Nghe chuyên gia từ trang DxOMark giải thích về cách hệ thống nhiều camera trên điện thoại thông minh

Điện thoại thông minh trang bị nhiều camera đã mở ra nhiều khả năng mới, nhưng không phải vì thế mà không có nhược điểm.

Camera trở nên ngày càng quan trọng trên điện thoại thông minh, khi người dùng sử dụng chúng thay cho máy ảnh compact. Tuy nhiên, việc giới hạn thiết kế để điện thoại mỏng nhẹ cũng là một thách thức.

Thêm camera đã mang lại nhiều tính năng mới cho smartphone như tăng độ nét, chụp 3D, chụp góc rộng, zoom, xóa phông, tạo hình 3D. Tuy nhiên, việc này cũng đặt ra những thách thức riêng mà chỉ những nhà sản xuất hiểu được.

Camera telephoto và khả năng zoom

Trước khi iPhone 7 Plus ra mắt, việc zoom trên smartphone thường sử dụng kỹ thuật số, dẫn đến chất lượng không cao. Sau đó, nhiều hãng đã áp dụng cảm biến và ống kính telephoto để cải thiện chất lượng zoom, như các sản phẩm của Apple, OnePlus, HTC, Xiaomi, Motorola, Nokia và Vivo.

Máy có thể sử dụng hình ảnh từ cả 2 camera để tăng độ phân giải. Tuy nhiên, việc sử dụng camera tele cũng có nhược điểm khi chụp hình, đặc biệt là trong việc xem trước, và cần phải tinh chỉnh để đảm bảo chất lượng ảnh đồng đều.

Hiện nay, camera zoom trên smartphone vẫn chưa bằng máy ảnh thông thường với ống kính zoom vật lý, nhưng đang được cải thiện từng ngày.

Tiến bộ tiếp theo: ống kính gập

Có 2 cách để tạo ra camera tele: giữ nguyên thiết cảm biến và đẩy xa ống kính ra, hoặc sử dụng cảm biến nhỏ hơn với hệ số nhân tiêu cự lớn, tuy nhiên đều ảnh hưởng đến chất lượng ảnh cuối.

Một cách để vượt qua trở ngại này là sử dụng hệ thấu kính gập, tăng độ dài giữa thấu kính và cảm biến giúp tăng khả năng zoom. Các hãng có thể thực hiện điều này bằng cách thêm lăng kính tam giác để bẻ cong ánh sáng 90 độ. Hãng Light cũng đã thử nghiệm với hệ thấu kính di động để smartphone có thể zoom quang học và sử dụng 1 cảm biến duy nhất.

Ống kính góc rộng

Khác biệt với khả năng zoom, chức năng chụp ảnh góc rộng giúp thu được nhiều sự vật hơn trong một bức hình. LG là một trong những nhà sản xuất đầu tiên đưa tính năng này vào chiếc G5 vào năm 2016, được Asus và Huawei theo đuổi.

Chụp ảnh với hiệu ứng xóa phông, bokeh

Camera có tiêu cự dài có thể giữ cho hình ảnh chân dung không bị méo, và cũng có thể tạo hiệu ứng xóa phông. Ứng dụng của 2 camera để so sánh hình ảnh giúp tạo ra hiệu ứng xóa phông, thực hiện được cả bằng phần cứng và phần mềm.

Quá trình này không dễ dàng, khi smartphone cần phải xử lý các yếu tố nhỏ để tạo ra hiệu ứng bokeh một cách thành công. Đồng thời, việc đồng bộ tốc độ màn trập và loại bỏ hiện tượng ghosting là những thách thức khi sử dụng 2 camera.

Google Pixel 2 và Pixel 3 cũng có khả năng tạo hiệu ứng xóa phông mà không cần nhiều camera, thay vào đó đo khoảng cách từ các điểm ảnh. Đánh giá từ DxOMark và người dùng cho thấy các sản phẩm Pixel có chất lượng xóa phông tốt nhờ Google biết cách hoàn thiện thuật toán hơn các hãng khác.

Sử dụng camera phụ để tăng chi tiết cho hình ảnh

Cảm biến hình ảnh không có màu, cần thêm lớp kính lọc màu để tạo màu sắc. Huawei trang bị cảm biến đen trắng cho các dòng máy Mate 10 Pro và P20 Pro để tăng chi tiết hình ảnh.

Archos sử dụng một cảm biến màu khác và chồng hình để tạo ảnh độ phân giải cao, ít nhiễu hơn. Phương pháp này không bằng phương pháp cảm biến đen trắng, nhưng tốt hơn so với việc sử dụng 1 camera duy nhất.

