[Học chụp ảnh] Cơ chế lấy nét của máy ảnh, độ nét là gì & lấy nét thế nào?

Bình thường, một bức ảnh chụp tốt là bức ảnh có độ nét tốt. Độ nét ảnh về bản chất được hình thành do độ phân giải của ống kính và cảm biến, qua việc máy ảnh lấy nét. Các cơ chế lấy nét của máy ảnh như thế nào? Cảm nhận chủ quan của mắt người xem về độ nét bị ảnh hưởng các yếu tố nào? Tại sao một bức ảnh không nét khi chụp ảnh? ... Mời anh em tìm hiểu.



1 - Cơ chế lấy nét của máy ảnh
Về cơ bản thì mọi máy ảnh chỉ là một cái hộp kín, không lọt sáng, một đầu có lỗ hở để ánh sáng đi vào, và đầu kia là bộ phận chứa phim hoặc bộ cảm biến ảnh. Nó tạo ra hình ảnh bằng cách tích tụ các tia sáng được phản xạ từ cảnh vật và rọi thành hình ảnh trên bề mặt phim có độ nhạy sáng hoặc trên cảm biến hình ảnh. Một vài khái niệm khô khan cũng nên biết:

• Máy ảnh lấy nét tự động (AF - autofocus) sử dụng một bộ cảm biến, một hệ thống điều khiển mô-tơ lấy nét: hoàn toàn tự động hoặc theo điểm hay vùng tự do người cầm máy tuỳ chọn. Có hãng sản xuất máy ảnh thiết kết hệ thống AF dựa vào một bộ cảm biến lấy nét duy nhất, cũng có hãng sử dụng cả một dải cảm biến.

• Máy ảnh đều dùng bộ cảm biến AF để lấy nét qua ảnh hội tụ khi ánh sáng qua ống kính kết hợp với dãy cảm biến khác đảm nhiệm việc đo sáng. Đo sáng là đo trên một diện tích, một vùng. Các cảm biến đo sáng hoạt động theo lập trình ưu tiên "vùng đo sáng" có thể theo cùng với khu vực lấy nét của một hoặc nhiều cảm biến AF.

• Máy ảnh dùng nhiều cảm biến AF cho phép người dùng chủ động chọn điểm lấy nét, hoặc thuật toán xác định chủ đề di chuyển để tự động điều chỉnh lấy nét. Chức năng này hay gọi là lấy nét liên tục theo chủ thể, đắc dụng trong chụp ảnh thể thao, hành động.

2 - Các cơ chế lấy nét tự động:

Có hai hệ thống AF cơ bản: lấy nét phụ thuộc vào hình ảnh hội tụ qua ống kính khi ta bấm nhẹ vào nút chụp, và hệ thống lấy nét bằng cách âm thầm phân tích hình ảnh nhận được từ ống kính chứ không chủ động phát ra tia hồng ngoại hay sóng siêu âm để đo lường khoảng cách. Hai hệ thống đó là:

AF Active - AF chủ động: Khi bấm nhẹ vào nút chụp, máy ảnh phát ra một tia hồng ngoại, laser hoặc sóng siêu âm dò quét vật thể trong khung ảnh. Cảm biến AF nhận lại tín hiệu phản xạ tối đa nhất từ khung cảnh (ánh sáng chiếu vào vật thể và phản xạ lại hướng máy ảnh), thuật toán nhờ dữ liệu đó tính toán ra khoảng cách từ cảm biến ảnh tới chủ thể, máy ảnh lập tức điều khiển mô-tơ chuyển dịch các thấu kính trong ống kính, hệ thống thấu kính trong ống kính khi đó sẽ hội tụ vào vùng rõ nét của chủ đề, bộ cảm biến ngắt tia hồng ngoại hoặc sóng siêu âm và quá trình lấy nét AF dừng lại.

