Kích thước cảm biến và thước đo của những smartphone chụp ảnh đẹp như máy ảnh chuyên nghiệp

Những chiếc smartphone đầu tiên không phải là những con “quái vật” về khả năng chụp ảnh như ngày nay. Trong khi hầu như các model flagship trên thị trường hiện nay đều sở hữu camera cực kỳ chất lượng với nhiều tính năng độc đáo và khả năng chụp ảnh ấn tượng.

Trong khi nhiếp ảnh thuật toán đang nhận được khá nhiều sự quan tâm thì cảm biến lớn vẫn là một yếu tố không thể bỏ qua khi nhắc đến một chiếc smartphone có khả năng chụp đẹp và chất lượng.

Tại sao kích thước cảm biến lại quan trọng?

Trong nhiều năm qua, đông đảo người dùng đều chỉ quan tâm đến độ phân giải của camera hoặc số chấm mà các nhà sản xuất công bố để “ước lượng” cái gọi là chất lượng hình ảnh.

Đây là những chỉ số quan trọng và đáng tin cây trong những năm đầu phát triển của camera trên smartphone. Vào những năm 2000, một camera 5MP chắc chắn sẽ đem lại chất lượng hình ảnh tốt hơn một camera VGA.

Tuy nhiên giờ đây khi khoảng cách công nghệ đang dần được khỏa lấp thì việc đánh giá hiệu quả chụp ảnh từ camera không còn chỉ dựa trên độ phân giải nữa. Chúng ta đã từng thấy những chiếc smartphone có camera chỉ 12MP, 16MP nhưng vẫn cho ra những bức ảnh đẹp và chất lượng hơn máy có camera 108MP.

Việc tăng độ phân giải giờ đây không mang lại những cải tiến đáng chú ý như trước kia. Nhiều smartphone tầm trung trang bị camera độ phân giải siêu cao nhưng kết quả thu về kém hơn đáng kể so với một chiếc máy ảnh DSLR hoặc mirrorless có số chấm thấp hơn. Nguyên nhân khá dễ hiểu vì smartphone chỉ trang bị các cảm biến hình ảnh có kích thước nhỏ do hạn chế không gian. Do đó ảnh thu được chắc chắn sẽ không thể nào “chi tiết” bằng ảnh chụp từ cảm biến lớn hơn ngay cả khi số chấm của camera trên smartphone nhiều hơn.

Nói một cách đơn giản, cảm biến hình ảnh nhỏ hơn sẽ thu được ít ánh sáng hơn. Điều này dẫn đến chất lượng hình ảnh kém hơn, đặc biệt là trong các tình huống thiếu sáng.

Ngược lại, các cảm biến lớn hơn sẽ hỗ trợ dải dynamic range rộng hơn và phơi sáng tốt hơn mà không cần dùng đến các giải pháp thay thế như tăng ISO hoặc tăng độ sắc nét kỹ thuật số. Cảm biến lớn hơn rõ ràng là điều kiện tiên quyết cho một bức ảnh chất lượng.

Bởi vậy với những lợi thế của cảm biến kích thước lớn, không ngạc nhiên khi chúng ta thấy các nhà sản xuất smartphone đang tập trung cải tiến kích thước cảm biến qua từng năm. Trước đây nhiều hãng đã sớm làm điều này với các sản phẩm như Sony Ericsson Satio và Samsung Pixon 12 nhưng phải tới bây giờ, các hãng mới quan tâm nhiều hơn tới kích thước cảm biến.

Nokia N8 và 808 PureView: Cảm biến smartphone kích thước lớn đầu tiên

Nokia N8 và 808 PureView ra mắt vào đầu những năm 2010 là những chiếc smartphone sở hữu cảm biến hình ảnh siêu khủng vào thời điểm đó. Với độ phân giải 12MP và kích thước cảm biến 1/1,83-inch, Nokia N8 sở hữu thông số kỹ thuật thậm chí còn tốt hơn cả máy ảnh point-and-shoot ra mắt vào năm 2010.

Cùng thời điểm đó, Galaxy S3 của Samsung chỉ trang bị cảm biến 1/3 inch nhỏ hơn đáng kể. Trong khi đó, cảm biến của iPhone 5 thậm chí còn nhỏ hơn với kích thước chỉ 1/3,2 inch. Thật vậy, tiêu chuẩn dành cho smartphone thời đó là phải trang bị cảm biến nhỏ dưới 1cm. Cảm biến một inch chỉ dành riêng cho máy ảnh DSLR và máy ảnh chuyên nghiệp.

Thế mới thấy Nokia đã đi trước thời đại như thế nào.

Mặc dù N8 đã đi trước trước rất nhiều đối thủ nhưng Nokia không dừng lại ở đó. Vào năm 2012, công ty ra mắt thêm Nokia 808 PureView. Chiếc máy này trang bị cảm biến 41MP với kích thước 1/1,2 inch thậm chí còn lớn hơn.

Những tiến bộ về sức mạnh xử lý cũng cho phép máy có thể xử lý oversampling tốt hơn, bao gồm việc kết hợp các điểm ảnh lân cận thành một điểm ảnh chung, giúp tăng độ nhạy sáng.

