Máy ảnh hoạt động như thế nào? Hiểu đường đi của ánh sáng

Mỗi sáng, khi ngồi uống cà phê, tôi thường thấy một chuyện khá quen thuộc. Có người lấy điện thoại ra chụp ly cà phê, xem ảnh, rồi nghiêng máy sang một góc khác. Chụp tiếp.

Có tấm rất đẹp. Có tấm lại tối, nhòe hoặc phần cửa sổ phía sau trắng xóa.

Vẫn chiếc điện thoại ấy. Vẫn ly cà phê ấy. Chỉ thay đổi vị trí và hướng chụp mà kết quả đã khác hẳn.

Vì sao vậy?

Muốn trả lời, chúng ta cần hiểu chuyện gì thực sự diễn ra bên trong chiếc máy ảnh.

Trong ba bài trước của chuyên mục Nhiếp ảnh, chúng ta đã tìm hiểu lịch sử từ camera obscura, sự ra đời của những bức ảnh đầu tiên đến quá trình chuyển đổi từ máy ảnh phim sang máy ảnh kỹ thuật số.

Bây giờ, hãy thử tháo chiếc máy ảnh ra bằng trí tưởng tượng. Không cần tua vít. Cứ để máy nguyên vẹn, vì tháo thật có khi lại phát sinh thêm một chuyên mục sửa chữa điện tử.

1. Máy ảnh hoạt động như thế nào?

Về nguyên lý cơ bản, máy ảnh là một thiết bị thu nhận ánh sáng từ cảnh vật, tạo hình ảnh trên một bề mặt nhạy sáng và ghi lại kết quả.

Ở máy ảnh phim, bề mặt ghi hình là phim nhạy sáng, cần được xử lý hóa học để tạo ra hình ảnh có thể quan sát và lưu giữ.

Ở máy ảnh kỹ thuật số, bề mặt ghi hình là cảm biến điện tử. Cảm biến chuyển thông tin ánh sáng thành tín hiệu điện, sau đó hệ thống xử lý tạo ra dữ liệu hình ảnh.

Với một máy ảnh kỹ thuật số thông thường, có thể hình dung quy trình theo thứ tự:

1. Ánh sáng từ cảnh vật đi vào ống kính.
2. Các thấu kính tạo ảnh của cảnh vật trên mặt phẳng cảm biến.
3. Khẩu độ điều chỉnh độ rộng của lối đi dành cho ánh sáng.
4. Màn trập cơ học hoặc cơ chế phơi sáng điện tử xác định thời gian ghi nhận ánh sáng.
5. Cảm biến thu nhận ánh sáng và tạo tín hiệu điện.
6. Hệ thống điện tử đọc, chuyển đổi và xử lý tín hiệu.
7. Dữ liệu hình ảnh được lưu thành tập tin, chẳng hạn JPEG hoặc RAW.

Đây là mô hình khái quát. Cấu trúc thực tế có thể khác nhau giữa máy ảnh DSLR, mirrorless, máy compact và điện thoại.

Một số thiết bị không có màn trập cơ học. Nhiều camera điện thoại dùng khẩu độ cố định. Và các thiết bị hiện đại có thể xử lý nhiều khung hình để tạo ra một bức ảnh cuối cùng.

Nhưng điểm chung vẫn là việc thu nhận và sử dụng thông tin từ ánh sáng.

2. Ánh sáng là thứ đầu tiên máy ảnh cần

Hãy đặt một quả táo đỏ trên bàn cạnh cửa sổ.

Ánh sáng từ ngoài trời đi vào phòng. Một phần ánh sáng chiếu tới quả táo, được bề mặt quả táo phản xạ và truyền theo nhiều hướng.

Một phần trong số đó đi vào ống kính máy ảnh.

Nhờ ánh sáng từ cảnh vật, máy ảnh mới có thông tin để tạo ra hình ảnh.

Trong điều kiện hoàn toàn không có ánh sáng khả kiến và không sử dụng nguồn chiếu sáng hoặc công nghệ ghi hình ở dải bức xạ khác, một chiếc máy ảnh thông thường không thể ghi lại chi tiết cảnh vật như khi có ánh sáng.

Đó là lý do khi bước từ ngoài trời vào một căn phòng tối, việc chụp ảnh thường trở nên khó khăn hơn.

Máy phải tìm cách ghi nhận đủ tín hiệu để tạo ra hình ảnh có độ sáng và chi tiết phù hợp.

Người chụp có thể mở khẩu độ lớn hơn, kéo dài thời gian phơi sáng, tăng ISO hoặc bổ sung ánh sáng.

Mỗi cách đều có ưu điểm và giới hạn.

Chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu.

