Camera điện thoại bao nhiêu 'chấm' thì đủ

Số triệu điểm ảnh từng gây nhiều tranh cãi, thậm chí thành trào lưu trong cuộc chạy đua trên các dòng máy ảnh trước đây, khi mà các nhà sản xuất thì cứ nghĩ rằng khách hàng sẽ ngày càng cần nhiều điểm ảnh hơn, trong khi những người yêu nhiếp ảnh lại cho rằng đó không phải là điều kiện tiên quyết.

Thế nhưng vừa lắng xuống ở máy ảnh, trào lưu này lại manh nha mở một cuộc chạy đua mới trên các dòng điện thoại thông minh với đủ các trường phái.

HTC vẫn kiên định với quan điểm chỉ 4 triệu điểm ảnh là đủ (HTC One), trong khi Apple và Google đã nâng lên 8 triệu điểm trên các mẫu mới nhất của mình. Samsung và LG luôn không chịu kém cạnh với các phiên bản 13 triệu điểm ảnh (Galaxy S4 và G2), Sony thì thể hiện đẳng cấp đàn anh với 20,7 triệu điểm ảnh (Z1), còn Nokia mới đây chơi trội với hẳn 41 triệu điểm ảnh (Lumia 1020). Mỗi hãng đều có một cái lý của riêng minh, nhưng rõ ràng là không phải tất cả họ đều đúng.

Vậy thực sự bạn cần bao nhiêu điểm ảnh? Một câu hỏi tưởng đơn giản nhưng lại không dễ tìm câu trả lời.

Trước tiên hãy cùng làm rõ khái niệm về tỷ lệ điểm ảnh. Tỷ lệ điểm ảnh cho bạn biết ảnh có bao nhiêu điểm (hoặc nôm na là có độ phân giải bao nhiêu). Nếu bạn có một bức ảnh với tỷ lệ 4.000 điểm ngang và 3.000 điểm dọc, bức ảnh đó sẽ có độ phân giải là 4.000 x 3.000 = 12 triệu điểm ảnh.

Tuy nhiên không giống như số học đơn thuần, một bức ảnh có độ phân giải 24 triệu điểm ảnh không hẳn đã gấp đôi bức ảnh 12 triệu điểm ảnh. Nó có thể có số điểm ảnh nhiều gấp đôi, nhưng thực tế tỷ lệ điểm ảnh chỉ rộng và cao hơn 41% mà thôi (trong ví dụ này là ảnh có tỷ lệ 5.666 x 4.242 điểm ảnh).

Tương tự với suy luận như vậy, nếu bạn giảm một nửa tỷ lệ điểm ảnh (cắt một nửa độ dài và  rộng, tính bằng điểm ảnh) của bức ảnh 12 triệu điểm, thì độ phân giải mới sẽ chỉ còn 3 triệu điểm (2.000 x 1.500 điểm ảnh), tức giảm độ phân giải tới 1/3 chứ không phải còn 6 triệu điểm ảnh.

Vì thế, khi bạn chỉ nhìn vào số triệu điểm ảnh, cần nhớ rằng các con số 4 triệu điểm, 8 triệu điểm, 13 triệu điểm hay thậm chí là 41 triệu điểm, nếu tính theo kích thước (điểm ảnh) thì cũng không khác nhau quá nhiều như bản thân các con số đó.

Bản so sánh này cho thấy mối tương quan về độ phân giải của các smartphone cao cấp nhất hiện nay (Lưu ý, Nokia Lumia 1020 có cảm biến 41 triệu điểm nhưng ở tỷ lệ 4:3, các máy ảnh khác thì độ phân giải là 38 triệu điểm).

Hiện nay, hầu hết các ảnh chụp từ điện thoại được chia sẻ trên các trang mạng xã hội, xem trên điện thoại, trên TV, máy tính hay máy tính bảng. Độ phân giải của những thiết bị này khá đa dạng, từ khoảng 1 triệu điểm ảnh cho một smartphone trung bình đến khoảng 3 triệu điểm trên màn Retina (iPad). Đối với các TV Full-HD (1080p), độ phân giải sẽ khoảng 2 triệu điểm và bản thân Full-HD cũng đang là tiêu chuẩn đại trà cho khá nhiều màn hình máy tính cũng như điện thoại. Lớn nhất về độ phân giải hiện nay là các TV với độ phân giải 4K cũng chỉ đạt khoảng 8 triệu điểm. Tuy nhiên chúng lại quá đắt và nhất thời trong khoảng vài năm tới chưa thể trở thành tiêu chuẩn chung được.

