Tại sao smartphone hiện nay có số 'chấm' cao hơn cả máy ảnh chuyên nghiệp với giá bán còn rẻ hơn?

Thị trường công nghệ đang xảy ra một nghịch lý lớn, mà chắc chắn ai cũng đã tự hỏi một lần: Tại sao xuất hiện nhiều smartphone với độ phân giải rất cao, lên tới 40MP, 48MP với giá bán 'có thể gọi là cao', nhưng vẫn rẻ hơn rất nhiều so với các máy ảnh chuyên nghiệp với độ phân giải chỉ 24MP, 30MP?

Smartphone Huawei P30 Pro với camera chính độ phân giải 40MP

Không kể tới các yếu tố khác biệt khác, khi mua smartphone ta còn có màn hình chất lượng cao, khả năng gọi điện thoại và lên mạng, trong khi mua máy ảnh thì có mơ cũng không thể làm được những điều đó. Vậy tại sao lại phải bỏ số tiền lớn để mua các máy ảnh cồng kềnh, tại sao các nhiếp ảnh gia chuyên nghiệp chưa bán chúng đi để mua smartphone?

Máy ảnh Sony A7III với cảm biến Full-frame độ phân giải chỉ 24MP

Kích thước cảm biến ảnh định giá sản phẩm

Một trong những yếu tố khác biệt lớn nhất giữa camera trên điện thoại và các dòng máy ảnh chuyên nghiệp (DSLR, Mirrorless, Point & Shoot) đó là kích thước cảm biến hình ảnh - một thành phần tốn rất nhiều tiền để sản xuất, đắt giá nhất trong một chiếc máy ảnh.

Smartphone có cảm biến hình ảnh từ 1/4″ tới 1/2.3″, một số dòng máy cao cấp thì có cảm biến lớn hơn là 1/2″ và 1/1.7″. Kích thước này quá nhỏ so với cảm biến Full-frame, APS-C hay 1 inch của máy ảnh.

Cảm biến càng lớn thì các điểm ảnh cũng sẽ càng lớn

Các cảm biến này được cắt từ một tấm silicon lớn, được gọi là 'wafer'. Như biểu diễn ở hình ảnh ở trên, một tấm wafer chỉ có thể tạo ra được 24 cảm biến Full-frame và dư thừa tới 36% diện tích, trong khi con số đó với cảm biến 1 inch là 244 và 12.6%. Cùng diện tích wafer này, ta có thể làm được tới 1200 cảm biến dành cho smartphone!

Không dừng lại ở đó, các cảm biến này cũng có thể xảy ra lỗi, và cảm biến càng lớn thì nguy cơ xảy ra lỗi càng cao. Trong một lô cảm biến Full-frame có thể có tới 10 trên 24 chiếc bị lỗi, khiến giá thành bị tăng lên rất nhiều. Với một lô 1200 cảm biến smartphone, số lỗi cũng chỉ là 10, tỷ lệ đã thấp đi rất nhiều, trở nên không đáng kể.

Độ phân giải lớn không đồng nghĩa với ảnh đẹp hơn

Nếu như độ phân giải chỉ là một 'con số', các nhà sản xuất có thể tăng nó tùy ý bằng cách thêm các đi-ốt thu nhận sáng thì tại sao họ không làm các cảm biến 100MP, 200MP hay 1000MP để có thể chụp được cả vi sinh vật? Câu trả lời nằm ở sự tương quan giữa kích thước cảm biến và độ phân giải.

Thêm càng nhiều đi-ốt (điểm ảnh) thì những điểm ảnh đó càng nhỏ đi, và từ đó độ nhạy sáng bị thấp đi nhiều. Lượng sáng càng ít, ảnh cuối cùng sẽ càng tối và máy sẽ phải sử dụng phần mềm để làm chúng sáng hơn, gây ra nhiễu hạt và rất nhiều những lỗi khác. Độ lớn của điểm ảnh cũng ảnh hưởng đến khả năng thu nhận màu sắc, khi các máy ảnh chuyên nghiệp có thể thu được 12 - 16 bit màu thì smartphone thường dừng lại ở 8 bit, nên cũng sẽ phải sử dụng các thủ thuật phần mềm để bù trừ.

