Tìm hiểu ISO kỹ thuật số

Tìm hiểu ISO kỹ thuật sốISO số không đơn giản mang tính chất tuyến tính như ISO trên phim trước đây mà nó chứa đựng nhiều yếu tố phức tạp hơn người ta vẫn nghĩ. Tony Lorentzen đã dùng máy ảnh Canon EOS 7D, để nắp che ống kính và ghi lại hình ảnh tại mọi ISO để xem mỗi chế độ sẽ tạo ra sự khác biệt về độ nhiễu hạt như thế nào (xem video). Cuộc thử nghiệm đã đem đến một kết quả khá ngạc nhiên: Độ nhiễu của hình ảnh không tăng theo tuyến tính khi...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tìm hiểu ISO kỹ thuật số Tìm hiểu ISO kỹ thuật sốISO số không đơn giản mang tính chất tuyến tính như ISO trên phim trước đâymà nó chứa đựng nhiều yếu tố phức tạp hơn người ta vẫn nghĩ.Tony Lorentzen đã dùng máy ảnh Canon EOS 7D, để nắp che ống kính và ghi lại hìnhảnh tại mọi ISO để xem mỗi chế độ sẽ tạo ra sự khác biệt về độ nhiễu hạt như thế nào(xem video). Cuộc thử nghiệm đã đem đến một kết quả khá ngạc nhiên: Độ nhiễu củahình ảnh không tăng theo tuyến tính khi ISO tăng cao, có nghĩa là, một bức ảnh với ISO160 có thể ít nhiễu hơn ISO 100, hay một bức với ISO 640 có thể cũng chỉ nhiễu bằngISO 100.Vấn đề thực sự ở đây là gì? Sự khác nhau về ISO xuất phát từ cách thức ghi lại hình ảnh của máy phim và máy số khác nhau. Ảnh: Digitalphotopro.Với phim, mọi chuyện có vẻ như rất đơn giản: Nếu bạn sử dụng một cuốn phim có ISOcao, hình ảnh sẽ bị nhiều hạt. Còn nếu khi bạn muốn chất lượng hình ảnh ở mức caonhất, ít hạt nhất, hiển nhiên phải chọn phim có ISO thấp nhất.Tuy nhiên, theo thử nghiệm của Lorentzen, ISO trên máy số không hoàn toàn như vậy.Sự khác nhau về ISO xuất phát từ cách thức ghi lại hình ảnh của máy phim và máy sốkhác nhau. Thêm vào đó, các thông tin ảnh trên máy ảnh số còn được xử lý trước khiđịnh hình thành ảnh xuất ra ngoài.Phim ISO cao dễ bị nhiễu hạt hơn do các hạt tinh thể bạc bắt sáng lớn hơn (để thuđược nhiều ánh sáng). Còn với máy ảnh số, ISO cao được điều chỉnh bằng cáchkhuếch đại tín hiệu đầu ra của cảm biến, và khi ISO càng cao, nghĩa là càng bị khuếchđại, ảnh sẽ càng bị nhiễu hơn. Nghe có vẻ ISO trên ảnh số cũng có thuộc tính thay đổigiống như trên ảnh phim. Nhưng trong trường hợp ngược lại, với ảnh phim, khi lắp mộtcuộn phim với ISO thấp, ảnh sẽ trở nên mịn. Còn với ảnh số, ISO nếu bị điều chỉnhthấp hơn mức ISO nội tại, sẽ lại bị can thiệp bởi bộ xử lý hình ảnh và sẽ giảm thiểu chấtlượng hình ảnh đi so với ISO cao hơn. Đó thực ra cũng mới chỉ là một phần nhỏ trongtoàn bộ tổng thể các yếu tố có thể sinh nhiễu trên máy ảnh số.Trong khi trên phim, hình ảnh thu được là kết quả của việc các hạt bạc thu nhận ánhsáng và qua quá trình tráng phim rọi ảnh, thì trên máy ảnh số, hình ảnh là kết quả củaquá trình ánh sáng đi vào các đi-ốt cảm quang trên cảm biến, đặc tính và kích cỡ củacác cảm quang, bộ lọc RGB và low-pass, mạch cảm biến, bộ chuyển đổi tương tự/số,bộ xử lý hình ảnh và thuật toán xử lý riêng của từng hãng sản xuất nữa.ISO nội tại là gì?ISO nội tại của cảm biến chính là mức thu nhận ánh sáng mà ở đó hình ảnh ít đượcmáy ảnh xử lý nhất. Về lý thuyết, ở mức nội tại này, chất lượng hình ảnh sẽ ở mức tốtnhất.Các hãng sản xuất máy ảnh không bao giờ công bố ISO nội tại của máy, nhưng thôngthường nó sẽ rơi vào khoảng ISO 100 – 200. Họ chỉ đưa ra một câu chung chung kiểunhư dải ISO này cho phép người chụp có thể tùy chọn để có bức ảnh đẹp nhất, phùhợp với nhu cầu của người dùng nhất.