Tìm hiểu về cảm biến BSI - Nhỏ mà có võ
phucloc.hungdao
8 nămBình luận: 2
Có bao giờ bạn tự hỏi, sao mấy chiếc điện thoại cao cấp như iPhone, HTC One X hay Samsung Galaxy S III, Sony Xperia, và sắp tới đây là Galaxy Note II lại chụp hình vừa nhanh, vừa đẹp lại vừa sáng như vậy không? Mới đây thì Apple còn chém gió rằng công nghệ iSight của họ thu nhỏ camera 25% kích thước, nhưng chụp đẹp hơn! Câu trả lời cho vấn đề này là công nghệ BSI của cảm biến CMOS.

Khoan hãy nói về cái gọi là cảm biến BSI đã, muốn tìm hiểu công nghệ này thì trước hết chúng ta nên có một cái gốc rễ kiến thức về cảm biến máy ảnh (sơ sơ thôi, mình không dám chém sâu, các cụ vào ném đá chết), chức năng và cơ chế hoạt động của các loại cảm biến máy ảnh. Từ đó chúng ta mới có thể hiểu được BSI có cải tiến như thế nào và lợi điểm gì vượt trội.

Sơ lược về cảm biến máy ảnh


Bộ phận quan trọng nhất của một chiếc máy ảnh không phải là tiền mua, hình dạng, pin pủng hay lens lủng gì cả, thứ mà người ta quan tâm nhất khi mua một chiếc máy ảnh là cảm biến của nó, vì đây chính là trái tim – khối óc – linh hồn của một chiếc máy ảnh. Thực chất cảm biến ảnh là một tấm silicon chứa các tế bào quang điện giúp thu nhận ánh sáng và chuyển nó thành những tín hiệu điện tử về cả màu sắc và cường độ ánh sáng, tạo nên một bức ảnh như chúng ta thấy bằng mắt thường.

Về cơ bản, cấu tạo của một cảm biến máy ảnh cũng na ná cấu tạo của mắt người, bao gồm các phần được sắp xếp theo thứ tự là ống kính để thu nhận hình ảnh về kích cỡ cảm biến, bộ phận lọc màu và chuyển đổi tín hiệu quang sang tín hiệu số, cuối cùng là tấm nền thu nhận cường độ ánh sáng.


Như các bạn có thể thấy, các yếu tố để khiến một cảm biến có thể cho ra sản phẩm đẹp mịn hay không là phụ thuộc vào chất lượng ánh sáng đi qua lens (lens xịn và lens cùi khác nhau chỗ này), bộ lọc màu và chuyển đổi tín hiệu có gây cản trở nhiều và độ nhiễu thấp hay không (cái này mình sẽ nói sau), tấm nền cảm quang có nhận được nhiều ánh sáng hay không (nói sau nốt).

Hầu hết dân chơi máy ảnh đều nói, cảm biến thì phải càng to mới càng tốt, cái này đúng, mà cũng có phần không trúng
Thực chất cảm biến càng to thì diện tích thu nhận ánh sáng của các pixel ảnh càng lớn, vì thế chất lượng mang lại là sáng đẹp mịn. Đây cũng chính là lí do mà người ta không quan tâm quá đến số pixel của cảm biến, vì càng nhiều pixel thì diện tích mỗi pixel càng nhỏ, suy ra lượng ánh sáng thu nhận thấp, suy ra chất lượng ảnh không cao. Canon EOS 1DX có mười mấy chấm thôi, mà chụp khỏi chê là vì vậy.

Một số loại cảm biến thông dụng

Mình tự nhận là dân ngu học về máy ảnh, vì nhiều cụ bá đạo trên này rồi nên ngạo muội viết vài dòng về các loại cảm biến thôi
Có 2 loại cảm biến phổ biến nhất hiện nay là CCDCMOS.

Cảm biến CCD (Charge Couple Device – Thiết bị tích điện kép) là loại công nghệ cũ, nhưng theo mình đánh giá là chụp ảnh sáng đẹp, ngon hơn một số loại CMOS thường, nhưng nhược điểm là tốn năng lượng và tốc độ xử lí chậm. Trên CCD, thông tin trên mỗi hàng điểm ảnh sẽ được đổ xuống một rãnh tín hiệu đầu ra, khá là mất thời gian xử lí thông tin. Sau này thì nhà sản xuất có cải tiến thêm một số chi tiết nhỏ để cải thiện được tốc độ xử lí nhằm tiết kiệm điện năng.

