Tại sao cảm biến hình ảnh có ảnh hưởng đến chất lượng video

Kích thước cảm biến hình ảnh, mật độ điểm ảnh, hệ số cắt xén và tín hiệu nhiễu trong camera quan sát đều là những yếu tố quan trọng quyết định chất lượng hình ảnh của máy quay video.

Trái tim của mọi máy quay video hiện đại là cảm biến hình ảnh, một thiết bị chuyển đổi phổ ánh sáng và màu sắc thành tín hiệu điện để camera chuyển đổi thành thông tin kỹ thuật số. Kể từ khi cảm biến CCD đầu tiên xuất hiện vào giữa những năm 1970, cảm biến trạng thái rắn đã được sử dụng trong tất cả các máy quay video.

Trong các camera quay video hiện đại, hiện nay có hai loại cảm biến video chính — CCD hoặc thiết bị kết hợp sạc và CMOS, cảm biến pixel hoạt động. Cả cảm biến CCD và CMOS đều dựa trên công nghệ bán dẫn oxit kim loại. CCD dựa trên tụ điện MOS và cảm biến CMOS dựa trên MOSFET, là bóng bán dẫn hiệu ứng trường MOS.

Bất kể loại cảm biến kỹ thuật số nào được sử dụng trong camera, tất cả đều là những tấm silicon phẳng nhỏ có cùng chức năng — thu ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện.

Có một sự khác biệt nhỏ về kỹ thuật giữa cảm biến CCD và CMOS. Với cảm biến hình ảnh CCD, các pixel thu ánh sáng và di chuyển ánh sáng về phía rìa của cảm biến, nơi ánh sáng được chuyển đổi thành tín hiệu kỹ thuật số. Trong một thiết bị CMOS, ánh sáng được chuyển đổi thành pixel.

Sự khác biệt tinh tế này giữa hai loại cảm biến xuất phát từ yêu cầu về nguồn điện. Vì tín hiệu không phải được vận chuyển đến rìa của chip để chuyển đổi nên cảm biến CMOS cần ít điện hơn để hoạt động.

Khi xem xét hầu hết các thông số kỹ thuật của camera, hai bộ số đo được liệt kê cho cảm biến: tổng số pixel và số pixel hiệu dụng. Tổng số đề cập đến tổng số pixel trên cảm biến. Con số hiệu quả cho biết có bao nhiêu pixel thực sự được sử dụng khi quay video. Bỏ qua tổng số lượng và chỉ đi theo số lượng pixel hiệu quả, cần thiết để xác định độ phân giải thực tế cho máy quay video.

Số điểm ảnh hiệu quả cũng giúp cắt giảm quảng cáo tiếp thị của camera. Cảm biến có ít pixel hiệu quả hơn thường có nghĩa là nội suy đang được sử dụng. Đây là một kỹ thuật tạo ra sự gần đúng về cường độ của pixel dựa trên giá trị của các pixel xung quanh chúng. Đừng để thông số kỹ thuật nội suy đánh lừa bạn. Sử dụng số điểm ảnh hiệu quả làm độ phân giải thực của camera.

Một yếu tố khác quyết định chất lượng hình ảnh là kích thước vật lý của cảm biến. Cảm biến lớn hơn thu được nhiều ánh sáng hơn cảm biến nhỏ hơn, ngay cả khi chúng có ít pixel hơn. Lý do là những pixel này, mặc dù số lượng ít hơn, nhưng lại lớn hơn và có thể thu được nhiều ánh sáng hơn.

Tốt nhất là mua camera có cảm biến hình ảnh lớn hơn với ít điểm ảnh hơn so với cảm biến nhỏ hơn có nhiều điểm ảnh hơn. Cảm biến lớn hơn cũng cải thiện hiệu suất ánh sáng yếu của camera. Cảm biến hình ảnh có diện tích bề mặt lớn hơn đồng nghĩa với hiệu suất cao hơn trong việc thu nhận hình ảnh trong điều kiện ánh sáng yếu và mang lại hiệu suất chuyển tín hiệu thành nhiễu lớn hơn.

Yếu tố cắt xén là một cân nhắc khác trong việc lựa chọn máy quay video. Điều này đề cập đến trường nhìn của hình ảnh khi so sánh các cảm biến nhỏ hơn với cảm biến toàn khung hình. Đây là lý do tại sao cảm biến cỡ APS-C có trường nhìn nhỏ hơn so với trường rộng hơn trên camera có cảm biến full-frame.

Ngoài ra, do cảm biến nhỏ hơn có hệ số crop lớn hơn nên độ dài tiêu cự của ảnh phải ngắn hơn để đạt được hình ảnh giống như với cảm biến lớn hơn. Trong trường hợp này, người điều khiển camera phải di chuyển camera có cảm biến nhỏ hơn ra xa đối tượng để đạt được cùng một trường nhìn. Điều này làm tăng độ sâu trường ảnh, nghĩa là cảm biến càng nhỏ thì càng khó đạt được độ sâu trường ảnh nông.

Nguồn tham khảo: broadcastbeat