3. Ống kính: Bộ phận đưa ánh sáng đến đúng vị trí

Nhiều người mới thường nghĩ ống kính chỉ có nhiệm vụ phóng to hoặc thu nhỏ cảnh vật.

Thực ra, chức năng quan trọng hơn của hệ thống thấu kính là điều khiển đường truyền của ánh sáng để tạo ra hình ảnh.

Trong một ống kính máy ảnh thông thường có nhiều thấu kính được bố trí theo thiết kế quang học nhất định.

Ánh sáng đi qua các bề mặt thấu kính và bị khúc xạ. Sự kết hợp của các thành phần quang học giúp tạo ảnh của cảnh vật trên mặt phẳng phim hoặc cảm biến.

Chính vì vậy, chất lượng ống kính có thể ảnh hưởng đến độ sắc nét, độ tương phản, hiện tượng méo hình, viền màu và nhiều đặc điểm khác của ảnh.

Vì sao máy ảnh cần lấy nét?

Hãy thử nhìn vào một chiếc ly trên bàn, rồi chuyển mắt sang tòa nhà ngoài cửa sổ.

Mắt chúng ta thay đổi khả năng hội tụ để nhìn rõ những vật thể ở khoảng cách khác nhau.

Máy ảnh cũng cần điều chỉnh hệ thống quang học để hình ảnh của chủ thể mong muốn được tạo rõ trên mặt phẳng cảm biến.

Quá trình ấy được gọi là lấy nét.

Khi máy ảnh lấy nét vào một vật ở gần, hình ảnh của vật đó có thể rõ trong khi những vật ở xa bị mờ, tùy tiêu cự, khẩu độ và khoảng cách.

Nếu lấy nét vào hậu cảnh, tình huống có thể ngược lại.

Vì thế, lấy nét không phải lúc nào cũng là làm cho toàn bộ bức ảnh rõ nét. Nó còn là việc lựa chọn phần nào của khung hình cần được nhấn mạnh.

Tiêu cự ảnh hưởng điều gì?

Trên ống kính, chúng ta thường thấy các con số như 24mm, 35mm, 50mm hoặc 85mm.

Đây là những giá trị tiêu cự, một thông số quang học quan trọng của ống kính.

Với cùng kích thước cảm biến và vị trí chụp, ống kính có tiêu cự ngắn thường cho góc nhìn rộng hơn. Ống kính có tiêu cự dài hơn thường cho góc nhìn hẹp hơn và khiến chủ thể chiếm phần lớn khung hình hơn.

Chẳng hạn, khi chụp một con phố từ cùng một vị trí, tiêu cự 24mm có thể ghi lại không gian rộng, trong khi 85mm chỉ thể hiện một phần nhỏ của cảnh vật.

Tiêu cự không tự làm thay đổi phối cảnh nếu máy ảnh đứng yên. Sự thay đổi phối cảnh chủ yếu đến từ việc thay đổi vị trí máy ảnh so với chủ thể và hậu cảnh.

Đây là một chi tiết kỹ thuật dễ bị hiểu nhầm khi nói về ống kính góc rộng và tele.

4. Khẩu độ: Cánh cửa điều chỉnh lượng ánh sáng

Bên trong nhiều ống kính có một bộ phận gọi là khẩu độ, thường được tạo bởi các lá khẩu có thể di chuyển để thay đổi kích thước lỗ mở.

Bạn có thể hình dung khẩu độ giống một cánh cửa dành cho ánh sáng.

Mở rộng hơn, nhiều ánh sáng có thể đi qua trong cùng một khoảng thời gian. Thu hẹp lại, lượng ánh sáng đi qua giảm xuống.

Trên máy ảnh, khẩu độ thường được biểu diễn bằng những con số như f/1.8, f/2.8, f/4, f/5.6 hoặc f/8.

Điều dễ gây nhầm lẫn nằm ở cách đánh số.

Số f càng nhỏ, khẩu độ tương đối càng lớn.

Ví dụ, với cùng một ống kính:

• f/2 cho lỗ mở lớn hơn f/4.
• f/4 cho lỗ mở lớn hơn f/8.
• f/8 cho lỗ mở nhỏ hơn f/5.6.

Về lý thuyết, khi chuyển từ f/4 sang f/2 trên cùng ống kính, diện tích lỗ mở tương đối tăng khoảng bốn lần.

Trong thực tế, lượng ánh sáng truyền tới cảm biến còn phụ thuộc vào hiệu suất truyền sáng của hệ thống quang học.

Khẩu độ còn ảnh hưởng đến độ sâu trường ảnh

Hãy thử chụp một chiếc ly cà phê, phía sau là những chiếc ghế và cây xanh.

Với khẩu độ lớn, chẳng hạn f/1.8, nếu các điều kiện khác phù hợp, vùng khoảng cách được cảm nhận là rõ nét có thể khá nông. Chiếc ly rõ nhưng hậu cảnh mờ đáng kể.

