Đánh giá chất lượng ảnh dựa vào loại cảm biến năm 2024

Chúng ta thậm chí còn chưa đi hết quý đầu của năm 2023, nhưng rõ ràng là hai xu hướng lớn nhất trong chụp ảnh trên điện thoại thông minh vào năm 2023 là cảm biến lớn và độ phân giải lớn.

Các nhà sản xuất như Vivo và Xiaomi đang đưa các cảm biến lớn loại 1 inch vào điện thoại của họ, dựa vào lợi ích thu thập ánh sáng và sáng tạo của một thiết bị chụp ảnh lớn hơn. Mặt khác, Samsung đang áp dụng cách ép càng nhiều pixel càng tốt vào một cảm biến nhỏ hơn, đặt cược vào tính năng tạo pixel và xử lý đa khung hình để bù đắp cho sự thiếu hụt về hiệu suất.

Vậy cách tiếp cận nào là đúng? Nếu chúng ta đang xử lý các máy ảnh truyền thống, điều đó sẽ rõ ràng hơn: mọi thứ đều bình đẳng, cảm biến lớn hơn sẽ luôn chiến thắng. Nhưng tất cả mọi thứ không bằng nhau khi nói đến máy ảnh điện thoại thông minh. Chúng chụp nhiều khung hình để tăng phạm vi động, kết hợp các pixel để đáp ứng với điều kiện ánh sáng và tự động kết hợp phơi sáng trong bóng tối gần.

The Verge đã dành một tuần để chụp bằng Samsung Galaxy S23 Ultra 200 megapixel và Vivo X90 Pro loại 1 inch và kết quả thật đáng ngạc nhiên. Chắc chắn, một cảm biến lớn sẽ thắng một số khía cạnh nhất định. Các tệp RAW của nó ít nhiễu hơn trong điều kiện ánh sáng yếu so với S23 Ultra. Ngoài ra còn có độ sâu trường ảnh nông hơn để chơi ngoài chế độ chân dung. Nhưng khi để cả hai máy ảnh tự quyết định về cài đặt và xử lý phơi sáng, đồng thời khi chụp các đối tượng di chuyển như trẻ mới biết đi thì lợi thế của cảm biến lớn hơn giảm đi đáng kể.

Cảm biến chỉ là một phần của câu chuyện

Có một điều hiển nhiênkhi so sánh các hình ảnh: cảm biến chỉ là một phần của câu chuyện. Có ống kính, phần cứng xử lý dữ liệu hình ảnh và phần mềm phân tích cảnh trước máy ảnh. Hiệu suất lý thuyết của cảm biến là một chuyện, làm thế nào tất cả các phần đó chơi cùng với các đối tượng trong thế giới thực là một vấn đề khác.

Cả Vivo X90 Pro và Samsung Galaxy S23 Ultra đều có rất nhiều camera phía sau, nhưng với mục đích của bài viết này, chúng ta sẽ tập trung vào camera chính của mỗi điện thoại. Đó là cảm biến loại 1/1,3 inch 200 megapixel với ống kính f/1.7 trên S23 Ultra và cảm biến loại 1 inch 50,3 megapixel và ống kính f/1.8 trên Vivo X90 Pro. Cả hai đều có tính năng ổn định hình ảnh quang học, nhưng chỉ có Vivo mang thương hiệu Zeiss nổi bật trên ống kính.

Cảm biến loại 1 inch không đo được inch theo đúng nghĩa đen. Cách chúng ta nói về các định dạng cảm biến hình ảnh có liên quan đến các ống camera TV cũ. Thật kỳ lạ. Điều đó nói rằng, cảm biến 1 inch này vẫn còn rất lớn so với tiêu chuẩn máy ảnh của điện thoại thông minh. Nó cung cấp diện tích bề mặt thu ánh sáng lớn hơn khoảng 1,8 lần so với cảm biến loại 1/1,3 inch trên S23 Ultra.

Càng nhiều photon càng tốt

Để bắt đầu, hãy xem xét một vài điểm mà cảm biến lớn có lợi thế rõ ràng. Nếu hai máy ảnh được thiết lập với cùng độ phơi sáng, chụp cùng một đối tượng với cùng một khung hình, bạn sẽ mong đợi một hình ảnh rõ nét hơn từ cảm biến lớn hơn. Chỉ có nhiều diện tích bề mặt hơn để hấp thụ các photon. Richard Butler tại DPReview giải thích nó tốt hơn, nhưng về cơ bản, nó chỉ là vật lý. Càng nhiều photon, càng tốt.

