Cảm biến máy ảnh là gì? Phân loại chi tiết

0
456

Cảm biến là một thành phần thiết yếu của máy ảnh khi nó quyết định trực tiếp đến chất lượng hình ảnh ghi lại được. Hiểu về cảm biến máy ảnh và các loại cảm biến máy ảnh phổ biến là một bước quan trọng để nắm vững nền tảng của nhiếp ảnh. Nhưng cụ thể thì cảm biến máy ảnh là gì? Và tại sao nó lại quan trọng đến vậy? Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn giải đáp các câu hỏi này.

Cảm biến máy ảnh là gì?

Cảm biến máy ảnh là một bộ phận điện tử nhạy cảm, hình dạng của nó trông như một tấm silicon mà trong đó có chứa các tế bào quang điện. Cảm biến sẽ tiếp nhận ánh sáng đi vào từ ống kính rồi ghi lại một cách chi tiết tất cả những gì mà mắt người nhìn thấy được, bao gồm cảnh quan, đối tượng và màu sắc.

Cảm biến máy ảnh ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu suất và các tính năng của máy như kích cỡ ảnh, độ phân giải cao hay thấp, độ sâu trường ảnh, khả năng hoạt động trong điều kiện ánh sáng yếu, dải nhạy sáng, dynamic range, ống kính và những gì bạn nhìn thấy được (cảm biến càng nhỏ cảnh thu vào kính ngắm càng ít).

Thậm chí nó còn quyết định cả kích thước của chiếc máy ảnh. Đây cũng chính là lý do vì sao mà chi phí sản xuất cảm biến lại chiếm phần lớn ngân sách đầu tư chế tạo một chiếc máy ảnh. Việc hiểu rõ về cảm biến sẽ giúp bạn lựa chọn được phiên bản phù hợp nhất với nhu cầu và mong muốn cá nhân. Đồng thời cũng giúp bạn khai thác tối đa khả năng của máy ảnh trong quá trình chụp ảnh.

Các loại cảm biến máy ảnh phổ biến

Sau khi nắm được khái niệm cảm biến máy ảnh là gì cũng như chức năng của nó, Anh Đức Digital sẽ giới thiệu cho bạn các loại cảm biến máy ảnh được nhiều thương hiệu nhiếp ảnh lựa chọn nhất hiện nay. Có hai cách phân loại phổ biến và chính xác nhất là theo kích thước và theo cơ chế hoạt động.

Theo kích thước cảm biến máy ảnh

Cảm biến Full-frame

Đối với các tín đồ nhiếp ảnh thì đây không phải là một cái tên xa lạ, nhưng không phải ai cũng hiểu rõ chính xác cảm biến Full-frame là gì? Cụ thể thì nó một loại cảm biến máy ảnh có kích thước 36mm x 24mm tương đương với một khung hình phim 35mm tiêu chuẩn.

Nó lớn gấp đôi so với APS-C, vậy nên những gì mà bạn nhìn thấy qua khung ngắm cũng là những gì mà bạn chụp được, hoàn toàn không bị crop mất ảnh. Kích thước lớn cũng cho phép cảm biến Full-frame thu nhận ánh sáng một cách toàn diện và chính xác hơn so với các loại cảm biến máy ảnh khác nhỏ hơn.

Điều này giúp đem lại nhiều lợi ích tuyệt vời về chất lượng hình ảnh, độ sắc nét và khả năng nắm bắt chi tiết cho máy ảnh. Cảm biến Full-frame cũng có khả năng xử lý màu sắc và độ tương phản tốt hơn, tạo ra những bức ảnh sống động và chân thực hơn bao giờ hết.

Ngoài ra, với máy ảnh sử dụng cảm biến Full-frame, người dùng có thể tận dụng tối đa các loại ống kính khẩu độ rộng. Cung cấp độ trường ảnh nông độc đáo, tạo ra hiệu ứng mờ nền tuyệt đẹp lý tưởng cho các thể loại chụp ảnh macro, chân dung lẫn quay video.

