Camera trong máy ảnh cao cấp ngày càng tốt hơn , cho chất lượng hình ảnh cao hơn và đã thay thế hoàn toàn những chiếc máy ảnh tự động bỏ tủi cỡ nhỏ , lại dễ dàng sử dụng và mang đi mang lại thuận tiện .

Camera phía trước cũng đang dần trở nên quan trọng khi mà xu hướng chụp ảnh “tự sướng” đang nổi lên để đưa vào chia xẻ trên các trang mạng xã hội và những dịch vụ như Snapchat .

Trong bài này chúng ta sẽ khai thác phần cứng của Camera dùng trong điện thoại , các điều kiện quan trong khi chụp ảnh …

Phần cứng cơ bản của Camera

Camera trong điện thoại thông minh cũng tương tự như nhiều loại máy ảnh trên thị trường với hai bộ phận chính tạo nên Module bao gồm : bộ cảm biến và thấy kính ( Lens ) . Không có hai bộ phận này bạn khó mà chụp được ảnh và đó cũng là nguyên nhân tại sao module này thông thường được tích hợp lại cùng với nhau và thành một module duy nhất và kết nối tới bảng mạch chính của điện thoại thông qua sợi cáp .

1. Module camera của Galaxy S5 : bộ cảm biến Samsung S5K2P2XX 1/2.6” với ống kính f/2.2

Bộ cảm biến là một thành phần của Camera thực chất để chụp hình ảnh . Nó là một mạch điện tích hợp phức tạp thông thường bao gồm là những cảm biến ánh sáng để lưu lại ánh sáng , kèm theo bộ khuếch đại , bóng bán dẫn , và thông thường một số bộ phận phần cứng xử lí và quản lí điện năng . Khi phần mềm Camera của điện thoại yêu cầu hình ảnh , bộ cảm biến cung cấp tất cả dữ liệu cần thiết .

Bộ cảm biến Camera trong điện thoại thường dùng công nghệ CMOS ((complementary metal-oxide-semiconductor) . Cũng còn công nghệ công nghệ chủ yếu nữa đó là CCD (charged-coupled device) nhưng lại tiêu hao nhiều điện năng và đắt đỏ khi dùng trong điện thoại thông minh tuy nhiên nó lại có chất lượng cao hơn .

Có thể giải thích một cách đơn giản cách bộ cảm biến CMOS làm việc như thế nào . Mỗi một bộ cảm biến nhạy sáng tương ứng với mỗi điểm ảnh trong hình ảnh giữ lại thông tin dạng Analog những hạt ánh sáng ( Photon ) đập vào đó . Thông tin này được khuếch đại và chuyển thành tín hiệu số để thành độ chói của hạt ánh sáng . Để có được dữ liệu màu , bộ lọc RGBG Bayer là lớp nằm phía trên của mảng những cảm biến nhạy sáng , và một thuật toán phần mềm nội suy để tạo ra hình ảnh cuối cùng với màu sắc đầy đủ .

Tổng số lượng Megapixel của Camera tương đương với số lượng cảm biến nhạy sáng trong mảng cảm biến . Ví dụ bộ cảm biến 8MP có nghĩa là có 8 triệu cảm biến nhạy sáng trong mảng cảm biến .

Thấu kính hội tụ ánh sáng lên mảng cảm biến do đó hình ảnh sẽ được sáng và rõ ràng hơn . Camera có thể không cần thấu kính nhưng sẽ cho hình ảnh bị mờ do những hạt ánh sáng có thể chạm tới cảm biến từ nhiều góc khác nhau . Nói một cách đơn giản đó là bạn cần thấu kính để ánh sáng từ những cảnh lớn phía trước máy ảnh có thể giảm đi và hội tụ vừa vặn vào kích thước nhỏ của mảng cảm biến .

3 . Cấu trúc của Camera Nokia PureView

Thấu kính là một tập hợp nhiều thành phần bằng thủy tinh hoặc nhựa . Thủy tinh thường cho chất lượng hình ảnh cao hơn sắc nét hơn . Mỗi thành phần có chức năng nhất định để hội tụ ánh sáng vừa vào mảng cảm biến , sửa các vấn đề về lỗi ánh sáng ….

Trong Camera có tính năng AutoFocus , thành phần thấu kính cuối cùng sẽ di chuyển gần hơn hoặc xa hơn mảng cảm biến nhờ vào sự trợ giúp của motor . Điều này cho phép những vùng khác nhau của hình ảnh được hội tụ , và nó là một trong những khía cạnh quan trọng của hệ thống Camera .

Thấu kính làm việc với sự kết hợp của độ mở ( Aperture ) , đó là khe trước mảng cảm biến để những ánh sáng hội tụ xuyên qua .

Kích thước của khe ánh sáng xác định lượng ánh sáng bao nhiêu đi qua để tới mảng cảm biến , và cho biết độ sắc nét như thế nào của hình ảnh .

