Tìm hiểu các cơ chế lấy nét tự động trên smartphone hiện nay
Camera là tính năng trọng tâm của smartphone hiện nay. Vì vậy, không ngạc nhiên khi các hãng sản xuất bây giờ đều cố gắng cải thiện công nghệ camera trên sản phẩm của mình.
Trong quá trình cải thiện chất lượng chụp ảnh trên smartphone, khả năng lấy nét tự động là thứ được ưu tiên hàng đầu. Nếu bạn băn khoăn tại sao các nhà sản xuất lại tập trung vào lấy nét thì lý do là vì tăng số điểm ảnh (megapixel) thực sự không phải là yếu tố quan trọng. Cuối cùng, người dùng chỉ quan tâm đến chất lượng hình ảnh chụp ra nên cải thiện công nghệ lấy nét sẽ làm cho đối tượng trong ảnh rõ nét hơn và làm cho bức ảnh trở nên đẹp hơn. Do đặc thù của smartphone chủ yếu là dành cho người dùng phổ thông nên mọi cải tiến về lấy nét đều tập trung vào công nghệ lấy nét tự động.
Các nhà sản xuất điện thoại có những ý tưởng và cách thức khác nhau để cải thiện công nghệ lấy nét tự động. Hiểu được những công nghệ lấy nét tự động có thể sẽ là một yếu tố quan trọng để bạn lựa chọn được smartphone phù hợp.
Lấy nét tự động là gì?
Hiểu một cách cơ bản, lấy nét tự động (Auto Focus) sử dụng các cảm biến cảm nhận ánh sáng để điều chỉnh tiêu cự của ống kính tập trung vào một điểm được xác định. Lấy nét tự động được chia làm hai loại: lấy nét tự động chủ động và lấy nét tự động bị động.
Camera lấy nét chủ động được thực hiện bằng cách phát ra các tia bức xạ như sóng âm, tia laser, tia hồng ngoại… về phía đối tượng cần lấy nét. Một cảm biến quanh học gắn trên thiết bị sẽ nhận lại các tia phản xạ từ vật thể và suy ra khoảng cách tới đối tượng bằng các thuật toán. Thông tin về khoảng cách tiếp tục được gửi tới bộ xử lý trung tâm để thực hiện kiểm tra, soát lỗi và điều khiển ống kính nhằm thu được bức ảnh nét nhất. Các smartphone đang dùng cơ chế lấy nét tự động chủ động hiện có LG G3, LG G4 và chiếc OnePlus 2.
Hệ thống lấy nét tự động bị động có cấu tạo và cơ chế hoạt động dựa vào một cảm biến được đặt trong máy để kiểm tra độ nét của vật thể được lựa chọn bằng cách phân tích ánh sáng môi trường phản xạ hoặc phát ra từ chính vật thể đó. Hệ thống tự động lấy nét thụ động lại được chia thành 2 loại dựa trên nguyên tắc phân tích ánh sáng: lấy nét theo pha (phase dectection auto focus) và lấy nét theo cách so sánh độ tương phản (contrast detection auto focus).
Do có những ưu thế vượt trội về tốc độ và tính chính xác, vì vậy cơ chế lấy nét theo pha được sử dụng khá phổ biến trên các máy ảnh và smartphone cao cấp hiện nay như iPhone 6/6 Plus và một số smartphone cao cấp của Samsung như Galaxy S5, S6 và Note 5.
Lấy nét theo so sánh độ tương phản
>> Được dùng trên hầu hết camera điện thoại hiện nay
>> Có ưu thế khi chụp ảnh những đối tượng tĩnh như người tạo dáng hay phong cảnh.
>> Hạn chế khi chụp đối tượng chuyển động và môi trường ánh sáng yếu.
Hầu hết camera trên smartphone hiện nay sử dụng công nghệ tự động lấy nét theo cách so sánh độ tương phản (contrast detection) nhưng cũng có một số ít dùng kết hợp thêm cả công nghệ lấy nét khác để cải thiện hiệu quả lấy nét tự động.
Lấy nét theo độ tương phản phụ thuộc nhiều vào điều kiện ánh sáng. Ánh sáng càng tốt thì lấy nét càng nhanh và hiệu quả. Trong công nghệ lấy nét này, cảm biến sẽ thực hiện việc so sánh cường độ sáng giữa các điểm ảnh lân cận để tìm ra được điểm sáng có cường độ sáng tốt nhất. Trong quá trình so sánh như vậy, ống kính được điều chỉnh để chọn được điểm ảnh có độ tương phản tốt nhất từ đó tính toán được khoảng cách tới vật thể và tiến hành lấy nét.
Tốc độ lấy nét theo độ tương phản tuỳ thuộc vào điều kiện ánh sáng và cảm biến của máy ảnh. Nếu ánh sáng tốt, điểm nét sẽ rõ hơn và nếu cảm biến nhanh thì camera có thể bắt điểm tương phản để lấy nét nhanh hơn.
Tuy nhiên, lấy nét theo độ tương phản hiện tại là công nghệ lấy nét tự động chậm nhất hiện nay. Đó là lý do công nghệ lấy nét này khó sử dụng khi người chụp và đối tượng ảnh di chuyển.
Lấy nét laser
>> Được dùng trên một số smartphone như LG G3, LG G4, OnePlus 2
>> Có ưu thế là lấy nét nhanh và hoạt động tốt ở cả điều kiện thiếu sáng
>> Hạn chế với chụp ảnh phong cảnh hoặc khi đối tượng nằm quá xa máy ảnh
Khi ra mắt LG G3 và G4, nhà sản xuất Hàn Quốc quảng bá rất nhiều về tính năng lấy nét laser trên hai sản phẩm này. Lấy nét laser có ý nghĩa như thế nào và liệu nó có tốt hơn camera thông thường?
Camera trên LG G3 và LG G4 được trang bị một bộ thu/phát tia laser để lấy dữ liệu về khoảng cách giữa điện thoại và đối tượng cần lấy nét. Bộ thu phát này được đặt bên trái mặt sau của cụm camera. Khi chụp ảnh, điện thoại sẽ tự động phát ra chùm tia laser công suất thấp dưới dạng các xung khi gặp vật cản nó bị phản xạ trở lại cảm biến laser.
Tốc độ của laser rất nhanh giúp cho việc đo khoảng cách cũng gần như ngay lập tức và chính xác không phụ thuộc vào các điều kiện môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng. Công nghệ đo khoảng cách này trước đây đã được LG sử dụng trong sản phẩm gia dụng của mình đó là robot hút bụi tự động và cơ bản nó hoạt động giống như súng bắn tốc độ.
Đây là công nghệ lấy nét tự động nhanh nhất hiện nay nhưng nó cần sự tác động của người dùng. Cụ thể, bạn muốn lấy nét vào vị trí nào trên ảnh, bạn cần chạm vào màn hình và đó là điểm mà laser sẽ phát ra để tính khoảng cách lấy nét. Nếu điện thoại kết hợp tính năng chụp ngay sau khi chạm vào điểm lấy nét thì bạn sẽ có bức ảnh bắt nét đối tượng chuyển động ngay tức thời như giống như video giới thiệu phía dưới của LG.
Do máy tự phát ra nguồn laser hồng ngoại riêng để tiến hành lấy nét nên LG G3 và G4 có thể lấy nét không phụ thuộc vào điều kiện ánh sáng. Laser sẽ phát ra và phản xạ trở lại bất kể trời tối đến đâu. Chính vì vậy, lấy nét tự động bằng laser hiện nay là công nghệ lấy nét tốt nhất cho việc chụp ảnh thiếu sáng.
Tuy nhiên, điểm yếu là laser của các camera này khá yếu (không gây hại đối tượng chụp cả khi chiếu thẳng vào mắt người). Do đó, nó chỉ hoạt động hiệu quả khi đối tượng đủ gần để tia laser phản xạ trở lại. Điều đó nghĩa là nếu bạn chụp các bức ảnh có hậu cảnh xa thì lấy nét bằng laser sẽ vô dụng. Tuy nhiên, rất may là các smartphone lấy nét laser đều sử dụng kết hợp cả cơ chế lấy nét theo độ tương phản để đối phó với điểm yếu này. Do đó, khi lấy nét laser không sử dụng được, camera sẽ chuyển sang cơ chế lấy nét bằng độ tương phản.
Lấy nét theo pha
>> Hiện được dùng trên iPhone 6 và 6 Plus, Samsung Galaxy S5, S6, S6 Edge, Note 5 và các máy Xperia Z5, Z5 Compact và Z5 Premium.
>> Ưu điểm là lấy nét liên tục cả khi đối tượng chuyển động
>> Vẫn bị hạn chế khi chụp ở môi trường thiếu sáng.
Samsung, Sony và Apple hiện nay đều đặt niềm tin vào lấy nét theo pha (phase detection), sử dụng công nghệ lấy nét này kết hợp với lấy nét theo độ tương phản trên các sản phẩm mới nhất của mình. Cũng như lấy nét laser, cả lấy nét theo độ tương phản và lấy nét theo pha đều có thể dụng kết hợp để bổ trợ cho nhau.
