Cảm biến là linh hồn của máy ảnh. Cảm biến là yếu tố quyết định tới kích cỡ ảnh, độ phân giải, khả năng chụp thiếu sáng, độ sâu trường ảnh (depth of field), dải nhạy sáng, ống kính và thậm chí là cả kích cỡ của toàn bộ chiếc máy ảnh/smartphone. Vậy, bạn đã thực sự hiểu về cảm biến của máy ảnh số chưa?
Cảm biến camera là một thiết bị phần cứng nhỏ, có khả năng thu nhận ánh sáng và chuyển đổi những gì bạn thấy trên ống ngắm và màn hình LCD thành một bức ảnh.
Cảm biến camera thời đại số giống như là những thước phim của thời đại cũ. Với máy ảnh phim, bạn có thể lựa chọn hàng trăm nhãn hiệu phim khác nhau, trong đó mỗi nhãn hiệu sẽ có những đặc tính riêng biệt không giống với bất kì sản phẩm nào khác. Máy ảnh số sẽ tích hợp công nghệ trên vào phần cứng của mình, và bạn cũng có thể sử dụng các hiệu ứng để làm cho ảnh số trông giống như ảnh chụp bằng phim.
Cảm biến hình ảnh trên máy ảnh của bạn sẽ quyết định đến chất lượng đẹp/xấu của bức ảnh và kích cỡ tối đa mà bạn có thể in bức ảnh này. Chất lượng ảnh không chỉ phụ thuộc vào kích cỡ vật lý của cảm biến, mà còn phụ thuộc vào số lượng pixel (các điểm nhạy sáng) có mặt trên cảm biến, và kích cỡ của các pixel này.
Kích cỡ của cảm biến cũng quyết định xem bạn sẽ nhìn thấy gì qua ống ngắm – cầu nối giữa khung cảnh mà bạn đang chụp và bức ảnh thực sự được ghi vào bộ nhớ của máy ảnh. Các cảm biến nhỏ, ví dụ APS-C, sẽ cắt (crop) hình ảnh thu được từ ống kính và do đó thu được một bức hình nhỏ hơn các cảm biến full-frame. Thông thường, cảm biến full-frame sẽ thu được bức hình giống như phim 35mm truyền thống.
Bài viết này sẽ giúp bạn tìm hiểu tất cả các khái niệm liên quan tới các cảm biến camera mà bạn có thể gặp.
Các loại cảm biến
Có 2 loại cảm biến thường gặp nhất là CCD và CMOS.
CCD là một trong những công nghệ lâu đời nhất trên máy ảnh số, với chất lượng ảnh chụp vượt trội so với CMOS nhờ có dải tần nhạy sáng và kiểm soát nhiễu tốt hơn. Hiện nay, CCD vẫn được sử dụng nhiều trong các mẫu máy ảnh du lịch giá rẻ, song quá trình lắp ráp khó khăn và điện năng tiêu thụ quá nhiều của CCD đã dẫn tới sự thống trị của CMOS.
Trong lịch sử, cảm biến CMOS luôn được cho là có chất lượng ảnh chụp thấp hơn so với CCD, nhưng các đột phá về công nghệ mới đã khiến cho chất lượng của CMOS hiện đại trở nên ngang bằng hoặc thậm chí là vượt qua cả tiêu chuẩn của CCD. Với nhiều tính năng được tích hợp sẵn hơn là CCD, cảm biến CMOS hoạt động hiệu quả hơn, cần ít điện năng hơn và chụp ảnh tốc độ cao tốt hơn CCD.
Ví dụ điển hình về chất lượng của CMOS có thể kể đến các cảm biến sử dụng thương hiệu Live MOS của Leica, Olympus và Panasonic. Các cảm biến này thuộc loại CMOS (và do đó có điện năng tiêu thụ thấp) nhưng có thể đem lại chất lượng ảnh chụp ngang bằng với CCD.
