Header ads

Header ads
» » Bảng tổng kết 6 năm của DxOMark cho thấy sự phát triển vượt bậc của camera di động

DxOmark vừa công bố bảng tổng hợp kết quả đánh giá smartphone từ lúc họ bắt đầu (năm 2012) đến nay. Nhìn vào biểu đồ, chúng ta có thể thấy camera điện thoại đã có nhưng bước phát triển vượt bậc, đặc biệt trong gia đoạn 2012-2015. Giai đoạn từ 2015-2017, chất lượng camera di động đã vượt xa so với trước đây và có dấu hiệu chững lại khi chạm ngưỡng. Một xu hướng nữa là các nha sản xuất cố tạo ra chiếc điện thoại chụp ảnh đẹp nhưng khả năng quay video thì lại cách khá xa.

Đang tải overall_new-1-2.png…

Trong những năm qua, nhà sản xuất liên tục đẩy mạnh việc phát triển cảm biến ảnh để đạt chất lượng ảnh tốt hơn. Khi công nghệ bắt đầu chững lại, nhà sản xuất tìm cách tăng kích thước cảm biến, mở khẩu độ lơn hơn nhằn cải thiện khả năng chụp thiếu sáng nói chung và chất lượng ảnh nói riêng. Trong thời đại ngày nay, "mỏng" là một yếu tố quan trọng để tăng vẻ đẹp thiết kế, vì thế nhóm thiết kế camera di động cũng gặp nhiều khó khăn hơn để có thể tăng chất lượng ảnh mà ko làm thiết bị phình ra. Chúng ta hãy nhìn lại hành trình 6 năm đẩy mạnh chất lượng ảnh di động của các nhà sản xuất di động.

I. Sự nhiễu hạt và chi tiết bề mặt
Đang tải noise_new2-1-2.png…
1. Kích thước cảm biến và khẩu độ là yếu tố cân nhắc đầu tiên:
Nokia 808 là ví dụ kinh điển về lợi ích của cảm biến kích thước lớn. Cảm biến lớn giúp thu được nhiều dữ liệu hơn, cho chi tiết nhiều hơn. Cảm biến lớn còn thu được nhiều ánh sáng hơn, giúp ảnh chụp trong điều kiện thiếu sáng trong trẻo và tốt hơn. Nhờ đó chất lượng khử nhiễu của Nokia 808 thậm chí còn mạnh hơn Pixel 2, vốn là chiếc smartphone có chất lượng hình ảnh tốt nhất hiện nay.

Ngày nay, với sức ép từ việc thiết kế mỏng nhẹ, các nhà sản xuất đã tìm những cách khác như tăng khẩu độ ống kính, tối ưu hoá thuật toán xử lý ảnh và kết hợp OIS để chụp ở tốc độ màn trập thấp. Những điều đó giúp các thế hệ smartphone sau này đạt chất lượng ảnh cao hơn Nokia 808 dù kích thước nhỏ hơn rất nhiều.

2. Chip xử lý ảnh (image signal processor - ISP) đang tạo ra sự khác biệt
iPhone 6 là một ví dụ điển hình cho sự quan trọng của ISP. Dù sử dụng chung phần cứng với iPhone 5S nhưng thế hệ sau lại dễ dàng đạt được chất lượng ảnh cao hơn, ít nhiễu hơn, chi tiết bề mặt nhiều hơn. Tất cả là nhờ ISP mới. Lúc đó là năm 2014, Apple không tiết lộ họ đã làm gì với ISP trên chip Apple A8 nhưng dường như nó hỗ trợ kỹ thuật TNR. Một năm sau, Google ra mắt công nghệ HDR+ trên Nexus 6P để cạnh tranh. Công nghệ của Google xử lý trực tiếp dữ liệu RAW của cảm biến, ghép 10 bức ảnh RAW để có kết quả cuối cùng, bỏ qua ISP.

Đang tải noise1b-2.png…
Những ảnh này được chụp trong cùng 1 điều kiện ánh sáng yếu (5 lux) với các yếu tố thiết lập môi trường giống nhau. Có thể thấy iPhone 6 cho kết quả nhảy vọt so với iPhone 5s dù phần cứng của máy ảnh là như nhau. Trong khi đó iPhone 7 Plus với cảm biến mới độ phân giải cao hơn, khẩu độ lớn hơn, có chống rung quang học lại cho ra kết quả không mâý khác biệt so với iPhone 6. Đến iPhone X thì sự khác nhau là thấy rõ nhờ sự thay đổi quan trọng của chip A11 Bionic - Con chip thông minh nhất và mạnh nhất của Apple.


Đang tải noise3-1-2.png…
Tiếp Theo hãy so sánh những thiết bị cao cấp nhất của các hãng. Nhìn vào những hình ảnh này, chúng ta có thể thấy 2 trường phái hoàn toàn khác biệt và rất đặc trưng trong thế giới Smartphone ngày nay: Chọn ảnh trong trẻo nhưng ít chi tiết hay chọn ảnh chi tiết nhưng nhiễu hạt?

Samsung chọn cách khử nhiễu thật mạnh để giảm tối đa sự nhiễu hạt có thể nhìn thấy bằng mắt, nhưng bù lại chi tiết lại mất đi nhiều, Trong khi đó Google chấp nhận sự nhiễu hạt để đạt được độ nét và chi tiết cao. Apple và Huawei chọn sự cân bằng giữa 2 yếu tố.

II. Khả năng thu nhận ánh sáng

Đang tải exposure_new-1-2.png…
1. Phần mềm và phần cứng ngày càng làm việc nhịp nhàng hơn, thông minh hơn

Nhờ vào sự phối hợp ngày càng tốt của phần mềm và phần cứng mà khả năng thu nhập ánh sáng/dữ liệu ngày càng tốt hơn. Nhìn vào ví dụ dưới đây, tất cả các thiết bị được chụp trong cùng điều kiện ánh sáng rất thấp (1lux)
Đang tải exposure1b-2.png… Đang tải exposure2-1-2.png…
Nokia 808 cho kết quả quá tệ dù cảm biến rất lớn, lớn hơn nhiều so với các đối thủ còn lại. Nguyên nhân là vì chip xử lý ảnh của thiết bị quá kém và chưa hoạt động tốt. Trong khi đó iPhone 5s cho kết quả tốt hơn nhưng vẫn cho cảm giác tối, thiếu sáng. Lý do được giải thích là do Apple vẫn luôn cố gắng khống chế nhiễu hạt nên không thể đẩy sáng hơn và triết lý xử lý ảnh của Apple lúc đó cho rằng nên để hơi tối để tạo cảm giác thật với môi trường thực tế. S7 lại thuộc nhóm cao cấp hơn với chất lượng thu nhận ánh sáng tốt hơn.

2. Auto HDR
Chế độ Auto HDR là một phần quan trọng ngày nay mà các nhà sản xuất hướng tới. Nó thể hiện sự đơn giản và thông minh của thiết bị trong việc xử lý hình ảnh mà không cần người dùng bật tắt HDR bằng tay. Thậm, chí trên iPhone 8/8 Plus và X, Apple còn ẩn hẳn chế độ manual HDR ra khỏi ứng dụng chụp ảnh.

Đang tải exposure3b-3.png…
Đây là chế độ HDR ở một bối cảnh chênh sáng mạnh. Có thể thấy khả năng chụp AutoHDR của iPhone càng về sau càng có sự tiến bộ rõ rệt.

Đang tải exposure4b-3.png…
Trong ví dụ này, vì không có khả năng nhận diện khuôn mặt nên chiếc 5s đã xử lý HDR cho hậu cảnh phía sau. Đối với 7 Plus và 8 Plus thì khá hơn nhiều.

III. Chống rung hình ảnh khi quay video
1. Chống rung bằng phần mềm

Chống rung video là một trong những tính năng đòi hỏi sự kết hợp của rất nhiều phần cứng để hoạt động. Trên những thiết bị cũ như Nokia 808 hay Samsung Galaxy S5, tính năng chống rung này xử lý bằng phần mềm. Các thuật toán sẽ nhận diện sự chuyển động và tính toán sự bù trừ khung hình, xoay, dịch chuyển khung hình để bù vào sự rung. Tuy nhiên việc này khiến hệ thống chống rung dễ dàng bị nhầm giữa "sự rung" của tay với một vật thể chuyển động.
Đang tải EIS - Camera.tinhte.vn.jpg…
Apple là hãng đầu tiên giải quyết chuyện này bằng cách tích hợp dữ liệu từ con quay hồi chuyển (gyroscope) vào công nghệ chống rung. Đồng bộ được con quay hồi chuyển và dữ liệu từ cảm biến là rất khó nhưng Apple đã làm được. Trong khi đó Samsung cũng làm điều tương tự nhưng lại không đạt hiệu quả cao vì giới hạn của Android.

