Lịch sử của camera kỹ thuật số: Từ nguyên mẫu những năm 70 nặng 4kg đến những chiếc iPhone và Galaxy bé nhỏ nằm trong túi

Ngày nay, chỉ cần cho tay vào túi là bạn đã có ngay một chiếc máy ảnh trong hình hài điện thoại nhỏ gọn. Camera trên smartphone hiện đại mang đến cảm giác như chúng đã trải qua hàng triệu năm tiến hoá từ những ngày đầu của công nghệ nhiếp ảnh, nhưng tất nhiên, khởi đầu của camera kỹ thuật số không xa như vậy.

Quay trở lại thế kỷ 20, khi máy ảnh cần fil, công nghệ máy ảnh kỹ thuật số bắt đầu như một thiết bị định vị cho các phi hành gia. Kể từ đó, Kodak, Apple và nhiều hãng khác đã đóng những vai trò quan trọng trong việc phát triển các siêu phẩm camera bỏ túi ngày nay. Hãy cùng làm một chuyến đi vào lịch sử máy ảnh kỹ thuật số, để đánh dấu các thiết bị quan trọng và công nghệ đột phá nhé.

Giai đoạn khởi đầu

Lịch sử của máy ảnh kỹ thuật số bắt đầu vào năm 1961 với Eugene F. Lally thuộc Phòng thí nghiệm Lực đẩy Phản lực của NASA. Khi không làm việc về lực hấp dẫn, ông ấy đã nghĩ về cách các phi hành gia có thể tìm ra vị trí của họ trong không gian bằng cách sử dụng cảm biến quang khảm để chụp ảnh các hành tinh và các ngôi sao.

Eugene F. Lally (1934-2014)

Năm 14 tuổi, khi film màu ra mắt, ông đã phát triển một cách để giảm thiểu vấn đề mắt đỏ khi sử dụng đèn nháy, nhưng tiếc là lý thuyết về nhiếp ảnh kỹ thuật số của ông vẫn đi trước công nghệ hiện có. Đó là câu chuyện tương tự 10 năm sau khi nhân viên Willis Adcock của Texas Instruments đưa ra đề xuất về một chiếc máy ảnh không có film (bằng sáng chế 4.057.830 của Hoa Kỳ). Phải đến 15 năm sau, máy ảnh kỹ thuật số mới trở thành hiện thực.

Camera kỹ thuật số đầu tiên

Máy ảnh tĩnh kỹ thuật số thực tế đầu tiên được phát triển bởi kỹ sư Steven Sasson của Eastman Kodak vào năm 1975. Ông đã chế tạo một nguyên mẫu (bằng sáng chế 4.131.919 của Hoa Kỳ) từ ống kính máy ảnh film, một số bộ phận của Motorola, 16 viên pin và một số cảm biến điện tử Fairchild CCD mới được phát minh lúc đó.

Nguyên mẫu chiếc máy ảnh kỹ thuật số đầu tiên do Steven Sasson của Kodak phát triển.

Chiếc máy có kích thước bằng một chiếc máy in và nặng gần 4 kg. Nó ghi lại hình ảnh đen trắng trên một cuộn băng cát-sét kỹ thuật số, và Sasson và các đồng nghiệp của ông cũng phải phát minh ra một màn hình đặc biệt chỉ để nhìn chúng.

Dòng sản phẩm iPhone 12 của Apple ngày nay có camera 12 megapixel. Đó là 12 triệu pixel trong một hình ảnh. Nguyên mẫu của Kodak có độ phân giải 0,01 megapixel và mất đến 23 giây để chụp bức ảnh kỹ thuật số đầu tiên.

Một số người cho rằng Kodak đã bỏ lỡ một cơ hội lớn khi không phát triển bước đột phá công nghệ này, vì họ đã chọn tiếp tục tập trung vào máy ảnh film. Vì vậy, bước tiếp theo trong lịch sử sẽ đến từ nơi khác.

Sự kết thúc của film?

Thiết bị tích điện kép (charged-couple devive – CCD), được phát minh vào năm 1969, là bước đột phá cho phép nhiếp ảnh kỹ thuật số phát triển. CCD là một cảm biến ánh sáng nằm sau ống kính và chụp ảnh, về cơ bản thay thế vị trí của film trong máy ảnh. Những chiếc máy ảnh đầu tiên sử dụng cảm biến CCD là những mẫu máy ảnh chuyên dụng do Fairchild sản xuất vào những năm 1970.

