Ấy thế nhưng, chỉ nửa năm sau Sony Ericsson Xperia Arc với thiết kế uốn cong đầy"sexy" đã chiếm lĩnh vị trí này với độ mỏng tối đa chỉ 8,7 mm. Và giờ đây, danh hiệu ấy đang tạm thuộc về chiếc Gionee Elife S5.5 với phần thân chỉ còn dày 5,5 mm.
Trong khi các linh kiện khác như pin, màn hình, CPU, vỏ ngày càng được ép mỏng hơn thì cụm camera lại chưa thể mỏng hóa trong một sớm một chiều. Điều này đã khiến cho những chiếc smartphone mỏng nhất thế giới vẫn phải ngậm ngùi sở hữu một "cái bướu" trên lưng. Vậy tại sao cụm camera lại chưa thể mỏng hơn được nữa? Hãy cùng tìm hiểu nguyên do trong bài viết dưới đây.
Phần camera bị "lồi" hẳn ra, phá vỡ thiết kế chung trên chiếc Gionee Elife S5.5
Cấu tạo của camera trên smartphone
Trước hết để tìm hiểu nguyên nhân vì sao camera trên smartphone chưa thể mỏng thêm chúng sẽ cùng điểm qua một chút về cấu tạo của cụm camera trên một chiếc điện thoại thông minh.
Camera trong smartphone cũng có kết cấu tương tự như camera trong nhiều loại máy ảnh trên thị trường hiện nay với hai bộ phận chính gồm: bộ cảm biến và thấu kính (lens). Tuy nhiên, do diện tích quá "chật hẹp" của một chiếc smartphone nên hai bộ phận này thường được tích hợp lại cùng với nhau thành một module duy nhất và kết nối tới bảng mạch chính của điện thoại thông qua một sợi cáp.
Module camera trên một số smartphone hiện nay
Bộ cảm biến là thành phần để ghi lại hình ảnh. Nó là một mạch điện tích hợp phức tạp thông thường bao gồm những cảm biến để lưu lại ánh sáng, các màng lọc màu, kèm theo bộ khuếch đại, bóng bán dẫn, và thông thường một số bộ phận phần cứng xử lí và quản lí điện năng. Khi phần mềm camera của điện thoại yêu cầu hình ảnh, bộ cảm biến cung cấp tất cả dữ liệu cần thiết.
Bộ phận cảm biến (bên trái) và hệ thống thấu kính (bên phải) khi được tách ra
Trong khi đó, thấu kính lại giúp hội tụ ánh sáng lên cảm biến do đó hình ảnh sẽ sáng và rõ ràng hơn. Nếu không có thấu kính, hình ảnh sẽ bị mờ nhòe do những hạt ánh sáng có thể chạm tới cảm biến từ nhiều góc khác nhau. Bạn cần thấu kính để ánh sáng từ phía trước máy ảnh có thể giảm đi và hội tụ vừa vặn vào kích thước nhỏ nhắn của cảm biến.
Thấu kính là một tập hợp nhiều thành phần bằng thủy tinh hoặc nhựa. Thủy tinh thường cho chất lượng hình ảnh sắc nét hơn. Tuy nhiên, trong điều kiện sử dụng của smartphone khi thường xuyên phải di chuyển và không gian chật hẹp của module camera, nhựa quang học được ưa chuộng nhờ độ bền. Bên cạnh đó, yếu tố giá thành và độ đơn giản khi sản xuất hàng loạt cũng giúp nhựa quang học được sử dụng rộng rãi trên các camera của điện thoại. Mỗi thành phần thấu kính sẽ có chức năng nhất định để hội tụ ánh sáng vừa vào mảng cảm biến, sửa các vấn đề về lỗi ánh sáng,…
Cấu tạo bên trong bộ phận module camera - trên hình là bộ phận module camera khi được cắt đôi ra, bạn có thể thấy các lớp thấu kính được xếp chồng lên nhay theo thứ tự từ lớn nhất đến nhỏ nhất từ dưới lên trên
Một yếu tố khác cũng rất quan trọng là khoảng cách giữa thấu kính với cảm biến còn được gọi là độ dài tiêu cự. Khoảng cách này xác định khả năng phóng đại của hệ thống camera và góc nhìn. Độ dài tiêu cự ngắn tương đương với thấu kính góc rộng với độ phóng đại nhỏ và ngược lại, độ dài tiêu cự dài tương đương với thấu kính tele với độ phóng đại lớn.
