Cảm biến hình ảnh là gì và có ảnh hưởng ra sao đến khả năng chụp ảnh của smartphone?

Trong bài này sẽ giúp bạn tìm hiểu về bộ phận cảm ứng hình ảnh được trang bị trên camera của các smartphone.

Cảm biến hình ảnh là gì và hoạt động ra sao?

Khá giống với cấu tạo của phim dành cho máy ảnh xưa, cảm biến trên các camera cũng có các tế báo (cell) để bắt sáng. Mỗi camera smartphone đều được trang bị cảm biến khác nhau về thiết kế, kĩ thuật và công nghệ, nhưng nhìn chung đều sử dụng cùng một nguyên tắc nêu trên.

Mỗi cell (tế bào) sẽ có hàng triệu tế bào nhạy sáng hoặc photodiode trên một tấm silicon. Các tế bào nhạy sáng sẽ tự tạo một diện tích khi có ánh sáng đi qua (thời điểm bắt đầu nhấn phím chụp), các filter sau đó tiếp tục đảm nhận việc phối màu, chuyển đến thành phần khác xử lí thông tin và cuối cùng tạo nên một bức ảnh lưu trữ trên smartphone hoặc Camera.

Mỗi Photodiode có thể tạo ra một Pixel tương ứng trên ảnh thu được, và đây chính là bắt nguồn của thuật ngữ Megapixel. Mỗi Pixel (hay mỗi Photodiode) sẽ có độ nhạy sáng khác nhau, màu sắc nhận được cũng khác biệt - Và hàng triệu Pixel hợp lại tạo nên một ảnh hoàn chỉnh.

Có những loại cảm biến hình ảnh nào?

Hiện có 2 loại cảm biến ình ảnh là cảm biến CCD (Charge Coupled Device) và cảm biến CMOS (Complimentary Metal-Oxide Semiconductor). Về cơ bản, chúng khác nhau về thiết kế mạch nhưng vẫn thực hiện chung nhiệm vụ của cảm biến. CMOS có thể sản xuất với số lượng lớn, giá thành hợp lí, và đa phần đều được ứng dụng cho máy ảnh SLR (Single Lens Reflex - Không thay được lens).

Cảm biến CMOS tiêu thụ rất ít năng lượng, vì thế được sử dụng cho đa số thiết bị di động. Trong khi đó với DSLR và máy quay thì phần lớn dùng cảm biến CCD.

Cảm biến hình ảnh ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng ảnh chụp?

Trên lí thuyết, kích thước cảm biến đi đôi với lượng ánh sáng thu được để tạo nên một bức ảnh. Với cùng một thông số về tốc độ màn trập, ISO và khẩu độ, cảm biến nào có kích thước lớn hơn sẽ thu được nhiều ánh sáng hơn, và lượng ánh sáng thu được này sẽ quyết định các yếu tố như độ cân bằng sáng, dải tương phản động và thậm chí là cả độ sắc nét.

Nói một cách ngắn gọn, cảm biến hình ảnh càng lớn, hình chụp càng rõ ràng và sắc nét. Cảm biến lớn hơn cũng giúp tạo ra hiệu ứng xóa phông tự nhiên hơn. Nó sẽ sử dụng khẩu độ và ống kính rộng để tạo ra hiệu ứng mờ phông, hoặc sử dụng cùng một khẩu độ, ống kính để cho hiệu ứng xóa phông tốt hơn, đây là khả năng mà vốn chỉ có máy ảnh DSLR mới làm được.

Các cảm biến hình ảnh trên smartphone thường có kích thước chỉ từ 1/2.55 inch (khoảng 1 cm) đến 1/1.7 inch hoặc lớn hơn một chút, nhỏ hơn từ 4 đến 5 lần so với cảm biến của một máy ảnh DLSR thông thường. Đây là lý do mà các máy ảnh DSLR chỉ có độ phân giải 16 MP hay 20 MP vẫn chụp ra các hình ảnh rõ nét hơn hẳn so với camera smartphone có độ phân giải 108 MP.

Như vậy có thể thấy, cảm biến hình ảnh là một yếu tố quan trọng để quyết định chất lượng hình ảnh, tuy nhiên khác với máy ảnh DLSR, việc chụp ảnh trên smartphone còn có sự hỗ trợ của các thuật toán và phần mềm xử lí hình ảnh, do đó trên smartphone, cảm biến hình ảnh không phải là yếu tố duy nhất quyết định việc chiếc smartphone đó có chụp ảnh đẹp hay không.

Ví dụ xem bảng so sánh bên dưới, bạn có thể thấy iPhone 11 Pro Max và Pixel 4 có cảm biến nhỏ hơn các đối thủ khác, tuy nhiên qua trải nghiệm thực tế, đây lại là 2 chiếc smartphone được người dùng đánh giá có khả năng chụp ảnh tốt nhất.