Oppo vừa ra mắt một công nghệ mới vô cùng thú vị: zoom quang theo kiểu tàu ngầm! Công nghệ này cho phép điện thoại zoom quang được 3x, nhiều hơn so với mức 2x mà chúng ta thấy trên một smartphone trong thời gian gần đây. Ngoài ra còn có thêm 2x zoom số nữa, tổng cộng là 5x, trong khi Oppo vẫn hứa hẹn giữ được độ mỏng đúng với một cái smartphone hiện đại thay vì gắn cả một cục gù cồng kềnh. Vậy công nghệ này hoạt động ra sao?
Vì sao lại là tàu ngầm?
Trước khi đi sâu hơn vào cái mà Oppo giới thiệu, chúng ta hãy tìm hiểu xem cơ chế zoom của ống kính truyền thống hoạt động như thế nào. Để minh họa rõ nhất, tạm thời chúng ta đừng để ý tới điện thoại mà hãy nghiên cứu về những chiếc máy chụp ảnh đúng nghĩa (compact, DSLR).
Như hình bên dưới, nguồn sáng sẽ đi qua một số thấu kính và tạo ra chùm sáng hội tụ trên bề mặt cảm biến, đó chính là hình ảnh của chủ thể bạn muốn chụp. Ở trong lồng của ống có một thấu kính dày chạy tới chạy lui để điều khiển khoảng cách giữa hai đầu chùm sáng, nhờ vậy mà hình ảnh chủ thể sẽ thu nhỏ lại hoặc to lên. Khi khoảng cách giữa hai đầu chùm sáng xa ra tức là chủ thể được phóng lớn, tương đương với việc chúng ta zoom gần lại. Chiều ngược lại thì bạn hiểu rồi ha. Cái thấu kính mập mập dày dày có thể di chuyển được là nhờ 1 trong 2 yếu tố: bạn vặn thủ công (zoom tay), hoặc dùng cần gạt để các linh kiện điều khiển nhau (zoom điện)
Vì sao lại là tàu ngầm?
Trước khi đi sâu hơn vào cái mà Oppo giới thiệu, chúng ta hãy tìm hiểu xem cơ chế zoom của ống kính truyền thống hoạt động như thế nào. Để minh họa rõ nhất, tạm thời chúng ta đừng để ý tới điện thoại mà hãy nghiên cứu về những chiếc máy chụp ảnh đúng nghĩa (compact, DSLR).
Như hình bên dưới, nguồn sáng sẽ đi qua một số thấu kính và tạo ra chùm sáng hội tụ trên bề mặt cảm biến, đó chính là hình ảnh của chủ thể bạn muốn chụp. Ở trong lồng của ống có một thấu kính dày chạy tới chạy lui để điều khiển khoảng cách giữa hai đầu chùm sáng, nhờ vậy mà hình ảnh chủ thể sẽ thu nhỏ lại hoặc to lên. Khi khoảng cách giữa hai đầu chùm sáng xa ra tức là chủ thể được phóng lớn, tương đương với việc chúng ta zoom gần lại. Chiều ngược lại thì bạn hiểu rồi ha. Cái thấu kính mập mập dày dày có thể di chuyển được là nhờ 1 trong 2 yếu tố: bạn vặn thủ công (zoom tay), hoặc dùng cần gạt để các linh kiện điều khiển nhau (zoom điện)
Vấn đề là để thấu kính di chuyển được thì cần có khoảng trống. Những ống kính của DSLR hay máy ảnh thì có kích thước lớn nên người ta có thể dễ dàng chừa được khoảng trống cần thiết để tạo ra mức zoom quang lên đến 3x, 5x, thậm chí là 20-30x. Nhưng bạn hãy nhìn vào cái điện thoại của chúng ta xem, máy đã nhỏ, cụm camera lại càng nhỏ hơn nên gần không gian để thấu kính di chuyển gần như là không có. Một số điện thoại trước đây có zoom quang phải làm cụm camera gù to lên để có chỗ cho thấu kính di chuyển nên quá cồng kềnh, phá vỡ tính thẩm mỹ và rõ ràng không thể nào sexy được như những chiếc smartphone không zoom. Trong khi đó, đa số người tiêu dùng lại chọn những chiếc điện thoại đẹp hơn là những thứ to lớn mà chính họ có khi không dùng nhiều tới.