Khoảng cách giữa thấu kính với cảm biến phụ thuộc vào kích thước của cảm biến và những gì nhà sản xuất muốn thấu kính thể hiện. Những camera trong điện thoại thông minh thường dùng là loại phổ thông có thấu kính góc rộng với độ dài tiêu cự của ống kính thường từ 5mm trở lên. Cảm biến của camera trên smartphone thường có kích thước rất nhỏ so với cảm biến Full Frame trên các máy ảnh chuyên nghiệp, nên khi quy đổi ra hệ phim 35mm (Full Frame) thì tiêu cự ống kính của camera trên smartphone thường từ 25mm trở lên.
Tiêu cự của các ống kính trên một số smartphone Nokia khi quy đổi ra hệ phim 35mm
Những vấn đề nan giải
Như vậy có thể thấy là để mỏng hóa cụm camera thông thường sẽ có 3 giải pháp: giảm độ dầy của cảm biến, giảm độ dầy của các thấu kính và giảm khoảng cách từ thấu kính đến cảm biến. Nghe thì đơn giản nhưng thực tế thì phức tạp gấp nhiều lần.
Thứ nhất là giới hạn của bộ phận cảm biến. Như đã nói ở trên, cảm biến là một mạch điện tích hợp rất nhiều linh kiện phức tạp bên trong nó. Muốn giảm đi độ dầy của cảm biến, buộc các linh kiện khác cũng phải giảm đi độ dầy. Đây thực sự là một bài toàn nan giản cho các nhà sản xuất. Bởi việc ép mỏng cảm biến không những gây ra những khó khăn quá lớn về mặt kỹ thuật. Hơn thế nữa, điều này còn làm giảm đáng kể chất lượng hình ảnh, tăng chi phí sản xuất. Bởi xét cho cùng, camera cũng chỉ là một phần của smartphone, các nhà sản xuất phải cố giảm giá thành của module camera xuống càng thấp càng tốt còn khoảng 5 – 15 USD nhằm đảm bảo không đội giá smartphone lên quá cao.
Với công nghệ hiện nay, khó lòng ép mỏng thêm bộ phận cảm biến
Thứ hai là giới hạn của các thấu kính. Thông thường, cụm camera trên một chiếc smartphone thường bao gồm từ 4 tới 5 thấu kính (một số trường hợp cá biệt như chiếc Lumia 1020 có tới 6 thấu kính). Càng nhiều thấu kính, hình ảnh thu được sẽ càng sắc nét và chi tiết, giảm bớt được hiện tượng quang sai. Để đảm bảo chất lượng hình ảnh, nhà sản xuất khó lòng giảm số thấu kính xuống dưới con số 4. Kích thước các thấu kính cũng cũng cần một độ dầy nhất định để đảm bảo chất lượng quang học. Thấu kính quá mỏng cũng sẽ khó lòng chịu được những cú va chạm trong quá trình sử dụng bởi bản chất chúng chỉ là những miếng nhựa quang học hay thủy tinh rất mỏng manh.
Số lượng thấu kính và độ mỏng của chúng đang tiến gần tới mức giới hạn
Thứ ba là giới hạn về khoảng cách giữa bộ thấu kính và cảm biến hay còn gọi là giới hạn về độ dài tiêu cự. Bất kỳ ai am hiểu về nhiếp ảnh cũng đều biết rằng, tiêu cự quá nhỏ tương đương góc quá rộng sẽ dẫn đến hiện tượng quang sai, méo hình rất nặng, đặc biệt là ở phần rìa ảnh. Điều này thể hiện rõ nhất với những ống kính mắt cá (fish eye). Chính vì thế mà ống góc siêu rộng thường chỉ được dùng trong những trường hợp đặc biệt như chụp kiến trúc, phong cảnh với ý đồ nghệ thuật riêng của người chụp.
