Máy ảnh trên điện thoại thông minh của bạn không chỉ là một chiếc máy ảnh. Mỗi khi bạn chụp ảnh, nó còn làm được nhiều việc hơn là chỉ di chuyển các chấm sáng nhỏ và hiển thị chúng trên màn hình. Điều kì diệu đằng sau hậu trường là chụp ảnh điện toán, nghe có vẻ phức tạp, nhưng là một thuật ngữ khá rộng dùng để chỉ máy ảnh xử lý hình ảnh kỹ thuật số, sử dụng máy tính tích hợp, trái ngược với việc áp dụng quang học kiểu cũ.
Máy ảnh trong bất kỳ điện thoại thông minh hiện đại nào về cơ bản hoạt động như một máy tính độc lập. Nó sử dụng các lõi điện toán chuyên dụng để xử lý thông tin kỹ thuật số được cảm biến máy ảnh thu lại và sau đó chuyển nó thành hình ảnh mà chúng ta có thể nhìn thấy trên màn hình hoặc chia sẻ trên internet - hoặc thậm chí in ra và treo trên tường. Nó rất khác so với cách cũ mà các nhiếp ảnh gia sử dụng phim và phòng tối.
Máy ảnh của điện thoại về cơ bản là một máy tính độc lập.
Cảm biến hình ảnh là nơi tất cả bắt đầu. Đó là một mảng hình chữ nhật gồm các chất bán dẫn cực nhỏ, nhạy cảm với ánh sáng được gọi là các trang web. Sản phẩm cuối cùng là hình ảnh được tạo ra, cũng là một mảng hình chữ nhật nhưng được tạo bởi các pixel màu. Việc chuyển đổi không phải là một bản đồ 1-1 giữa các trang web và pixel. Đó là nơi bắt đầu xử lý hình ảnh và chụp ảnh bằng máy tính.
Cảm biến hình ảnh trong điện thoại của bạn được bao phủ bởi một mẫu bộ lọc ánh sáng đỏ, lục và lam. Điều này có nghĩa là một trang web duy nhất ghi lại ánh sáng bằng một màu duy nhất (được biểu thị bằng một dải bước sóng ánh sáng). Hình ảnh cuối cùng có tất cả ba màu có sẵn trong mỗi pixel, trong đó cường độ sáng quyết định màu mà mắt chúng ta có thể nhìn thấy.
Máy ảnh trong bất kỳ điện thoại thông minh hiện đại nào về cơ bản hoạt động như một máy tính độc lập. Nó sử dụng các lõi điện toán chuyên dụng để xử lý thông tin kỹ thuật số được cảm biến máy ảnh thu lại và sau đó chuyển nó thành hình ảnh mà chúng ta có thể nhìn thấy trên màn hình hoặc chia sẻ trên internet - hoặc thậm chí in ra và treo trên tường. Nó rất khác so với cách cũ mà các nhiếp ảnh gia sử dụng phim và phòng tối.
Máy ảnh của điện thoại về cơ bản là một máy tính độc lập.
Cảm biến hình ảnh là nơi tất cả bắt đầu. Đó là một mảng hình chữ nhật gồm các chất bán dẫn cực nhỏ, nhạy cảm với ánh sáng được gọi là các trang web. Sản phẩm cuối cùng là hình ảnh được tạo ra, cũng là một mảng hình chữ nhật nhưng được tạo bởi các pixel màu. Việc chuyển đổi không phải là một bản đồ 1-1 giữa các trang web và pixel. Đó là nơi bắt đầu xử lý hình ảnh và chụp ảnh bằng máy tính.
Cảm biến hình ảnh trong điện thoại của bạn được bao phủ bởi một mẫu bộ lọc ánh sáng đỏ, lục và lam. Điều này có nghĩa là một trang web duy nhất ghi lại ánh sáng bằng một màu duy nhất (được biểu thị bằng một dải bước sóng ánh sáng). Hình ảnh cuối cùng có tất cả ba màu có sẵn trong mỗi pixel, trong đó cường độ sáng quyết định màu mà mắt chúng ta có thể nhìn thấy.
Bước đầu tiên là áp dụng một thuật toán pha trộn thông tin màu đã chụp của cảm biến hình ảnh thành màu thực mà một pixel trong ảnh sẽ hiển thị. Tên của bước này thường được gọi là khử dấu vết.
