Trái tim của máy ảnh số và camera hành trình là cảm biến máy ảnh hay cảm biến ảnh được làm từ silicon. Được ví như trái tim bởi chi phí sản xuất cảm biến ảnh (cảm biến hình ảnh) đôi khi chiếm 1/3 giá trị chiếc máy. Cảm biến ảnh là yếu tố ảnh hưởng tới kích cỡ, độ phân giải ảnh video, khả năng quay chụp thiếu sáng, độ sâu trường ảnh, dải nhạy sáng iso, ống kính … Đối với camera hành trình, cảm biến ảnh cũng quyết định chất lượng camera. Vì vậy, trong bài viết này KATA sẽ cùng bạn nghiên cứu về cảm biến hình ảnh của camera hành trình.
Cảm biến hình ảnh của camera hành trình ảnh hưởng lớn tới chất lượng camera
1. Cảm biến ảnh là gì?
Cảm biến ảnh là gì là câu hỏi khá nhiều người thắc mắc. Cảm biến ảnh của camera hay còn được gọi là cảm biến hình ảnh thực chất là một tấm silicon đặc biệt có chứa các tế bào quang điện còn gọi là cell quang điện.
Cảm biến ảnh trên camera phần nào giống với cấu tạo của phim bởi cũng chứa các tế bào (cell) có khả năng bắt sáng. Mỗi camera khác nhau sẽ trang bị cảm biến ảnh khác nhau tùy vào thiết kế, kỹ thuật hay công nghệ, thế nhưng nhìn chung đều sử dụng cùng một nguyên tắc dưới đây.
Mỗi cell sẽ có hàng triệu tế bào nhạy sáng hay còn gọi là photodiode trên một tấm silicon. Các tế bào nhạy sáng này sẽ tự tạo một diện tích khi có ánh sáng đi qua, nhờ có các filter phối màu rồi chuyển đến thành phần xử lý khác và cuối cùng tạo nên một hình ảnh được tái tạo từ nhiều photodiode.
Mỗi photodiode nói ở trên có thể tạo ra một pixel tương ứng trên ảnh thu được, và đây cũng chính là bắt nguồn của thuật ngữ “megapixel”. Mỗi pixel (hay mỗi photodiode) sẽ có độ nhạy sáng khác nhau và màu sắc nhận được cũng khác biệt. Hàng triệu pixel như thế hợp lại tạo nên một ảnh hoàn chỉnh.
Mỗi photodiode có độ nhạy khác nhau từ đó màu sắc hiển thị cũng khác nhau
Cảm biến hình ảnh camera quyết định chất lượng của một hình ảnh đẹp hay xấu, mờ hay nét, chất lượng cao hay thấp. Cảm biến ảnh còn ảnh hưởng tới kích cỡ tối đa mà của bức ảnh mà bạn có thể in bức ảnh này ra.
Chất lượng ảnh của camera không chỉ phụ thuộc kích cỡ vật lý của cảm biến mà nó còn phụ thuộc vào số lượng pixel (điểm nhạy sáng có trên mặt của cảm biến) cũng như kích cỡ của các pixel này.
Kích thước cảm biến hình ảnh cũng ảnh hưởng đến những chúng ta nhìn thấy qua khung ngắm, quyết định những gì chúng ta đang chụp và những gì thực sự được ghi lại trong khung hình. Các cảm biến ảnh nhỏ thường thu được hình ảnh có điểm ảnh thấp hơn so với cảm biến toàn khung hình Full-frame.
Kích thước cảm biến ảnh thông dụng trên thị trường hiện nay
2. Các loại cảm biến ảnh
Hiện tại có 2 loại cảm biến hình ảnh được sử dụng nhiều đó là cảm biến CCD (Charge Coupled Device) và cảm biến CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Hầu hết các máy ảnh camera đều sử dụng một trong hai loại cảm biến này. Mặc dù cảm biến ảnh CCD và CMOS khác nhau về thiết kế mạch thế nhưng đều thực hiện một nhiệm vụ giống nhau của cảm biến ảnh đó là biến các tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện tử cụ thể là điểm ảnh.
2.1 Cảm biến CCD
Cảm biến ảnh CCD được sử dụng trên máy ảnh kỹ thuật số mang lại chất lượng hình ảnh vượt trội so với cảm biến CMOS nhờ dải tương phản động và kiểm soát noise (nhiễu) tốt hơn.
Cảm biến hình ảnh CCD có độ nhạy sáng cao vì vậy có thể ghi lại hình ảnh trong điều kiện ánh sáng thấp từ khoảng 0,1 Lux đến 3 Lux gấp từ 3-10 lần so với cảm biến CMOS. Bên cạnh đó các vật liệu dùng sản xuất vi mạch cảm biến ảnh CCD có chi phí tốn kém hơn so với vật liệu chế tạo cảm biến ảnh CMOS do đó giá thành của cảm biến ảnh CCD cũng cao hơn CMOS rất nhiều. Đây cũng chính là lý do các thiết bị sử dụng cảm biến CCD như máy ảnh DSLR có giá đắt hơn camera thường.