Một cách khác để sử dụng cảm biến đen trắng là tăng cường chất lượng hình ảnh trong điều kiện thiếu sáng bằng cách sử dụng giá trị sáng của nó. Phương pháp này đòi hỏi sự chính xác cao trong việc chồng hình, ngược lại sẽ tạo ra nhiễu và đường viền không chính xác như việc chụp ảnh xóa phông.

Sử dụng cụm camera trong thực tế ảo tăng cường (AR)

Với sự tiến bộ về chất lượng đo chiều sâu của smartphone, chúng ta có thể sử dụng camera để tạo ra trải nghiệm thực tế ảo tăng cường (AR). Ví dụ, ứng dụng có thể biến một vật 2D thành một vật 3D trên màn hình, cho phép người dùng tương tác với nó một cách tự nhiên. Cả Apple và Google đều đã phát triển các bộ công cụ AR để cho phép nhà phát triển tạo ra các ứng dụng AR phong phú.

Vào năm 2014, HTC đã giới thiệu một chiếc điện thoại có cảm biến đo chiều sâu độc lập để thực hiện tính năng tương tự (mặc dù không được đánh giá cao bởi người dùng). Xu hướng này tiếp tục phát triển vào năm 2019, khi các nhà sản xuất smartphone bắt đầu sử dụng cảm biến 3D Time-of-flight (ToF - thời gian bay) để thực hiện các công việc tương tự.

Những nhà cung cấp giải pháp phần cứng

Hiện nay, các nhà sản xuất smartphone không cần phải lo lắng quá nhiều về việc thiết kế hệ thống camera, vì các nhà cung cấp linh kiện đã cung cấp cụm camera sẵn sàng cho họ. Các nhà cung cấp này bao gồm Corephotonics, Arcsoft, Samsung, Sunny Optical, O-Film, Foxconn Sharp, Q-Tech, LuxVisions...

Sử dụng cụm camera để chụp ảnh, quay video 3D

Con người có 2 con mắt, và sử dụng thông tin từ cả 2 để tạo ra hình ảnh 3D, hay nói chính xác hơn là thu thập chiều sâu. Và điện thoại thông minh cũng có khả năng thực hiện điều này, với các nhà sản xuất đã thử nghiệm bao gồm Samsung, HTC, LG, Sharp và ZTE.

Để hoạt động tốt, các hệ thống này phải vượt qua một trở ngại lớn, đó là điện thoại thông thường thường rất nhỏ, và phải đặt các camera gần nhau. Các camera 3D chuyên nghiệp có cảm biến lớn và được đặt cách nhau 1 khoảng giống như mắt người, nên chất lượng hình ảnh cuối cùng cũng rất ấn tượng. Tuy nhiên, đối với điện thoại thông minh, các cảm biến phải được đặt gần nhau hơn, vì vậy chúng ta cũng phải dựa vào 'phép màu' của phần mềm.

Hãng cuối cùng thử nghiệm tính năng này là RED, với một cải tiến thông minh là việc thêm hiệu ứng bokeh vào hình ảnh giúp nó trở nên sống động hơn. RED gọi công nghệ này là '4-view' vì nó chụp 4 hình từ 4 góc nhìn khác nhau, sau đó ghép lại để tạo ra video hoặc hình ảnh GIF bên dưới bằng phần mềm của một hãng con của HP mang tên Leia. Chất lượng ảnh của hệ thống này không phải lúc nào cũng như mong đợi, nhưng khi hoạt động tốt thì kết quả thật ấn tượng!

Càng sử dụng nhiều camera, vi xử lý càng phải hoạt động nhiều

Diện tích và giá cả không phải là 2 nhược điểm duy nhất khi sử dụng nhiều camera, ta cũng phải cân nhắc đến khả năng xử lý của máy. Xử lý 1 bức ảnh đã tốn tài nguyên, xử lý nhiều ảnh 1 lúc còn khó khăn hơn nữa, khi máy phải xử lý chúng một cách cân đối, thực hiện các bước như đo đạc chiều sâu, thêm hiệu ứng bokeh hoặc giảm nhiễu bằng các thông tin từ các bức ảnh.

Đón nhìn tương lai: Smartphone sẽ được trang bị nhiều camera hơn nữa

Cạnh tranh ngày càng gay gắt giữa các nhà sản xuất khi họ đua nhau nâng cao khả năng chụp hình của smartphone. Do đó, chúng ta có thể thấy số lượng camera trên smartphone ngày càng tăng lên. Với sự phát triển về cả phần cứng và phần mềm, trong tương lai, smartphone chắc chắn sẽ có thể thực hiện những công việc mà trước đây chỉ một máy ảnh chuyên nghiệp mới làm được, nhưng bằng một hệ thống camera nhỏ gọn.