Trong bài viết trước, bạn đã hiểu về màn trập cơ học và màn trập điện tử và cách hoạt động của chúng rồi thì bài này chúng ta sẽ tìm hiểu về Global Shutter và Rolling Shutter. Trước hết, mình muốn chia sẻ nhanh sự khác biệt trong cách thu nhận và xử lý tín hiệu của hai loại cảm biến máy ảnh CCD và CMOS trên máy ảnh.
Cảm biến CCD và CMOS
Cảm biến máy ảnh là một bộ phận có hàng triệu điểm ảnh hoặc điểm nhạy sáng để thu nhận ánh sáng thông qua ống kính, từ đó chuyển đổi dữ liệu thành các hình ảnh mà chúng ta nhìn thấy và lưu trữ vào thẻ nhớ.
CCD là viết tắt của charge-coupled device (linh kiện tích điện kép) còn CMOS là viết tắt của complementary metal-oxide semiconductor để chỉ công nghệ chế tạo loại mạch tích hợp. Khi cảm biến nhận ánh sáng thì cảm biến CCD thu tất cả tín hiệu từ cùng một lúc dưới dạng điện tích và chuyển đổi cùng một lúc sang tín hiệu điện tử. Còn cảm biến CMOS tích hợp mạch logic để xử lý tín hiệu ngay tại các điểm nhận sáng (photosite) và hình ảnh được thu nhận theo từng hàng một, từ trên xuống dưới, chứ không phải toàn bộ cảm biến cùng một lúc.
Rolling Shutter
Đối với máy ảnh sử dụng cảm biến CMOS Rolling Shutter ghi nhận ánh sáng và chuyển đổi từng hàng một thì sẽ dễ xảy ra hiện tượng méo ảnh, hiện tượng này sẽ làm biến dạng chủ thể, nhất là khi chụp chủ thể chuyển động rất nhanh với tốc độ màn trập cao từ 1 phần vài ngàn giây trở lên.
Hiện tượng méo hình do rolling shutter là hiện tượng rất phổ biến khi quay, chụp vật chuyển động tốc độ cao. Vì thế nên mặc dù màn trập điện tử có cho tốc độ chụp nhanh hơn rất nhiều so với màn trập cơ nhưng ứng dụng thực tế không có nhiều khi đối tượng sắc nét nhưng bị biến dạng.
Global Shutter
Ngược lại với rolling shutter là global shutter, hoạt động với cảm biến CCD, tức là toàn bộ cảm biến được phơi sáng đồng thời (được sử dụng chủ yếu trong các thiết bị công nghiệp và thiết bị phân tích đòi hỏi độ chính xác cao). Phương pháp này đem lại hình ảnh đồng đều kể cả khi đối tượng đang chuyển động rất nhanh.
Tuy nhiên, việc phơi sáng toàn cảm biến một lúc sẽ khiến máy ảnh khó khăn trong việc ghi nhận và xử lý ánh sáng sang dạng kỹ thuật số. Đây cũng là nguyên nhân chính khiến máy ảnh dùng Global Shutter không thông dụng.
Hãy xem 2 video minh họa sau, bạn sẽ hiểu rõ hơn về Rolling Shutter và Global Shutter.
Lưu ý: Mặc dù phần lớn các máy ảnh hiện nay dùng cảm biến CMOS và có hiện tượng rolling shutter, vẫn có những thiết bị dùng cảm biến CMOS nhưng sử dụng global shutter như Sony PMW-F55, Blackmagic Design Production Camera 4K.
Lợi ích của Global Shutter
- Global Shutter rất phù hợp với các nhiếp ảnh gia chuyên chụp ảnh thể thao, đời sống hoang dã hoặc các chủ thể có tốc độ di chuyển cao khác như chim, máy bay v.v… Máy ảnh sử dụng Global Shutter sẽ giúp họ có các hình ảnh chính xác, không bị méo. Tương tự với các nhà làm phim.
- Việc đồng bộ hóa flash cũng dễ dàng hơn với Global Shutter. Trong khi dữ liệu được cảm biến đọc tất cả cùng một lúc thì cũng có thể đồng bộ flash ở bất kỳ tốc độ cửa trập nào.
- Máy ảnh có thể loại bỏ hẳn màn trập vật lý để chuyển sang màn trập điện tử, từ đó khiến máy ảnh hoạt động bền bỉ, ít hỏng hóc và máy ảnh chỉ sử dụng màn trập điện tử sẽ hoạt động hoàn toàn im lặng.
Với công nghệ ngày càng phát triển thì mình tin là trong tương lai gần, các hãng máy ảnh sẽ sớm áp dụng Global Shutter trên các thiết bị của họ, nhất là với các dòng máy ảnh chuyên chụp thể thao hoặc máy quay chuyên nghiệp.