Đây là một vấn đề thú vị, đã tốn nhiều giấy mực
1. Sensor (bộ cảm biến ảnh)
Là một ma trận các điểm thu nhận tín hiệu ánh sáng đi qua ống kính, nó biến đổi tín hiệu tương tự (analog) của cuộc sống thực, thành các giá trị số (digital) để rồi được xử lý, lưu trữ, và tái tạo lại để chúng ta xem. Số lượng các điểm cảm biến trên một sensor thường được ghi bằng đơn vị Mega-Pixel (số triệu điểm thu nhận). Ví dụ 5.1 MP, 7.2 MB. 12.4MP.
1a. Cảm biến CCD (charge-coupled device) là loại cảm biến rất phổ biến, trước đây được coi là ưu việt nhất trong chế tạo máy ảnh số, thường được trang bị trong các máy du lịch, chuyên nghiệp, bán chuyên. Được phát minh năm 1969 tại phòng thí nghiệm AT&T Bell Labs bởi Willard Boyle and George E. Smith.
1b. Cảm biến CMOS (complementary metal oxide semiconductor) là một loại cảm biến khác. Thế hệ đầu của nó rất thua kém so với CCD về nhiều mặt, nên nó được áp dụng vào các camera giá rẻ. Tuy nhiên với sự phát triển của công nghệ, CMOS thế hệ kế tiếp đã có nhiều ưu điểm kỹ thuật, vì vậy nó đã được áp dụng cho các camera cao cấp. (hầu hết các camera bán chuyên và chuyên nghiệp của Canon và sau này là tất cả các hãng máy ảnh KTS đều dùng CMOS)
CCD và CMOS khác nhau cơ bản về cách truyền tín hiệu.
Mỗi tế bào CCD nhận tín hiệu ánh sáng, rồi vài hoặc nhiều tế bào CCD truyền tín hiệu đó về một node, từ đó các tín hiệu mới được số hoá (digitalized).
Ngược lại, mỗi tế bào CMOS tự nó chuyển tín hiệu từ analog sang digital, ngoài ra mỗi tế bào CMOS còn được trang bị thêm phần khuyếch đại tín hiệu, phần xử lý nhiễu (noise)...
CCD hay CMOS ưu việt hơn? Đó là một câu hỏi còn bỏ ngỏ. Tuy nhiên gần đây nhiều camera của Nikon đã chuyển sang dùng CMOS thay vì CCD.
Xin tham khảo thêm về so sánh CCD-CMOS từ các nguồn thông tin khác trên Internet.
2. Kích thước Sensor
Do nhiếp ảnh có một lịch sử lâu đời với nhiều kích cỡ film khác nhau, trong đó có lẽ phổ biến nhất là film 35mm (mỗi ô phim có kích thước xấp xỉ 35x24mm). Sau này, khi chế tạo cảm biến máy ảnh KTS, người ta cũng căn cứ vào kích thước đó.
2a. Cảm biến đúng kích thước (full-frame)
Sensor có kích thước xấp xỉ đúng 35x24mm (36x24mm)
Hình bên trái là cảm biến full frame, bên phải là cảm biến cỡ nhỏ
[/URL]
Lợi ích của các kích thước cảm biến là khác nhau tuỳ thuộc mục đích chế tạo máy ảnh.
Từ đây, phát sinh vấn đề FOV (field of view) và crop factor (hệ số kích thước) hoặc còn được gọi là hệ số nhân tiêu cự - Focal Lenght Multiplier (FLM).
Một ống kính có tiêu cự 28-90mm lắp trên thân máy full-frame sẽ cho một trường nhìn đúng với tiêu cự mà nhà sản xuất ống kính nhắm tới, nhưng lắp trên một thân máy có sensor cỡ nhỏ hơn sẽ cho trường nhìn khác, nó bằng hệ số crop x tiêu cự ống kính
VD: OK 28-90mm lắp trên máy crop 1.5x sẽ cho trường nhìn là 42-135mm
Hình minh hoạ
Minh hoạ về trường nhìn của các sensor kích thước khác nhau
đi vào phân tích yếu tố phần cứng của kích thước sensor:
Như bảng trên, diện tích bề mặt của FF Sensor là xấp xỉ 864mm², còn của CF 1.6x chỉ là ~370mm²
Như vậy, FF to hơn gấp đôi so với APS-C.