Khi khép khẩu độ xuống f/8, vùng khoảng cách được cảm nhận là rõ nét thường sâu hơn.

Đó là lý do khẩu độ thường được nhắc đến khi chụp chân dung, sản phẩm hoặc phong cảnh.

Tuy nhiên, độ sâu trường ảnh không chỉ phụ thuộc vào khẩu độ. Nó còn chịu ảnh hưởng bởi tiêu cự, khoảng cách lấy nét, kích thước cảm biến và cách quan sát ảnh.

Không phải cứ chọn f/1.8 là hậu cảnh sẽ mờ đẹp trong mọi tình huống.

5. Màn trập: Bộ phận quyết định thời gian ghi nhận ánh sáng

Nếu khẩu độ kiểm soát độ rộng của lối đi dành cho ánh sáng, thì màn trập hoặc cơ chế phơi sáng quyết định khoảng thời gian ánh sáng được ghi nhận.

Chúng ta thường gọi thông số này là tốc độ màn trập, dù về bản chất nó biểu diễn thời gian phơi sáng.

Ví dụ:

• 1/1000 giây: thời gian rất ngắn.
• 1/250 giây: dài hơn 1/1000 giây.
• 1/30 giây: dài hơn đáng kể.
• 1 giây: cảm biến ghi nhận ánh sáng trong một giây.

Nếu giữ nguyên các điều kiện khác, tăng thời gian phơi sáng từ 1/250 lên 1/125 giây sẽ khiến cảm biến nhận được khoảng gấp đôi lượng ánh sáng từ một cảnh có độ sáng không đổi.

Nhưng thời gian phơi sáng không chỉ ảnh hưởng đến độ sáng.

Nó còn quyết định cách chuyển động xuất hiện trong bức ảnh.

Vì sao chụp người đang chạy dễ bị nhòe?

Giả sử một người đang chạy ngang qua khung hình.

Nếu thời gian phơi sáng quá dài, vị trí của người ấy thay đổi trong lúc cảm biến còn đang ghi nhận ánh sáng.

Hình ảnh của chủ thể có thể kéo thành vệt hoặc mất độ sắc nét.

Nếu thời gian phơi sáng đủ ngắn so với tốc độ chuyển động, vị trí của chủ thể thay đổi rất ít trong quá trình ghi hình, khiến ảnh có vẻ đứng chuyển động.

Vì vậy, khi chụp thể thao hoặc các chủ thể di chuyển nhanh, người chụp thường ưu tiên thời gian phơi sáng ngắn.

Ngược lại, khi muốn tạo vệt đèn xe hoặc mặt nước mượt, người chụp có thể chủ động sử dụng thời gian phơi sáng dài.

Nhòe không phải lúc nào cũng là lỗi. Đôi khi, đó chính là hiệu ứng mà người chụp muốn tạo ra.

Màn trập cơ học và màn trập điện tử

Ở nhiều máy ảnh truyền thống, màn trập cơ học sử dụng các lá màn chuyển động để kiểm soát thời điểm và khoảng thời gian phim hoặc cảm biến được phơi sáng.

Trên nhiều máy ảnh kỹ thuật số hiện đại, quá trình phơi sáng cũng có thể được điều khiển bằng điện tử mà không cần các lá màn cơ học thực hiện toàn bộ thao tác.

Màn trập điện tử giúp máy có khả năng chụp yên lặng và trong một số thiết kế có thể đạt tốc độ rất cao.

Tuy nhiên, nhiều cảm biến đọc dữ liệu lần lượt theo từng hàng. Khi chụp chủ thể chuyển động nhanh, các vùng khác nhau của ảnh có thể tương ứng với những thời điểm hơi khác nhau.

Hiện tượng này có thể gây méo hình do rolling shutter.

Vì vậy, không phải màn trập điện tử luôn tốt hơn màn trập cơ học. Cần xét thiết kế cảm biến và tình huống sử dụng.

6. Cảm biến: Nơi ánh sáng được chuyển thành tín hiệu

Sau khi đi qua hệ thống quang học, ánh sáng tạo hình ảnh trên bề mặt cảm biến.

Ở máy ảnh kỹ thuật số thông thường, cảm biến chứa rất nhiều phần tử nhạy sáng. Các phần tử này tạo ra điện tích hoặc tín hiệu điện liên quan đến lượng ánh sáng nhận được trong quá trình phơi sáng.

Sau đó, mạch điện tử đọc các tín hiệu này để chuẩn bị cho những bước xử lý tiếp theo.

Có thể hiểu đơn giản: cảm biến là nơi máy ảnh đo thông tin ánh sáng ở rất nhiều vị trí khác nhau của hình ảnh.

Megapixel là gì?