Đi-ốt cảm quang của một cảm biến có một độ nhạy nhất định với ánh sáng, từ đó hìnhthành nên một mức độ nhạy sáng định trước cho một cảm biến (ISO nội tại). Tuy nhiên,một mình đi-ốt cảm quang không làm nên hình ảnh. Đóng góp vào cả quá trình này còncó bộ chuyển đổi tương tự/số trong máy, bộ xử lý hình ảnh và thuật toán xử lý… Chínhvì thế, ở máy số, tốc độ ISO là dành để nói về toàn bộ khả năng bắt sáng của máy ảnhchứ không chỉ về mỗi cảm biến như đối với máy phim.Mỗi hãng sản xuất lại có phương thức bí mật đặc trưng riêng trong việc căn chỉnh cácmức ISO khác nhau. Dưới đây là một ví dụ để người dùng dễ hình dung tại sao ảnh ởISO thấp có thể còn có chất lượng tệ hại hơn là với ISO cao.Ví dụ, một máy ảnh DSLR có ISO nội tại là 160. Để tăng ISO lên cao, bộ xử lý sẽkhuếch đại tín hiệu, kéo theo nhiễu hình ảnh cũng tăng do cũng bị khuếch đại theo. Đểgiảm ISO thấp hơn, bộ xử lý lại nhào nặn tín hiệu xuống, cũng kéo theo sự suy giảmchất lượng hình ảnh. Chẳng hạn, khi cần đẩy ISO lên 320, dữ liệu thu được từ ISO 160nội tại sẽ được khuếch đại lên gấp đôi. Nhưng để đạt được ISO 250, bộ xử lý hình ảnhlại lấy tín hiệu đã được khuếch đại ở ISO 320 và điều chỉnh xuống ISO 250. Vì thế màchất lượng ở ISO 250 còn tệ hơn so với tín hiệu tại ISO 320. Về đại thể, mỗi cấp ISOcách nhau một giá trị gấp đôi, nên nếu một ISO nội tại của máy ảnh là 160 thì mức đặtISO tối ưu sẽ là 160, 320, 640… Các mức 100/200/400/800… sẽ là bước lỡ cỡ vì thếsẽ bị xử lý nhiều hơn, chất lượng sẽ suy giảm hơn.ISO số là gì? Thử nghiệm ISO trên máy ảnh Pentax K-5. Ảnh: Digitalphotopro.Mức ISO được đặt ra trên cơ sở các tiêu chí chuẩn hóa từ Tổ chức tiêu chuẩn thế giới(International Organization for Standardization_ISO). Tổ chức này đặt ra chuẩn chungcho hầu hết mọi vấn đề.Như đã đề cập, ISO số đề chỉ mức độ bắt sáng chung cho toàn bộ máy ảnh chứ khôngchỉ riêng cho cảm biến, bởi lẽ hình ảnh số là tổng hợp các quá trình xử lý liên hoàngiữa cảm biến, bộ xử lý hình ảnh, bộ chuyển đổi tín hiệu… Mục tiêu của việc chuẩn hóathông số ISO cho cả máy phim và máy số là: nếu người dùng đặt thông số phơi sáng làISO 100, lắp phim 100, chụp với tốc độ 1/100 và độ mở f/16, thì hình ảnh thu được phảicó độ sáng tương đương như khi chụp bằng máy kỹ thuật số với ISO đặt ở 100, tốc độđặt ở 1/100 và độ mở ở f/16. Tuy nhiên, độ nhiễu trên máy phim và máy số sẽ khácnhau, bởi trong khi nhiễu của máy phim chỉ phụ thuộc vào mật độ các hạt bạc trên phim(ISO của phim) thì nhiễu trên máy số có thể sinh ra từ rất nhiều nguồn do hình ảnh từlúc vào cảm biến đến lúc định hình phải trải qua rất nhiều quá trình xử lý khác nhau.CMOS và CCDỞ thời kỳ đầu của công nghệ hình ảnh, cảm biến CCD có chất lượng hình ảnh tốt hơnhẳn cảm biến CMOS vốn bị nhiễu nhiều hơn và độ cảm quang thấp hơn, khó có thể đặtđược các mức ISO cao. Tuy nhiên, hầu hết DSLR ngày nay, kể cả những phiên bảncao cấp nhất có những mức ISO siêu cao cũng đã sử dụng cảm biến CMOS do nhữngthế mạnh riêng của công nghệ này. Cảm biến CC ...