Trên một diện tích lớn như vậy, nếu có cùng số Megapixel (triệu điểm thu nhận tín hiệu) thì mỗi một pixel của FF cũng to hơn gấp đôi so với mỗi px của CF. Mỗi px của FF sẽ thu nhận được nhiều tín hiệu ánh sáng hơn, cũng như về mặt chế tạo thì khi có không gian, người ta có thể tích hợp thêm các chi tiết phụ trợ như là mạch chuyển Analog-Digital, mạch khử noise... và kết quả là Sensor FF có chất lượng cao hơn nhiều so với CF.
Yếu tố ánh sáng
Mặt khác, hiện tượng nhiễu xạ (diffraction) do ống kính tạo ra khi khép khẩu hẹp đến rất hẹp, sẽ được giảm thiểu đỡ hơn trên sensor FF. Giải thích hiện tượng quang học này và tác động của nó trên sensor thì rất là dài dòng, em đưa ra cái bảng này để so luôn. Muốn chẻ sâu thì làm bài khác.
Trong bảng trên, thì nếu xét Canon 70D, với cảm biến CF độ phân giải tới 20.2MP, thì mỗi một pixel chỉ có kích thước 4.1 micron, và với body này thì lens chỉ đóng đến khẩu f/6.6 là bắt đầu gặp nhiễu xạ
Còn Canon 6D thì cũng có độ phân giải 20.2MP nhưng là FF nên mỗi pixel lớn đến 6.54 micron, và có thể khép khẩu đến f/10.5 mới gặp nhiễu xạ.
Nhiễu xạ gây nên điều gì?
Các airy disc do lens tạo ra không nằm gọn gàng mà càng khép khẩu quá nhỏ thì nó càng nhoè ra. Kết quả là khép khẩu nhỏ quá thì ảnh mất nét (ở mức pixel) chứ không phải là càng khép càng nét nhoen. VD bên dưới thì nếu khép f/5.6 thì một airy disc nằm gọn trong một ô cảm biến, còn càng khép thì nó càng nhoè rộng ra và nằm chồng lên các ô khác.
1. Sensor (bộ cảm biến ảnh)
Là một ma trận các điểm thu nhận tín hiệu ánh sáng đi qua ống kính, nó biến đổi tín hiệu tương tự (analog) của cuộc sống thực, thành các giá trị số (digital) để rồi được xử lý, lưu trữ, và tái tạo lại để chúng ta xem. Số lượng các điểm cảm biến trên một sensor thường được ghi bằng đơn vị Mega-Pixel (số triệu điểm thu nhận). Ví dụ 5.1 MP, 7.2 MB. 12.4MP.
1a. Cảm biến CCD (charge-coupled device) là loại cảm biến rất phổ biến, trước đây được coi là ưu việt nhất trong chế tạo máy ảnh số, thường được trang bị trong các máy du lịch, chuyên nghiệp, bán chuyên. Được phát minh năm 1969 tại phòng thí nghiệm AT&T Bell Labs bởi Willard Boyle and George E. Smith.
1b. Cảm biến CMOS (complementary metal oxide semiconductor) là một loại cảm biến khác. Thế hệ đầu của nó rất thua kém so với CCD về nhiều mặt, nên nó được áp dụng vào các camera giá rẻ. Tuy nhiên với sự phát triển của công nghệ, CMOS thế hệ kế tiếp đã có nhiều ưu điểm kỹ thuật, vì vậy nó đã được áp dụng cho các camera cao cấp. (hầu hết các camera bán chuyên và chuyên nghiệp của Canon và sau này là tất cả các hãng máy ảnh KTS đều dùng CMOS)
CCD và CMOS khác nhau cơ bản về cách truyền tín hiệu.
Mỗi tế bào CCD nhận tín hiệu ánh sáng, rồi vài hoặc nhiều tế bào CCD truyền tín hiệu đó về một node, từ đó các tín hiệu mới được số hoá (digitalized).
Ngược lại, mỗi tế bào CMOS tự nó chuyển tín hiệu từ analog sang digital, ngoài ra mỗi tế bào CMOS còn được trang bị thêm phần khuyếch đại tín hiệu, phần xử lý nhiễu (noise)...
CCD hay CMOS ưu việt hơn? Đó là một câu hỏi còn bỏ ngỏ. Tuy nhiên gần đây nhiều camera của Nikon đã chuyển sang dùng CMOS thay vì CCD.
