Buzz
Khái niệm 'Camera AI' không chỉ là sự phân biệt giữa máy ảnh truyền thống và máy ảnh kỹ thuật số. Nó là một bước tiến quan trọng đánh dấu sự chuyển đổi từ quá trình tạo hình truyền thống sang quá trình sáng tạo kỹ thuật số. Trong không gian tối, nguồn sáng điều chỉnh qua lớp thấu kính phức tạp, và thay vì sử dụng phim, máy ảnh kỹ thuật số chuyển tín hiệu từ cảm biến thành file ảnh số một cách linh hoạt và nhanh chóng.
Gần đây, lĩnh vực xử lý ảnh đã có những đột phá đáng kể. Các nhà sản xuất camera và những người làm phần mềm không chỉ tập trung vào việc thu nhận tín hiệu ánh sáng mà còn đưa vào nhiều bước xử lý sáng tạo. Từ việc xử lý từng pixel đến việc ghép nối thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, họ tạo ra nghệ thuật nhiếp ảnh mới mẻ, được gọi là nhiếp ảnh điện toán hoặc AI camera.- Khám phá Nhiếp ảnh Điện toán
nhiếp ảnh tính toán) đã làm thay đổi cách chúng ta nhìn nhận nghệ thuật chụp ảnh.WikipediaNhiếp ảnh điện toán là một phương pháp chụp và xử lý hình ảnh số sử dụng tính toán số thay vì quá trình quang học.Nhiếp ảnh điện toán có thể mở rộng khả năng của nhiếp ảnh kỹ thuật số, tạo ra những tác phẩm nghệ thuật độc đáo không thể đạt được bằng máy ảnh truyền thống.
Thậm chí trên smartphone, nhiếp ảnh điện toán là lựa chọn duy nhất để vượt qua các hạn chế của cảm biến nhỏ, ống kính hạn chế và độ nhiễu cao. Các nhà phát triển đã sử dụng cửa trập điện tử, bộ xử lý mạnh mẽ và thuật toán phần mềm để khai thác tối đa hiệu suất của chúng.
- Bước Mở Đầu Trong Xử Lý Số
Khi nhìn lại sự xuất hiện của Instagram, chúng ta không thể không nhớ đến những bộ lọc màu độc đáo khi chia sẻ hình ảnh trên nền tảng này. Các bộ lọc màu này có thể được phân thành ba loại chính:
- Điều chỉnh màu sắc (Màu, Bão hòa, Sáng, Tương phản, Mức độ, v.v...) thông qua các thanh điều chỉnh đơn giản.
- Điều chỉnh Tông màu (Tone Mapping) bằng thanh trượt, thay đổi đỏ theo gam màu.
- Sử dụng Lớp phủ (Overlay) với các họa tiết, hạt, làm mờ góc... để tạo ra hiệu ứng giống như ảnh chụp bằng máy phim.
- Cảm biến và Quang học Điện toán
Về cảm biến, thiết kế chủ yếu không thay đổi nhiều từ khi được tạo ra. Sự cải thiện chủ yếu diễn ra trong quy trình kỹ thuật, như giảm khoảng cách giữa các điểm ảnh, giảm nhiễu, tăng tốc độ đọc và thêm điểm ảnh cho hệ thống lấy nét theo pha. Cảm biến Pixel Shifting đại diện cho nỗ lực cải thiện cảm biến thông qua thuật toán.
Google Pixel đã áp dụng tính toán với bản đồ độ sâu giả mạo quang học (optical depth - field map) bằng cách phân tích 2 pixel gần nhau, khác biệt với việc sử dụng một camera riêng để đo như các hãng khác. Kỹ thuật này đã được Lytro sử dụng từ năm 2012, dựa trên nghiên cứu của Đại học Stanford từ năm 2004.
Lytro áp dụng công nghệ độc đáo, cảm biến được phủ bởi nhiều cụm thấu kính, mỗi thấu kính đồng thời che phủ nhiều pixel thực. Đặt tấm lưới thấu kính đó với khoảng cách phù hợp với cảm biến, sau đó chọn lựa pixel từ mỗi cụm và xây dựng hình ảnh từ chúng.
Câu chuyện bắt đầu từ đây vô cùng thú vị. Nếu bạn tận dụng mỗi pixel từ cụm và kết hợp chúng lại thành bức ảnh, nó giống như bạn đang xem một bức ảnh chụp từ máy ảnh với mỗi pixel di chuyển trong không gian. Nếu mỗi cụm là 10x10 pixel, chúng ta sẽ có 100 ảnh từ các vị trí khác nhau trên bảng cảm biến.