Trong khi đó, smartphone lại được dùng để chụp ảnh với nhu cầu cơ bản như chân dung, phong cảnh đời thường tương đương với tiêu cự khoảng từ 18mm đến 50mm trên các máy ảnh Full Frame. Chính vì vậy, tiêu cự quy đổi ra trên các cảm biến cỡ nhỏ của smartphone thường phải từ 5mm trở lên để có thể sử dụng đa dạng trong nhiều tình huống mà không bị méo hình.
Tiêu cự quá nhỏ (ảnh 1) hay quá lớn (ảnh 4) sẽ gây ra hiên tượng méo hình, quang sai
Thêm vào đó, dù đã có nhiều cải tiến về công nghệ nhưng các nhà sản xuất camera trên smartphone đều phải thừa nhận một sự thật rằng: tiêu cự càng nhỏ thì độ nhiễu hạt trên ảnh cũng càng lớn. Hiện tượng nhiễu xuất hiện do có sự sai lệch (quang sai) khi đo lường mỗi điểm ảnh và nó thường xuất hiện dưới hình dạng tựa như những hạt bụi lốm đốm trên ảnh. Các smartphone cao cấp nhất hiện nay đang nỗ lực che dấu nó bằng các thuật toán khử nhiễu, nhưng thật khó cho một máy ảnh khi phải phân biệt giữa những điểm nhiễu không mong muốn và những chi tiết tinh tế của bối cảnh cụ thể. Kết quả tất yếu là quá trình khử nhiễu cũng vô tình loại bỏ một số chi tiết tinh tế của một bức ảnh.
Nhiễu hạt là vấn đề đau đầu của các nhà sản xuất camera
Ngoài ra, một điểm quan trọng nữa cũng ảnh hưởng lớn tới độ dày của cụm module camera chính là độ phân giải hay số "chấm". Độ phân giải càng cao, số "chấm" càng nhiều thì cụm module camera cũng vì thế mà càng "phát tướng". Một ví dụ đơn giản nhất chính là việc so sánh giữa cụm module camera trước và sau trên cùng một chiếc smartphone. Bạn có thể dễ dàng nhận ra, module camera chính với số "chấm" phổ biến hiện nay từ 8MP trở lên luôn "to béo" hơn hẳn module camera phụ với số "chấm" phổ biến từ 2MP trở xuống. Điều này hoàn toàn dễ hiểu, bởi số "chấm" càng lớn, số lượng điểm ảnh trên cảm biến sẽ càng nhiều dẫn tới việc cảm biến cũng bị "phình to" ra. Chưa kể đến việc, camera sau luôn được chăm chút hơn với hệ thống ống kính phức tạp và cao cấp, chứa nhiều thấu kính hơn camera trước, thậm chí là tích hợp cả hệ thống chống rung quang học OIS "bổ trợ" thêm cho độ dầy của cả cụm module camera. Điều này cũng lí giải cho việc tại sao các smartphone hiện nay hầu hết đều bị lồi ra ở phần camera sau.
Camera sau (bên trái) luôn "to béo" hơn "người anh em" của nó là camera trước (bên phải)
Camera sau với số chấm "khủng", hệ thống ống kính phức tạp cùng hệ thống chống rung quang học là nguyên do chính khiến các smartphone hiện nay luôn có thêm "một cái bướu" trên lưng
Lời kết
"Mỏng, mỏng nữa, mỏng mãi" là điều mà các nhà sản xuất điện thoại nói chung và các hãng sản xuất camera cho smartphone nói riêng luôn hướng tới. Cụm camera mỏng hơn sẽ giúp thiết kế của smartphone thêm phần hài hòa, xóa đi những "cái bướu" xấu xí. Tuy nhiên, đánh đổi lại các nhà sản xuất cũng phải giữ được chất lượng hình ảnh đảm bảo. Bởi suy cho cùng, kích thước camera mỏng hơn phải đi kèm cùng chất lượng hình ảnh tương xứng. Vấn đề "mỏng hóa" cụm camera trên smartphone sẽ cần thêm rất nhiều thử nghiệm và nghiên cứu nhằm tìm ra những giải pháp hợp lý trước khi có thể áp dụng vào thực tế.
Thành Đạt (VnReview)
Quảng cáo 
Có thể bạn quan tâm: