Tại sao điện thoại ngày nay lại sở hữu camera lồi?

Trên thực tế, các mẫu smartphone sở hữu khả năng chụp ảnh "bá đạo" thường sở hữu cụm camera lồi hẳn lên so với bề mặt của thiết bị. Ví dụ điển hình như Lumia 1020, Lumia 1520, iPhone 6 hay mới đây nhất là siêu phẩm Galaxy S6 của Samsung. Rõ ràng, trái ngược với xu hướng mỏng nhẹ của smartphone hiện nay, cụm camera lại càng trở nên thô kệch và lồi lên một cách vô duyên. Vậy tại sao các nhà sản xuất lại không giải quyết vấn đề mà họ đã từng làm rất tốt trong quá khứ? Phần lớn nguyên nhân là do giới hạn giữa công nghệ và thiết kế.

Các nhà sản xuất luôn muốn cho ra mắt mẫu sản phẩm mới với chất lượng camera tuyệt đỉnh, song, những giới hạn về thiết kế đi kèm sự mở rộng của module camera với các thành phần khác nhau, số lượng thấu kính thay đổi, tiêu cự, độ mở khẩu, số "chấm" đã khiến kích thước của chúng ngày càng "phát tướng".

Camera trên smartphone có kết cấu tương tự như camera của nhiều loại máy ảnh thông dụng hiện nay. Cụm camera gồm hai bộ phận chính: cảm biến và thấu kính. Tuy nhiên, trái với cấu tạo trên máy ảnh thông thường, camera trên smartphone sẽ kết hợp luôn hai bộ phận này thành một và kết nối tới mainboard thông qua một sợi cáp.

Bộ phận cảm biến (bên trái) và hệ thấu kính (bên phải)

Bộ cảm biến giữ chức năng ghi lại hình ảnh thông qua một mạch điện tích hợp phức tạp gồm nhiều thành phần như cảm biến ánh sáng, màng lọc màu, bộ khuyếch đại, bóng bán dẫn và một số phần cứng xử lý cơ bản, quản lý điện năng. Bộ cảm biến sẽ được điều khiển thông qua ứng dụng trên điện thoại và tương tác với người dùng. Những hình ảnh hiển thị trên smartphone khi chụp hình sẽ được bộ cảm biến đảm nhận.

Thấu kính là thành phần thứ hai trong module camera thường được làm 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. Một điểm cần nhấn mạnh đó là việc trang bị càng nhiều thấu kính, hình ảnh thu được sẽ càng sắc nét và chi tiết hơn.

Thông thường các smartphone chỉ được trang bị 4 đến 5 thấu kính, có một số trường hợp như Lumia 925, Lumia 1020 có đến 6 thấu kính và như các bạn đã biết, cụm cảm biến camera trên hai mẫu lumia trên có độ lồi như thế nào. Bên cạnh đó, các thông số về zoom quang, độ dày của các thấu kính cũng sẽ quyết định đến kích thước của thành vần camera trên điện thoại.

Ngoài ra, chúng ta cũng không thể không nhắc đến một thành phần quan trọng khác đó là độ dài tiêu cự. Tiêu cự là khoảng cách giữa thấu kính với cảm biến và giá trị này xác định khả năng phóng đại của hệ thống camera và góc nhìn. Độ dài tiêu cự ngắn tương đường với thấu kính góc rộng với độ phóng đại nhỏ và ngược lại.

Cuộc cạnh tranh mạnh mẽ về số "chấm" trên camera đã và đang dần chậm lại bởi xu hướng thay đổi về thống số máy ảnh đang được các hãng áp dụng một cách triệt để. Apple, hãng điện thoại duy nhất không chạy theo số chấm "khủng" đã phần nào cho thấy sức mạnh của các thông số như tiêu cự, mật độ điểm ảnh, kích thước điểm ảnh, độ mở khẩu trên iPhone 5S. Những thay đổi này dẫn đến một bài toán về tối ưu thiết kế và chất lượng camera.

Chất lượng camera cần phải tốt hơn theo từng năm tài chính nhằm đưa sản phẩm đi lên, bên cạnh đó, các nhà sản xuất phải đau đầu để đáp ứng những sở thích khắt khe từ khách hàng. Nhiều cuộc khảo sát đã chỉ ra rằng, phần lớn người tiêu dùng không thích việc camera của họ lồi lên nhiều so với bề mặt của thiết bị. Một phần vì lo sợ xước mặt kính máy ảnh và một phần vì phần lồi đó làm cho cảm giác hơi gợn tay, làm mất đi đường nét tinh tế của một chiếc điện thoại cao cấp. Giải quyết được vấn đề này thực sự không đơn giản.

Làm thế nào để có thể giảm thiểu kích thước, độ dày của cụm camera? Có 3 phương án: rút ngắn tiêu cự (khoảng cách từ thấu kính đến cảm biến), giảm độ dày, số lượng thấu kính và giảm độ dày của cảm biến.

Thứ nhất, nếu nhà sản xuất áp dụng phương án rút ngắn tiêu cự hay nói một cách khách là rút ngắn khoảng cách giữa thấu kính và cảm biến sẽ khiến cho góc chụp ảnh của smartphone quá rộng, dẫn đến hiện tượng sai quang, méo hình ở rìa ảnh. Thực tế, có rất nhiều nhu cầu chụp ảnh góc rộng, song, chúng chỉ được thực hiện cho các nhu cầu riêng biệt và thường được hỗ trợ bởi một ống kính gắn ngoài. Bên cạnh đó, với các nhu cầu thông thường, smartphone không cần thiết hay chính xác hơn là không nên sở hữu một camera với góc chụp rộng.

Thứ hai, đó là giảm bớt số lượng, độ dày của thấu kính. Như đã nhắc đến ở trên, càng nhiều thấu kính, chất lượng hình ảnh thu được sẽ càng sắc nét và chi tiết. Thông thường, các smartphone hiện nay được trang bị số lượng từ 4 đến 5 thấu kính và không thể giảm xuống dưới con số 4 nhằm đảm bảo chất lượng hình ảnh. Tiếp đó, các thấu kính cũng cần phải đảm bảo một độ dày vừa đủ để đảm bảo chất lượng quang học cũng như độ bền lâu dài khi bản thân chúng được làm từ những miếng nhựa (hay thủy tinh) mỏng manh.

Cuối cùng, các nhà sản xuất cần phải tính toán đến các phương án giảm thiểu giới hạn của bộ phận cảm biến. Điều này tương tự như việc làm mỏng đi tấm nền màn hình trong quá khứ, tuy nhiên, với cảm biến camera, mọi việc không đơn giản như vậy. Việc giảm độ dày cảm biến đồng nghĩa với việc tăng mật độ các linh kiện điện từ trên một diện tích rất nhỏ, đây là một bài toán rất khó khăn khi giới hạn kỹ thuật không cho phép và chi phí sản xuất cũng rất lớn.

Bởi vậy, người dùng muốn sở hữu một siêu phẩm chụp ảnh tốt thì nên tập chấp nhận với việc điện thoại của họ được trang bị một camera "lồi".