Thật ra điện thoại giờ cũng có zoom đó chứ, tuy nhiên chỉ là zoom kĩ thuật số. Cơ chế zoom số sử dụng phần mềm để nội suy ảnh cho lớn ra từ các pixel gốc, và kết quả thì chắc bạn cũng biết: ảnh kém sắc nét hơn, vỡ hạt, bệch màu, nói chung là ảnh rất xấu. Tính năng zoom số chỉ được sử dụng những khi thật sự cần thiết, còn khi cần chất lượng thì thà bạn chụp ảnh rộng rồi sau đó về cắt cúp lại cho sát vào chủ thể còn ngon hơn.
Nokia từng cố gắng giải quyết bằng một cách thông minh hơn. Trên Lumia 1020, Nokia trang bị cảm biến lên tới 41 megapixel (số pixel hiệu dụng khoảng 38 megapixel). Khi bạn chụp một tấm ảnh ở mức 1x, toàn bộ 38 megapixel này được sử dụng để ghi nhận tấm hình. Khi zoom vào 2x, số lượng pixel thực tế dùng để chụp vẫn là 38 megapixel nhưng máy có thuật oversampling gom tín hiệu từ các pixel lại thành pixel lớn, nhờ vậy chúng ta phóng to hình mà hầu như không làm bể như zoom số truyền thống.
iPhone 7 Plus thì có một cái zoom vui vẻ hơn: dùng 1 ống góc rộng và 1 ống tele. Thuật toán sẽ được sử dụng để kết hợp hình ảnh từ 2 ống này để zoom, và do có thêm yếu tố quang học nên hình sẽ không bị nát như zoom số thuần. Cách zoom này giải quyết được vấn đề cụm camera quá to của giải pháp zoom cơ truyền thống mà chúng ta đã tìm hiểu ở trên.
Nhưng như bạn thấy đó, Lumia 1020 có cụm camera rất to vì nó phải chứa cả một cái cảm biến kích thước lớn. iPhone 7 Plus cũng lồi ra một cục. Với những chiếc điện thoại cần mỏng nhẹ thì cụm camera này là điều không thể chấp nhận được.
Vậy nên Oppo đã dành ra một năm để nghiên cứu phát triển công nghệ mới vừa có zoom xịn vừa ít (hoặc không) lồi. Thay vì đặt ống kính theo chiều dọc như DSLR hay các camera zoom quang bình thường, Oppo xoay ngang hệ thống cảm biến và thấu kính của họ. Lúc này, khoảng trống để đặt thấu kính sẽ là theo trục ngang, mà phương ngang thì có nhiều diện tích thoải mái hơn, lại không làm điện thoại dày lên. Lưu ý, ống tele đặt nằm ngang LÀ ỐNG CÓ TIÊU CỰ CỐ ĐỊNH, giống iPhone 7 Plus hay LG G6. Tiêu cự của nó dài gấp 3 so với ống truyền thống nằm kế bên.
Quảng cáo
Lúc này, cách hoạt động của thiết bị Oppo sẽ giống với iPhone 7 Plus. Hình ảnh sẽ được ghi nhận bằng 1 trong 2 trường hợp sau: chỉ dùng phần cứng, hoặc cả phần cứng kết hợp với phần mềm (thuật toán nội suy). Có thể đoán được các mức zoom sẽ như sau: 1x chỉ phần cứng, 1.2x phần mềm, 2x phần mềm, 2.5 mềm, 3x phần cứng.
Nhưng kẹt cái là cảm biến giờ cũng phải được dựng đứng lên thì mới bắt được ánh sáng đi vào, không thôi làm sao mà chụp được ở tư thế cầm điện thoại thông thường? Đây chính là nhiệm vụ của lăng kính, nó sẽ bẻ góc ánh sáng 90 độ nhằm đảm bảo cảm biến nhận được đủ lượng tín hiệu cần thiết. Trên tàu ngầm, kính tiềm vọng cũng dùng cơ chế tương tự giúp thủy thủ thấy được những thứ đang diễn ra phía trước con tàu trong khi vẫn giữ được thiết kế ống kính thẳng đứng.
Trên thị trường camera, chiếc máy ảnh compact Sony Cyber-shot T1 ra đời năm 2003 cũng dùng kĩ thuật tương tự để zoom mà không làm ống kính chạy ra chạy vào. Khi đó Cyber-shot T1 là một chiếc compact rất mỏng, thiết kế cực kì đẹp, hiện đại và cũng rất mỏng trong khi các sản phẩm đối thủ đều đa phần dày và thô hơn. Chúng ta có thể thấy được sự tương đồng về triết lý áp dụng công nghệ zoom kiểu này giữa Sony và Oppo: mục tiêu cuối cùng là làm cho thiết bị đẹp hơn mà không hi sinh khả năng zoom quang học.