Hiện tại, tất cả các smartphone cao cấp đã chuyến sang dùng con quay hồi chuyển để xử lý chống rung.

2. Bộ nhớ đệm lớn + OIS = sự hiệu quả hoàn toàn vượt trội

Trong hệ thống chống rung có một công nghệ gọi là non-causal stabilization, tạm dịch là "phi nhân quả". Bằng cách sử dụng buffer video (khoảng 1 giây), hệ thống sẽ dựa vào dữ liệu quá khứ và hiện tại để phân tích, dự đoán sự chuyển động của máy quay trong tương lai. Nhờ sự dự đoán có chủ đích này mà hình ảnh sẽ rất mượt. Tuy nhiên hình ảnh sẽ bị cắt đi phần viền ngoài vì phần đó sẽ bị dịch chuyển tự do trong quá trình chống rung.

Công nghệ này đòi hỏi một lượng lớn dữ liệu từ con quay hồi chuyển và những dữ liệu này sẽ được xử lý thật chính xác. DXO cho biết công nghệ này chỉ mới bắt đầu từu 2012 hoặc 2013.

Các thiết bị sau này còn được bổ sung một công nghệ khác là chống rung quang học (OIS). Hệ thống này sử dụng motor để kéo các thấu kính treo lơ lừng nhằm bù lại sự rung động. Tuy nhiên việc này khá phức tạp vì phải kết hợp thêm 1 lớp dữ liệu nữa. Samsung đã thử trên S6 và S7 nhưng chưa ổn và kết quả là hệ thống chống rung hoạt động còn kém hơn cả chiếc iPhone 6 vốn ko có hệ thống OIS. Đến đời Note 8 thì mọi thứ đã khá hơn.

DxO cho biết mãi đến iPhone 7/7 Plus thì Apple mới có thể tích hợp OIS vào hệ thống chống rung một cách hiệu quả.

Đang tải stabilization_new-1-2.png…
Dưới đây là một số ví dụ thực tế:



Video quay bằng Nokia 808​
Nokia 808 không hề có bất kỳ công nghệ chống rung cao cấp nào, vì thế chúng ta có thể thấy hình ảnh khá rung


Video quay bằng iPhone 5s​
iPhone 5s là thiết bị đầu tiên sử dụng con quay hồi chuyển để chống rung video. Kết quả cải thiện rõ rệt


Video quay bằng S7 Edge​
Bạn có thấy video rung hơn so với iPhone 5s không? Đó là vì hệ thống chống rung OIS của Samsung chưa thực sự hoạt động tốt cùng với công nghệ non-causal stabilization.


Video quay bằng Google Pixel (đời 1)​
Google Pixel không có chống rung quang học nhưng lại được Google trang bị độc quyền công nghệ xử lý dữ liệu thô ngay khi nó vừa được ghi nhận bởi cảm biến. Trên Pixel 2 thì Google đã chuyến sang xử lỹ dữ liệu từ bộ nhớ đệm kết hợp với con quay hồi chuyển. Nhờ đó hiệu của chống rung cũng cao hơn.

IV. Lấy nét tự động

Việc lấy nét của thiết bị di động cũng là một yếu tố quyết định chất lượng ảnh. Lấy nét sai = out nét = ảnh bị hỏng. Hoặc khi quay video mà camera liên tục lấy nét thụt thò thì video thành phẩm sẽ thể hiện rõ ràng, rất khó xem. Vì thế các nhà sản xuất liên tục cho ra các giải pháp cải thiện lấy nét, từ việc thay đổi công nghệ cảm biến đến thêm các cảm biến mới

Đang tải af_new-1-2.png…

1. Lấy nét tương phản (Contrast AF)

Lấy nét tương phản là giải pháp duy nhất ở thời điểm trước năm 2015. Tuy nhiên vì phương pháp "dò tìm" của lấy nét tương phản nên nó không phù hợp với quay video. Khi dò tìm chủ thể, nó sẽ liên tục thay đổi vị trí thấu kính và khiến video sẽ out nét liên tục với tần suất cao. Đó là lý do Apple quyết định "huỷ" luôn tính năng AF khi quay video trên iPhone 5s. Điều đó khiến cho điểm lấy nét khi quay video của iPhone 5s tụt thảm hại.