Dựa trên cơ sở các thiết bị hiển thị này, bạn đã có thể tự tính toán số điểm ảnh bạn cần trên bức ảnh của mình để chia sẻ với bạn bè ở mức nào. Theo đó, với các thiết bị tốt nhất hiện thời, 3 triệu điểm có thể đủ. Thậm chí nếu muốn dự trữ cho nhu cầu TV 4K sau này, 8 triệu điểm là dư dùng.

Nhưng nếu bạn lại muốn in ảnh? Thông thường độ phân giải cần thiết để một bức ảnh in đuợc coi là nét sẽ có độ phân giải khoảng 300ppi (pixels per inch). Một bức ảnh cỡ 13 x 18 với độ phân giải 300ppi sẽ cần khoảng 3 triệu điểm, nếu tăng lên ảnh cỡ A4 sẽ cần khoảng 9 triệu điểm. Thậm chí nếu bạn muốn in cỡ ảnh tới A2 thì độ phân giải cần thiết cũng chỉ tới 35 triệu điểm, vẫn ít hơn so với độ phân giải 38 triệu điểm của Lumia 1020.

Hình vẽ dưới đây cho thấy mối tương quan giữa kích cỡ cảm biến và kích cỡ hiển thị (đường đỏ) và kích cỡ để in ảnh (đường xanh).

Bảng so sánh độ phân giải:

Tất nhiên, không phải mọi thứ đều hiển nhiên bằng việc cộng trừ nhân chia như vậy. Về khía cạnh nhiếp ảnh mà nói, còn rất nhiều yếu tố liên quan cần phải bàn.

Thứ nhất, phần lớn các smartphone đều không có zoom quang mà thường là zoom số. Khi muốn lấy chỉ một phần của khung cảnh, người dùng thường zoom lại gần. Lúc này điểm ảnh thực tế đã bị mất đi nhiều do bản chất zoom số là lấy vùng trung tâm và phóng to ra, dùng thuật toán nội suy bù lại số điểm ảnh bị mất. Hoặc người dùng có thể chọn chụp nguyên cảnh, nguyên độ phân giải và sau đó cắt cúp lại phần mình muốn lấy bằng phần mềm chỉnh sửa ảnh. Lúc này ảnh độ phân giải cao mới phát huy tác dụng, vì khi đó dù có bị cắt cúp nhưng số điểm ảnh còn lại vẫn đủ nhiều để hiển thị trên các màn phân giải cao mà không bị hiện tượng vỡ hình.

Đây chính là cách mà Nokia đang áp dụng cho phiên bản Lumia 1020 của mình. Với cảm biến 38 triệu điểm, khi cần zoom, bạn có thể hạ xuống 5 triệu điểm ảnh và tăng được zoom lên 2,7x mà ảnh không bị ảnh hưởng bởi thuật toán nội suy.

Còn đối với các máy ảnh 8 triệu điểm, nếu áp dụng zoom 2x, nghĩa là bạn sẽ chỉ sử dụng 1/4 số điểm ảnh trên bề mặt cảm biến để chụp (nửa chiều cao và nửa chiều rộng). Lúc này tỷ lệ điểm ảnh thực tế chỉ 2 triệu điểm thực, ảnh xuất ra vẫn đủ 8 triệu điểm nhưng 6 triệu điểm còn lại chỉ là điểm nội suy.

Nokia Lumia 1020 sử dụng 5 triệu điểm trung tâm của 41 triệu điểm trên cảm biến để hỗ trợ zoom 2,7x (ảnh trên). Hoặc có thể chụp toàn bộ 38 triệu điểm (ảnh dưới) rồi crop.