• Tia hồng ngoại hay sóng siêu âm phát ra theo những điểm / vùng lấy nét được định sẵn (focus zone) hoặc lấy nét theo từng bước (focus step) đến vật thể đối tượng được chụp trong khung ảnh. Tín hiệu phản xạ lại bộ cảm biến nên bộ cảm biến càng nhạy thì số vùng lấy nét càng lớn, việc lấy nét càng nhanh, đó là cuộc đua của các hãng sản xuất ngày nay, và dĩ nhiên càng tốn tiền.

• Cách lấy nét tự động này có thể lấy nét ở vùng tối, nhưng hiệu quả lại phải phụ thuộc vào khoảng cách tia hồng ngoại chiếu, và không hoặc rất khó lấy nét xuyên qua gương, nhưng như đã nói ưu điểm là có khả năng lấy nét trong hoàn cảnh không có ánh sáng.

AF passive - AF thụ động: không chủ động phát tia hồng ngoại để đo khoảng cách đến chủ đề, mà thụ động phân tích hình ảnh nhận được sau khi vào ống kính, vì vậy không đủ sáng thì cách lấy nét này khó thực hiện. Tình trạng khi thiếu sáng, bạn bấm nhẹ nút chụp (hay gọi là bấm nửa cò), mô-tơ ống kính chạy ra chạy vào phát ra tiếng ọt ẹt mãi mà không bám nét được chủ thể là vậy. Nếu quá thiếu sáng, đèn trợ sáng được kích hoạt hỗ trợ quá trình lấy nét, nhưng về bản chất thì cơ chế lấy nét bằng đèn (AF assist light) vẫn là lấy nét thụ động vì máy ảnh không sử dụng thông tin từ nguồn sáng đó để tính ra khoảng cách tới vật thể. AF thụ động của máy ảnh lấy nét theo 2 cơ chế:

• Đo tương phản (contrast detection - contrast measurement): Là không đo khoảng cách nét mà đo lường độ tương phản ánh sáng mà bộ cảm biến nhận được từ ống kính, độ tương phản giữa các điểm trên cảm biến AF thể hiện rõ rệt nhất khi hình ảnh được lấy nét đúng. Kiểu này về lý thuyết là chậm hơn lấy nét dò lệch pha, không tự động bám theo chủ thể chuyển động, nhưng độ chính xác cao hơn một khi lấy được nét. Các dòng máy ảnh DSLR đều dùng cách lấy nét này, và sử dụng công nghệ pha trộn giữa dò lệch pha và đo tương phản để cải tiến tốc độ lấy nét.

• Dò lệch pha (phase detection): Là hình ảnh rọi vào cảm biến AF (AF sensor) được phân ra làm đôi. Vị trí tương quan giữa hai hình ảnh này sẽ thay đổi theo vị trí của các thấu kính trong ống kính. Nếu hai hình ảnh này nằm lệch nhau, cảm biến AF sẽ tính toán vị trí các thấu kính dịch chuyển cần thiết để ống kính đưa hai hình ảnh này về đúng vị trí chồng khít lên nhau. Mô-tơ trong ống kính hoạt động thực hiện việc thay đổi vị trí các thấu kính theo tín hiệu nhận được từ cảm biến AF. Theo cách này thì máy ảnh lấy nét tự động không phụ thuộc khoảng cách nào, vẫn có thể bám theo chủ đề di chuyển liên tục để lấy nét (lấy nét liên tục bắt dính chủ thể). Điều kiện cho cách lấy nét này là đủ sáng. Ưu điểm là lấy nét rất nhanh nhưng không chính xác bằng cách đo tương phản.

Lấy nét lai (Hybrid AF): Đây chính là cách kết hợp cả hai cơ chế đo tương phản & dò lệch pha để cải thiện tốc độ lấy nét đồng thời độ nét chính xác. Các máy ảnh DSLR sử dụng cách lấy nét so sánh trùng/lệch pha rất hiệu quả, hệ thống lấy nét liên tục bám theo vật thể chuyển động nhanh... nhưng cần phải có không gian cho buồng gương lật và bộ lấy nét riêng, việc thu nhỏ kích thước thân máy là rất khó.