Anh em lưu ý, Oppo không phải là hãng đầu tiên làm công nghệ kính tiềm vọng trên điện thoại. Năm 2015 Asus đã áp dụng kĩ thuật tương tự cho ZenFone Zoom, hãng cũng gọi là kính tiềm vọng và cũng hỗ trợ zoom quang 3x. Bố cục của thấu kính trong thiết bị Asus hơi khác: như trong hình bên dưới bạn cũng có thể thấy, Asus dùng đến 2 lăng kính, bẻ ánh sáng 2 lần mới đi tới được cảm biến, mà như vậy sẽ càng làm suy giảm chất lượng ảnh vì phải đi qua thêm một lớp vật liệu nữa. Vị trí gắn cảm biến cũng hơi khác thường.
Bù lại, Asus trong khoảng từ 1x đến 3x là zoom vật lý hoàn toàn, không xài thêm phần mềm. Chỉ từ 3x trở đi thuật toán mới nhảy vào. Nhưng tính ra thì cách zoom này vẫn còn khiến cho cụm camera to lên và dài ra kha khá. Quan trọng nhất, ZenFone Zoom không phải là sản phẩm được bán rộng rãi như cách mà Asus bán những chiếc smartphone khác của họ.
Quảng cáo
Ngoài zoom quang 3x, Oppo còn nói rằng điện thoại của họ có thêm thuật toán xử lý để tăng thêm 2x nữa mà chỉ làm thay đổi rất ít về mặt chất lượng. Nói cách khác, Oppo kết hợp 3x quang + 2x số để giúp ta có mức zoom 5x ngon hơn. Chưa hết, máy còn có thể zoom số thuần túy lên thành 10x để xài khi cần nhưng mình nghĩ là tới mức 7x - 10x thì hình sẽ vỡ khá nhiều, chỉ xài khi thật cần mà thôi.
Oppo nói thêm rằng họ đã nộp 50 bằng sáng chế chỉ cho kĩ thuật zoom quang mới này. Và mình cũng đánh giá rất cao sự sáng tạo của Oppo khi họ có thể nghĩ ra cách làm nói trên, và có khả năng thu nhỏ các linh kiện quang học để nó hoạt động được trong không gian chật hẹp của smartphone hiện đại.
Giải pháp này có một số vấn đề cần được giải quyết. Thứ nhất, do phải đi qua lăng kính nên chất lượng hình ảnh sẽ giảm đi ít nhiều, đòi hỏi Oppo phải tạo ra những lăng kính rất xịn để giảm thiểu sự thất thoát chi tiết hình ảnh. Thứ hai, hệ thống thấu kính zoom bao giờ cũng phức tạp và chỉ lệch một chút thôi là đã khiến hình ảnh trở nên mờ nhòe. Hi vọng Oppo nghĩ được cách nào đó để cố định các thấu kính của họ. Hai vấn đề này mình chưa thấy Oppo đề cập, hi vọng chúng ta sẽ biết rõ hơn khi có một cái điện thoại thực tế nào đó ra đời sử dụng công nghệ zoom quang 3x này.
Chống rung, phần không thể thiếu
Nhưng chỉ zoom không thì chưa đủ. Anh em chơi camera hẳn cũng biết khi zoom gần vào thì sự rung lắc của tay càng được thể hiện rõ trên hình. Trong khi đó, điện thoại thường chỉ chống rung cho ống wide mà điều này lại không có nhiều ý nghĩa. Oppo cũng giải quyết luôn vấn đề này nhằm đảm bảo trải nghiệm zoom quang được tốt nhất có thể bằng một tính năng ổn định hình ảnh quang học (OIS) mới.
Cơ chế OIS thường thấy trong giới máy ảnh đó là dịch chuyển cảm biến, dịch chuyển thấu kính hoặc kết hợp cả hai. Mục tiêu là hệ thống OIS phải bù lại sự rung lắc bằng một chuyển động ngược hướng giúp hình ảnh không bị mờ đi. Điện thoại ngày nay cũng dùng OIS theo kiểu này.
Với hệ thống mới của Oppo, ngoài việc di chuyển các thấu kính theo chiều ngang thì lăng kính cũng có thể bù lại chuyển động rung của bạn. Nhìn hình minh họa, dường như lăng kính sẽ chống rung theo trục pitch (di chuyển tịnh tiến), còn loạt thấu kính sẽ chống rung trục x (phương ngang). Góc di chuyển của lăng kính tuy rất nhỏ, chỉ 0,0025 độ nhưng theo hãng vẫn đủ sức chống rung cho các trường hợp sử dụng thông thường. Việc cảm nhận sự rung lắc sẽ được một số linh kiện siêu nhạy đảm nhận. Theo hãng, kết quả là giải pháp OIS của Oppo có thể cải thiện hiệu quả hơn 40% so với trước đây và đảm bảo zoom vẫn nét ngay cả ở mức 5X.