Tiếp theo, các cảm biến nhỏ hơn sử dụng kỹ thuật gọi là tạo pixel để nhóm dữ liệu từ các pixel riêng lẻ lại với nhau sao cho chúng hoạt động như một pixel lớn trong điều kiện ánh sáng yếu. Trong điều kiện ánh sáng mạnh, chúng hoạt động như các pixel riêng lẻ vì có đủ ánh sáng đi xung quanh nên các pixel nhỏ hơn sẽ hoạt động tốt. Bạn có được hiệu suất ánh sáng yếu tốt hơn và tính linh hoạt của cảm biến có độ phân giải cao hơn. Đó là một công nghệ cảm biến đã được sử dụng trong nhiều năm và thậm chí Apple cũng đã bắt kịp với iPhone 14 Pro, vì vậy đó là một xu hướng đang tồn tại.

Các pixel trên cảm biến Sony IMX989 của X90 Pro lớn hơn về mặt vật lý và các pixel lớn hơn sẽ thu được nhiều ánh sáng hơn. Nhưng ngay cả khi bạn tính đến tính năng tạo pixel, X90 Pro cũng có lợi thế hơn Samsung ở đây. Trong điều kiện ánh sáng yếu, cảm biến của S23 Ultra đang ghép 16 pixel nhỏ 0,6μm để tạo ra các pixel 2,4μm lớn hơn nhiều. Vivo X90 Pro chứa bốn pixel 1,6μm để tạo ra các pixel 3,2μm. Cả hai đều tạo ra hình ảnh 12 megapixel (tốt, 12,5 megapixel trong trường hợp của Vivo - Samsung thu nhỏ kích thước xuống thậm chí 12 megapixel).

Vì vậy, có, Vivo X90 Pro tạo ra các tệp hình ảnh RAW rõ ràng hơn trong điều kiện ánh sáng yếu so với Samsung S23 Ultra. Đây là những gì trông giống như ở ISO 1600 — hình ảnh của S23 Ultra rõ ràng có nhiều nhiễu hơn.

Ảnh cắt kích thước đầy đủ từ Vivo X90 Pro (trái) và Samsung S23 Ultra (phải). Cả hai đều được chụp ở ISO 1600 và phơi sáng 1/20 giây. Mỗi bức ảnh được xử lý từ tệp RAW một khung hình trong Adobe Camera Raw với tính năng giảm nhiễu được đặt thành 0.

Đó là các tệp RAW một khung hình và chúng ta chưa đưa nhiếp ảnh điện toán vào hỗn hợp. Đặt cả hai máy ảnh ở Chế độ ban đêm sẽ tạo ra sự khác biệt khá nhiều. Nếu bạn nhìn kỹ, vẫn còn một số nhiễu màu bám vào các vùng có chi tiết đẹp trong hình ảnh của S23 Ultra mà X90 Pro không thể nhìn thấy. Tuy nhiên, khi thu nhỏ kích thước xuống độ phân giải mà bạn thấy trên màn hình máy tính hoặc điện thoại, chúng trông giống nhau.

Vivo X90 Pro (trái) và Samsung Galaxy S23 Ultra (phải) ở Chế độ ban đêm. Có một số nhiễu màu lốm đốm có thể nhìn thấy trên bộ lông của thú nhồi bông mà Samsung không thể loại bỏ ngay cả khi xử lý đa khung hình.

Chế độ ban đêm hoàn toàn ổn và tốt nếu đối tượng của bạn không chuyển động, nhưng thử nghiệm thực sự đối với máy ảnh trên điện thoại thông minh là với đối tượng chuyển động trong điều kiện ánh sáng tồi tệ, một loại “cá voi trắng” để chụp ảnh trên thiết bị di động. Đó là nơi định dạng cảm biến lớn hơn có thể tạo ra sự khác biệt thực sự.