Xin tham khảo thêm về so sánh CCD-CMOS từ các nguồn thông tin khác trên Internet.
2. Kích thước Sensor
Do nhiếp ảnh có một lịch sử lâu đời với nhiều kích cỡ film khác nhau, trong đó có lẽ phổ biến nhất là film 35mm (mỗi ô phim có kích thước xấp xỉ 35x24mm). Sau này, khi chế tạo cảm biến máy ảnh KTS, người ta cũng căn cứ vào kích thước đó.
2a. Cảm biến đúng kích thước (full-frame)
Sensor có kích thước xấp xỉ đúng 35x24mm (36x24mm)
Hình bên trái là cảm biến full frame, bên phải là cảm biến cỡ nhỏ
2b. Cảm biến cỡ nhỏ (cropped sensor)
Sensor có kích thước nhỏ hơn full-frame, theo một tỷ lệ nào đó, ví dụ 1/1.5, 1/1.6
Sensor có kích thước nhỏ hơn full-frame, theo một tỷ lệ nào đó, ví dụ 1/1.5, 1/1.6
Lợi ích của các kích thước cảm biến là khác nhau tuỳ thuộc mục đích chế tạo máy ảnh.
Từ đây, phát sinh vấn đề FOV (field of view) và crop factor (hệ số kích thước) hoặc còn được gọi là hệ số nhân tiêu cự - Focal Lenght Multiplier (FLM).
Một ống kính có tiêu cự 28-90mm lắp trên thân máy full-frame sẽ cho một trường nhìn đúng với tiêu cự mà nhà sản xuất ống kính nhắm tới, nhưng lắp trên một thân máy có sensor cỡ nhỏ hơn sẽ cho trường nhìn khác, nó bằng hệ số crop x tiêu cự ống kính
VD: OK 28-90mm lắp trên máy crop 1.5x sẽ cho trường nhìn là 42-135mm
Hình minh hoạ
Minh hoạ về trường nhìn của các sensor kích thước khác nhau
đi vào phân tích yếu tố phần cứng của kích thước sensor:
Như bảng trên, diện tích bề mặt của FF Sensor là xấp xỉ 864mm², còn của CF 1.6x chỉ là ~370mm²
Như vậy, FF to hơn gấp đôi so với APS-C.
Trên một diện tích lớn như vậy, nếu có cùng số Megapixel (triệu điểm thu nhận tín hiệu) thì mỗi một pixel của FF cũng to hơn gấp đôi so với mỗi px của CF. Mỗi px của FF sẽ thu nhận được nhiều tín hiệu ánh sáng hơn, cũng như về mặt chế tạo thì khi có không gian, người ta có thể tích hợp thêm các chi tiết phụ trợ như là mạch chuyển Analog-Digital, mạch khử noise... và kết quả là Sensor FF có chất lượng cao hơn nhiều so với CF.
Yếu tố ánh sáng
Mặt khác, hiện tượng nhiễu xạ (diffraction) do ống kính tạo ra khi khép khẩu hẹp đến rất hẹp, sẽ được giảm thiểu đỡ hơn trên sensor FF. Giải thích hiện tượng quang học này và tác động của nó trên sensor thì rất là dài dòng, em đưa ra cái bảng này để so luôn. Muốn chẻ sâu thì làm bài khác.
Trong bảng trên, thì nếu xét Canon 70D, với cảm biến CF độ phân giải tới 20.2MP, thì mỗi một pixel chỉ có kích thước 4.1 micron, và với body này thì lens chỉ đóng đến khẩu f/6.6 là bắt đầu gặp nhiễu xạ
Còn Canon 6D thì cũng có độ phân giải 20.2MP nhưng là FF nên mỗi pixel lớn đến 6.54 micron, và có thể khép khẩu đến f/10.5 mới gặp nhiễu xạ.
Nhiễu xạ gây nên điều gì?
Các airy disc do lens tạo ra không nằm gọn gàng mà càng khép khẩu quá nhỏ thì nó càng nhoè ra. Kết quả là khép khẩu nhỏ quá thì ảnh mất nét (ở mức pixel) chứ không phải là càng khép càng nét nhoen. VD bên dưới thì nếu khép f/5.6 thì một airy disc nằm gọn trong một ô cảm biến, còn càng khép thì nó càng nhoè rộng ra và nằm chồng lên các ô khác.
Nguồn: otosaigon.com