Bước tiếp theo mà máy tính / máy ảnh của điện thoại thực hiện là sử dụng thuật toán làm sắc nét. Điều này làm nổi bật các cạnh và pha trộn các chuyển đổi từ màu này sang màu khác. Hãy nhớ rằng, mỗi pixel trong ảnh có thể chỉ có một màu, nhưng có hàng triệu màu để bạn lựa chọn. Cạnh giữa bông hoa màu đỏ và bầu trời xanh cần phải sắc nét nhưng cũng được pha trộn dọc theo cạnh. Làm được điều này đúng không phải là dễ dàng.
Tiếp theo, những thứ như cân bằng trắng và độ tương phản sẽ được giải quyết. Các quy trình này có thể tạo ra sự khác biệt lớn về chất lượng của bức ảnh, cũng như màu sắc thực tế trong đó. Những thay đổi này đều chỉ là những con số, sau khi thuật toán điện thoại của bạn xác định các cạnh màu, việc điều chỉnh màu thực tế hoặc mức độ tương phản sẽ đơn giản hơn nhiều.
Với mỗi bức ảnh bạn chụp, điện thoại của bạn đang thực hiện rất nhiều số.
Cuối cùng, dữ liệu đầu ra được phân tích và hình ảnh được nén. Các màu gần nhau sẽ được chuyển sang cùng một màu (vì chúng ta không thể thấy sự khác biệt) và nếu có thể, các nhóm pixel được hợp nhất thành một phần thông tin, dẫn đến kích thước đầu ra tệp nhỏ hơn.
Những công cụ này tạo ra hình ảnh chính xác như những hình ảnh được tạo bằng phương pháp phim cũ. Nhưng nhiếp ảnh máy tính có thể làm được nhiều hơn thế bằng cách thay đổi dữ liệu bằng cách sử dụng các thuật toán tương tự. Ví dụ, chụp ảnh chân dung thay đổi quá trình phát hiện và làm nét cạnh, trong khi chụp ảnh ban đêm thay đổi độ tương phản và thuật toán cân bằng màu sắc. Và các chế độ phát hiện cảnh "AI" trong điện thoại hiện đại cũng sử dụng tính năng chụp ảnh để xác định những gì trong ảnh - chẳng hạn như hoàng hôn - và thay đổi cân bằng trắng để tạo ra một bức ảnh đẹp với màu sắc ấm áp.
Những công cụ này tạo ra hình ảnh chính xác như những hình ảnh được tạo bằng phương pháp phim cũ. Nhưng nhiếp ảnh máy tính có thể làm được nhiều hơn thế bằng cách thay đổi dữ liệu bằng cách sử dụng các thuật toán tương tự. Ví dụ, chụp ảnh chân dung thay đổi quá trình phát hiện và làm nét cạnh, trong khi chụp ảnh ban đêm thay đổi độ tương phản và thuật toán cân bằng màu sắc. Và các chế độ phát hiện cảnh "AI" trong điện thoại hiện đại cũng sử dụng tính năng chụp ảnh để xác định những gì trong ảnh - chẳng hạn như hoàng hôn - và thay đổi cân bằng trắng để tạo ra một bức ảnh đẹp với màu sắc ấm áp.
Gần đây, sức mạnh xử lý của điện thoại thông minh ngày càng tăng đã mở rộng đáng kể sức mạnh của nhiếp ảnh điện toán. Đó là một phần lớn lý do tại sao một số điện thoại Android tốt nhất như dòng Google Pixel và các mẫu Samsung Galaxy gần đây lại chụp được những bức ảnh tuyệt vời như vậy. Sức mạnh thô sơ của những thiết bị này có nghĩa là điện thoại có thể vượt qua một số điểm yếu của cảm biến nhỏ của riêng chúng bằng khả năng chụp ảnh điện toán. Trong khi thông thường, có thể cần một cảm biến lớn hơn nhiều để chụp ảnh rõ nét trong điều kiện ánh sáng yếu, các kỹ thuật tính toán có thể làm sáng và khử nhiễu hình ảnh một cách thông minh để tạo ra những bức ảnh đẹp hơn.
Tính năng Chế độ ban đêm trên điện thoại của bạn sẽ không thể thực hiện được nếu không có tính năng chụp ảnh.