Hệ thống Sony Mavica camera

Đến những năm 1980, camera cầm tay bắt đầu không sử dụng film. Điều này bắt đầu vào năm 1981 khi Sony trình diễn một mẫu Mavica (Magnetic Video Camera – Máy quay video từ tính) nguyên mẫu. Tuy nhiên, nó không hoàn toàn là một máy ảnh kỹ thuật số. Cơ bản, Mavica là một camera truyền hình chụp ảnh tĩnh. Các máy ảnh điện tử analog này là tiền thân của máy chụp ảnh kỹ thuật số ở chỗ chúng ghi lại hình ảnh vào phương tiện điện tử, nhưng về mặt kỹ thuật chính, chúng vẫn ghi dữ liệu analog.

Chạy bằng pin AA, Mavica lưu trữ ảnh trên đĩa mềm 2 inch có tên Mavipaks chứa tới 50 ảnh màu để phát lại trên TV hoặc màn hình. Kích thước CCD là 570×490 pixel trên chip 10x12mm. Độ nhạy sáng của cảm biến là ISO 200 và tốc độ màn trập được cố định ở 1/60 giây.

Canon đã tung ra chiếc máy ảnh điện tử analog đầu tiên thực sự được bán trên thị trường, RC-701, vào năm 1986. Mẫu máy ảnh chuyên dụng đó được  kế thừa bởi một mẫu máy ảnh dành cho người tiêu dùng, RC-250 Xapshot, vào năm 1988. Xapshot được gọi là Ion ở Châu Âu hoặc Q- Pic ở Nhật Bản. Nó có giá 499 USD ở Mỹ, nhưng người tiêu dùng phải trả thêm 999 USD cho pin, thẻ giao diện máy tính với phần mềm và đĩa mềm.

RC-250 Xapshot (Q-Pic)

Tuy nhiên, những loại máy ảnh này không bao giờ thực sự nổi tiếng do chất lượng hình ảnh kém và chi phí quá cao. Nhờ khả năng truyền hình ảnh, chúng chủ yếu được báo chí sử dụng để đưa tin về các sự kiện như Thế vận hội năm 1984, cuộc biểu tình ở Quảng trường Thiên An Môn năm 1989 và Chiến tranh vùng Vịnh năm 1991.

Sự ra đời của camera kỹ thuật số thực sự

Chiếc máy ảnh kỹ thuật số thực sự hoạt động đầu tiên được chế tạo vào năm 1981. Nhóm Khoa học ASI của Đại học Calgary Canada đã chế tạo máy ảnh Fairchild All-Sky để chụp ảnh cực quang trên bầu trời.

Fairchild All-Sky

Máy ảnh All-Sky đã sử dụng nhiều cảm biến CCD Fairchild 100×100 pixel, đã ra đời từ năm 1973. Điều khiến Máy ảnh All-Sky thực sự kỹ thuật số là nó ghi lại dữ liệu kỹ thuật số chứ không phải analog. Trong khi đó, vào tháng 10 năm 1981, cuộc cách mạng kỹ thuật số bắt đầu với sự ra đời của máy nghe đĩa compact đầu tiên trên thế giới, Sony CDP-101.

Năm 1983, Canon ủy nhiệm cho nhà thiết kế Luigi Colani hình dung ra tương lai thiết kế của máy ảnh. Nhà thiết kế thẳng thắn tin rằng hình dáng quả trứng là hình thức cao cấp nhất và đã sử dụng triết lý “không có đường thẳng trong vũ trụ” của mình để tạo ra các ảnh concept sáng tạo này: Hy-Pro, một thiết kế máy ảnh SLR với viewfinder LCD; một chiếc máy ảnh dành cho người dùng nghiệp dư đặt tên (khá tế nhị) là Lady; Super C Bio với khả năng zoom cực mạnh và đèn flash tích hợp; và Frog là một camera hoạt động được dưới nước.

Các concept máy ảnh đầy màu sắc của Luigi Colani: Từ trên, trái sang phải:Hy-Pro, Lady, Super C Bio và Frog. Ở dưới cùng là HOMIC

Ông cũng thiết kế máy ảnh tích hợp bộ nhớ HOMIC, đây là một concept mang nét phi thuyền vũ trụ cho một máy quay video vào lưu vào bộ nhớ thể rắn. HOMIC đã được trưng bày tại triển lãm Photokina năm 1984 nhưng không bao giờ được bán.

Camera kỹ thuật số lên kệ

Chiếc máy ảnh kỹ thuật số cầm tay thực sự đầu tiên đáng lẽ phải là Fuji DS-1P vào năm 1988. Nó ghi lại hình ảnh dưới dạng tệp tin vi tính hóa trên thẻ nhớ trong 16MB SRAM do Toshiba cùng phát triển, nhưng DS-1P chưa bao giờ thực sự được bán tại các cửa hàng.