Về phần cảm biến CMOS, cách xử lí của CMOS có khá nhiều ưu điểm so với CCD khi tích hợp ngay trên mỗi pixel là bộ phận xử lí thông tin ảnh - CCD là thu nhận thông tin rồi chuyển về bộ xử lí toàn bộ; CMOS là xử lí thông tin rồi chuyển về bộ xử lí thu nhận. Ngoài ra bộ xử lí ngay trên mỗi điểm ảnh của CMOS còn có khả năng khuếch đại, phóng to một phần ảnh. Ưu điểm của CMOS là cho kích thước nhỏ gọn (do không phải tốn diện tích cho rãnh truyền thông tin), khả năng xử lí nhanh và nhạy sáng tốt. Nhược điểm cảm biến này vào đời đầu là cực nhiễu, nhưng sau này đỡ nhiều rồi. Giá thành sản xuất cũng rẻ hơn nữa.

Cảm biến FI và BI (BSI)


Như ta có thể thấy, hầu hết hiện nay các thiết bị ghi hình cầm tay đều sử dụng cảm biến CMOS vì độ nhỏ gọn, ít tiêu thụ điện năng và giá thành hợp lí của nó. Nhưng việc sử dụng CMOS lại gặp một hạn chế. Vì việc tích hợp vào thiết bị cầm tay nên kích thước cảm biến CMOS trên sản phẩm là rất nhỏ, chính vì thế các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ảnh trở thành chướng ngại lớn, cảm biến quá nhỏ khiến chất lượng ảnh chụp trong điều kiện thiếu sáng hay ánh sáng phức tạp là cực kì hạn chế.

ánh sáng bị trở ngại khá lớn trong công nghệ FI

Đối với loại CMOS FI (Front-illuminated Sensor) truyền thống, việc tích hợp bộ xử lí chuyển tín hiệu quang sang tín hiệu điện tử gây trở ngại trong quá trình hấp thụ ánh sáng của tấm nền cảm quang, ánh sáng đến được tấm nền này thường là bị suy giảm khá nhiều so với ánh sáng gốc (các cảm biến trên máy ảnh thì ảnh hưởng là không lớn, vì diện tích cảm biến quá to). Và để khắc phục vấn đề này, nhà sản xuất đã đề ra một giải pháp nghe đơn giản, nhưng cực kì thông minh. Đó là CMOS BI (BSI) * Back-illuminated Sensor hay Backside Illumination Sensor.

Nếu như cảm biến CMOS FI sẽ có một lớp điện môi xử lí tín hiệu phía trước tấm nền cảm quang, thì cảm biến BI sẽ có tấm nền cảm quang phía trước lớp điện môi xử lí tín hiệu. Việc đưa tấm nền lên phía trước sẽ giúp cảm biến thu nhận ánh sáng nhiều hơn đáng kể, hiệu suất tăng từ 60%-90%. Và khi mà độ thu nhận ánh sáng tăng vọt như thế, nhà sản xuất có thể thu nhỏ diện tích của cảm biến mà vẫn đảm bảo chất lượng ảnh tương đương với cảm biến CMOS FI diện tích lớn hơn.

đưa về sau thì nhận tốt hơn, diện tích thu giảm

Ngoài ra, việc đưa lớp điện môi tích hợp bộ xử lí tín hiệu về sau tuy có thể gây ra một số vấn đề như nhiễu tín hiệu, nhiễu màu nhưng vấn đề này có thể xử lí được khi tăng thêm số lớp điện môi xử lí lên mà không lo lắng gây ảnh hưởng đến khả năng thu nhận ánh sáng của cảm biến đồng thời hạn chế hiện tượng khúc xạ giữa các điểm ảnh lân cận.

Nếu xét về hiệu suất làm việc, cảm biến BSI cho ảnh ở các điều kiện thiếu sáng chất lượng vượt trội so với công nghệ FI trước đó. Tuy nhiên, trong một số ảnh chụp ánh sáng thông thường, chất lượng ảnh lại thấy có độ cháy hình hơi quá so với thông thường (cái này có thể điều chỉnh EV được).