Trong camera lấy nét theo pha, cặp cảm biến (sensor) cảm quang một chiều được bố trí để chúng chỉ có duy nhất 1 hàng điểm ảnh. Mỗi cặp sensor cảm quang tạo nên một điểm lấy nét tự động. Mỗi hình ảnh được tách làm hai hình ảnh riêng biệt với sự giúp đỡ của hai ống vi kính (micro len) khác nhau và được hội tụ lại vào 2 sensor cảm quang. Nếu nó không hội tụ vào hai sensor cảm quang, máy ảnh sẽ điều chỉnh ống kính lại để hình ảnh hội tụ lại vào vị trí cặp sensor và tạo nên mặt cảm quang. Nếu ảnh xuất hiện trên mặt cảm quang là như nhau thì máy ảnh đã lấy nét chính xác vào vật thể.
Mô hình cơ chế lấy nét theo pha
Cơ chế lấy nét theo pha có tốc độ cao do module lấy nét được thiết kế độc lập và thuật toán so sánh trùng/lệch pha không quá phức tạp. Tuy nhiên cơ chế lấy nét theo pha đòi hỏi thiết kế cồng kềnh, phức tạp vì phải tốn thêm không gian cho buồng gương lật và module lấy nét riêng.
Apple gọi công nghệ lấy nét theo pha của mình bằng thuật ngữ “Focus Pixels”, thực ra đó chỉ là thuật ngữ tiếp thị thôi còn bản chất công nghệ vẫn là lấy nét pha tiêu chuẩn. Trong bài đánh giá chiếc iPhone 6, chúng tôi thực sự ấn tượng về khả năng lấy nét của sản phẩm so với thế hệ iPhone 5s trước đó sử dụng cơ chế lấy nét theo so sánh độ tương phản. Video do người dùng có tên Blunty đăng trên YouTube dưới có thể giúp bạn hình dung sự khác biệt giữa lấy nét theo pha trên iPhone 6 Plus và lấy nét theo độ tương phản trên iPhone 5s.
Các vấn đề với lấy nét theo pha cũng tương tự với những vấn đề của lấy nét theo độ tương phản. Ảnh chụp ở môi trường thiếu sáng hoặc những nơi mà sự khác biệt về độ tương phản thấp sẽ bị mờ.
Camera kép
>> Được dùng trên HTC One M8, HTC Butterfly 2 và Huawei Honor 6 Plus
>> Ưu thế là có khả năng chụp trước, lấy nét sau
>> Bản chất vẫn là lấy nét theo độ tương phản nên vẫn có những hạn chế của cơ chế lấy nét này.
Một số smartphone hiện nay có hai camera ở phía sau như chiếc HTC One M8 và HTC Butterfly 2. Một camera chụp ảnh với cơ chế lấy nét theo độ tương phản. Công việc của chiếc camera thứ hai là thu ánh sáng từ các hướng, như vậy sẽ chụp được các đối tượng ở các độ sâu trường ảnh khác nhau.
Mục tiêu của thiết kế camera kép là để bạn chụp trước và lấy nét sau. Ý tưởng này tương tự như máy ảnh Lytro. Mỗi bức ảnh điện thoại chụp thực hiện đồng thời từ 2 camera. Sau khi chụp, bạn có thể mở lại bức ảnh đó để chạm vào các vùng khác nhau để lấy nét hoặc tạo hiệu ứng bokeh. Mặc dù ý tưởng lấy nét sau khá thú vị nhưng công nghệ lấy nét được sử dụng vẫn là công nghệ lấy nét theo độ tương phản.
Cơ chế lấy nét tự động nào là tốt nhất?
Giống như câu chuyện vi xử lý tám lõi không tốt hơn bốn lõi, lấy nét theo pha không phải lúc nào cũng ưu việt hơn lấy nét laser hay camera kép không tốt hơn lấy nét pha. Ngoài việc biết các ưu nhược điểm của từng cơ chế lấy nét, một điều quan trọng nên làm trước khi mua smartphone mới là hãy trải nghiệm thử camera và tìm hiểu các bài đánh giá từ các trang công nghệ cũng như hỏi những người đã dùng về chất lượng lấy nét của điện thoại đó.
Nếu bạn đang dùng điện thoại lấy nét theo pha, laser hay camera kép, hãy chia sẻ với chúng tôi về những điểm bạn thích và không thích của cơ chế lấy nét đó trong phần bình luận nhé.
Nguồn: NHM – vnreview.vn
Tham khảo Makeuseof