Tốc độ màn trập nhanh hơn sẽ đóng băng một đối tượng đang chuyển động để bạn có được bức ảnh sắc nét, nhưng điều đó yêu cầu ISO cao hơn để hình ảnh tổng thể của bạn đủ sáng. Vì cảm biến lớn hơn tạo ra ít nhiễu hơn trong ảnh ISO cao, hy vọng là nó có thể sử dụng tốc độ màn trập nhanh hơn trong điều kiện ánh sáng yếu và tạo ra những bức ảnh đẹp về các đối tượng chuyển động. Chụp ảnh điện toán làm cho nó phức tạp hơn thế một chút vì tốc độ cửa trập và ISO là những khái niệm linh hoạt khi bạn kết hợp nhiều khung hình, nhưng nguyên tắc cơ bản “nhiều ánh sáng hơn, ảnh đẹp hơn” được áp dụng rộng rãi ở đây.

Đáng buồn thay, chúng ta vẫn chưa tìm thấy con cá voi trắng của mình. Cả Vivo X90 Pro và S23 Ultra đều rất muốn duy trì ở tốc độ màn trập 1/120 giây khi tôi chụp ảnh trẻ mới biết đi của mình ở chế độ máy ảnh tiêu chuẩn. Điều đó không sao nếu anh ấy không di chuyển nhiều, nhưng nó không đủ nhanh để theo kịp anh ấy khi anh ấy chạy từ phòng này sang phòng khác (tốc độ mặc định của anh ấy).

Hiệu suất noise cơ bản tốt hơn của cảm biến lớn hơn dường như cũng không giúp được gì nhiều ở đây. Hình ảnh từ X90 Pro trông không chi tiết hơn hình ảnh của S23 Ultra và thông thường, hình ảnh của S23 trông đẹp hơn, ngay cả ở ISO được báo cáo cao hơn.

Trong cảnh bên dưới, cả hai máy ảnh đều báo cáo ISO khoảng 320 và tốc độ màn trập là 1/120 giây. Hình ảnh S23 Ultra trông phẳng hơn.

Ảnh cắt kích thước đầy đủ từ Vivo X90 Pro (trái) và Samsung S23 Ultra (phải). Mặc dù các cài đặt ISO được báo cáo tương tự, nhưng có nhiều chi tiết hơn trong hình ảnh của S23.

Nhiều pixel hơn - hoặc ít nhất là một ứng dụng tích cực hơn của nhiếp ảnh điện toán - có vẻ như nó sẽ đi trước một chút ở đây.

Ống kính thì thế nào?

Một điều khác về một cảm biến lớn hơn là có một ống kính lớn hơn đi kèm. Đó là một loại yêu cầu. Nó cũng là một phần của toàn bộ phương trình tốt hơn trong điều kiện ánh sáng yếu vì ống kính lớn hơn thường sẽ có khẩu độ lớn hơn. Đó là trường hợp của X90 Pro.

Trên lý thuyết, S23 Ultra dường như có khẩu độ rộng hơn ở f/1.7. Đối với máy ảnh điện thoại, khẩu độ lớn hơn thường tốt hơn, nó cho nhiều ánh sáng hơn và kiểm soát độ sâu trường ảnh nhiều hơn một chút. Nhưng khẩu độ f/1.8 trên X90 Pro thực sự lớn hơn đáng kể so với của S23 Ultra vì tổng thể ống kính lớn hơn.

Ảnh này được chụp bằng Vivo X90 Pro từ khoảng cách xa cả cánh tay. Các đèn tròn nằm ngoài tiêu điểm trong cửa sổ bên phải là hiệu ứng của sự kết hợp ống kính/cảm biến lớn hơn.

Hậu cảnh trên ảnh chụp từ S23 Ultra này sắc nét hơn một chút và các vật thể bên ngoài cửa sổ có độ rõ nét hơn.

Nếu bạn tính đến định dạng cảm biến và so sánh táo với táo, thì khẩu độ f/1.7 của S23 Ultra thực sự hoạt động giống như ống kính full-frame f/6.5, ít nhất là về khả năng thu sáng và độ sâu trường ảnh. Ống kính f/1.8 của X90 Pro tương đương với f/4.9 trên full-frame, cho phép tổng lượng ánh sáng nhiều hơn và cung cấp độ sâu trường ảnh nông hơn.