Khi thiết kế một cảm biến, nhà sản xuất phải cân bằng được độ phân giải và khả năng thu nhận sáng của điểm ảnh để cho ra bức ảnh tốt nhất. Trên thị trường cũng đã có rất nhiều máy ảnh 40 - 50MP, nhưng với đa phần các nhiếp ảnh gia thì một cảm biến APS-C hoặc Full-frame độ phân giải từ 24 - 30MP là đủ dùng, có độ nét tốt cho cả mục đích xem trên màn hình lẫn in ấn, lại có khả năng chụp tối tốt.

So sánh lớp lọc màu màu Bayer và Quad-bayer

Vậy tại sao có những smartphone có độ phân giải lên đến 40MP hay 48MP? Câu trả lời nằm ở cách thức thiết kế cảm biến của chúng không giống với các loại thông thường. Các cảm biến hình ảnh trên máy ảnh và các smartphone truyền thống đều dùng bộ lọc màu Bayer, với các mảng Xanh, Xanh dương và Đỏ đặt xen kẽ nhau để thu nhận giá trị màu, còn các cảm biến độ phân giải cao của smartphone thì dùng bộ lọc Quad-bayer, đặt 4 điểm có màu tương đồng ở gần nhau.

Khi qua lớp Quad-bayer này, cảm biến 40MP sẽ cho ảnh độ phân giải 'thực' 10MP, còn 48MP sẽ cho ảnh chỉ 12MP, giúp chúng có thể thu nhận được độ sáng nhiều hơn trong bóng tối, nhưng vẫn nét hơn, mặc dù chỉ đôi chút so với cảm biến 10 - 12MP thông thường.

Ống kính cũng đóng vai rất trò lớn trong quá trình chụp

Chất lượng hình ảnh không chỉ được quyết định bởi cảm biến, mà còn nằm ở khả năng thu nhận ánh sáng của ống kính phía trước. Máy ảnh chuyên nghiệp thường có khả năng thay đổi ống kính. Có các ống kính đắt tiền bằng cả một smartphone, hoặc có nhiều chiếc còn có giá bằng cả chiếc xe ô tô!

Các ống kính này gồm có các thành phần kính chất lượng cao, được mài dũa chính xác và phủ các lớp tráng đắt tiền, có vỏ ngoài chống chịu thời tiết tốt và các motor phức tạp. Ngược lại, smartphone có ống kính có nhiều thành phần được làm bằng nhựa, vì làm các thành phần ống kính...bằng kính ở kích thước nhỏ thường rất khó làm, hoặc có chi phí cao.

Máy ảnh chuyên nghiệp có khả năng thay đổi ống kính chất lượng cao

Kể cả với ống kính chất lượng cao, máy ảnh chuyên nghiệp với cảm biến lớn cũng khó có thể đạt được độ nét, độ phân giải mà hãng công bố. Không có bất cứ ống kính nào là hoàn hảo, luôn luôn có những sự sai số nhất định ảnh hưởng tới chất lượng ảnh cuối cùng. Điều này càng đúng hơn khi nói về ống kính nhựa và cảm biến nhỏ trên smartphone, không có sản phẩm nào đạt được độ phân giải 40 hay 48MP 'thật' cả.

Đây cũng là lý do tại sao có những dòng máy ảnh Point & Shoot qua từng đời máy không hề tăng độ phân giải, mà chỉ sử dụng các cảm biến lớn, thay thiết kế ống kính nhưng vẫn cho ảnh chất lượng cao hơn một cách đáng kể.

Tham khảo: Dave Haynie - nhiếp ảnh gia chuyên nghiệp