Kích cỡ cảm biến
Full Frame (24 x 36mm): Loại cảm biến Full Frame có kích cỡ ngang bằng với một tấm phim 35mm. Cảm biến full frame có kích cỡ gấp đôi các cảm biến APS-C. Các model máy ảnh cao cấp nhất như Canon EOS 5D Mark III, Nikon D800 hoặc Nikon D4 đều sử dụng cảm biến full frame. Trong những năm vừa qua, một số chiếc máy ảnh ống kính liền cỡ nhỏ như Sony Cyber-shot RX1 cũng có cảm biến full frame. Sony Alpha SLT-A99, chiếc máy ảnh DSLR sử dụng gương mờ (không lật) của Sony cũng là một model sử dụng cảm biến full frame.
Với cảm biến full frame, hình chụp của bạn sẽ không bị cắt xén. Điều đó có nghĩa rằng bạn sẽ thu được tất cả những gì bạn nhìn thấy qua ống ngắm vào khung hình. Các cảm biến lớn trên các model full frame khi được kết hợp với ống kính có khẩu độ lớn sẽ tạo ra hiệu ứng DOF cực kỳ “nông” – rất tốt khi chụp macro và quay video. Nhìn chung, cảm biến có kích cỡ càng lớn thì thân máy càng to. Ống kính cũng cần phải có kích cỡ lớn để tận dụng hết tiềm năng của máy full frame, song điều này có thể sẽ sớm thay đổi.
APS-H (28,7 x 19mm): Cảm biến APS là loại cảm biến phổ biến nhất cho cả máy ống kính rời và máy ống kính liền chất lượng cao. APS-H kết hợp một cảm biến tương đối lớn và số lượng điểm ảnh vừa phải nhằm gia tăng tốc độ và hiệu năng ISO. Cảm biến APS-H có hệ số cắt (crop factor) là 1.3x. Canon 1D Mark IV và Canon 1D Mark III sử dụng loại cảm biến này.
Cảm biến APS-C của Canon
APS-C (23,6 x 15,8 mm): Phần lớn các máy DSLR bán chuyên của Canon, Nikon, Pentax và Sony sản xuất đều sử dụng cảm biến APS-C, song có một điều cần lưu ý: kích cỡ cảm biến APS-C trên các dòng sản phẩm khác nhau không phải là đồng nhất. Ví dụ, cảm biến APS-C của Canon có kích cỡ 22,2 x 14,8mm; trong khi kích cỡ APS-C của Sony, Pentax, Fujifilm và Nikon có thể là từ 23,5 x 15,6mm đến 23,7 x 15,6mm. Ví dụ về các sản phẩm APS-C có thể kể tới Ricoh GR (23,7 x 15,7 mm), Canon EOS M (22,3 x 14,9mm), dòng NEX của Sony và các sản phẩm của Fujifilm.
Four Thirds (17,3 x 13mm): Với kích cỡ cảm biến bằng 1/4 cảm biến của máy full frame, Four Thirds là một chuẩn dành riêng cho DSLR được Olympus và Kodak thiết lập, được sử dụng trong tất cả các máy Olymus, Panasonic Four Thirds và Micro Four Thirds. Máy có hệ số cắt 2x, tương đương với tiêu cự của ống kính được tăng lên 2 lần. Máy Olympus OM-D E-M1, Olympus Pen E-PL5 và Panasonic Lumix GH1 sử dụng cảm biến Four Thirds.
CX (1 inch): Được ra mắt vào năm 2011, chuẩn CX của Nikon được sử dụng trên máy Nikon 1. Năm 2012, Sony ra mắt Cyber-shot DSC-RX100 với cảm biến 1 inch (13,2 x 8mm) với hệ số cắt 2.7x.
Hệ số cắt (crop factor) cho biết tỉ lệ giữa đường chéo máy full frame và đường chéo của các loại cảm biến khác.
Cảm biến kích cỡ nhỏ
Các cảm biến sau đây có kích cỡ tương đương với các máy quay video trên TV CRT từ khoảng những năm 1950:
1/1,7 inch (7,6 x 5,7mm): Một trong những kích cỡ cảm biến lớn nhất sử dụng trên máy ảnh cỡ nhỏ, các cảm biến này giúp tạo ra điểm ảnh lớn hơn và ít nhiễu hơn so với máy ảnh du lịch. Các điểm ảnh lớn giúp giảm thiểu sự khác biệt về độ sáng, giúp tạo ra chi tiết ảnh tốt hơn.
