc thiết kế. Những cảm biến lớn đòi hỏi các hệ thống thấu kính ở phía trước cũng phải lớn, từ đó làm smartphone dày hơn. Hãy thử nhìn chiếc Nokia 808 Pureview sẽ rõ, máy này dày hơn bất cứ một smartphone cao cấp nào của 2019!

Nokia 808 Pureview

Ta sẽ thử làm một phép toán đơn giản. Ống kính của smartphone thường có tiêu cự 28mm kết hợp với cảm biến mới được phát triển của Samsung, thì hệ thống ống kính sẽ phải dày khoảng 11 - 12mm. Vậy để tích hợp nó vào smartphone, Xiaomi và Samsung sẽ phải máy dày hơn 1cm, hoặc ít nhất là hệ thống ống kính phải lồi ra khỏi thân máy 1 đoạn.

Một trong những trở ngại lớn nữa, đó là kích thước của từng điểm ảnh. Càng có nhiều điểm ảnh trên một cảm biến, thì từng điểm ảnh càng có ít diện tích, đến mức chúng chỉ vừa đủ lớn để thu nhận được bước sóng của ánh sáng đỏ (700nm)! Tệ hơn nữa, để thu nhận được toàn bộ độ phân giải 108MP thì ta cũng phải có các ống kính có khẩu độ lớn, ít nhất là ở mức f/1.2 - f/1.3, nếu không muốn gặp hiện tượng nhiễu xạ.

Với ống kính f/1.8 đang khá thông dụng trên thị trường, thì trên lý thuyết ta vẫn có thể thu nhận được khoảng 50 - 60MP, không tệ chút nào - nhưng chỉ bằng một nửa so với những gì cảm biến có thể làm được. Hiện tại ống kính lớn nhất trên thị trường của Samsung là f/1.5, nhưng nó cũng không đạt được chất lượng ảnh tốt nhất ở khẩu độ này.

Và cũng đã nhắc tới nhiều lần, thì cảm biến và điểm ảnh ở kích thước này sẽ không thể có khả năng thu nhận sáng được như cảm biến Full-frame hay Medium Format. Không thu nhận được đủ sáng, máy sẽ phải nâng giá trị sáng bằng phần mềm, từ đó gây ra nhiễu, mất giá trị màu và rất nhiều những vấn đề khác nữa.

Nói như vậy không có nghĩa là công nghệ chụp hình ở smartphone đang không phát triển. Những dòng smartphone có cảm biến Quad-Bayer thế hệ mới cũng đã có thể tạo ra những bức hình tốt hơn so với các cảm biến cũ. Chúng có thể gộp cảm biến để có chất lượng chụp tối tốt hơn, nhưng có cách xử lý cảm biến khác để tạo ra ảnh độ phân giải cao khi đủ sáng. Như đã đề cập ở trên, độ phân giải 'thực' sẽ không thể chạm được mốc quảng cáo trên giấy, do những giới hạn về vật lý cũng như cách máy xử lý hình ảnh, nhưng cũng sẽ cao hơn so với ảnh từ những cảm biến có độ phân giải chỉ bằng 1/4.

Huawei P30 Pro

Câu hỏi hiện nay cần phải đặt ra đó là: Ai sẽ cần những bức hình có độ phân giải cao tới vậy? Những nhiếp ảnh gia chuyên nghiệp sử dụng cảm biến độ phân giải cao để chụp các tấm hình cần độ nét tốt nhất, dùng cho mục đích in ấn và quảng cáo. Nhưng đa phần mọi người chụp hình bằng smartphone sẽ chỉ đăng Facebook hoặc Instagram, những nơi có độ phân giải ảnh chỉ từ 2 - 3MP mà thôi!

Việc ra mắt cảm biến 108MP quả thực là một nước đi thông minh của Xiaomi và Samsung, đem lại sự chú ý của người dùng vào 2 hãng này. Thế nhưng 'số chấm' trên cảm biến smartphone hiện chả khác gì 'số Gigahertz' trên CPU máy tính, hay 'số vòng trên giây' của xe ô tô cả! Tất cả những thứ này không thể so sánh bằng các con số đơn thuần, còn có quá nhiều biến số khác để biết được chất lượng trên thực tế.

Những thứ chắc chắn sẽ làm smartphone tốt hơn không phải là 'số chấm', mà là những thay đổi về phần mềm, sự phát triển của AI. Hãy nhìn dòng smartphone Google Pixel, chúng đều có những cảm biến và ống kính 'tầm thường', nhưng luôn luôn được giới chuyên gia và người dùng đánh giá cao về chất lượng hình ảnh nhờ vào khả năng xử lý ảnh tuyệt vời đến từ các kĩ sư của Google.