Một megapixel tương đương một triệu pixel.

Khi nhà sản xuất công bố máy ảnh có độ phân giải 24 megapixel, điều đó thường có nghĩa thiết bị tạo ảnh với khoảng 24 triệu điểm ảnh, tùy cách tính và chế độ chụp.

Nhưng 24 triệu điểm ảnh không đồng nghĩa với 24 triệu điểm đều ghi nhận đầy đủ ba thành phần màu đỏ, xanh lá và xanh dương một cách độc lập.

Ở nhiều cảm biến màu thông dụng, các phần tử nhạy sáng được phủ bộ lọc màu, chẳng hạn theo bố trí Bayer. Bộ xử lý sử dụng thông tin thu được và các phép nội suy để tái tạo ảnh màu hoàn chỉnh.

Và cũng đừng hiểu rằng số megapixel càng lớn thì ảnh chắc chắn càng đẹp.

Độ sắc nét và chất lượng hình ảnh còn phụ thuộc vào ống kính, kích thước cảm biến, lượng ánh sáng, nhiễu, khả năng lấy nét, rung máy và thuật toán xử lý.

Vì sao cảm biến lớn thường có lợi thế khi thiếu sáng?

Nếu so sánh các cảm biến cùng thế hệ và công nghệ tương đương, cảm biến lớn hơn có khả năng thu nhận nhiều ánh sáng tổng cộng hơn trong một số điều kiện chụp và cách so sánh phù hợp.

Điều này có thể giúp đạt tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tốt hơn, đặc biệt khi cần chụp trong ánh sáng yếu.

Nhưng không nên so sánh chỉ bằng kích thước cảm biến rồi kết luận chất lượng cuối cùng.

Thiết kế cảm biến, số lượng điểm ảnh, ống kính, khẩu độ, thời gian phơi sáng và xử lý hình ảnh đều có ảnh hưởng.

Một chiếc điện thoại hiện đại vẫn có thể tạo ra ảnh đẹp trong nhiều tình huống, nhờ kết hợp hệ thống quang học nhỏ gọn với phần mềm xử lý mạnh.

7. ISO: Tăng độ sáng của ảnh, nhưng không tạo thêm ánh sáng

Đây là một trong những khái niệm dễ bị giải thích thiếu chính xác nhất khi mới học nhiếp ảnh.

Chúng ta thường nghe rằng ISO là độ nhạy sáng của cảm biến.

Cách giải thích ấy hữu ích ở mức nhập môn, nhưng cần hiểu rõ hơn một chút.

Trên máy ảnh phim, chỉ số ISO liên quan đến độ nhạy sáng của vật liệu phim.

Trên máy ảnh kỹ thuật số, thay đổi ISO thường liên quan đến mức khuếch đại tín hiệu, cách xử lý tín hiệu và cách hệ thống xác định độ sáng hình ảnh.

Tăng ISO không làm khẩu độ mở lớn hơn và cũng không tự kéo dài thời gian phơi sáng.

Nó không tạo thêm photon đi vào máy ảnh.

Giả sử trong một căn phòng tối, bạn giữ nguyên khẩu độ f/4 và thời gian phơi sáng 1/125 giây.

Khi tăng ISO từ 400 lên 1600, hình ảnh được tạo ra thường sáng hơn theo cách xử lý tín hiệu của máy.

Nhưng lượng ánh sáng thực tế đến cảm biến trong hai lần chụp vẫn gần như như nhau nếu điều kiện chiếu sáng không đổi.

Vì thế, tăng ISO không thể thay thế hoàn toàn việc thu nhận đủ ánh sáng.

Vì sao ảnh ISO cao có thể bị nhiễu?

Khi chụp thiếu sáng, tín hiệu do ánh sáng tạo ra có thể yếu so với các thành phần nhiễu của hệ thống.

Việc tăng ISO giúp đưa tín hiệu đến mức phù hợp để tạo ảnh, nhưng không làm biến mất nhiễu đã có trong quá trình thu nhận.

Độ nhiễu quan sát được còn phụ thuộc vào loại cảm biến, thiết kế mạch đọc và các bước xử lý.

Vì vậy, không nên kết luận rằng tăng ISO luôn trực tiếp tạo ra mọi loại nhiễu. Vấn đề cốt lõi thường liên quan đến lượng ánh sáng thu nhận và đặc tính của hệ thống ghi hình.

Trong thực hành, nếu cần giữ tốc độ màn trập đủ nhanh để tránh nhòe, chấp nhận ISO cao đôi khi tốt hơn việc cố giữ ISO thấp nhưng khiến chủ thể bị rung hoặc chuyển động mờ.

8. Tam giác phơi sáng: Ba thông số cùng ảnh hưởng đến kết quả

Trong nhiếp ảnh, khẩu độ, thời gian phơi sáng và ISO thường được giới thiệu bằng khái niệm tam giác phơi sáng.