Hai ảnh trên là so sánh giữa zoom 2,7x với 5 triệu điểm (ảnh trái) và giữ nguyên rồi crop sau (ảnh phải). Ảnh crop cho thấy nhiều chi tiết và mịn hơn so với ảnh zoom bởi dù không bị hiệu ứng điểm ảnh nội suy, ảnh zoom vẫn bị tác động bởi tính năng xử lý tăng cường nét mạnh hơn.

Chi tiết ảnh cũng có thể bị mất khi áp dụng bộ lọc chống răng cưa. Trong máy ảnh số thông thường, bộ lọc chống răng cưa thường làm mờ đi các đường nét, sau đó các đường này sẽ được làm nét trở lại thông qua các thuật toán suy luận khác, sao cho kết quả cuối cùng có vẻ như phản ánh được đúng tự nhiên nhất.

Trên thực tế, các quá trình xử lý kỹ thuật số để tạo một bức ảnh hoàn chỉnh thường khá phức tạp, và những máy ảnh tốt nhất là những máy ảnh có thể bắt được các chi tiết sắc nét nhất. Tuy nhiên, cũng có một cách tiếp cận khác, đó là sử dụng thuật toán chuyển từ phân giải cao về phân giải thấp để cải thiện được độ chi tiết của từng điểm ảnh trên một bức ảnh hơn. Chẳng hạn, nếu chụp ảnh với 8 triệu điểm, sau đó giảm độ phân giải xuống 4 triệu điểm vẫn cho ảnh sắc nét và chi tiết hơn là ảnh chụp với 4 triệu điểm.

Bên trái là ảnh được crop với tỷ lệ 1:1 từ ảnh gốc chụp bằng máy Olympus E-PM2. Vùng nét khá tốt, nhưng chi tiết không được chính xác như ảnh bên phải. Bên phải được thực hiện bằng cách dùng zoom quang từ 14 mm tới 42 mm (3x), vẫn giữ nguyên độ phân giải. Do zoom quang nên số điểm ảnh vẫn giữ nguyên, nhưng vùng ảnh thu được nhỏ đi, tương đương với việc chụp cùng kích thước nhưng độ phân giải cao hơn. Sau đó ảnh này được giảm độ phân giải trong Photoshop để bằng với độ phân giải của vùng ảnh đã crop.

Tới giờ đã khá rõ ràng để trả lời câu hỏi bao nhiêu triệu điểm ảnh là hữu ích trong thực tế. Theo đó, trong hầu hết các ứng dụng chia sẻ, 3 triệu điểm là đủ, 8 triệu điểm là dư dùng cho việc in ảnh cỡ A4 và hiển thị trên các TV 4K xa xỉ. Nếu muốn cải thiện độ nét, hãy chụp với độ phân giải tối đa rồi giảm xuống. Nếu muốn zoom ảnh (khi không có zoom quang) mà không suy giảm chất lượng, luôn chụp với ảnh ở độ phân giải càng cao càng tốt.

Một smartphone có thể hỗ trợ chụp tới bao nhiêu điểm ảnh?

Có lý do cho việc tại sao không có các máy ảnh có độ phân giải một tỷ điểm ảnh dù không hiếm các ảnh có độ phân giải này (bằng cách ghép nhiều ảnh lại với nhau), bởi thực tế nhiều điểm ảnh hơn nữa chỉ đôi khi nhằm thỏa mãn nhu cầu của người mua chứ không hẳn là một yếu tố bắt buộc cần phải có.

Mặt khác, có ba hạn chế công nghệ liên quan đến việc nâng tỷ lệ điểm ảnh không đồng hành với việc nâng chất lượng ảnh chụp.

Một là ảnh có độ phân giải càng cao thì thời gian xử lý càng lâu và tốn càng nhiều bộ nhớ hơn. Mặc dù máy ảnh và smartphone đang được trang bị các chip xử lý ngày càng mạnh hơn, dung lượng thẻ nhớ cũng ngày càng lớn hơn và rẻ hơn, nhưng nhà sản xuất luôn phải cân đối giữa độ phân giải và thời gian xử lý bức ảnh.