Fuji DS-1P và thẻ nhớ

Máy ảnh kỹ thuật số đầu tiên thực sự được bán ở Mỹ là Dycam Model 1. Cũng được bán trên thị trường với tên gọi Logitech Fotoman, máy ảnh này sử dụng cảm biến hình ảnh CCD, lưu trữ hình ảnh kỹ thuật số và kết nối trực tiếp với PC để download – nói cách khác , giống như những chiếc máy ảnh mà chúng ta đã quen thuộc sau này.

Logitech Fotoman

Kỹ thuật số phát triển

Các tiêu chuẩn JPEG và MPEG được tạo ra cho các tệp hình ảnh và âm thanh kỹ thuật số vào năm 1988. Digital Darkroom trở thành chương trình xử lý hình ảnh đầu tiên cho máy tính Macintosh vào năm 1988 và Adobe PhotoShop 1.0 ra đời vào năm 1990.

Mosaic, trình duyệt web đầu tiên cho phép mọi người xem ảnh qua web, được phát hành bởi Trung tâm Quốc gia về Ứng dụng Siêu máy tính vào năm 1992. Năm đó cũng chứng kiến sự ra mắt của Kodak DCS 200 với một ổ cứng tích hợp. Nó hoạt động dựa trên body của Nikon N8008s và có các tuỳ chọn đen trắng hoặc màu, có và không có ổ cứng. Độ phân giải là 1,54 triệu pixel.

Apple nhập cuộc: The QuickTake

Bạn sẽ phải là “người rừng” nếu không biết rằng Apple làm điện thoại, nhưng bạn có biết hãng cũng đã bước chân trên thị trường máy ảnh kỹ thuật số? Apple QuickTake 100 ra mắt vào năm 1994 và là máy ảnh kỹ thuật số màu đầu tiên bạn có thể mua với giá dưới 1.000 USD.

Apple QuickTake 100

Nó có cảm biến CCD 640×480 pixel và có thể lưu trữ tối đa tám hình ảnh 640×480 trong bộ nhớ trong. Mặc dù có logo của Apple, nó thực sự được sản xuất bởi Kodak. Tiếp theo là QuickTake 200 do Fujifilm chế tạo.

Apple QuickTake 200

Máy ảnh kết nối và CompactFlash

Epson ra mắt máy in phun để bàn với “chất lượng như ảnh chụp” đầu tiên vào năm 1994. Cuối năm đó, Olympus Deltis VC-1100 trở thành máy ảnh kỹ thuật số đầu tiên có thể gửi ảnh. Bạn phải cắm nó vào một modem, nhưng nó có thể truyền ảnh xuống đường dây điện thoại – thậm chí là điện thoại di động. Mất khoảng sáu phút để truyền một hình ảnh. Độ phân giải hình ảnh là 768×576 pixel, tốc độ màn trập có thể được đặt trong khoảng từ 1/8 đến 1/1000 giây và nó có khung ngắm LCD màu.

Olympus Deltis VC-1100

Kodak DC-25

Thẻ SmartMedia và thẻ nhớ CompactFlash cũng xuất hiện vào năm 1994. Máy ảnh đầu tiên sử dụng CompactFlash là Kodak DC-25 vào năm 1996.

Hình dáng hoàn thiện

Hình dáng quen thuộc của máy ảnh kỹ thuật số nhỏ gọn hiện đại ngày nay có thể nói là bắt đầu khi Casio QV-10 có thêm màn hình LCD ở mặt sau vào năm 1995. Màn hình này có kích thước 46mm (1,8 inch).

Casio QV-10

QV-10 cũng có một ống kính xoay. Ảnh được chụp bằng CCD 1/5 inch 460×280 pixel và được lưu trữ vào bộ nhớ bán dẫn, chứa tới 96 ảnh tĩnh màu. Nó còn có các tính năng quen thuộc khác hiện nay bao gồm chụp macro, tự động phơi sáng và hẹn giờ. Lúc ra mắt, chiếc máy có giá 1.000 USD.

Năm 1995, Logitech ra mắt VideoMan, webcam đầu tiên của hãng có thể cắm vào máy tính cá nhân.

Thời đại kỹ thuật số

Vào giữa những năm 1990, hình dạng máy ảnh kỹ thuật số quen thuộc đã được tạo ra và sẽ tồn tại trong thập kỷ tiếp theo hoặc hơn. Năm 1995, Ricoh RDC-1 là máy ảnh tĩnh kỹ thuật số đầu tiên có thể quay phim và thu âm thanh. Nó có màn hình LCD màu 64mm (2,5 inch) và khẩu độ f/2.8 có zoom quang 3x. Đó vẫn là thông số cơ bản của máy compact trong nhiều năm, nhưng ít nhất giá đã giảm theo thời gian. Chiếc RDC-1 có mức giá lên đến 1.500 .