Lấy ví dụ như dòng Google Pixel. Trọng tâm của sự kỳ diệu của ứng dụng Google Camera là chụp ảnh nhiều khung hình. Đó là một kỹ thuật chụp ảnh tính toán liên quan đến việc chụp nhanh nhiều ảnh liên tiếp ở các mức độ phơi sáng khác nhau, sau đó ghép chúng lại với nhau thành một ảnh duy nhất với độ phơi sáng đồng đều. Vì điện thoại của bạn có thể đang di chuyển trong khi bạn chụp ảnh, HDR + dựa vào các thuật toán của Google để ghép hình ảnh lại với nhau mà không có bóng ma, nhòe chuyển động hoặc quang sai khác đồng thời giảm nhiễu ở các vị trí một cách thông minh. Sức mạnh tính toán trên bo mạch và mã chỉ huy nó cũng quan trọng, nếu không muốn nói là hơn cả ống kính và cảm biến.
Chụp ảnh nhiều khung hình là khả năng của hầu hết các điện thoại thông minh, bao gồm cả tính năng Night Sight của Google. Các tính năng nặng về tính toán này không chỉ mất nhiều thời gian phơi sáng trong vài giây mà còn bù đắp cho lượng lớn chuyển động diễn ra khi chụp cầm tay. Một lần nữa, sức mạnh tính toán là cần thiết để thu thập tất cả dữ liệu đó và sắp xếp lại thành một bức ảnh đẹp mắt, không bị mờ.
Tính năng Chế độ ban đêm trên điện thoại của bạn sẽ không thể thực hiện được nếu không có tính năng chụp ảnh.
Lấy ví dụ như dòng Google Pixel. Trọng tâm của sự kỳ diệu của ứng dụng Google Camera là chụp ảnh nhiều khung hình. Đó là một kỹ thuật chụp ảnh tính toán liên quan đến việc chụp nhanh nhiều ảnh liên tiếp ở các mức độ phơi sáng khác nhau, sau đó ghép chúng lại với nhau thành một ảnh duy nhất với độ phơi sáng đồng đều. Vì điện thoại của bạn có thể đang di chuyển trong khi bạn chụp ảnh, HDR + dựa vào các thuật toán của Google để ghép hình ảnh lại với nhau mà không có bóng ma, nhòe chuyển động hoặc quang sai khác đồng thời giảm nhiễu ở các vị trí một cách thông minh. Sức mạnh tính toán trên bo mạch và mã chỉ huy nó cũng quan trọng, nếu không muốn nói là hơn cả ống kính và cảm biến.
Chụp ảnh nhiều khung hình là khả năng của hầu hết các điện thoại thông minh, bao gồm cả tính năng Night Sight của Google. Các tính năng nặng về tính toán này không chỉ mất nhiều thời gian phơi sáng trong vài giây mà còn bù đắp cho lượng lớn chuyển động diễn ra khi chụp cầm tay. Một lần nữa, sức mạnh tính toán là cần thiết để thu thập tất cả dữ liệu đó và sắp xếp lại thành một bức ảnh đẹp mắt, không bị mờ.
Thực hiện ý tưởng này sang bước tiếp theo và bạn có chế độ Chụp ảnh thiên văn của Google Pixel, chế độ này sử dụng tính năng chụp ảnh điện toán để bù cho vòng quay của trái đất, tạo ra những bức ảnh rõ nét về vũ trụ trong khi cũng không phơi sáng quá mức các chi tiết phong cảnh.
Bước tiếp theo trong nhiếp ảnh điện toán, như đã thấy trong dòng Google Pixel 6, là áp dụng các kỹ thuật này vào video. Flagship năm 2021 của Google hứa hẹn sẽ mang lại mức độ xử lý HDR + tương tự được áp dụng cho ảnh tĩnh ở Pixels trước đó lên cảnh quay 4K ở tốc độ 30 khung hình / giây.
Sức mạnh của nhiếp ảnh điện toán bị hạn chế bởi lượng dữ liệu mà nó có thể thu thập từ cảm biến của điện thoại và sức mạnh xử lý số có sẵn trong điện thoại của bạn, đó là lý do tại sao nó là một trong những lĩnh vực nghiên cứu và phát triển chính của hầu hết các nhà sản xuất điện thoại lớn.
Vì vậy, khi bạn nhận thấy chiếc điện thoại tiếp theo của mình chụp ảnh đẹp hơn so với mẫu mà nó đang thay thế, rất có thể đó không chỉ là phần cứng máy ảnh chịu trách nhiệm. Đúng hơn, đó là toàn bộ hệ thống máy tính đằng sau nó.
Xem thêm:
Kim Xuân
Nguồn: androidcentral
Nguồn: androidcentral
