Giải ngố về công nghệ chống rung hình ảnh trên smartphone

Công nghệ camera smartphone được xây dựng nên từ rất nhiều bộ phận khác nhau, từ các cảm biến, ống kính cho đến các hệ thống đo tiêu cự bằng laser. Thế nhưng hiện tại, bộ ổn định hình ảnh đang là một trong những hệ thống quan trọng để làm nên một camera smartphone tuyệt vời.

Không có nó, những bức ảnh chụp hay selfie của bạn dễ bị nhòe và mất nét, còn các đoạn video sẽ trông giống như được ghi lại từ những năm 80. Đó là vì khi chụp ảnh, màn trập của camera sẽ được mở ra để thu ánh sáng đi vào cảm biến, lúc này một chuyển động dù nhỏ nhất cũng có thể làm nhòe bức ảnh. Điều này đặc biệt đúng khi màn trập mở ra trong một thời gian dài, ví dụ khi chụp trong lúc thiếu sáng.

Realme X50 5G.

Khi tính năng chụp HDR và chụp đêm đang trở nên phổ biến trên smartphone, sự hiện diện của các bộ ổn định hình ảnh càng trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Trên thực tế, gần như mọi smartphone hiện nay đều có bộ ổn định hình ảnh cho ít nhất một camera. Tuy nhiên, lại có vài loại công nghệ ổn định hình ảnh khác nhau, vậy ưu nhược điểm giữa chúng là gì?

Công nghệ ổn định hình ảnh quang học – OIS (Optical Image Stabilization)

OIS là giải pháp phần cứng sử dụng cảm biến con quay hồi chuyển (MEMS gyroscope) để phát hiện chuyển động và điều chỉnh vị trí camera tương ứng. Ví dụ, nếu bạn đang chuẩn bị chụp bằng smartphone nhưng tay lại dịch một chút sang bên trái, hệ thống OIS sẽ phát hiện ra dịch chuyển này và di chuyển camera một chút sang bên phải để bù lại.

Vì đây là một giải pháp phần cứng, nên nó sẽ không phải cắt xén bất cứ phần nào của hình ảnh, nghĩa là toàn bộ cảm biến chụp ảnh trên điện thoại sẽ được dành cho việc ghi lại hình ảnh. Ngoài ra những đoạn video được quay bằng hệ thống OIS sẽ loại bỏ việc bị biến dạng như thường thấy trong các hệ thống ổn định hình ảnh kỹ thuật số. Ngoài ra OIS cũng làm các đoạn video trở nên tự nhiên hơn, do không phải sử dụng một hiệu ứng chỉnh sửa nào.

Cụm camera trang bị OIS.

Tuy nhiên, việc chế tạo một bộ OIS chính xác không hề rẻ, nghĩa là nó sẽ làm bạn phải trả nhiều tiền hơn cho chiếc smartphone trang bị phần cứng này. Nó cũng bao gồm cả việc chuyển một bộ ổn định thông thường, một module camera thành một bộ phận chuyển động khác. Dù rất hiếm hoi, nhưng đôi khi các bộ phận chuyển động của OIS cũng có thể bị lỗi khi hoạt động.

OIS là công cụ đặc biệt quan trọng khi chụp ảnh trong điều kiện thiếu sáng, do cửa trập camera thường mở lâu hơn bình thường. Không có OIS, các bức ảnh sẽ trở nên nhòe nhoẹt chỉ với một chuyển động tay rất nhỏ. Có OIS, các chuyển động nhẹ này sẽ được triệt tiêu và tạo ra những bức ảnh sắc nét hơn. Điều tương tự cũng đúng với camera chụp xa, có trường nhìn thấy rất hẹp, vì vậy chỉ một rung động nhỏ cũng bị khuyếch đại thành một vệt nhòe trên ảnh.

Công nghệ ổn định hình ảnh điện tử - EIS

Cũng là công nghệ ổn định hình ảnh tương tự như OIS, nhưng EIS không cần đến phần cứng đặc biệt. Nó hoạt động bằng cách sử dụng gia tốc kế trên smartphone để phát hiện mỗi chuyển động nhỏ. Phần mềm camera sẽ nhận diện được các chuyển động này và căn chỉnh mỗi khung hình khi chụp. Đối với việc chụp ảnh, điều này rất quan trọng trong quá trình xử lý HDR và chụp đêm, khi camera chụp liên tục nhiều tấm trong một khoảng thời gian ngắn.

Đối với quay video, phần mềm sẽ tìm ra một điểm với độ tương phản cao và giữ điểm đó ở phần cố định trong khung hình. Các phương pháp EIS hiện đại hơn còn sử dụng cả máy học để phát hiện ra chủ thể và khóa chủ thể đó lại trong phần tương ứng của khung hình. Việc tận dụng phần cứng sẵn có và sử dụng giải pháp phần mềm giúp EIS này có chi phí thấp hơn hẳn so với OIS.