Một số máy ảnh không gương lật sử dụng cơ chế lấy nét so sánh tương phản, vốn khá chậm chạp và gây ức chế cho người dùng, nhất là người từng dùng DSLR chuyển qua dùng không gương lật ống kính rời như ngày nay. Các hãng này đã tìm cách giải quyết bất cập bằng cách tích hợp cả hai cơ chế lấy nét dò lệch pha ngay trên cảm biến ảnh. Các điểm ảnh vùng trung tâm đảm nhiệm thêm nhiệm vụ như bộ cảm biến lấy nét của DSLR, nguyên tắc dò trùng/ lệch pha tương tự như DSLR. Thực tế có cải thiện nhưng vẫn còn phải cố gắng.

Một lưu ý là khi dùng máy không gương lật, có tính năng kết hợp lấy nét theo cách dò trùng / lệch pha để cải thiện tốc độ lấy nét, nhưng nếu bạn bật kích hoạt tính năng nhận diện khuôn mặt, ngay lật tức máy ảnh tự động chuyển sang cơ chế lấy nét theo cách so sánh đo tương phản truyền thống, chậm chạp.

3 - Về độ nét của bức ảnh

• Thông thường ở vùng giữa ảnh, độ phân giải - độ nét - cao hơn ở ngoài rìa ảnh. Sự chênh lệch độ nét vùng giữa và rìa ảnh càng tăng khi ống kính càng mở lớn khẩu độ, và ngược lại càng giảm đi khi khẩu độ ống kính được khép lại. Ở rìa ảnh, khi khẩu độ ống kính mở rộng thì độ nét và độ tương phản thường giảm còn 60% so với vùng giữa ảnh. Khi khép khẩu thì mức độ chênh lệch đó nhỏ dần, nhưng thận trọng khi khép khẩu quá nhỏ, vì với khẩu độ ống kính nhỏ (như f/22, f/32...) nguy cơ hiện tượng nhiễu xạ tăng dần và độ phân giải lại bị suy giảm, độ nét giảm.

• Hầu hết máy ảnh trong Menu cho phép chỉnh độ tương phản (contrast), độ bão hoà màu (saturation) và độ nét (sharpening), độ sáng tối (brightness) ... ngay trên máy ảnh. Có nên chỉnh trước khi chụp như thế hay không là tuỳ sở thích mỗi người. Nhưng lời khuyên là không nên: thứ nhất là chỉnh sau khi chụp (hậu kỳ) bạn sẽ kiểm soát tốt hơn các yếu tố tương phản, bão hoà màu, độ nét... hơn và nếu có rủi ro khi chụp thì có thể phục hồi; thứ hai là chỉnh trên máy ảnh trước khi chụp, nếu không cẩn trọng mà lạm dụng, ảnh sẽ thô cứng, mất đi sự mềm mại, nhất là ảnh chân dung.

• Việc tăng nét ở khâu hậu kỳ bằng bộ lọc (Filter -> Sharpen -> Unsharp Mask -> tăng Amount, Radius, Threshold) chỉ là làm cho các đường nét, góc cạnh nổi bật hơn, cảm giác nét hơn chứ không hề làm tăng độ phân giải, tức là không hề tăng độ nét về bản chất của độ nét mà chỉ là cảm giác. Muốn có độ nét thật, ảnh chụp gốc phải nét.

• Ảnh nét thật sự là ảnh nét từ lúc chụp. Không có phần mềm hậu kỳ nào tăng độ nét thật, tức là bản chất đúng của độ nét tăng nhiều hơn được, chỉ là cảm giác nét hơn khi nổi bật hơn các chi tiết góc cạnh đường nét mà thôi. Bạn phải chụp bức ảnh đạt độ nét tối đa có thể, máy ảnh không rung ở mức thấp nhất, lấy nét đúng và trúng vào chỗ mà bạn muốn nó nét.