Hiện nay trên một số smartphone cũng có một công nghệ tương tự mang tên pixel binning. Có thể thấy Nokia thời điểm đó đã đi rất xa trước các đối thủ. Chỉ là vì Nokia đã chọn sai chiến lược dẫn đến cái kết không ai mong muốn.

Cảm biến máy ảnh lớn trên smartphone trong những năm qua

Mặc dù Nokia 808 PureView là một bước đột phá kỹ thuật nhưng ngành công nghiệp smartphone không mấy quan tâm tới công nghệ này cho tới thời điểm hiện tại.

Một ngoại lệ nổi bật là chiếc máy ảnh kiêm smartphone có tên Panasonic Lumix Smart Camera CM1 ra mắt vào năm 2014. Máy trang bị cảm biến 1 inch thậm chí còn lớn hơn. Tuy nhiên nó phải trả giá vì thiết kế quá cồng kềnh so với các model smartphone Android thời điểm đó.

Tuy nhiên ở phân khúc phổ thông, những cải tiến về kích thước cảm biến không xuất hiện cho đến cuối những năm 2010. Hầu hết các nhà sản xuất tiếp ra mắt smartphone với kích thước cảm biến dao động chỉ từ 1/3 đến 1/2 inch.

Ngay cả smartphone lấy camera làm trung tâm của Samsung như Galaxy S4 Zoom và Galaxy K Zoom cũng chỉ có cảm biến 1/2,3 inch, khá nhỏ theo tiêu chuẩn hiện đại. Thật vậy, gần đây như dòng Galaxy S10 và Pixel 5, cảm biến xấp xỉ 1/2,5 inch đã là một tiêu chuẩn.

Các thương hiệu Trung Quốc như Huawei và Xiaomi cuối cùng đã vượt qua ngưỡng 1/2 inch. Huawei Mate 20 Pro ra mắt vào năm 2018 trang bị cảm biến 1/1,7 inch. Kết hợp với khẩu độ lớn f /1.8, smartphone của Huawei mang lại chất lượng hình ảnh chụp đêm tốt hơn hầu hết các đối thủ. Trên thực tế, khả năng thu nhận ánh sáng tăng lên của Mate 20 Pro cho phép nó cạnh tranh với tính năng Night Sight trên Pixel sử dụng thuật toán của Google.

Một thập kỷ sau, Xiaomi Mi 11 Ultra cuối cùng đã vượt qua cảm biến khổng lồ của Nokia 808 PureView.

Đến năm 2020, hầu hết các smartphone cao cấp bao gồm cả Oppo Find X2 Pro và Samsung Galaxy S21 Ultra đều dùng cảm biến có kích thước ít nhất là 1/1,5 inch. Một năm sau, Xiaomi Mi 11 Ultra trang bị cảm biến 1/1,12 inch qua đó chính thức phá kỷ lục của Nokia 808 PureView và báo trước một kỷ nguyên của cảm biến hình ảnh kích thước lớn đã bắt đầu.

Tương lai của cảm biến điện thoại thông minh sẽ như thế nào?

Smartphone có cảm biến hình ảnh lớn đang dần trở nên phổ biến trong năm 2022 này. Điều này đặc biệt đúng ở phân khúc smartphone cao cấp.

Vào năm 2021, Pixel 6 đã chuyển sang cảm biến chính 1/1,31 inch, nhảy vọt so với các đối thủ. Trong khi đó, iPhone 13 đã chuyển sang cảm biến 1/1,9 inch, lớn hơn đáng kể so với cảm biến 1/2,55 inch của các thế hệ iPhone trước.

Tất nhiên một chiếc smartphone có cảm biến hình ảnh lớn hơn sẽ phải đánh đổi với việc cụm camera sẽ trông hơi lồi và một vài vấn đề khác.

Ví dụ, Xperia Pro-I của Sony trang bị cảm biến 1 inch trên danh nghĩa. Tuy nhiên, kích thước hạn chế của smartphone đồng nghĩa với việc Sony chỉ có thể lắp một ống kính đủ lớn để tận dụng khoảng 60% cảm biến. Cuối cùng, Xperia Pro-I có khả năng thu thập ánh sáng tương tự như iPhone 13 hoặc Pixel 6, mặc dù có cảm biến rất lớn theo công bố. Xiaomi sau đó đã khắc phục hạn chế này bằng một camera lớn trên Mi 11 Ultra.

Vì lý do này, phần lớn smartphone sẽ không sớm trang bị cảm biến lớn hơn 1 inch. Chúng ta đã nghe nhiều tin đồn về cảm biến 1/1,1 inch do Sony sản xuất và dự kiến ra mắt cùng Xiaomi 12 Ultra vào cuối năm 2022.

Nhìn chung, kích thước cảm biến giờ đây là một trong những yếu tố cấu thành nên chất lượng của một chiếc máy có camera chụp đẹp. Chắc chắn sẽ không hãng smartphone nào muốn đứng ngoài cuộc chơi này.

Do đó giới công nghệ đang chờ đợi những nâng cấp ngày càng chất lượng hơn nữa của camera, ví dụ những cải tiến giúp thu nhỏ kích thước không gian chiếm dụng của cảm biến nhưng vẫn giữ được kích thước cảm biến như ban đầu.