Ghi chú: trong các loại chuyển động xoay, có 3 loại chính là pitch, yaw và roll. Pitch là xoay theo trục ngang , yawn là xoay theo trục thẳng đứng, còn roll là xoay theo trục dọc. Để dễ hiểu thì anh em hãy xem hình GIF bên dưới.
Còn chuyển động tịnh tiến không xoay (shift) thì chúng ta có trục x (ngang), y (dọc) và z (thẳng đứng). 3 trục không xoay + 3 trục xoay ở trên = tổng cộng 6 trục.
Teo lý thuyết, các hệ thống OIS phải loại trừ được hết các trục chuyển động này thì sẽ giúp giảm tác động của rung tay. Những chiếc máy ảnh cỡ lớn như mirrorless hay DSLR hiện đã được trang bị tính năng chống rung 5 trục, nhưng trên điện thoại thường chỉ có một vài trục được chống rung vì lý do kĩ thuật và chi phí. Anh em muốn tìm hiểu kĩ hơn về chống rung trên điện thoại thì có thể xem topic này.
Có thể làm được gì với zoom quang 3x?
Tác dụng dễ thấy trước mắt đó là bạn có thể chụp những bạn nữ xinh đẹp ở xa xa, zoom vào chụp con chó mà bạn không dám lại gần, hay chỉ đơn giản là làm một tấm close-up món ăn mà bạn chuẩn bị chén. Camera có zoom cũng có thể dùng tạo hiệu ứng xóa phông mờ mờ ảo ảo do đặc tính quang học và độ sâu trường ảnh. Do sử dụng yếu tố quang học thật sự nên mình nghĩ hiệu ứng này sẽ tốt hơn so với những giải pháp chỉ dùng phần mềm xóa phông trên nhiều smartphone hiện nay (nếu Oppo kết hợp được cả giải pháp cứng + mềm nữa thì tốt hơn).
Mà có anh em nào thắc mắc vì sao lại là 3x mà không phải là 4x, 5x hay 10x không? Mình nghĩ rằng có một số nguyên nhân sau:
1. Zoom 3x là mức hợp lý để sử dụng cho các nhu cầu chụp hình bằng di động. 3x là bạn đã phóng to chủ lên 3 lần rồi, đủ cho các tình huống như chụp cảnh, chụp thú, chụp bồ, chụp đồ ăn, thậm chí cả chụp sản phẩm để đăng bán hàng online cũng vẫn đáp ứng được.
2. Zoom 3x để đảm bảo chất lượng quang học được tốt vì càng cho phép zoom nhiều thì bạn càng phải dùng nhiều thấu kính bên trong cho mục đích hội tụ ánh sáng, mà khi hình ảnh đi qua quá nhiều lớp như vậy sẽ khiến chất lượng suy giảm. Các ống kính đắt tiền và được đánh giá cao dành cho DSLR / mirrorless cũng dùng cỡ 3x, ví dụ ống có tiêu cự 70-200mm hay 24-70mm.
3. Khi bạn zoom càng sát lại thì dữ liệu về không gian xung quanh càng ít đi, lượng data ghi nhận từ cảm biến gắn trong ống zoom quang có lẽ sẽ không đủ để máy nội suy ra và áp dụng cho bức ảnh chụp từ ống fix nằm kế bên (đừng quên giải pháp của Oppo có tới 2 ống kính lận). Zoom 3x có lẽ vừa đủ dữ liệu để làm chuyện này.
4. Zoom 3x có lẽ là mức cân bằng về chi phí. Để sản xuất được ống 5x, Oppo cần nhiều không gian hơn trong cụm camera để thấu kính di chuyển, thêm nguyên vật liệu, ngoài ra còn phải thay đổi luôn cả các linh kiện nằm xung quanh. Những thứ này rất tốt kém, nếu nhân cho số lượng chục nghìn đơn vị thì không phải khoản tiền nhỏ.
Hiện chưa rõ Oppo sẽ dùng công nghệ này cho cái điện thoại nào, khi nào ra mắt, giá cả ra sao. Mình đoán Oppo sẽ xài nó cho một cái điện thoại cao cấp nào đó, có thể là Find 9 chẳng hạn. Find 7 đã ra mắt hơn 3 năm rồi và vẫn chưa có người kế nhiệm, giờ lúc rất hợp lý để Find 9 trình làng. Những dòng tầm trung như chiếc F1S thì khó có thể sử dụng hệ thống quang học phức tạp này do chi phí sản xuất cao và phức tạp, ít nhất là trong thời điểm hiện tại.