4 - Các trường hợp ảnh không nét

• Không nét do chuyển động: Chúng ta thấy các vật thể tĩnh đều bị mờ nhoè tạo vệt chuyển động, các vật có vệt sáng, đó là do chuyển động của máy ảnh chứ không phải chuyển động của các vật thể. Trường hợp ngược lại, máy ảnh không rung lắc, nhờ gắn vào chân máy, hoặc nhờ cơ chế giảm rung của máy ảnh hoặc ống kính, nhưng đối tượng chụp chuyển động, thì ở tốc độ màn trập quá chậm, ảnh vẫn bị mờ nhoè. Hiện tượng mờ nhoè ảnh trong trường hợp này không do máy rung lắc mà nguyên nhân là tốc độ màn trập chậm. Để cố định đối tượng chụp, cần tuỳ chỉnh một tốc độ chụp đủ nhanh để làm ngưng (bắt nét dính) hoạt động đang diễn tiến. Chẳng hạn chụp ảnh thể thao, các em bé đang chơi... sẽ đòi hỏi tuỳ chọn tốc độ màn trập nhanh, có thể tốc độ lúc đó là 1/500 giây hay 1/1000 giây trở lên chẳng hạn.

• Không nét do lấy nét sai: Thay vì lấy nét trúng vào điểm / vật mà mình muốn lấy nét thì lại lấy nét vào chỗ khác. Nhiều người giơ máy lên là bấm nút chụp dù không có lý do vội vàng, kể cả máy ảnh lẫn điện thoại, không quan tâm đến phương thức lấy nét, cái cần nét thì không, cái không cần thì nét là chuyện bình thường.

• Không nét do có ý đồ: Đây là lý do nghệ thuật, có thể cố ý làm cho ảnh không nét, tạo vệt, mờ nhoè... vì một ý nào đó để ảnh được ấn tượng hơn và gây tác động đến cảm xúc người xem hơn.

AF vẫn hoạt động nhưng không lấy nét hoặc lấy nét không tốt, lý do loại suy có thể:

• Kiểm tra lại khoảng cách lấy nét tối thiểu (gần nhất) của ống kính: Mỗi ống kính được hãng sản xuất ghi rõ khoảng cách gần nhất mà ống kính có thể lấy nét tốt. Nếu gần hơn khoảng cách đó, không thể lấy nét.

• Đối tượng chụp không có độ tương phản, chẳng hạn như một mảng tường trắng, một khung vải phẳng lì màu xanh...

• Vật thể sáng chói, ngược sáng cường độ mạnh, bản thân vật thể sáng loáng... như mặt nước hay chất liệu choá sáng.

• Vật thể di chuyển liên tục với tốc độ quá nhanh so với tốc độ lấy nét của máy ảnh với vật thể chuyển động.
• Bối cảnh quá tối.

5 - Các chức năng lấy nét trên máy ảnh:
Thường các máy ảnh đều có các chức năng lấy nét:

• AF-S (Autofocus Single): lấy nét đơn, tức là lấy nét một lần vào một chủ thể. Khi bấm nhẹ nút chụp (nửa cò) máy báo đã lấy nét thì dù sau đó chủ thể di chuyển thì khoảng cách nét đó vẫn không thay đổi.
• AF-C (Autofocus Continuous): lấy nét liên tục, tức là việc lấy nét được điều chỉnh liên tục khi vật thể di chuyển, khoảng cách từ máy ảnh đến chủ thể thay đổi.
• AF-A (Autofocus Automatic): chức năng này một số máy đã bỏ, là chức năng lấy nét tự động, máy tự động phân tích và quyết định.
• MF (Manual Autofocus): là chỉnh nét bằng tay, xoay vòng lấy nét trên ống kính, di chuyển vị trí máy ảnh... hoàn toàn theo ý muốn của người chụp.
• Nút AF-L là nút bấm có chức năng khoá nét và thường được thiết kế cùng với nút AE-L là khoá đo sáng. Dùng khi ta cần lấy nét một vật thể nào đó xong rồi dịch chuyển máy để bố cục lại khung hình. Chẳng hạn khi chụp chân dung, lấy nét và đo sáng vào mắt mẫu, rồi bấm và giữ nút AF-L/AE-L rồi chuyển dịch máy để bố cục khung hình theo ý muốn. Nếu không cần khoá đo sáng thì không cần dùng nút này mà chỉ cần bấm giữ nửa cò nút chụp.