2. Lấy nét Theo pha (PDAF)
Đến năm 2015, Samsung Galaxy S5 tiên phong mang công nghệ lấy nét Theo Pha (Phase Detect AF) lên thiết bị di động và sau đó là iPhone 6. Tuy nhiên PDAF có nhược điểm là hoạt động kém trong điều kiện thiếu sáng. Đó là lý do điểm lấy nét trong điều kiện thiếu sáng của iPhone 6 còn thâos hơn cả iPhone 5s

Đến iPhone 6s, Apple quay trở lại tập trung cho lấy nét tương phản, trong khi đó Samsung tiếp tục cải thiện hệ thống PDAF và điều đó giúp hệ thống lấy nét trên Galaxy S6 đạt điểm cao.

3. Cảm biến Dual-pixel và cảm biến laser
Đang tải dual Pixel AF Galaxy S7.jpg…

Trong khi Apple vẫn đang tìm cách dung hoà PDAF và Contrast AF, Samsung và Google đã bỏ xa Apple ở tốc độ lấy nét nhờ hệ thống cảm biến laser và cảm biến Dual Pixel mới.

Chiếc Galaxy S7 là thiết bị đầu tiên trang bị cảm biến Dualpixel, chia mỗi điểm ảnh trên cảm biến làm 2 và mỗi điểm ảnh sẽ đảm nhiệm công việc lấy nét theo Pha. Điều này gúp đẩy tốc độ lấy nét lên rất nhanh mà vẫn thu được lượng ánh sáng tốt. Công nghệ Dual Pixel này được Canon giới thiệu lần đầu năm 2013 và Samsung đã đưa nó lên Smartphone, tạo ra một ưu thế lớn vào năm 2016.

Google Pixel thì không có có Dual Pixel, nhưng lại được trang bị cảm biến laser để đo khoảng cách từ máy đến chủ thể. Laser là ánh sáng và tốc độ cực nhanh nên có thể cung cấp thông tin cho hệ thống lấy nét kịp thời để có thể lấy nét chính xác hơn. Đến đời Pixel 2, Google chính thức đưa công nghệ Dual Pixel vào cảm biến, kết hợp cảm biến laser để đạt được kết quả số 1 của DxOMark hiện nay.

Còn Apple? Nếu muốn tích hợp Dual Pixel vào cảm biến thì rất khó vì cảm biến của Apple hiện tại không đủ lớn để làm việc này

V. Zoom và Camera kép
Zoom là một điêm yếu của smartphone so với máy ảnh kỹ thuật số. Vì máy quá mỏng nên smartphone không thể tích hợp hệ thống zoom, vì thế các nhà sản xuất bắt đầu chuyển sang hướng tích hợp nhiều camera có tiêu cự khác nhau.

Đang tải zoom_new-1-2.png…

Hiện tại chiếc Nokia 808 vẫn là thiết bị có khả năng zoom cho chất lượng ảnh cao nhất trong điều kiện thiếu sáng nhờ cảm biến lớn và độ phân giải cao 41MP.

iPhone 7 Plus là thiết bị đâu tiên của Apple cho chất lượng ảnh tốt khi zoom trong điều kiện đủ sáng nhờ camera kép. Trong điều kiện thiếu sáng, camera kép của Apple đuổi sức vì cảm biến ảnh trên camera tele của 7 Plus nhỏ hơn camera góc rộng. Đó là lý do Apple quyết định dùng camera góc rộng để zoom kỹ thuật số khi gặp điều kiện thiếu sáng.

iPhone 8 Plus không cải thiện hơn 7 Plus là khác nhưng đối với iPhone X thì câu chuyện lại khác. Nhờ hệ thống chống rung quang học cho camera tele nên điểm số zoom thiếu sáng của iPhone X cao nhất trong họ iPhone. Bằng công nghệ tương tự, Galaxy Note 8 hiện đang có điểm số cao nhất khi zoom trong điều kiện thiếu sáng.