Cảm biến CCD có giá thành cao hơn CMOS
2.2 Cảm biến ảnh CMOS
Cảm biến hình ảnh CMOS là cảm biến ảnh có chất lượng ảnh kém hơn so với CCD do có độ nhạy sáng thấp hơn. Tuy nhiên khi công nghệ ngày càng phát triển với các công cụ hỗ trợ thì cảm biến CMOS đã có nhiều đột phá mới khiến cho chất lượng hình ảnh thu được tăng lên đáng kể tiếp cận tiêu chuẩn CCD.
Cảm biến hình ảnh CMOS có thể sản xuất dễ dàng hơn với số lượng lớn và giá thành hợp lí do đó được lựa chọn sử dụng trong các máy ảnh SLR (Single Lens Reflex - không thay được lens). Cảm biến ảnh CMOS cũng tiêu thụ rất ít năng lượng, do đó nó được sử dụng cho đa số thiết bị di động.
3. Đặc trưng của cảm biến hình ảnh trong camera hành trình.
Cấu tạo của camera hành trình hầu hết đều sử dụng cảm biến hình ảnh là cảm biến CMOS vì những đặc trưng và ưu điểm của nó. Là thiết bị di động vì vậy cảm biến ảnh trên camera hành trình cần phải gọn nhẹ để dễ dàng lắp đặt trên xe, chi phí thấp để hạ giá thành camera hành trình. Bên cạnh đó, cảm biến CMOS cũng tiêu tốn ít điện năng giảm sức ép về năng lượng camera do đó luôn được ưu tiên lựa chọn là trái tim trong các camera hành trình.
4. Các hãng camera hành trình dùng cảm biến ảnh từ đâu?
Như đã nói ở trên cảm biến hình ảnh được sản xuất từ những khay silicon tròn (còn được gọi là wafer) có đường kính khoảng 6 inch với giá từ 5000 đến 8000 USD mỗi khay.
Mỗi khay sau quá trình gia công cắt, đục,... sẽ tạo ra khoảng 20 miếng cảm biến hình ảnh thành phẩm. Số cảm biến ảnh sẽ giảm nếu cảm biến ảnh muốn sản xuất có kích cỡ càng lớn, điều đó đồng nghĩa với số lượng cảm biến trên 1 miếng wafer sẽ giảm hơn nữa tỉ lệ hỏng cũng cao hơn. Điều này giải thích lý do tại sao máy ảnh có cảm biến càng lớn chi phí càng cao ví dụ như cảm biến ảnh Full-frame thường có giá rất cao.
Quá trình tự sản xuất cảm biến ảnh đòi hỏi kỹ thuật và công nghệ cao, hạ tầng máy móc chuyên dụng, do đó chi phí tự sản xuất cảm biến ảnh rất lớn. Vì thế, các hãng camera hành trình đều chọn giải pháp nhập cảm biến ảnh từ hãng chuyên cung cấp cảm biến ảnh với giá cả phải chăng nhất nhằm giảm giá thành camera hành trình, tăng độ cạnh tranh. Ví dụ tất cả camera hành trình VAVA của KATAVINA cung cấp đều sử dụng cảm biến ảnh của Sony công ty đứng đầu về cảm biến ảnh di động.
Camera hành trình VAVA của KATA sử dụng cảm biến ảnh của Sony
5. Thế nào là cảm biến ảnh tốt?
Để thu được hình ảnh chất lượng tốt có 2 yếu tố cơ bản đó là kích thước cảm biến và lượng ánh sáng thu được. Nếu loại trừ các yếu tố tốc độ màn trập, độ nhạy sáng ISO, khẩu độ, cảm biến ảnh tốt là cảm biến ảnh có kích thước lớn do kích thước lớn hơn sẽ thu được nhiều ánh sáng hơn từ đó quyết định được các yếu tố khác như độ sắc nét, tương phản, cân bằng trắng …
Tuy nhiên không phải cứ cảm biến ảnh lớn là tốt vì nó còn phụ thuộc vào số cell và photodiode của cảm biến ảnh. Số photodiode phải phù hợp với kích thước cảm biến ví dụ mặc dù kích thước cảm biến lớn nhưng số photodiode nhỏ thì chất lượng hình ảnh cúng không tốt. Nói ngắn gọn cảm biến ảnh tốt là cảm biến ảnh lớn được tạo nên từ nhiều photodiode.
Cảm biến hình ảnh Sony trên camera VAVA cho độ phân giải cao, hình ảnh sắc nét
Với những phân tích ở trên chắc hẳn bạn đã nắm được tầm quan trọng của cảm biến hình ảnh của camera hành trình rồi có phải không nào. Lời khuyên dành cho bạn khi lựa chọn camera hành trình là hãy lựa chọn thương hiệu camera hành trình sử dụng cảm biến ảnh xịn của SONY ví dụ như camera hành trình VAVA của KATAVINA chẳng hạn. Chúc bạn lái xe an toàn.