- Chuyện về Lấy Nét Lại của Lytro (refocusing) và Sự Đột Phá của Google Pixel 2
Tính năng đặc sắc được nhiều người chú ý của Lytro là khả năng lấy nét lại sau khi chụp. Họ tận dụng các pixel sẵn có, lựa chọn chúng từ ảnh RAW và ghép lại, sắp xếp điểm ảnh theo khoảng cách tới tia gốc, giúp việc chọn lựa các pixel ở khoảng cách phù hợp với ảnh gốc trở nên dễ dàng hơn. Để tạo bản đồ độ sâu, chỉ cần thu thập hai bức ảnh khác nhau và tính toán sự chuyển động của các đối tượng giữa chúng.
Google quyết định mua lại công nghệ và chấm dứt dự án của Lytro. Tuy nhiên, Google áp dụng phương pháp riêng trong lĩnh vực thực tế ảo và camera Pixel. Bắt đầu từ Pixel 2, chỉ với 2 pixel trong mỗi nhóm, Google chỉ sử dụng một camera mà không cần thêm camera để đo độ sâu như các đối thủ khác.
Bản đồ độ sâu được xây dựng từ hai bức ảnh được chuyển động từ một pixel phụ. Đủ để tính toán bản đồ độ sâu và phân tách phần trước của hình ảnh khỏi phần sau, tạo hiệu ứng mờ (bokeh) cho khu vực mờ nhoè. Thuật toán làm mịn chỉ làm tăng cường thêm bản đồ độ sâu. Google còn hứa hẹn cải thiện hơn nữa trên điện thoại Pixel trong tương lai khi họ tăng số lượng điểm ảnh trên mỗi nhóm, như đã nói trước đó.
- Phân tách lớp và xử lý nền ảnh
Khi bạn nhìn xuống mũi của mình, não bộ kết hợp hình ảnh bằng cách tổng hợp hai hình ảnh từ hai mắt. Nếu bạn nhắm một mắt và nhìn xuống mũi, bạn sẽ thấy góc tam giác rìa mũi.
Gộp các ảnh được dịch chuyển từ các pixel khác nhau, ta có thể quan sát đối tượng từ nhiều góc độ, ước lượng khoảng cách đến đối tượng, dễ dàng tách tiền cảnh khỏi hậu cảnh. Đối với chi tiết nhỏ, có thể xoá bỏ nó khỏi ảnh hoặc sao chép nó ra khỏi ảnh. Phương pháp này giúp loại bỏ các phần không mong muốn như cây cỏ, vật thể hoặc thậm chí những bông hoa rơi xuống.
- Ổn định ảnh “quang học” mà không cần đến quang học
Từ một ảnh RAW, bạn có thể tạo ra hàng trăm bức ảnh bằng cách dịch chuyển pixel trên khắp cảm biến. Tương tự, chúng ta có thể tạo ra một ổn định “quang học” bằng cách tự do dịch chuyển điểm chụp, bù lại cho độ rung của ảnh.
Về lý thuyết, ổn định hình ảnh quang học đơn giản chỉ là việc chọn pixel ở vị trí đúng. Kích thước của cảm biến và ống kính càng lớn, khả năng ổn định trong các tình huống chuyển động càng cao. Tuy nhiên, điều này cũng đi kèm với nhiều thách thức như nhiễu từ các mạch điện và vấn đề về giải nhiệt. Bất kỳ hệ thống ổn định hình ảnh kỹ thuật số nào cũng hoạt động theo nguyên lý tương tự.
- Ánh sáng flash
Trên điện thoại thông minh, đèn flash LED kép (dual LED) đã được sử dụng từ lâu. Nó kết hợp đèn LED màu vàng cam với đèn LED xanh lam, tự động điều chỉnh độ sáng theo nhiệt độ màu từ ảnh chụp. Ví dụ như iPhone gọi là True Tone, được điều khiển bằng cảm biến nhỏ đo ánh sáng xung quanh và xử lý thông qua một thuật toán phức tạp.
Tuy nhiên, vấn đề của đèn flash trên điện thoại thường làm sáng quá mức ở phía trước. iPhone đã giải quyết vấn đề này bằng slow sync flash, tăng tốc độ mở cửa trập trong điều kiện thiếu sáng; Google Pixel và nhiều điện thoại Android khác sử dụng cảm biến độ sâu để kết hợp nhanh chóng hai ảnh có và không có đèn flash. Có lẽ trong tương lai, con người sẽ muốn kiểm soát ánh sáng sau khi chụp ảnh, khiến đèn flash trở thành một công cụ chỉ sử dụng như đèn pin.
- Camera ToF (thời gian bay)
Camera ToF (thời gian bay) hoạt động giống như máy đo ánh sáng, tạo ra bản đồ độ sâu của môi trường. Với độ chính xác cao, Samsung và Huawei là những hãng sử dụng nhiều nhất. Chúng áp dụng công nghệ này để tạo bản đồ chiều sâu, tạo hiệu ứng bokeh, và cải thiện khả năng lấy nét tự động trong điều kiện thiếu sáng. Dữ liệu về độ sâu cung cấp thông tin quý báu cho nghiên cứu và phát triển thuật toán trong tương lai, đặc biệt là trong lĩnh vực hình ảnh 3D.
