Nhiếp ảnh thuật toán là gì? Phần mềm sẽ giúp xoá nhoà khoảng cách giữa camera điện thoại và máy ảnh chuyên nghiệp?

Nhiếp ảnh thuật toán là gì? Có phải đang là một xu thế mới trong giới công nghệ? Công nghệ này sử dụng các thuật toán và kĩ thuật phần mềm để bù đắp và cải thiện chất lượng hình ảnh, giúp người dùng có thể chụp những bức ảnh đẹp hơn mà không cần phải thay đổi quá nhiều về phần cứng.

Nhiếp ảnh thuật toán là gì? Ra đời như thế nào?

Qua nhiều năm phát triển, camera của điện thoại đã đạt được nhiều bước tiến quan trọng, bao gồm sự phát triển của các cảm biến và khả năng thu nhận tín hiệu điện tử. Tuy vậy, vì tính thẩm mĩ của điện thoại nên ống kính và cảm biến vẫn còn gặp nhiều giới hạn về mặt vật lý, một trong số đó là kích thước. Khi đó, chất lượng ảnh đầu ra cũng bị ảnh hưởng. Bởi vì cảm biến càng nhỏ, độ rộng của pixel càng bé và ánh sáng đi đến bề mặt cảm biến càng ít nên ánh sáng từng pixel thu nhận được ngày càng ít đi.

Bạn có thể tưởng tượng việc ánh sáng đi đến cảm biến và được thu nhận bởi các pixel cũng giống như việc chấm từng điểm màu để vẽ nên một bức tranh. Mỗi pixel là một điểm màu trong tranh. Để tranh được đẹp và sắc nét, bạn cần nét chấm nhỏ và nhiều. Nếu nét chấm quá lớn, các chi tiết nhỏ sẽ bị mất, đường nét cũng không còn rõ ràng nữa.

Để khắc phục lại những khuyết điểm đó, nhiếp ảnh thuật toán đã được ra đời. Dẫn đầu trong lĩnh vực này các ông lớn của công nghệ như Google, Apple, Samsung,...

Nhiếp ảnh thuật toán là sử dụng các thuật toán và thậm chí là Machine Learning (sử dụng máy tính để giải quyết các vấn đề có cấu trúc giống nhau), ta có được các bức ảnh sắc nét và rõ ràng chỉ với các ống kính và cảm biến bình thường.

Như đã nói ở trên, một trong những giới hạn vật lý của máy ảnh trên điện thoại là kích thước. Trong khi các cảm biến trên máy ảnh thường rơi vào khoảng 35 mm, thì các cảm biến ở máy ảnh trên điện thoại chỉ rơi vào khoảng 10 mm.

Thậm chí một trong những dòng smartphone có cảm biến lớn nhất là Panasonic Lumix CM1 cũng chỉ dừng lại ở kích thước khoảng 20 mm.

Ngoài ra, tiêu cự và khẩu độ ống kính trên máy ảnh cũng bị giới hạn, chỉ có một vài stop nhất định và không có quãng rộng như các máy ảnh chuyên nghiệp thông thường. Thậm chí, ngay cả vật liệu kính làm thấu kính cũng bị giới hạn. 

Thế nhưng tại sao ta vẫn thường thấy các bạn blogger hoặc các nhiếp ảnh gia nghiệp dư đăng những bức ảnh chụp bằng điện thoại đẹp và sắc nét không thua gì máy ảnh chuyên nghiệp?

Ngoài chuyện tay nghề chụp cao, phần lớn là nhờ các thuật toán bên trong chiếc điện thoại được sử dụng. Khi cảm biến và ống kính đều có kích thước nhỏ, lượng ánh sáng đi đến và được thu lại bởi cảm biến cũng ít hơn so với máy ảnh thông thường. Lượng thông tin thu được ít hơn, nhưng phải đảm bảo kích thước ảnh như nhau.

Để bù đắp cho việc này, kèm trong máy ảnh thường có phần mềm để tăng cường tín hiệu điện nhận được từ sensor. Tuy nhiên điều đó cũng khiến các tín hiệu điện của chính hoạt động của điện thoại và cảm biến bị lẫn vào cũng được tăng cường, dẫn đến chất lượng hình ảnh thu được bị nhiễu.

Những vệt nhiễu đó được thể hiện bằng các chấm đỏ, xanh lá và xanh dương xuất hiện có trật tự nhất định trên ảnh. Chúng ta thường hay gọi đó là noise, hoặc "bụi". Đó là lý do vì sao khi chụp ngoài trời nắng sáng thì ảnh đẹp ngất ngây, còn chui vào bóng râm thì dễ xuất hiện nhiễu hạt là vậy.

Để giải quyết vấn đề này, các các công ty đã phải nghiên cứu rất nhiều giải pháp khác nhau. Một trong những giải pháp thành công nhất là chồng ảnh. Tuy nhiên, chất lượng tấm ảnh cuối cùng được cho ra tuỳ thuộc vào số lượng, chất lượng ảnh được chồng và thuật toán xử lý có tốt không.

Chồng ảnh có thể giảm bụi một cách đáng kể, tăng dải tần nhạy sáng cho hình ảnh và cải thiện những bức ảnh chụp tối, thậm chí là còn cải thiện độ phân giải của tấm ảnh được chụp.

Kĩ thuật này không phải là mới, thậm chí đã được sử dụng từ khi nhiếp ảnh chỉ mới ra đời. Bằng cách chồng ảnh, ta có thể vừa lấy được các chi tiết sắc nét khi không bị phơi sáng quá mức, lại vừa lấy được khoảng sáng chính xác của khung cảnh.

Chúng thường được sử dụng trong nhiếp ảnh tĩnh vật. Tuy nhiên, với các thuật toán thông minh hiện nay, chồng ảnh còn có thể được sử dụng cho các vật động như người, động vật,.. mà vẫn mang lại kết quả tốt trong khoảng thời gian chỉ tích tắc sau khi bạn bấm máy.

Bằng cách thu nhận từng khung hình từ lúc bạn mở ứng dụng cho đến lúc chụp ảnh, các phần mềm có thể tổng hợp và chồng hình ngay trong tích tắc khi bạn bấm máy. Từ đó cho ra những khung hình tuyệt đẹp không thua kém gì các máy ảnh chuyên nghiệp.

Trang công nghệ Engadget cũng vừa cho ra video giải thích chi tiết về các thuật toán trong nhiếp ảnh, bạn có thể xem video gốc dưới đây.

Tổng kết

Trong tình hình hiện nay, xu hướng phát triển nhiếp ảnh thuật toán ngày càng mở rộng và phát triển, cùng mức giá kinh tế của điện thoại và chất lượng ảnh không quá khác biệt so với máy ảnh. Không biết các dòng máy ảnh chuyên nghiệp có chịu nổi làn sóng công nghệ mới này không nhỉ?

Nguồn: Engadget

Xem thêm:

• Tìm hiểu về chụp ảnh macro trên điện thoại: Nghe thì tưởng dễ nhưng liệu chắc bạn đã làm được?
• Đánh giá công nghệ Space Zoom (100x) trên Galaxy S20 Ultra: Hay đó, ấn tượng đó nhưng có thực dụng hay không?