Cảm biến full-frame được sử dụng rộng rãi trên các mẫu máy ảnh mirrorless chuyên nghiệp và DSLR cao cấp. Điển hình như Sony Alpha A7S III, A7R V, Sony ZV-E1, Nikon Z8, Canon EOS R8, Canon EOS R1,… Ngoài ra, các phiên bản trang bị loại cảm biến này thường có giá thành cao hơn so với những mẫu máy ảnh trang bị cảm biến nhỏ hơn.

Cảm biến APS-C

Một trong những loại cảm biến được ưa chuộng nhất hiện nay mà bạn không thể nào bỏ qua đó chính là APS-C. Vậy trên thực tế thì cảm biến APS-C là gì? Tên gọi APS-C là viết tắt của Advanced Photo System type-C, một tiêu chuẩn kích thước cảm biến đã được thiết lập trong hệ thống máy ảnh 35mm trước đây.

Hầu hết các dòng máy ảnh dành cho người mới bắt đầu của nhiều thương hiệu nhiếp ảnh lớn như Nikon, Sony, Canon,… đều sử dụng loại cảm biến APS-C này.

Kích thước của APS-C khiêm tốn hơn so với cảm biến Full-frame, đồng nghĩa với việc nó có diện tích và góc nhìn nhỏ hẹp hơn trong khi và độ sâu trường ảnh tăng lên. Điều này vừa có thể nói là bất lợi hoặc có lợi, tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng và phong cách nhiếp ảnh cá nhân của mỗi người.

Đặc biệt, cảm biến APS-C vẫn đảm bảo hiệu quả thu nhận ánh sáng ấn tượng và tạo ra hình ảnh chất lượng cao. Số lượng pixel tương đối cao cùng kích cỡ pixel nhỏ hơn của cảm biến giúp tái tạo chi tiết tốt,  màu sắc được xử lý một cách chính xác.

Một lợi thế quan trọng nữa của cảm biến APS-C là kích thước nhỏ gọn, làm cho máy ảnh trở nên gọn nhẹ, dễ dàng để mang theo và sử dụng trong các tình huống cần di chuyển nhiều. Cảm biến này cũng giúp giảm trọng lượng và giá thành của máy ảnh so với các máy ảnh sử dụng cảm biến Full-frame.

Một số mẫu máy tiêu biểu trang bị cảm biến APS-C: Fujifilm X-H2S, Fujifilm X-S20, Canon EOS R100, Nikon Z fc,…

Micro Four Thirds

Cảm biến Micro Four Thirds (M43) là một lựa chọn phổ biến trong ngành nhiếp ảnh bởi kích thước vô cùng nhỏ gọn nhưng vẫn đảm bảo được chất lượng hình ảnh tuyệt đẹp và hiệu suất cao. Kích thước 17.3 x 13mm của nó chỉ bằng một phần tư so với cảm biến Full-frame và được sử dụng nhiều trên các dòng máy ảnh DSLR của Olympus và Panasonic.

Việc sử dụng cảm biến này giúp các thân máy ảnh trở nên gọn nhẹ di động và dễ dàng mang theo trong mọi chuyến tác nghiệp. Đây cũng chính là lý do mà các nhiếp ảnh gia du lịch hay chuyên chụp động vật hoang dã rất yêu thích những loại máy này.

Một ưu điểm nữa của cảm biến Micro Four Thirds là khả năng chụp ảnh nhanh và chính xác, đặc biệt là trong điều kiện ánh sáng yếu. Cảm biến này cũng cho phép người dùng chụp ảnh động, chân dung và cảnh quan với độ sâu trường rộng và chi tiết tốt.

Hệ thống ống kính Micro Four Thirds cũng rất đa dạng và phong phú, từ các ống kính góc rộng đến telephoto và macro. Vì vậy mà người dùng có thể linh hoạt hơn trong việc chọn lựa và sáng tạo.

Một số mẫu máy tiêu biểu trang bị cảm biến Micro Four Thirds tiêu biểu có: Panasonic Lumix GH1, Lumix GH5, Olympus OM-D E-M1, Olympus OM-D M10 Mark IV,…

Cảm biến 1 inch

Cảm biến 1 inch là một loại cảm biến được sử dụng phổ biến trong các dòng máy ảnh compact có ống kính cố định, máy ảnh du lịch và máy ảnh không gương lật nhỏ gọn. Kích thước của cảm biến này là khoảng 1 inch đường chéo, tương đương với khoảng 16mm độ dài cạnh.

Cảm biến 1 inch cung cấp hiệu suất xử lý cùng chất lượng hình ảnh ấn tượng ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu. Với kích thước lớn hơn gấp 3 lần so với các loại cảm biến tích hợp trên điện thoại thông minh, cảm biến 1 inch cho phép tạo ra độ sâu trường ảnh tương đối và khả năng điều chỉnh bokeh linh hoạt.

Cùng điểm qua một vài cái tên tiêu biểu được trang bị cảm biến 1 inch: Canon G7 Mark X III, Sony RX100 III, Sony ZV-1,…

Cảm biến Medium Format

Medium Format là một trong hai loại cảm biến có kích thước lớn nhất hiện nay, thường được sử dụng trong các hệ thống máy ảnh chuyên nghiệp và cao cấp nhất. Các thương hiệu tham gia vào sân chơi này cũng khá ít ỏi, trong đó có Pentax, Hasselblad, Phase One cùng với Fujifilm là những cái tên nổi bật nhất sở hữu nhiều mẫu máy trang bị cảm biến Medium Format.

Một số phiên bản tiêu biểu có thể kể đến như Fujifilm GFX 50S, Fujifilm GFX 50S mark II, Fujifilm GFX 50R, Fujifilm GFX 100, Hasselblad 907X, Hasselblad X2D 100C, Hasselblad X1D II 50C, Hasselblad H6D-400c MS, Phase One IQ4,…

Kích thước của cảm biến Medium Format là 43.8mm x 32.8mm và trên một số dòng máy nó còn có thể lên tới 40.2mm x 53.7mm. Điều này giúp mang lại khả năng thu nhận ánh sáng cao hơn, đảm bảo chất lượng hình ảnh vô cùng vượt trội, độ sắc nét và chi tiết ấn tượng trong các điều kiện ánh sáng khó khăn.

Ngoài ra, việc cảm biến Medium Format có kích thước lớn hơn cũng giúp các nhà sản xuất dễ dàng tăng cường số pixel trên cảm biến. Nhưng nó cũng đem lại một nhược điểm khác đó chính là sẽ khiến cho chiếc máy ảnh trở nên to lớn và có phần nặng nề hơn.

Chi phí để sản xuất một chiếc máy hoạt động với cảm biến Medium Format cũng không phải rẻ. Vậy nên loại cảm biến này chỉ phù hợp với các đối tượng người dùng chuyên nghiệp muốn tạo ra những tác phẩm nghệ thuật với chất lượng cao.

Theo cơ chế hoạt động

Cảm biến CMOS

Cảm biến CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) là một loại cảm biến máy ảnh phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị điện tử hiện đại. Từng được đánh giá thấp hơn so với cảm biến CCD khi cung cấp chất lượng hình ảnh kém, độ nhạy ánh sáng thấp khiến hiện tượng nhiễu hạt xuất hiện khá nhiều.

Tuy nhiên theo thời gian công nghệ chế tạo ngày càng phát triển, cảm biến CMOS cũng có nhiều đột phá mới khiến cho hiệu suất tái tạo hình ảnh tăng lên đáng kể. Không những vậy còn vượt qua cả những gì mà CCD mang lại cho người dùng.

Bằng chứng là các thế hệ cảm biến CMOS hiện đại được trang bị bộ vi thấu kính bắt sáng chính xác và có khả năng đọc 2 lần điểm ảnh theo thứ tự đọc giá trị bắt sáng trước rồi mới đến giá trị của mạch hỗ trợ. Bên cạnh đó, nhờ vào cấu trúc nhỏ gọn và thiết kế tiên tiến, cảm biến CMOS tiêu thụ ít năng lượng hơn so với các loại cảm biến khác.

Với số lượng lớn các pixel được tích hợp trên một chip, cảm biến CMOS có khả năng chụp ảnh liên tục nhanh và xử lý hình ảnh một cách hiệu quả. Điều này cho phép người dùng chụp nhiều khung hình liên tiếp mà không gặp phải bất kỳ trở ngại nào, chất lượng hình ảnh cũng được đảm bảo.

Ngoài ra, thông qua tốc độ lấy mẫu nhanh cùng khả năng xử lý hình ảnh mạnh mẽ, cảm biến CMOS cũng hỗ trợ máy ảnh ghi lại video có độ nét cao, đa dạng các tùy chọn khung hình và tỷ lệ khung hình.

Các dòng máy ảnh được trang bị cảm biến CMOS như: Sony Alpha A6000, Canon EOS 5DS R, Canon EOS 5DS, Phase One XF 100MP, Nikon D7100,…

Cảm biến CCD

Cảm biến CCD (Charge-Coupled Device) là một trong những thế hệ cảm biến máy ảnh đời đầu. Bên trong nó có một lớp epitaxy silicon hay còn gọi là vùng quang hạt, chịu trách nhiệm chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện. Điều đặc biệt là quá trình chuyển hoá này còn sử dụng photodiode, một loại diode bán dẫn có khả năng chuyển đổi photon thành điện tích theo hiệu ứng quang điện.

Ngoài ra, cảm biến CCD được thiết kế với các ô nhận ánh sáng nhỏ và khả năng tích hợp điểm ảnh, nó có độ nhạy sáng cao giúp máy nắm bắt chi tiết hình ảnh rõ ràng và tạo ra những shot hình sắc nét trong điều kiện thiếu sáng. Tình trạng noise cũng được hạn chế một cách hiệu quả.

Với số lượng điểm ảnh lớn cùng hiệu suất chuyển đổi ánh sáng chính xác, cảm biến CCD mang tới độ tương phản tuyệt vời, màu sắc tốt cho mỗi bức ảnh, đáp ứng nhu cầu của các nhiếp ảnh gia chuyên nghiệp và những người yêu thích nhiếp ảnh.

Tuy nhiên, nó có một nhược điểm đó chính là tiêu thụ năng lượng cao hơn so với các loại cảm biến máy ảnh khác, quá trình lắp ráp cũng khá khó khăn. Việc tiêu thụ năng lượng cao có thể làm giảm thời lượng pin, gia tăng kích thước và trọng lượng của máy ảnh.

Các dòng máy ảnh sử dụng cảm biến CCD có thể kể đến: Fujifilm FinePix S4500, Canon Powershot SX400IS, Olympus Mju-7050, Panasonic DMC-SZ8,…

Cảm biến BSI/BI

Cảm biến BSI (Backside Illumination) là một loại cảm biến tiên tiến sử dụng nhiều trên thiết bị điện tử như điện thoại di động, máy ảnh kỹ thuật số và máy quay chuyên nghiệp. Nó được thiết kế để cải thiện khả năng thu nhận ánh sáng và tăng cường hiệu suất hình ảnh.

Theo đó, các cảm biến máy ảnh, mạch điện tử và dây dẫn thường nằm trên bề mặt phía trước của cảm biến, làm che khuất và làm giảm hiệu suất hấp thụ ánh sáng. Tuy nhiên, cấu trúc của cảm biến BSI/BI đã được thay đổi để các mạch và dây dẫn được đặt phía sau lớp quang hoạt, giúp nguồn sáng đi vào mà không gặp phải bất kỳ rào cản nào.

Với cảm biến BSI/BI, mức độ chi tiết và độ phân giải của hình ảnh được cải thiện, đặc biệt trong điều kiện ánh sáng yếu. Ngoài ra, nó cũng hỗ trợ tính năng quay video chuyên nghiệp với tốc độ khung hình cao hơn. Dù vậy loại cảm biến này không được ưa chuộng nhiều vì giá thành cao và đôi khi còn xảy ra hiện tượng cháy sáng khi làm việc trong môi trường ánh sáng thông thường.