Khẩu độ lớn hơn đó là tin tốt cho X90 Pro, nhưng tin xấu là mặc dù có huy hiệu Zeiss nhỏ màu xanh lam trên ống kính, nhưng nó không tuyệt vời. Nó sắc nét ở trung tâm, nhưng có sự sụt giảm rõ ràng về chất lượng ngay bên ngoài phần trung tâm giống như quang sai hình cầu. Có quầng sáng xung quanh các điểm sáng và vết nhòe chung quanh các vùng mất nét của khung hình, trông giống như ai đó đã thoa một ít vaseline lên ống kính.

Từ khoảng cách 1,5 feet, cả hai máy ảnh đều tạo ra hậu cảnh mờ phía sau đối tượng này. Nhưng độ sâu trường ảnh của Vivo X90 Pro (trái) nông hơn so với S23 Ultra (phải) với mức độ mờ hậu cảnh lớn hơn. Quang sai của ống kính cũng có thể nhìn thấy ở dạng quầng sáng xung quanh các điểm sáng trên lá.

Quang sai hình cầu ở một mức độ nào đó là không thể tránh khỏi khi bạn chiếu hình ảnh qua kính cong lên một mặt phẳng, nhưng chưa từng thấy hiện tượng này ở bất kỳ máy ảnh điện thoại thông minh nào mà chúng ta đã thử nghiệm trong hơn một năm rưỡi qua. Có lẽ đó chỉ là một trong những mối nguy hiểm khi sớm sử dụng định dạng cảm biến tương đối mới.

Trong mọi trường hợp, bạn sẽ có được hiệu ứng bokeh tự nhiên hơn với máy ảnh của X90 Pro. Nó chỉ đi kèm với quang sai ống kính hơi khó chịu. Đặt một thương hiệu lớn trên máy ảnh của bạn không làm cho nó tốt hơn một cách kỳ diệu, nhưng dù sao thì Vivo cũng không phải là người đầu tiên thử điều đó.

Cảm biến lớn hơn mang lại hiệu suất cơ bản tốt hơn và hiệu ứng bokeh tự nhiên, nhưng nhiếp ảnh điện toán vẫn là yếu tố tạo ra sự khác biệt thực sự trong chụp ảnh di động.

Rất vui khi định dạng cảm biến 1 inch đang đến với nhiều điện thoại thông minh hơn. Thật tuyệt khi có thể làm mất nét thêm một chút hậu cảnh mà không cần chuyển sang chế độ chân dung. Và dữ liệu RAW nói lên sự thật: cảm biến lớn hơn vẫn tốt hơn cho hiệu suất nhiễu trong điều kiện ánh sáng yếu. Những người chuyên nhiếp ảnh sẽ thích một chiếc máy ảnh có cảm biến lớn hơn tạo ra hình ảnh rõ hơn hơn là cảm biến độ phân giải cao giảm nhiễu để phục vụ với nhiều pixel hơn và quá trình xử lý.

Nhưng ở cuối mỗi quy trình hình ảnh, chỉ có một điều quan trọng: hình ảnh. Về mặt kỹ thuật, X90 Pro tốt hơn về mặt kỹ thuật, nhưng xét về tổng thể, nhiều người sẽ luôn chọn S23 Ultra. Điều chỉnh màu sắc và HDR của Samsung không phải lúc nào cũng là sở thích của chúng ta, nhưng trong hầu hết các tình huống thực tế, nó chỉ hoạt động tốt hơn X90 Pro. Các pixel bổ sung hoặc các kỹ thuật tính toán hiệu quả hơn đều mang lại lợi thế cho Samsung và chúng ta sẵn sàng tận dụng lợi thế đó so với các tệp RAW ISO cao tốt hơn bất kỳ ngày nào.

Samsung và Vivo đều nhận thức rõ rằng máy ảnh không chỉ là cảm biến và S23 Ultra dường như có tất cả các bộ phận tạo nên hệ thống hình ảnh được đồng bộ hóa tốt hơn Vivo. X90 Pro có thể không thực hiện được mọi lời hứa về định dạng cảm biến lớn hơn, nhưng thực sự nghi ngờ rằng đây sẽ là điện thoại thông minh cảm biến 1 inch cuối cùng mà chúng ta thử nghiệm trong năm nay.