Bộ lọc Quad Bayer là gì? Nó có công dụng như thế nào?

Kể từ tháng 12/2018 đến nay, rất nhiều điện thoại ra mắt với camera 48 MP và hầu như đều thuộc phân khúc tầm trung, trong khi những chiếc smartphone hàng đầu lại chỉ trang bị cảm biến 12 MP.

Sự khác biệt nằm ở bộ lọc Quad Bayer. Vậy bộ lọc này là gì? Nó có công dụng như thế nào?

Định nghĩa

Bộ lọc Bayer bao gồm ba bộ lọc đỏ, xanh lục và xanh lam cho phép cảm biến kỹ thuật số có thể chụp ảnh màu. Các pixel bán dẫn không hiển thị được màu sắc, chúng chỉ có thể thu được ánh sáng. Điều này có nghĩa là nếu như không có bộ lọc thì tấm ảnh sẽ chỉ có hai màu trắng và đen. Bộ lọc Bayer đảm bảo rằng ánh sáng chiếu tới từng pixel sẽ được hiển thị bằng một trong ba màu chính.

Ví dụ như camera 12 MP, trong số này có 6 triệu pixel sẽ hiển thị ánh sáng xanh lục, 3 triệu pixel hiển thị ánh sáng đỏ và 3 triệu pixel hiển thị ánh sáng xanh lam. Màu xanh lục nhận được nhiều pixel nhất vì mắt người nhạy cảm nhất với màu này. Sau cùng, thuật toán gọi là “Demosaicing” sẽ xử lý và cho ra hình ảnh đầy đủ có độ phân giải 12 MP.

Bộ lọc Quad Bayer cũng giống như một bộ lọc Bayer thông thường nhưng điểm khác biệt không nằm ở bộ lọc mà là các cảm biến ở đằng sau. Những cảm biến này đặt bốn pixel sau mỗi ô màu thay vì chỉ một màu duy nhất. Những cảm biến 48 MP này không thực sự cung cấp nhiều chi tiết hơn cảm biến 12 MP, chúng chỉ có thuật toán thông minh hơn mà mức độ tăng thì không đáng kể.

Ưu điểm của bộ lọc Quad Bayer

Sony IMX586 là cảm biến 48 MP đầu tiên có kích thước đo theo đường chéo là 8 mm. IMX363 (được sữ dụng trong Google Pixel 3) và Samsung S5K2L4 (sử dụng trong Galaxy S10) có kích thước theo đường chéo là 7.06 mm. Có thể thấy kích thước bề mặt đã được tăng khoảng 30%.

Kích thước pixel của cảm biến 48 MP là 0.8 m, thấp hơn nhiều so với các cảm biến truyền thống có kích thước pixel là 1.4 m. Tuy nhiên, các cảm biến 48 MP có thể sử dụng công nghệ ghép pixel để tạo ra pixel có kích thước 1.6 m và hình ảnh 12 MP. Điều này sẽ giúp cải thiện khả năng chụp ảnh trong điều kiện thiếu sáng, đồng thời cũng giúp nhảm nhiễu gấp bốn lần mà không làm giảm độ sắc nét của hình ảnh.

Với chế độ HDR, cảm biến có thể phân ra thành hai cảm biến khác nhau, một dùng để chụp phơi sáng ngắn và cái còn lại sẽ chụp phơi sáng dài. Sau đó kết hợp hai bức ảnh thu được để ra hình ảnh sau cùng. Khi chụp các đối tượng di chuyển, vì bộ lọc Quad Bayer có thể chụp hai bức ảnh cùng lúc nên không cần phải sử dụng AI để chỉnh sửa các biến dạng gây ra do chuyển động.

Cách đơn giản nhất để mô tả về công dụng của bộ lọc Quad Bayer là nó cho phép phần mềm camera có thể chụp hai bức ảnh tại cùng một thời điểm. Nhờ vậy nên quá trình xử lý hình ảnh (như HDR và chế độ chụp đêm) có thể giúp điện thoại chụp được hình ảnh chất lượng tuyệt vời.

Nhược điểm của bộ lọc Quad Bayer

Như trong phần định nghĩa, bộ lọc Quad Bayer sẽ không giúp thu được hình ảnh có mức độ chi tiết tăng gấp 4 lần khi chụp ở chế độ 48 MP so với chế độ 12 MP. Trên thực tế, vì chế độ HDR và các chế độ xử lý hình ảnh khác đã bị vô hiệu hóa khi chụp 48 MP, nên hình ảnh 12 MP thậm chí có thể có mức độ chi tiết tốt hơn.

Ảnh chụp bằn Galaxy 80 12 MP và 48 MP

Việc có thể đọc được toàn bộ hình ảnh 48 MP cũng vượt quá khả năng của một số cảm biến và chipset trong giai đoạn đầu mới ra mắt, vì thế hình ảnh thu được có thể chỉ là hình ảnh được nâng cấp lên từ 12 MP.

Ảnh chụp bằng OPPO Reno 10x Zoom 12 MP và 48 MP

Khả năng zoom của bộ lọc Quad Bayer cũng không thực sự khác biệt so với zoom kỹ thuật số trên cảm biến 12 MP. Ngoài ra, nó cũng có vấn đề về mặt quang học vì các camera có độ phân giải cao thường bị hạn chế nhiễu xạ.

Ảnh chụp bằng Asus Zenfone 6 12 MP và 48 MP

Tùy vào từng điện thoại và khung cảnh, ảnh chụp 48 MP có thể sẽ cung cấp hình ảnh sắc nét hơn. Tuy nhiên, kết quả thu được cho thấy, người dùng nên sử dụng chế độ 12 MP thay vì 48 MP.

Ảnh chụp bằng Huawei P20 Pro 12 MP và 48 MP

Những smartphone nào trang bị bộ lọc Quad Bayer?

Các cảm biến 48 MP đang trở nên phổ biến trong thời gian gần đây, bắt đầu từ cảm biến 4 0MP trên Huawei P20 Pro, Mate 20 Pro và Mate 20 X. Nhà sản xuất điện thoại Trung Quốc thậm chí còn tung ra phiên bản thứ hai của cảm biến trên Huawei P30 và P30 Pro, chuyển sang đỏ, vàng, xanh lam thay vì đỏ, xanh lục, xanh lam và các nguyên tắc hoạt động vẫn như nhau.

Cũng có một số điện thoại trang bị camera selfie 32 MP với bộ lọc Quad Bayer là Vivo V15 Pro và Samsung Galaxy A70. Mặc dù có cùng kích thước pixel là 0.8 m, nhưng lại nhỏ hơn về mặt vật lý, do đó có độ phân giải thấp hơn.

Samsung gần đây đã công bố cảm biến Quad Bayer 64 MP, vẫn giữ nguyên kích thước pixel nhưng thay đổi kích thước cảm biến. Nó có kích thước lớn hơn 33% so với cảm biến 48 MP hiện tại.

Theo Thế Giới Di Động