ảnh chụp so sánh giữa BI (iP4) với FI (iP 3GS)

Một số vấn đề của cảm biến BSI


Một câu hỏi được đặt ra, tại sao công nghệ BSI vượt trội như vậy nhưng các máy ảnh lại không trang bị nó? - Câu trả lời rằng thực chất BSI giải quyết vấn đề cho các thiết bị di động là chính chứ không phải cho toàn thể sản phẩm nhiếp ảnh. Các máy ảnh PnS hay DSLR đều có kích thước cảm biến rất lớn, và họ thường chọn cảm biến CCD hay CMOS FI làm việc vì chúng vẫn cho ảnh có chất lượng rất tuyệt hảo với màu sắc và cường độ sáng cân bằng, trong khi BSI lại thường bị cháy sáng khi chụp ở điều kiện thông thường.

Tại sao BSI tuyệt vời vậy mà không phổ biến rộng rãi cho toàn thể các thiết bị di động? - Tuy rõ ràng là công nghệ này không hề mới, vì nó đã ra đời từ năm 2007, nhưng nếu xét đến công nghệ và giá thành thì cảm biến CMOS BSI vẫn rất khó sản xuất và có giá rất cao; công nghệ này là do Sony nắm quyền, lí do tại sao hắn là nhà phân phối cảm biến cho hầu hết điện thoại cấp cao.

Thế cảm biến BSI nào cũng chụp đẹp như nhau phỏng? - Đúng và sai. Đúng ở phần vì hầu hết các cảm biến BSI là do Sony sản xuất, nên hiển nhiên chất lượng của các tấm ảnh cho ra là như nhau, bạn có thể thấy khi so sánh các mẫu như iPhone 4S, HTC One X, Samsung Galaxy S III thì ảnh có chất lượng gần nhau.

Nhưng tại sao lại sai, vì kĩ thuật là một phần, tinh chỉnh phần mềm xử lí là một phần khác. Bạn sẽ thấy ảnh của iPhone khác ảnh của HTC hay Samsung, lí do là việc cân bằng trắng, cường độ sáng và EV của mỗi hàng là khác nhau. Vì thế nói cảm biến BSI cho ảnh đẹp như nhau là không hoàn toàn chính xác.

Vậy BSI có mặt trên những sản phẩm nào, nên mua máy nào chụp cho máu?

Cái này mình không hề chắc chắn, vì không phải anh Sony nên không biết được 100% sản phẩm nào được trang bị. Nhưng chắc chắn toàn bộ các cảm biến của các điện thoại dòng flagship (đầu bảng) của các hãng đều trang bị cảm biến BSI như iPhone 5, HTC One X, Samsung Galaxy S III và Note II, LG Optimus gì lõi tứ áh
,… Vì vậy nếu muốn mua máy có BSI, chuẩn bị mười mấy củ nhé!

Còn về phần mua máy nào có BSI chụp đẹp nhất. Cấm gạch đá, vì theo quan điểm của mình, các sản phẩm của Sony là chụp đẹp nhất. Vì đơn giản Sony là anh cung cấp và nắm giữ công nghệ này, có điên anh mới đưa hết thông tin về công nghệ này cho đối tác để họ tinh chỉnh hoàn hảo cho sản phẩm của mình. Vì Sony là người sản xuất, hiển nhiên là họ phải là người biết làm ra một cảm biến BSI cho mình hoàn hảo nhất. Không tin thì cứ vác con nào có cảm biết Exmor R của Sony ra so đi, đẹp vật vã.

Nói về cái iSight của Apple trong iPhone 5, tuy là chắc cũng làm theo những gì mình nói, nhưng mình không tin là cảm biến nhỏ hơn 25% mà vẫn cho chất lượng tương đương hoặc đẹp hơn. Điêu quá!
Chi tiết và hay. Ngày xưa chụp bằng chiếc SE P990 có 2 chấm mà đẹp tuyệt vời, đặc biệt là macro:chụp vết bệnh trên lá rồi đưa lên máy chiếu không vỡ tý nào
albatron
ĐẠI BÀNG
8 năm
giờ tớ vẫn sài P990i, chụp hình vẫn rất đẹp
Cá nhân
Bạn
Hi bạn!
Điểm Reward Store: 
Tuổi Tinh tế: 
Cấp độ thành viên Tinh Tế


Tải app Tinh tế

Tải app Tinhte - Theo dõi thông tin mà bạn yêu thích

Tải app TinhteTải app Tinhte
Tải app Tinh tế cho Android trên Google PlayTải app Tinh tế cho iPhone, iPad trên App Store



Cộng đồng nổi bật




  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2020 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: 209 Đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa, Phường 7, Quận 3, TP.HCM
  • Số điện thoại: 02862713156
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019