Ngược dòng thời gian: từ một trang bị “cho có”, camera trên smartphone đã trở nên to lớn và thông minh như thế nào

Trước thời đại smartphone, rất nhiều hãng điện thoại đã tập trung vào camera trên thiết bị của mình. Tuy nhiên, cuộc đua cải tiến camera trên điện thoại đã đình trệ trong những năm đầu của smartphone, khi iPhone ra mắt và chứng minh rằng có nhiều tính năng quan trọng hơn máy ảnh.

Ngày nay, chúng ta đã có những chiếc smartphone với khả năng chụp ảnh ấn tượng, nhờ vào các cảm biến cao cấp. Sony Xperia Pro-I đã vay mượn cảm biến 1 inch từ “người anh em” RX100, dù Pro-I chỉ sử dụng cảm biến 12MP, thay vì 20MP như RX100.

Cảm biến của Pro-I có điểm ảnh lớn đến 2.4µm rất ấn tượng. Ngay cả cảm biến ISOCELL HP3 200MP cũng chỉ lên đến 2.24µm pixel với tính năng ghép ảnh 16 trong 1. Tất nhiên, hai cảm biến này được thiết kế cho hai camera khác nhau với hai trường hợp sử dụng khác nhau.

Pro-I không phải là smartphone đầu tiên có cảm biến 1 inch và chắc chắn sẽ không phải là chiếc cuối cùng. Năm 2023 hứa hẹn sẽ là năm mà loại cảm biến này trở thành tiêu chuẩn cho những chiếc flagship.

Một số bạn có thể nhớ  Panasonic Lumix Smart Camera CM1 năm 2014. Kiểu dáng máy cho thấy đây rõ ràng là một chiếc smartphone chuyên chụp ảnh và nó có phần cứng camera hàng đầu: cảm biến 20MP 1 inch, ống kính Leica f/2.8 và “Venus engine”có thể quay video 1080p ở tốc độ 30 khung hình/giây (và 4K ở 15 khung hình/giây).

Đó là một chiếc điện to lớn, dày 21mm và nặng 204g. CM1 chạy Android 4.4 và ứng dụng camera độc quyền cung cấp các điều khiển thủ công đầy đủ.

Một tính năng thực sự thú vị là vòng bạc xung quanh ống kính chính là vòng xoay có thể được sử dụng để thay đổi cài đặt của máy ảnh. Lumix CM1 có giá lên đến 1.000 USD, vào thời điểm đó được coi là đắt tiền, nhưng không quá cao đối với một thiết bị chuyên dụng như vậy.

Hãy quay ngược thời gian đi xa hơn nữa. Chúng ta đã nói rất nhiều về Nokia 808 PureView, một chiếc điện thoại tiên tiến đến mức có cảm giác như nó đến từ tương lai. Khi ra mắt vào năm 2012, không điện thoại nào khác có thể thực sự thách thức khả năng chụp ảnh của 808 PureView và cảm biến 1/1.2” siêu lớn của nó. Cảm biến Toshiba HES9 của 808 PureView thật sự đè bẹp những cảm biến trên điện thoại lúc bấy giờ. Ảnh dưới đây cho thấy kích thước của nó so với Sony IMX145 (8MP) nhỏ bé 1/3.2” được sử dụng trong Galaxy S III cùng năm.

Cảm biến PureView có điểm ảnh khá lớn ngay cả theo tiêu chuẩn hiện đại, 1.4µm và có độ phân giải đến 41MP. Mãi đến năm 2018, độ phân giải này mới bị đánh bại.

Cảm biến của 808 PureView có thể to lớn ấn tượng và độ phân giải rất cao, nhưng là công nghệ lỗi thời. Cảm biến này thuộc loại được chiếu sáng phía trước (FSI), có nghĩa là mạch của cảm biến cản đường các điốt quang. Lumia 1020, điện thoại 41MP tiếp theo của Nokia ra mắt vào năm sau, sử dụng cảm biến Chiếu sáng mặt sau (BSI) nhỏ hơn (1/1.5 inch).

Cái tên “ISOCELL” mà bạn quen thuộc ngày nay xuất phát từ các rào cản vật lý ngăn chặn những pixel riêng lẻ, giúp giảm nhiễu. Samsung tiếp tục phát triển công nghệ này và mang lại nhiều lợi ích hơn. Ví dụ như tăng mức đo lường số lượng photon mà một pixel có thể thu thập trước khi đạt tối đa.

Samsung không đơn độc trong thiết kế này, ví dụ như OmniVision cũng có một công nghệ tương tự tên là PureCel Plus.

Có những phát triển mới khác, chẳng hạn như thiết kế cảm biến xếp chồng của Sony, phân tách các điốt quang và các bóng bán dẫn thành hai lớp riêng biệt thay vì đặt chúng cạnh nhau, điều này làm tăng diện tích bề mặt của các điốt quang.

Tất cả những điều này cho thấy rằng chỉ riêng kích thước pixel không phải là thước đo cuối cùng của chất lượng hình ảnh. Trên thực tế, chính những thiết kế thông minh như thế này đã cho phép các nhà sản xuất cảm biến thu nhỏ pixel xuống chỉ còn 0.56µm.

Xiaomi 12S Ultra trang bị cảm biến Sony IMX989 1 inch 50MP ấn tượng cho camera chính. Nó lớn hơn nhiều so với 1/1.5 inch thường thấy trong điện thoại ngày nay và cả những cảm biến 1/1.3 inch như trong Pixel 7 và iPhone 14 Pro, Galaxy S22 Ultra cũng có cảm biến 1/1.3 inch, nhưng do độ phân giải 108MP nên các pixel vật lý của nó nhỏ hơn.

Nhưng trước 12S Ultra đã có một điện thoại khác sử dụng IMX989 - Sharp Aquos R6. Aquos cũng được gắn logo Leica. Sharp là hãng đã có nhiều “lần đầu tiên” trong ngành công nghiệp di động, nhưng hầu hết chúng không được chú ý vì sản phẩm của hãng thường chỉ bán nội địa.

Các tin đồn đang lan truyền rằng nhiều nhà sản xuất smartphone đang nghiên cứu flagship có cảm biến 1 inch, cụ thể là một cảm biến có độ phân giải trung bình và pixel lớn. Cũng sẽ có khá nhiều mẫu máy có camera 200MP và các điểm ảnh nhỏ hơn.

Thậm chí, sếp Qualcomm còn phát biểu rằng camera của smartphone sẽ vượt máy ảnh DSLR trong vài năm tới, liệu điều này có thật sự xảy ra không? Chỉ có tương lai mới trả lời được. Tuy nhiên, một điều chắc chắn là camera trên smartphone đã đi được quãng đường rất xa kể từ những ngày đầu tiên, khi mà chất lượng của chúng chưa được coi trọng.