Huawei đi Theo con đường khác: Dùng cảm biến đơn sắc để thu nhận thêm dữ liệu hình ảnh và zoom bằng camera màu. Kết quả cuối cùng được "trộn" từ 2 camera và cho chất lượng ảnh cao hơn. Tuy nhiên, kết quả cuối cùng vẫn không thể nào bằng camera tele "xịn" như iPhone X hay Note 8.

Đang tải zoom11-1.png…

V. Bokeh
Vì cảm biến nhỏ và giới hạn vật lý nên camera của điện thoại không thể có độ sâu trường ảnh (DOF) mỏng hay chúng ta còn gọi không "xoá phông" tốt. Để giả lập hiêu ứng "xoá phông", các nhà sản xuất tìm cách tạo ra bokeh giả bằng cách sử dụng phần mềm để phân tích chủ thể với hậu cảnh và làm nhoè phần hậu cảnh đi.

Nokia 808 và iPhone 5s không có tính năng giả bokeh nhưng nhờ cảm biến lớn nên DOF của Nokia 808 vẫn khá dày. Chiếc S6 là thiết bị đầu tiên có khả năng giả bokeh nhưng điểm lại quá thấp vì phần mềm lúc đó còn quá đơn giản để bóc tách chủ thể/hậu cảnh. Kết quả là ảnh thành phẩm không tốt.

Google Nexus 6P thì yêu cầu người dùng đưa máy dịch chuyển lên trên để tạo bản đồ độ sâu. Kết quả có phần khả quan hơn nhưng sự bóc tác vẫn rất "lỗi" :D

Chiếc Huawei P9 là thiết bị đầu tiên dùng camera kéo để xoá phông. Điều đó giúp P9 dễ dàng đạt điểm số cao hơn các thiết bị chỉ có 1 camera.
Đang tải bokeh_new2-1-2.png…
Hiện tại iPhone 8 Plus và iPhone X cho chất lượng xoá phông tốt nhất, ít cảm giác "giả tạo" nhất. Tiếp Theo là Note 8 và Pixel 2. Tuy nhiên DxOMark đánh giá khả năng tạo bokeh của Note 8 không ổn định. Về Pixel 2, thiết bị này sử dụng công nghệ Dual Pixel để thu nhận dữ liệu, kết hợp thuật toán xử lý hiệu quả nên việc bóc tác chủ thể của Pixel 2 rất hiệu quả.

Chúng ta hãy xem qua một vài ví dụ chụp trong studio với các "chướng ngại vật" khá khó:
Đang tải bokeh1-1.png… Đang tải bokeh2-1.png…

Và một vài ví dụ chụp ngoài trời

Đang tải bokeh3-1.png… Đang tải bokeh4-1.png…


Tổng kết
Nhìn lại chặng đường 6 năm, camera di động đang có những thay đổi đáng kể và nhanh hơn khá nhiều so với camera truyền thống. Tất nhiên về chất lượng thì hay mirrorless vẫn sẽ còn dẫn trước 1 thời gian dài. Nhưng sự xâm lấn của Smartphone với thế giới máy ảnh compact nói riêng và máy ảnh kỹ thuật số nói chung là không thể chối cãi. Năm nay chúng ta sẽ có smartphone với 3 camera từ Huawei hay Galaxy S9 với khả năng thay đổi khẩu độ của camera.

Hãy cùng chờ xem những điều tuyệt vời của công nghệ!

Theo DxOMark
 

About Tuấn Đinh Anh

Xinh chào bạn. Tôi là Đinh Anh Tuấn - Thạc sĩ CNTT. Email: dinhanhtuan68@gmail.com .
- Nhận đào tạo trực tuyến lập trình dành cho nhà quản lý, kế toán bằng Foxpro, Access 2010, Excel, Macro Excel, Macro Word, chứng chỉ MOS cao cấp, IC3, tiếng anh, phần mềm, phần cứng .
- Nhận thiết kế phần mềm quản lý, Web, Web ứng dụng, quản lý, bán hàng,... Nhận Thiết kế bài giảng điện tử, số hóa tài liệu...
HỌC VIỆN ĐÀO TẠO TRỰC TUYẾN:TẬN TÂM-CHẤT LƯỢNG.
«
Next
Bài đăng Mới hơn
»
Previous
Bài đăng Cũ hơn