Không như những máy ảnh chuyên nghiệp và một số loại máy tự động , độ mở ống kính của Camera trong điện thoại thường cố định , điều đó có nghĩa là không thể điều chỉnh lượng ánh sáng tập trung của thấu kính để thay đổi một số thuộc tính của hình ảnh .

4. Hình ảnh chụp từ điện thoại Samsung Galaxy S5 tại ISO 40 , 1/580 giây , f/2.2

Khoảng cách giữa thấu kính với mảng cảm biến còn được gọi là độ dài tiêu cự .

Khoảng cách này xác định khả năng phóng đại của hệ thống Camera và trường góc nhìn . Độ dài tiêu cự ngắn tương đương với thấu kính góc rộng với độ phóng đại nhỏ và ngược lại .

Khoảng cách giữa thấu kính với mảng cảm biến phụ thuộc vào kích thước của mảng cảm biến và những gì bạn muốn thấu kính thể hiện . Những Camera trong điện thoại thông minh thường dùng là loại phổ thông có thấu hình góc rộng và mảng cảm biến nhỏ điều đó có nghĩa là độ dài tiêu cự dưới 5mm .

Megapixel , bộ cảm biến , kích thước điểm , độ dài tiêu cự

Những Camera có nhiều kiểu khác nhau và thường được dùng cho một mục đích nào đó như siêu Zoom để có thể chụp được những vật thể ở xa , Camera macro để chụp những vật thể ở cự li rất gần …

Camera trong điện thoại thông minh có thiết kế tất cả trong một không được quá phức tạp . Bộ cảm biến phải nhỏ để vừa gắn trong điện thoại , độ dài tiêu cự và độ mở ống kính cố định để giảm số lượng những bộ phận chuyển động , thấu kính góc rộng để chụp được trong nhiều tình huống và không có thêm phần cứng phụ trợ đi kèm theo bộ cảm biến và thấu kính .

Số lượng Megapixel

Đó là thông số quen thuộc với nhiều người và thường hay được những nhà sản xuất quảng cáo . Con số này rất dễ hiểu đó là số lượng Megapixel càng cao tương đương với nhiều chi tiết hình ảnh dễ dàng phóng to và cắt / thu nhỏ hình ảnh chụp được .

Đối với Camera trong điện thoại thông minh , khả năng Zoom cũng đóng vai trò quan trọng khi mà những thấy kính có tiêu cự cố định và bạn muốn số lượng Megapixel lớn để chàng thể hiện được nhiều chi tiết .

Có số lượng Megapixel cao cũng tốt nhưng nó không phải là toàn bộ câu chuyện tổng thể của Camera . Có một sự cân bằng đó là số lượng Pixel càng lớn thì kích thước của những Pixel này càng nhỏ điều đó cũng khiến cho chất lượng hình ảnh không được tốt vì tạo nên nhiều điểm ảnh nhiễu . Tất cả những nhà sản xuất Camera đều hiểu điều này vì lí do đó mà tại sao hầu hết những Camera trong điện thoại đều có bộ cảm biến 5MP cho tới 20MP .

5. So sánh hình ảnh 41MP của Lumia 1020 , 20MP Lumia 1520 và 5MP

Nhiều khi số lượng MP có thể khiến cho người dùng bị nhầm lẫn . Từ 13MP trong LG G3 lên tới 20MP của Sony Xperia Z2 nghe có vẻ thay đổi lớn , nhưng chỉ Pixel nhiều gấp 1.5 lần và hình ảnh chỉ rộng hơn có 25% ( 5248 Pixel so với 4160 ) . Điều đó khiến cho không có sự khác biệt lớn về hình ảnh tạo ra của hai Camera .

Kích thước cảm biến

Kích thước của cảm biến liên quan tới nhiều giá trị quan trọng trong hệ thống Camera , như f/-con số , độ dài tiêu cự cần thiết …Rất may những nhà sản xuất điện thoại thông minh đã tích hợp đầy đủ để tối ưu hóa và để người dùng chỉ cần quan tâm tới một điều đó là lượng ảnh sáng tập trung vào bộ cảm biến .

6. Ảnh chụp từ Camera 20.7MP , 1/2.3-inch Sony Xperia Z1 với ISO 50 , 1/160s , f/2.0

Điều này chúng ta có thể dễ hiểu như sau đó là bộ cảm biến càng lớn thì càng có nhiều vùng để ánh sáng đi tới , tương đương với ánh sáng tập trung nhiều hơn .

Kích thước của bộ cảm biến điện thoại thông minh bao giờ cũng là một phần của Inch như 1/2.3-inch ; 1/3.06-inch . Nó cho biết độ dài đường chéo của cảm biến nhưng trên thực tế lại không phải như vậy mà nó còn phụ thuộc vào kiểu của cản biến và thường giảm đi 1/3 . Ví dụ với cảm biến 1/2.3-inch nếu tính toán đúng sẽ là 25.4 / 2.3 = 11.04 mm nhưng lại giảm đi 1/3 nên chính xác là 7.36mm .