1/2,5 inch (5,76 x 4,29mm): Đây là loại cảm biến nhỏ nhất trên máy ảnh số, được sử dụng cho máy ảnh du lịch giá thấp. Các cảm biến ảnh này có giá thành rất thấp song lại tạo ra các điểm ảnh quá nhỏ, tạo ra nhiễu, giảm dải tần nhạy sáng. Kết quả là các bức ảnh chụp được có chất lượng tương đối thấp. Nhìn chung, cảm biến 1/2,5 inch vẫn tạo ra ảnh chụp có chất lượng cao hơn smartphone, đặc biệt là khi chụp chân dung.
Các loại cảm biến chụp ảnh khác bao gồm 1/3,2, 1/2,3, 2/3, 1/3,2, 1/1,2, và 1/1,8 (inch). Nhờ có những cảm biến chỉ có 1/2,7 inch (5,37 x 4,04mm), smartphone đang khiến những chiếc máy ảnh du lịch chìm dần vào dĩ vãng.
Cảm biến cho từng loại máy ảnh
Các máy ảnh không gương lật ống kính rời thường sử dụng nhiều kích cỡ cảm biến. Nikon 1 Series sử dụng cảm biến có kích cỡ chỉ 1 inch, trong khi Pentax Q sử dụng cảm biến 1/2.3 inch (6,17 x 4,55mm). Panasonic Lumix GF5, các máy dòng Olympus Pen và OM-D E-M5 sử dụng cảm biến Micro Four Thirds 4/3 inch (17,3 x 13mm).
Các máy ảnh compact với ống liền như Fujifilm X100S (23,6 x 15,8mm) và Nikon Coolpix A (23,6 x 15,7mm) đều sử dụng cảm biến APS-C. Fujifilm X20 có cảm biến kích cỡ 2/3 inch (8,8 x 6,6mm) trong khi Canon G1 X có cảm biến 1,5 inch (18,7 x 14mm).
Các máy ảnh du lịch (point-and-shoot) như Canon PowerShot SX280 HS và Samsung Galaxy Camera đều sử dụng cảm biến 1/2,3 inch (6,17 x 4,55mm); trong khi các máy có chất lượng cao hơn như Nikon P7700 sử dụng cảm biến 1/1,7 inch (7,44 x 5,58mm).
iPhone 5s và HTC One có cảm biến 1/3 inch (4,8 x 3,6mm) và số lượng pixel ít hơn. Lumia 1020 có cảm biến CMOS 1/1,5 inch với 41MP. Sony Xperia Z1 có cảm biến 1/2,3 inch với 20,7MP. Galaxy S4 Zoom cũng có cảm biến 1/2,3 inch song chỉ có 16MP.
Cuộc chiến megapixel
Chắc hẳn bạn đã nghe câu chuyện về “số chấm” trên máy ảnh, theo đó máy có càng nhiều megapixel thì ảnh càng đẹp. Điều này là không chính xác. Bạn không chỉ cần nhiều pixel mà cần số lượng pixel phù hợp với kích cỡ cảm biến, và cả 2 con số này cũng cần phải phù hợp với mục đích chụp ảnh của bạn. Nếu bạn cần chỉnh sửa nhiều và in khổ lớn, bạn nên sử dụng cảm biến có số lượng MP lớn. Nếu chỉ chụp ảnh để chia sẻ lên mạng xã hội hoặc in khổ vừa, bạn không cần tới độ phân giải quá cao. Các bức ảnh có độ phân giải cao sẽ có kích cỡ lớn, gây “nặng” máy khi chỉnh sửa.
Không chỉ có vậy, các cảm biến có kích cỡ quá nhỏ song lại được nhồi nhét quá nhiều megapixel sẽ chụp ảnh trong điều kiện thiếu sáng kém hơn và tạo ra nhiều artifact (sai lệch điểm ảnh, ảnh giả).
Lời khuyên khi mua máy ảnh
Khi mua máy ảnh, hãy luôn để ý xem sản phẩm mà bạn cân nhắc sử dụng cảm biến loại nào. Loại cảm biến và kích cỡ cảm biến là một phần quan trọng quyết định tới kích cỡ, độ phân giải của ảnh, hiệu năng hoạt động của cả máy ảnh cũng như giá thành của chúng.
Việt Dũng (Theo Techhive)