Ricoh RDC-1 l

Hình dáng nhỏ gọn đã quen thuộc hiện nay tiếp tục xuất hiện với Canon PowerShot 600 vào năm 1996. Chiếc máy này được trang bị cảm biến CCD 1/3 inch, 832×608 pixel, đèn flash tích hợp, cân bằng trắng tự động và khung ngắm quang học, có màn hình LCD. Đây là camera tiêu dùng đầu tiên có thể ghi hình ảnh vào ổ đĩa cứng và có thể lưu trữ lên đến 176MB. Nó có giá 949 USD.

Canon PowerShot 600

Mặc dù đôi khi máy ảnh compact được phát hành với hình dạng kỳ lạ – chẳng hạn như Pentax EI-C90, chia thành hai phần – yếu tố hình thức cơ bản vẫn được duy trì. Vào những năm 2010, một chiếc máy ảnh nhỏ gọn có kích thước gần bằng cuộn băng cát-sét mà nguyên mẫu những năm 1970 của Steve Sasson cần để lưu lại chỉ một hình ảnh nhiễu hạt duy nhất.

Vào những năm 2010, một chiếc máy ảnh nhỏ gọn có kích thước gần bằng cuộn băng cát-sét

Máy ảnh SLR chuyên nghiệp cũng đã chuyển đổi sang kỹ thuật số. Máy ảnh DSLR có thể hoán đổi ống kính với các máy film cũ hơn, đồng thời tận hưởng những lợi ích của bộ nhớ kỹ thuật số dung lượng cao và màn hình tiện dụng ở mặt sau. Thiết kế DSLR truyền thống đang dần bị thay thế bởi các máy ảnh không gương lật của Sony, Canon, Nikon và  Micro Four Thirds (M4/3) nhỏ hơn từ Olympus và Panasonic.

Camera trên điện thoại

Tất nhiên, cuộc cách mạng kỹ thuật số cực lớn và giúp mang camera đến mọi người, chính là điện thoại có camera. 

Kyocera Visual Phone VP-210 năm 1999 và Samsung SCH-V200 năm 2000 là những chiếc điện thoại có camera đầu tiên. Vài tháng sau, Sharp Electronics J-SH04 J-Phone là chiếc điện thoại đầu tiên không cần cắm vào máy tính để trao đổi ảnh, khiến nó trở nên cực kỳ phổ biến ở Nhật Bản và Hàn Quốc. Đến năm 2003, doanh số bán điện thoại có máy ảnh đã vượt qua máy ảnh kỹ thuật số.

Kyocera Visual Phone VP-210

Năm 2007, Apple ra mắt iPhone và thời đại điện thoại thông minh thực sự bắt đầu. Máy ảnh tích hợp trong điện thoại nhanh chóng được cải thiện, nhưng một số yếu tố kết hợp lại để biến mọi người thành nhiếp ảnh gia: Bộ nhớ điện thoại lớn hơn để bạn có thể chụp nhiều ảnh hơn; Cảm biến CCD đã được thay thế bằng CMOS sử dụng ít năng lượng hơn; 3G, 4G và 5G giúp bạn có thể chia sẻ ảnh của mình ngay lập tức; và các trang web nhiếp ảnh như Flickr đã sớm nhường chỗ cho các mạng xã hội như Facebook và Instagram, như một nơi để chia sẻ những bức ảnh của bạn.

Năm 2012, Nokia đã sản xuất smartphone có camera 41 megapixel, Nokia 808 PureView. Một số bộ phim đã được quay bằng iPhone và drone tiêu dùng đã bay lên bầu trời để chụp ảnh kỹ thuật số. Những chiếc điện thoại có camera tốt nhất hiện nay thường đi kèm với hai, ba hoặc bốn camera để chụp được những bức ảnh đẹp hơn. 

Sức mạnh của smartphone cũng giải phóng khả năng sử dụng thuật toán nhiếp ảnh (computational photography), công nghệ xử lý vượt qua giới hạn của ống kính và cảm biến hình ảnh. Và từ thông dụng mới nhất là “pixel binning”, hay tính năng gộp các pixel, được sử dụng trên Samsung Galaxy S21 Ultra 5G cho camera 108 megapixel khổng lồ.

Chúng ta có thể mong đợi những tiến bộ sẽ tiếp tục đến và sẽ đến ngày những chiếc smartphone với camera hiện đại ngày nay cũng sẽ giống như những di vật từ quá khứ.

Tham khảo: CNET