Một số mẫu máy hoạt động với cảm biến này có thể kể đến như: Sony DSC-RX100, Sony Cyber-shot RX1R II, Nikon Coolpix L610,…

Cảm biến Live MOS

Cảm biến Live MOS là một loại cảm biến máy ảnh tiên tiến được sử dụng phổ biến trong các máy ảnh kỹ thuật số hiện đại. Cảm biến này kết hợp công nghệ MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) và công nghệ “Live” (lấy từ cụm từ “live view” – xem trực tiếp) để cung cấp những trải nghiệm chụp ảnh chất lượng cao và chức năng xem trực tiếp trên màn hình.

Có thể nói, Live MOS đã kết hợp hoàn hảo những điểm mạnh của hai loại cảm biến CMOS và CCD. Nó sử dụng một hệ thống điều khiển mới giúp các tín hiệu hình ảnh được gửi ra một điểm ảnh tại cùng thời điểm. Điều này đảm bảo rằng các pixel trên cảm biến tiếp nhận ánh sáng đồng thời và cung cấp thông tin hình ảnh chính xác hơn.

Cảm biến có một mạch điều khiển đơn giản hơn so với các loại khác, cho phép máy ảnh đọc dữ liệu từ mỗi pixel trực tiếp, góp phần tăng cường độ nhạy sáng và giảm noise hiệu quả, đảm bảo chất lượng ảnh độ phân giải cao, chi tiết tốt. Cấu trúc không có nhiều điểm phức tạp cũng đem lại tốc độ xử lý thông tin nhanh hơn và giảm tiêu thụ điện năng đáng kể.

Một ưu điểm nổi bật khác của cảm biến Live MOS phải kể đến khả năng xem trực tiếp hình ảnh trên màn hình LCD hoặc ống ngắm điện tử. Qua đó, thay vì dựa vào hình ảnh qua ống ngắm quang học truyền thống, người dùng có thể xem trực tiếp những gì máy ảnh ghi lại trên màn hình. Điều này giúp người dùng dễ dàng điều chỉnh cài đặt và tạo ra những bức ảnh chính xác theo ý muốn.

Bạn có thể tìm được loại cảm biến này trên các thân máy ảnh như Panasonic Lumix DMC-GX8, Panasonic Lumix DMC-GF5,…

Nên mua máy ảnh cảm biến nào?

Nên mua máy ảnh cảm biến nào phụ thuộc vào nhu cầu cá nhân, ngân sách và mục tiêu sử dụng của bạn. Nếu bạn là một người dùng chuyên nghiệp, muốn chụp ảnh chất lượng độ phân giải cao và có khả năng làm việc tốt trong điều kiện ánh sáng thấp, thì máy ảnh trang bị cảm biến Full-frame sẽ là một sự lựa chọn tối ưu.

Trong khi đó, nếu bạn là người mới bắt đầu hoặc chỉ cần tìm kiếm một chiếc máy ảnh linh hoạt và tiện lợi để chụp hình hàng ngày thì máy ảnh APS-C hoặc Micro Four Thirds sẽ đáp ứng tốt nhu cầu của bạn. Chúng thường có kích thước nhỏ gọn, giá thành phải chăng và khả năng chụp ảnh nhanh.

Ngược lại, nếu là một nhiếp ảnh gia chuyên nghiệp đòi hỏi yêu cầu cao về chất lượng ảnh cùng hiệu suất xử lý, máy ảnh cảm biến Medium Format mới là giải pháp lý tưởng. Chúng cung cấp khả năng tái tạo màu sắc đặc biệt chính xác cùng độ sâu trường ảnh rộng ấn tượng.

Ngoài ra, hãy xem xét đến các yếu tố khác như độ phân giải, khả năng chụp liên tục, hệ thống ống kính tương thích cùng nhiều tính năng nâng cao khác để đưa ra quyết định cuối cùng đúng đắn nhất nhé.

Tổng kết

Trên đây là tất cả những giải đáp cho câu hỏi Cảm biến máy ảnh là gì? cùng những đánh giá chi tiết của chúng tôi về các loại cảm biến máy ảnh. Hy vọng sẽ giúp bạn hình dung một cách cụ thể hơn và hiểu rõ được cảm biến máy ảnh là gì. Từ đó có thể đưa ra lựa chọn máy ảnh phù hợp với mục tiêu và yêu cầu của mình.