Bù lại, EIS có một điểm bất lợi là nó có thể làm khung hình bị biến dạng một cách thiếu tự nhiên do những thay đổi nhỏ trong phối cảnh hình ảnh. Điều này còn được gọi là hiệu ứng màn hình thạch (jelly-effect). Nhưng nhược điểm lớn nhất của công nghệ này phải là việc cắt xén hình ảnh trong quá trình xử lý.

Khi bật EIS, không phải toàn bộ cảm biến sẽ được dành cho việc tạo nên hình ảnh đầu ra. Các cạnh của cảm biến hình ảnh được dùng như vùng đệm, để hình ảnh được ổn định có thể dịch chuyển trong vùng còn lại của cảm biến và giữ cho chủ thể của hình ảnh ổn định trong khung hình. Nếu không có vùng đệm này, khi bộ ổn định dịch chuyển camera, các cạnh của hình ảnh sẽ bị cắt gọt.

Cảm biến hình ảnh với vùng đệm ở các cạnh để cắt xén hình ảnh khi chống rung bằng EIS.

Công nghệ ổn định hình ảnh lai – Hybrid Image Stabilization (HIS)

Cũng như tên gọi của mình, HIS là sự kết hợp giữa OIS và EIS để tạo nên một giải pháp toàn diện hơn. OIS sẽ mang lại bộ ổn định hình ảnh bằng phần cứng cơ bản và sau đó EIS sẽ được bổ sung để làm đoạn video mượt mà hơn. Nhờ có OIS, vùng đệm trên cảm biến camera dành cho việc bộ ổn định EIS sẽ nhỏ hơn, giúp khung hình cuối bị cắt xén ít hơn.

Mặc dù vậy, hệ thống HIS này không mang lại nhiều lợi ích đáng kể cho việc chụp ảnh. Bản thân hệ thống OIS đã đủ đảm bảo chống rung tay trong nhiều tình huống chụp ảnh khác nhau. Mặc dù vậy. hệ thống EIS vẫn có thể được bật lên để bổ sung khả năng ổn định khi chụp ảnh HDR hoặc chụp đêm phơi sáng lâu.

Dưới đây là một ví dụ trên Google Pixel 2, smartphone đầu tiên của người khổng lồ này sử dụng hệ thống ổn định hình ảnh lai giữa OIS và EIS.

Nhưng nếu ngay cả HIS cũng vẫn không đủ?

Nếu ngay cả công nghệ chống rung hình ảnh lai này vẫn không đáp ứng nhu cầu về mức độ mượt mà của bạn khi qua video, giải pháp cuối cùng cho bạn là sẽ là sử dụng bộ gimbal. Về cơ bản, công cụ này là một con quay hồi chuyển lớn, cho phép cân bằng smartphone một cách chính xác và ổn định.

Để làm vậy, gimbal sử dụng các động cơ nhỏ để chống lại chuyển động của cánh tay bằng cách dịch chuyển điện thoại theo hướng ngược lại. Tuy nhiên không phải lúc nào kết quả cũng tốt hơn hệ thống ổn định hình ảnh trên điện thoại của bạn.

Gimbal còn có một lợi ích không nhỏ khác là cho phép bạn kiểm soát được các động cơ này để tạo ra các chuyển động xoay và nghiêng một cách trơn tru, mượt mà. Ngoài ra nó còn có một phím điều khiển được tích hợp vào tay cầm để cho phép người dùng thao tác với các chuyển động của gimbal.

Gimbal mang lại khả năng chống rung tốt nhưng cũng có giá không hề rẻ.

Những lợi ích của gimbal đi kèm với mức giá không mấy dễ chịu, thường từ 80 USD đến 140 USD tùy vào thương hiệu, phiên bản và phụ kiện đi kèm. Bên cạnh đó, việc bạn phải cầm theo một phụ kiện không thể nhét vừa túi quần của mình cũng là một cái giá khá đắt so với nhu cầu sử dụng thông thường.

Hiện tại hầu như mọi camera chính trên smartphone đều đã được trang bị EIS dưới một dạng nào đó, hơn nữa phần lớn trong số chúng cũng có cả OIS. Do vậy, chỉ cần bạn mua cho mình một smartphone kha khá tiền, bạn sẽ không phải lo về độ ổn định hình ảnh khi chụp. Hơn nữa những thiết bị này sẽ còn đi kèm với nhiều tính năng chụp ảnh cao cấp khác để tận dụng khả năng ổn định hình ảnh trên.

Một điều đáng chú ý là các ống kính góc rộng thường không cần đến hệ thống OIS khi quay phim do có trường nhìn rộng hơn các ống kính tele và đã có sự hỗ trợ từ EIS. Nhưng nếu bạn muốn chụp chụp các bức ảnh từ xa bằng ống kính tele, OIS chắc chắn là sự lựa chọn tốt hơn EIS.

Ngoài ra trừ khi bạn muốn quay một đoạn phim ngắn bằng smartphone, nhu cầu về một chiếc gimbal dường như không cần thiết khi các cải thiện trong công nghệ HIS hiện tại đã đủ đáp ứng. Giờ đây ngay cả các smartphone tầm trung cũng có thể mang tới khả năng ổn định hình ảnh tuyệt vời.

Tham khảo Android Authority