Có bao giờ các bạn thắc mắc về việc camera chụp ảnh như thế nào? Camera có cấu tạo như nào mà lại có thể giúp ta lưu lại những hình ảnh. Những video đầy màu sắc và thậm chí là có độ nét siêu cao thấy được từng cọng tóc. Trong bài viết này Biết Tuốt sẽ giúp các bạn tìm hiểu
Mục Lục
Cấu tạo của camera
Mỗi cái camera được cấu tạo từ rất nhiều bộ phận. Thế nhưng cái bộ phận quan trọng nhất giúp xử lý hình ảnh đó là cảm biến. Có lẽ bạn quan tâm về công nghệ thì sẽ chẳng còn lạ gì với từ cảm biến. Nhưng cảm biến là gì được cấu tạo như nào và hoạt động ra sao thì có lẽ nhiều bạn không biết.
Cảm biến của camera
Trước hết phải hiểu rằng chúng ta nhìn thấy một vật là nhờ ánh sáng từ vật đó chiếu vào mắt ta. Và camera muốn chụp được ảnh thì phải có ảnh sáng đi từ vật đó vào camera. Cụ thể hơn là đi vào cảm biến. Cảm biến sẽ xử lí chùm ánh sáng đó và biến nó thành tín hiệu điện. Qua nhiều bước xử lý khác nữa thì tín hiệu điện sẽ được mã hóa thành mã nhị phân. Nhờ đó mà có thể hiển thị lên màn hình và được lưu trữ trong thẻ nhớ.
Cảm biến hoạt động như thế nào?
Có thể bạn đã biết mỗi hình ảnh chúng ta nhìn thấy trên điện thoại hay máy tính thì đều được cấu tạo bởi rất nhiều điểm ảnh. Mỗi điểm ảnh mang 1 màu sắc riêng và khi xếp chúng lại gần nhau thì sẽ tạo ra 1 hình ảnh rõ nét với nhiều màu sắc. Câu hỏi đặt ra là những điểm ảnh đó từ đâu mà ra? Câu trả lời chính là từ cái cảm biến. Đúng hơn là từ những điểm ảnh trong cái cảm biến. Sự thật là trong mỗi cảm biến luôn chứa rất nhiều điểm ảnh. Số điểm ảnh trong cảm biến bằng đúng với số điểm ảnh trong cái hình mà nó tạo ra. Hiểu đơn giản hơn thì khi cái cảm biển chụp ảnh nó sẽ ra lệnh cho từng cái điểm ảnh, chụp lại màu sắc ánh sáng chiếu lên nó. Sau đó ghép từng màu của mỗi điểm ảnh lại thì sẽ có 1 cái ảnh hoàn chỉnh mà chúng ta từng thấy.
Nhưng làm sao mỗi cái điểm ảnh trên cảm biến có thể chụp được ảnh hay đúng hơn là có thể lưu lại thông tin về màu sắc ánh sáng chiếu lên nó và biến nó thành tín hiệu điện. Để làm được điều đó mỗi cái điểm ảnh lại được cấu tạo từ 4 cái điểm ảnh nhỏ hơn. Tại sao lại phải chia nhỏ ra thì đó là bởi vì: Như bạn đã biết mỗi màu sắc được cấu tạo từ 3 màu cơ bản là: đỏ, xanh lá và xanh dương. Vậy muốn một điểm ảnh trên cảm biến ghi nhận lại đúng màu sắc của ánh sáng chiếu lên nó thì phải ghi lại cấp độ cua 3 màu cơ bản kia. Mà 1 cái điểm ảnh thì không thể ghi cùng lúc 3 màu được. Thế nên cần phải có ít nhất 3 cái. Nhưng có lẽ để dễ xếp thành hình vuông nhà sản xuất có lẽ đã tạo ra 4 cái nhỏ gồm 1 đỏ, 1 xah dương và 2 xanh lá. Như vậy 1 điểm ảnh thực chất cơ bản được cấu tạo từ 4 điểm ảnh bé hơn. Mỗi cái phụ trách ghi lại thông tin của một màu. Nhưng ghi như thế nào?
Điểm ảnh
Mỗi điểm ảnh nhỏ lại được cấu tạo bởi 2 thành phần đó là kính lọc ánh sáng và diot quang
Kính lọc
Kính lọc ánh sáng để làm gì? Một chùm ánh sáng tự nhiên luôn chứa rất nhiều màu. Chúng ta muốn biết được độ đậm nhạt của màu đỏ, màu xanh dương và màu xanh lá thì chúng ta phải sử dụng kính lọc để loại bỏ hết những màu còn lại. Khi đã lọc chỉ để lại 3 màu cơ bản thì bây giờ ánh sáng sẽ được cho đi đến diot quang để phân tích.
Diot quang
Nói về diot quang nó giống như các tế bào quang điện tạo ra bằng cách xếp 2 lớp bán dẫn N và B cạnh nhau. Khi tiếp xúc với ánh sáng, ánh sáng sẽ phóng proton vào điot và tạo ra dòng điện
Khi đo mức độ mạnh yếu của dòng điện đưuọc tạo ra thì người ta sẽ tính ra được độ đậm nhạt của màu sắc. Ví dụ như cường độ dòng điện mạnh nhất có thể tạo ra là 1A tương ứng với độ đậm cao nhất. Thế thì khi dòng điện tạo ra 0,5A nó sẽ tương ứng với độ đậm là 50%. Và độ đậm nhạt thì được biểu diễn bằng con số vậy nên dễ dàng được mã hóa thành mã nhị phân. Như vậy chúng ta có thể hiểu được rằng diot quang có thể ghi lại thông tin màu sắc. Cụ thể hơn ở đây là độ đậm nhạt của 3 màu cơ bản. Khi ánh sáng đi vào diot sẽ tạo ra dòng điện. Người ta đo cường độ dòng điện mạnh hay yếu sẽ biết được độ đậm nhạt của màu.
Khi biết được độ đậm nhạt của 3 màu cơ bản trên mỗi điểm ảnh nhỏ chúng ta sẽ có màu sắc cảu 1 điểm ảnh hoàn chỉnh. Hàng triệu điểm ảnh hoàn chỉnh sẽ giúp chúng ta có một bức hình hệt như cảnh vật đã được chụp.
Kết luận
Tóm lại cảm biến sẽ hoạt động như sau: Ánh sáng từ hifh ảnh đã chụp sẽ đi vào camera đến cảm biến. Chùm ánh sáng đến đây sẽ được hàng triệu điểm ảnh nhảy vào phân tích và mỗi điểm ảnh sẽ để ánh sáng đi qua bộ lọc màu để giữ lại một trong 3 màu cơ bản. Nó sẽ phân tích xem độ đậm nhạt cùa từng màu cơ bản như thế nào bằng cách phân tích dòng điện mà ánh sáng tạo ra.
Sau khi đã phân tích 3 màu cơ bản nó tổng hợp lại thành 1 điểm ảnh hoàn chỉnh mang màu sắc riêng rồi hàng triệu điểm ảnh hoàn chỉnh sẽ tạo ra hình ảnh được chụp. Còn việc mã hóa thông tin hình ảnh được chụp thành mã nhị phân để lưu lại và hiển thị trên màn hình thì đó là ánh sáng tạo ra dòng điện. Người ta cho dòng điện chạy qua chíp xử lí để đổi thành mã nhị phân.
Hy vọng qua bài viết này sẽ giúp các bạn hiểu về cách mà máy ảnh chụp ảnh.
Nguồn: Kiến thức thú vị
Xem thêm:
Công nghệ camera điện thoại có những thuật toán xử lý hình ảnh nào?