Thứ hai, đó là độ sắc nét của ống kính. Ống kính trên các smartphone thường chỉ có thể duy trì việc đảm bảo nét ở khoảng giữa khung hình, các chi tiết khác sẽ bị mờ dần về phía các cạnh. Vì thế, sẽ thật vô nghĩa nếu chụp ảnh nhiều pixel hơn nhưng phần lớn các điểm ảnh thêm này cũng vẫn chỉ là những điểm ảnh mờ ảo xung quanh khung hình. Phần lớn đối tượng được chụp thường nằm ở trung tâm, vì vậy đảm bảo cho số lượng điểm ảnh đủ nét trong khu vực này còn tốt hơn việc gia tăng thêm số lượng điểm ảnh.

Cuối cùng, nhiễu cảm biến nảy sinh do sự sai lệch trong việc xử lý ánh sáng ở từng điểm ảnh. Máy ảnh số khắc phục vấn đề này bằng các thuật toán xử lý chống nhiễu, nhưng vấn đề là các thuật toán này khó có thể phân biệt được nhiễu không mong muốn với các chi tiết trong cùng một cảnh. Do đó, khi làm giảm nhiễu, các thuật toán cũng làm giảm luôn cả độ chi tiết của bức ảnh. Nếu nhìn các ảnh chụp trong điều kiện thiếu sáng, bạn sẽ thấy minh chứng rõ ràng hơn về việc xử lý quá đà của thuật toán giảm nhiễu, ảnh ở các vùng tối sẽ trở nên hạt hoặc bệt hơn.

Điều này đặc biệt đúng đối với smartphone và các máy ảnh du lịch rẻ tiền bởi lẽ cảm biến của chúng về mặt vật lý đã quá nhỏ. Cảm biến nhỏ đi kèm với ống kính nhỏ sẽ bắt được ít ánh sáng hơn cảm biến to và ống kính to. So với DSLR, hay thậm chí so với máy ảnh du lịch thông thường, nếu có cùng độ phân giải, thì mỗi điểm ảnh trên cảm biến của smartphone sẽ nhỏ hơn nhiều và ánh sáng thu được sẽ ít hơn nhiều, dẫn tới độ chính xác xử lý ánh sáng của từng điểm ảnh khó đảm bảo hơn, độ nhiễu hạt sẽ cao hơn.

Nếu cùng một kích cỡ cảm biến, nếu cứ tăng số điểm ảnh với mong muốn tăng chi tiết cho ảnh, thì kết quả có khi còn đi ngược lại, bởi tăng số lượng điểm ảnh lên đồng nghĩa với giảm bớt lượng ánh sáng mỗi điểm ảnh có thể thu nhận (do nhỏ đi), tăng độ nhiễu nhiều hơn, dẫn tới máy ảnh phải xử lý giảm nhiễu mạnh hơn, và ảnh cuối cùng lại dễ bị mất chi tiết hơn.

Điều này chỉ có thể giải quyết khi tăng số lượng điểm ảnh phải cùng với việc tăng kích cỡ cảm biến. Đó là lý do tại sao một máy ảnh DSLR độ phân giải có thể thấp hơn các máy ảnh du lịch nhưng độ nét thì tốt hơn, còn độ nhiễu hạt thì thấp hơn hẳn.

Hiện Nokia cũng tuân theo nguyên lý này. Để giảm nhiễu, Lumia 1020 với số điểm ảnh 38 triệu điểm được bố trí trong cảm biến có kích cỡ 1/1.5 inch, gấp đôi về đường chéo và gấp 4 lần về diện tích so với kích cỡ cảm biến thông thường hay được dùng trên smartphone (1/3 inch), gần tương tự như việc 4 vùng cảm biến 10 triệu điểm được đặt cạnh nhau.

HTC One thì theo triết lý điểm ảnh không phải là quyết định. Vì thế với cảm biến kích cỡ 1/3 thông thường, hãng chỉ bố trí 4 triệu điểm để đảm bảo ảnh lấy sáng tốt hơn và nhiễu hạt ít hơn.

Tất nhiên, nếu chỉ tranh cãi về mật độ điểm ảnh, sẽ không bao giờ là hồi kết. Cuối cùng thì nếu đã nói về nhiếp ảnh, thì kích cỡ cảm biến và ống kính mới là những nhân tố đóng vai trò quan trọng chứ không phải số lượng hay mật độ điểm ảnh.

Nguyễn Hà theo Dpreview