Đây là một mô hình giảng dạy tiện lợi giúp người mới hiểu cách phối hợp các thiết lập trên máy ảnh.

Hãy nhớ một điểm quan trọng: ISO không phải một cửa lấy ánh sáng thứ ba.

Hai yếu tố trực tiếp quyết định lượng ánh sáng được thu nhận từ một cảnh có độ sáng không đổi là khẩu độ và thời gian phơi sáng, cùng với đặc tính truyền sáng của ống kính.

ISO giúp điều chỉnh cách tín hiệu được đưa thành hình ảnh đầu ra.

Đây là lý do hai bức ảnh có thể có độ sáng hiển thị tương tự nhưng khác nhau đáng kể về nhiễu, độ nhòe hoặc độ sâu trường ảnh.

9. Khi bấm nút chụp, máy ảnh thực hiện những công việc gì?

Chúng ta đã biết các bộ phận chính. Bây giờ hãy thử xem chúng phối hợp như thế nào.

Giả sử bạn dùng một chiếc máy ảnh mirrorless chụp ly cà phê đặt cạnh cửa sổ.

Bước 1: Máy ảnh hiển thị khung cảnh

Ánh sáng đi qua ống kính và tạo hình ảnh trên cảm biến. Máy ảnh liên tục đọc dữ liệu để hiển thị cảnh vật trên màn hình hoặc kính ngắm điện tử.

Người chụp lựa chọn bố cục, thay đổi vị trí máy ảnh và xác định chủ thể muốn làm rõ.

Bước 2: Hệ thống lấy nét xác định vị trí cần rõ

Tùy chế độ và thiết kế, máy ảnh sử dụng thông tin từ cảm biến hoặc hệ thống lấy nét để xác định cách điều chỉnh ống kính.

Ở chế độ tự động, người chụp có thể chạm vào chủ thể trên màn hình hoặc chọn điểm lấy nét.

Hệ thống sau đó điều khiển cơ cấu lấy nét để hình ảnh của chủ thể trở nên rõ hơn trên cảm biến.

Bước 3: Máy ảnh xác định thiết lập phơi sáng

Nếu sử dụng chế độ tự động, máy sẽ đo độ sáng của cảnh và lựa chọn các thông số phù hợp trong phạm vi khả năng của thiết bị.

Máy có thể quyết định khẩu độ, thời gian phơi sáng và ISO dựa trên chế độ chụp đã chọn.

Ở chế độ thủ công, người chụp có thể tự điều chỉnh nhiều hoặc toàn bộ thông số này.

Bước 4: Quá trình phơi sáng diễn ra

Máy ảnh bắt đầu ghi nhận ánh sáng theo cơ chế màn trập đang sử dụng.

Nếu là màn trập cơ học, các bộ phận cơ khí chuyển động để kiểm soát quá trình phơi sáng.

Nếu là màn trập điện tử, cảm biến điều khiển thời điểm bắt đầu và kết thúc thu nhận theo kiến trúc của nó.

Trong khoảng thời gian ấy, ánh sáng tạo ra tín hiệu trên cảm biến.

Bước 5: Tín hiệu được đọc và xử lý

Dữ liệu từ cảm biến được chuyển đến hệ thống điện tử để đọc, chuyển đổi tín hiệu tương tự thành dữ liệu số và xử lý hình ảnh.

Các bước có thể gồm tái tạo màu, điều chỉnh cân bằng trắng, giảm nhiễu, tăng độ sắc nét và tạo ảnh phù hợp với thiết lập máy.

Quy trình xử lý thực tế khác nhau tùy nhà sản xuất, định dạng tập tin và chế độ chụp.

Bước 6: Máy ảnh lưu tập tin

Cuối cùng, hình ảnh được lưu vào bộ nhớ hoặc thẻ nhớ.

Nếu chọn JPEG, máy ảnh thường tạo ra một hình ảnh đã được xử lý và nén để thuận tiện xem, chia sẻ.

Nếu chọn RAW, máy lưu dữ liệu hình ảnh gần với thông tin được đọc từ cảm biến hơn, cùng các thông tin cần thiết để phần mềm có thể giải mã và xử lý.

RAW không có nghĩa là hoàn toàn không qua bất kỳ xử lý nào. Tùy thiết bị, dữ liệu vẫn có thể trải qua những công đoạn xử lý hoặc nén trước khi được lưu.

Từ lúc người chụp bấm nút đến khi tập tin xuất hiện, nhiều công việc đã được thực hiện tự động.

Người dùng có thể không nhìn thấy chúng, nhưng hiểu nguyên lý sẽ giúp lựa chọn thiết lập tốt hơn.

10. DSLR và mirrorless khác nhau ở đường đi của ánh sáng

Nhìn bên ngoài, nhiều máy DSLR và mirrorless có thiết kế khá giống nhau: thân máy, ống kính, kính ngắm và các nút điều khiển.

Khác biệt nổi bật nằm ở cách người chụp quan sát khung cảnh qua kính ngắm.

Với máy DSLR

Ở chế độ ngắm qua kính quang học thông thường, ánh sáng đi qua ống kính rồi gặp một gương phản xạ trong thân máy.

Gương chuyển phần lớn ánh sáng lên hệ thống kính ngắm, thường qua lăng kính hoặc hệ thống gương phụ trợ.

Nhờ đó, người chụp quan sát được hình ảnh quang học của cảnh vật.

Khi chụp, gương chính lật lên, màn trập hoạt động để ánh sáng ghi lên cảm biến, sau đó hệ thống trở lại trạng thái phù hợp để ngắm tiếp.

Ở chế độ live view, đường đi và cách hoạt động có thể khác vì máy sử dụng cảm biến để hiển thị hình ảnh.

Với máy mirrorless

Mirrorless không có cụm gương phản xạ chính như DSLR.

Ánh sáng đi qua ống kính để tạo ảnh trực tiếp trên cảm biến. Dữ liệu từ cảm biến được sử dụng để hiển thị hình ảnh trên màn hình hoặc kính ngắm điện tử.

Nhờ loại bỏ cụm gương, nhà sản xuất có thêm khả năng thiết kế thân máy và hệ thống quang học khác biệt.

Tuy nhiên, mirrorless không có nghĩa là mọi máy đều nhỏ hơn, nhẹ hơn hoặc cho ảnh đẹp hơn DSLR.

Những điều đó còn phụ thuộc vào từng thiết kế, cảm biến và ống kính.

11. Camera điện thoại hoạt động có giống máy ảnh không?

Có. Về nguyên lý quang học cơ bản, camera điện thoại cũng sử dụng ống kính để tạo ảnh trên cảm biến điện tử.

Nhưng camera điện thoại thường có những đặc điểm khác với máy ảnh ống kính rời.

• Cảm biến thường nhỏ hơn nhiều so với cảm biến trên các máy ảnh ống kính rời phổ biến.
• Ống kính nhỏ gọn và ở nhiều thiết bị có khẩu độ cố định.
• Hệ thống xử lý hình ảnh dựa nhiều vào phần mềm.
• Một bức ảnh có thể được tạo từ nhiều lần ghi hình hoặc nhiều khung hình liên tiếp.
• Thiết bị có thể tự nhận diện cảnh và áp dụng các cách xử lý khác nhau.

Chẳng hạn, khi chụp ban đêm, một số điện thoại có thể ghi nhiều khung hình rồi kết hợp để giảm nhiễu và cải thiện khả năng thể hiện chi tiết.

Khi chụp chân dung, điện thoại có thể sử dụng thông tin chiều sâu hoặc thuật toán phân tách chủ thể để tạo hiệu ứng mờ hậu cảnh.

Hiệu ứng này không hoàn toàn tương đương với độ mờ được tạo thuần túy bởi đặc tính quang học của ống kính và cảm biến.

Đó là lý do đôi khi phần tóc, gọng kính hoặc những vật thể phức tạp bị xử lý chưa chính xác.

Nhưng trong nhiều tình huống đời thường, phần mềm giúp camera điện thoại tạo ra kết quả rất tốt dù kích thước phần cứng bị giới hạn.

12. Vì sao ảnh chụp ngược sáng dễ bị tối mặt?

Hãy tưởng tượng một người đứng trước cửa sổ sáng.

Ánh sáng ngoài trời rất mạnh, trong khi khuôn mặt người đó có thể nhận được ít ánh sáng hơn.

Cảnh vật lúc này có sự chênh lệch độ sáng lớn.

Nếu máy ảnh ưu tiên giữ chi tiết vùng cửa sổ, khuôn mặt có thể trở nên tối.

Nếu tăng phơi sáng để khuôn mặt sáng hơn, vùng cửa sổ có thể mất chi tiết do quá sáng.

Đây là tình huống liên quan đến dải tương phản của cảnh, khả năng ghi nhận của cảm biến và cách máy đo sáng, xử lý ảnh.

Có vài cách xử lý thực tế:

• Thay đổi vị trí để ánh sáng chiếu vào khuôn mặt thuận lợi hơn.
• Sử dụng bù trừ phơi sáng khi cần ưu tiên chủ thể.
• Bổ sung ánh sáng cho khuôn mặt bằng đèn hoặc tấm phản quang phù hợp.
• Sử dụng chế độ HDR khi thiết bị hỗ trợ và cảnh phù hợp.
• Chụp RAW để có thêm khả năng điều chỉnh hậu kỳ trong giới hạn dữ liệu được ghi nhận.

Điều quan trọng là hiểu vì sao ảnh bị tối, thay vì chỉ tìm một nút chỉnh sáng bất kỳ.

13. Vì sao một bức ảnh bị nhòe dù máy đã lấy nét đúng?

Một bức ảnh thiếu sắc nét có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau.

Máy lấy nét sai là một nguyên nhân. Nhưng không phải nguyên nhân duy nhất.

Đôi khi máy đã lấy nét chính xác, nhưng trong thời gian phơi sáng, tay người chụp bị rung hoặc chủ thể di chuyển.

Trong tình huống ấy, ảnh vẫn có thể bị nhòe.

Vì vậy, cần phân biệt:

• Sai nét: mặt phẳng lấy nét không nằm ở chủ thể mong muốn.
• Rung máy: máy di chuyển trong quá trình phơi sáng, làm hình ảnh bị nhòe.
• Nhòe chuyển động: chủ thể thay đổi vị trí trong quá trình ghi hình.
• Giới hạn quang học hoặc xử lý: chi tiết bị suy giảm do ống kính, nhiễu, nhiễu xạ hoặc thuật toán.

Mỗi nguyên nhân cần một cách xử lý khác nhau.

Không phải cứ tăng độ sắc nét trong phần mềm là có thể khôi phục hoàn toàn một bức ảnh bị rung.

14. Ba bài thực hành để hiểu máy ảnh của mình

Đọc nguyên lý chỉ là bước đầu. Muốn nhớ lâu, hãy thử chụp.

Bài tập 1: Thay đổi thời gian phơi sáng

Chọn một chủ thể chuyển động an toàn, chẳng hạn một người đi bộ hoặc cánh quạt quay được quan sát ở khoảng cách phù hợp.

Nếu máy có chế độ S, Tv hoặc M, hãy thử hai thông số:

• 1/500 giây để quan sát khả năng giữ nét chuyển động.
• 1/30 giây để xem chuyển động có thể tạo nhòe như thế nào.

Điều chỉnh khẩu độ hoặc ISO phù hợp để độ sáng hai ảnh không chênh lệch quá nhiều.

Chụp và so sánh.

Đừng chỉ nhìn ảnh nào sáng hơn. Hãy nhìn phần đang chuyển động.

Bài tập 2: Quan sát độ sâu trường ảnh

Đặt một chiếc ly trên bàn, phía sau là những vật thể cách xa ly một khoảng đáng kể.

Nếu có ống kính thay đổi khẩu độ, hãy giữ nguyên vị trí chụp và tiêu cự, rồi thử chụp ở f/2.8 và f/8.

Lấy nét vào cùng một vị trí trên chiếc ly.

So sánh độ rõ nét của hậu cảnh và điều chỉnh thời gian phơi sáng hoặc ISO để hai ảnh có độ sáng tương đương.

Nếu sử dụng điện thoại không có khẩu độ thay đổi, bạn có thể thử thay đổi khoảng cách giữa chủ thể và hậu cảnh để quan sát sự khác biệt. Tuy nhiên, đó không phải phép thử chỉ thay đổi khẩu độ.

Bài tập 3: Chụp ly cà phê cạnh cửa sổ

Đây là bài tập khá phù hợp cho một buổi sáng.

1. Đặt ly cà phê cạnh cửa sổ có ánh sáng tự nhiên.
2. Chụp một tấm từ phía đối diện cửa sổ, khi ánh sáng chiếu về phía máy.
3. Đổi vị trí để ánh sáng chiếu từ bên hông ly.
4. Chụp thêm một tấm khi ánh sáng đến gần phía sau máy.
5. So sánh vùng sáng, vùng tối, độ nổi khối và chi tiết của chiếc ly.

Không nhất thiết phải chỉnh tay toàn bộ thông số.

Ngay cả khi dùng chế độ tự động, việc thay đổi hướng ánh sáng đã giúp người chụp hiểu thêm rất nhiều.

Và đôi khi, đó mới là điều tạo ra sự khác biệt lớn nhất.

15. Những hiểu nhầm phổ biến khi mới học chụp ảnh

Máy ảnh nhiều megapixel sẽ chụp đẹp hơn?

Không nhất thiết. Megapixel ảnh hưởng đến độ phân giải, nhưng chất lượng ảnh còn phụ thuộc vào quang học, cảm biến, điều kiện ánh sáng, lấy nét và xử lý.

Cứ tăng ISO là máy sẽ thu được nhiều ánh sáng hơn?

Không. ISO không trực tiếp làm tăng số photon đi vào cảm biến khi khẩu độ, thời gian phơi sáng và ánh sáng cảnh không đổi.

Khẩu độ f/1.8 luôn tốt hơn f/8?

Không. f/1.8 có lợi thế về khả năng truyền sáng và thường tạo độ sâu trường ảnh nông hơn, nhưng f/8 có thể phù hợp hơn khi muốn nhiều vùng trong ảnh được rõ nét. Chất lượng quang học thực tế còn phụ thuộc vào ống kính.

Máy mirrorless không có màn trập?

Không đúng. Nhiều máy mirrorless có màn trập cơ học, màn trập điện tử hoặc kết hợp cả hai. Tên mirrorless chỉ việc không sử dụng cụm gương phản xạ như DSLR.

Ảnh RAW lúc nào cũng đẹp hơn JPEG?

Không. RAW thường cho phép linh hoạt hơn trong xử lý hậu kỳ, nhưng JPEG được xử lý tốt ngay trong máy vẫn có thể là lựa chọn rất phù hợp. File RAW muốn hiển thị đúng cũng cần được phần mềm diễn giải và xử lý.

16. Hiểu máy ảnh để chụp ảnh có chủ đích hơn

Tôi từng có gần ba năm tham gia sinh hoạt cùng cộng đồng Yêu Nhiếp Ảnh, trực tiếp lập trình diễn đàn yeunhiepanh.net và cùng đội ngũ admin vận hành nhóm.

Vì có nền tảng làm lập trình, tôi thường thích tìm hiểu nguyên lý của những công cụ mình sử dụng.

Máy ảnh cũng vậy.

Thật ra, người mới không cần học thuộc mọi thông số hay tất cả công nghệ cảm biến ngay từ đầu.

Nhưng nếu biết khẩu độ điều chỉnh điều gì, thời gian phơi sáng ảnh hưởng ra sao và vì sao ISO không thể thay thế ánh sáng, chúng ta đã có một nền tảng rất tốt để tiếp tục học.

Chụp ảnh không nhất thiết phải bắt đầu bằng việc mua một chiếc máy thật đắt tiền.

Có thể bắt đầu bằng chiếc điện thoại đang sử dụng, một ly cà phê trên bàn và vài phút quan sát ánh sáng.

Thử đổi góc chụp. Thử lấy nét vào một vị trí khác. Thử xem điều gì xảy ra khi đưa chủ thể đến gần cửa sổ hơn.

Mỗi bức ảnh sẽ cho chúng ta thêm một chút thông tin.

Và khi đã hiểu nguyên lý, những lần thử ấy không còn hoàn toàn dựa vào may mắn.

17. Bài tiếp theo: DSLR, mirrorless và điện thoại khác nhau ở đâu?

Ở bài này, chúng ta đã đi qua những bộ phận quan trọng của máy ảnh và cách chúng phối hợp để tạo ra một bức ảnh.

Nhưng khi tìm mua thiết bị, người mới thường gặp một câu hỏi khác.

Nên dùng DSLR, mirrorless hay chỉ cần một chiếc điện thoại tốt?

Mỗi loại thiết bị có những lợi thế và giới hạn riêng. Không phải máy nào lớn hơn cũng phù hợp hơn, và không phải công nghệ mới hơn luôn là lựa chọn đúng cho mọi người.

Trong bài tiếp theo, chúng ta sẽ đặt ba nhóm thiết bị cạnh nhau để hiểu cách chúng hoạt động, khả năng sử dụng và tình huống phù hợp.

Còn hôm nay, nếu định chụp một bức ảnh, hãy thử tự hỏi một câu trước khi bấm máy:

Ánh sáng đang đến từ đâu?

Chỉ một câu hỏi ấy thôi cũng đủ để bắt đầu chụp ảnh có chủ đích hơn.

Nguồn tham khảo

• Canon Global – Digital SLR Cameras. Nguyên lý hoạt động của DSLR, đường đi của ánh sáng, gương phản xạ, cảm biến và bộ xử lý hình ảnh.
• Nikon – A Basic Look at the Basics of Exposure. Khẩu độ, tốc độ màn trập, ISO và mối quan hệ giữa các thông số.
• Cambridge in Colour – Camera Exposure. Giải thích về độ phơi sáng, khẩu độ, thời gian phơi sáng và các chế độ máy ảnh.
• Canon – RAW Image Fundamentals. Cảm biến, bộ lọc màu và sự khác biệt giữa dữ liệu RAW với JPEG.
• Canon – A Look at the Shutter Modes in Canon EOS Cameras. Màn trập cơ học, màn trập điện tử và hiện tượng rolling shutter.
• Nikon – Understanding Auto ISO. Cách thiết lập ISO tự động khi điều kiện ánh sáng thay đổi.
• Cambridge in Colour – Digital Photography Tutorials. Các bài hướng dẫn về lấy nét, quang học, cảm biến và xử lý hình ảnh.