Global shutter là gì? Vì sao nó thay đổi nhiếp ảnh hiện đại

Sony a9 III là máy ảnh không gương lật full-frame đầu tiên được chế tạo dựa trên cảm biến CMOS màn trập toàn cầu (global shutter) và chúng tôi nghi ngờ đây sẽ là chiếc cuối cùng. Vậy global shutter là gì và nó có ý nghĩa gì đối với các nhiếp ảnh gia?

1. Khái niệm "màn trập lũy tiến"

Global shutter là màn trập chụp tất cả các pixel của nó cùng một lúc. Để hiểu những lợi ích tiềm tàng mà điều này mang lại, cần tìm hiểu giải pháp thay thế: màn trập lũy tiến được sử dụng trong phần lớn các máy ảnh cảm biến lớn.

Hầu hết các máy ảnh đều sử dụng cơ chế màn trập cơ học để kết thúc phơi sáng và phần lớn cũng sử dụng cơ chế này để khởi động chúng. 

Màn trập cơ học thường là một loạt các lưỡi mỏng che phủ cảm biến để ngăn không cho nó nhận thêm bất kỳ ánh sáng nào ngoài thời gian bạn muốn chụp ảnh. 

Tuy nhiên, mặc dù chúng di chuyển rất nhanh để bắt đầu và kết thúc phơi sáng nhưng chúng không diễn ra ngay lập tức. Điều này có nghĩa là phần trên cùng của ảnh được chụp một phần giây trước khi kết thúc ảnh. 

Trong hầu hết các trường hợp, điều này tạo ra rất ít hoặc không có sự khác biệt nào, nhưng có những trường hợp nó ảnh hưởng đến hình ảnh và đây là lúc mà màn trập toàn cầu có lợi thế.

Global shutter cho phép bạn sử dụng đèn flash ở phạm vi tốc độ màn trập rộng hơn nhiều: vì vậy, bạn có thể sử dụng độ phơi sáng ngắn để ngăn không cho cảnh hoàng hôn lọt qua nhưng vẫn chiếu sáng đối tượng bằng flash.

Sony FE 135mm F1.8 | 1/4000 giây | F2.8 | ISO 400 (Ảnh: Richard Butler)

2. Khái niệm màn trập toàn cầu

Có ba lợi ích chính của global shutter, tất cả đều liên quan đến các tình huống trong đó cảnh thay đổi cực kỳ nhanh chóng.

Rõ ràng nhất trong số này là chụp ảnh có đèn flash, trong đó đèn flash tự làm sáng khung cảnh chỉ trong một phần rất nhỏ của giây. 

Ngay cả màn trập cơ học nhanh nhất cũng sẽ mất khoảng 1/250 giây để di chuyển qua cảm biến, do đó, bất kỳ mức phơi sáng nào ngắn hơn mức này đều yêu cầu màn trập thứ hai của màn trập bắt đầu đóng trước khi màn trập đầu tiên mở hoàn toàn. 

Điều này có nghĩa là không có lúc nào toàn bộ cảm biến bị lộ ra ngoài, do đó, một tia sáng duy nhất không thể làm sáng toàn bộ hình ảnh. Đây là tốc độ đồng bộ flash.

Với màn trập toàn cầu, đây không phải là vấn đề: toàn bộ cảm biến được chụp cùng một lúc, do đó toàn bộ hình ảnh sẽ được chiếu sáng bằng đèn flash, ngay cả trong thời gian phơi sáng ngắn nhất. 

Điều này có nghĩa là bạn có thể sử dụng ở chế độ đèn flash đơn, mạnh mẽ nhất thay vì phải sử dụng đến đồng bộ hóa tốc độ cao, cố gắng phát xung hoặc kéo dài thời lượng của đèn flash.

Trong thực tế, điều này có nghĩa là máy ảnh global shutter như Sony a9 III có thể sử dụng tốc độ màn trập để điều chỉnh độ sáng nền của hình ảnh có đèn flash, ngay cả khi có độ phơi sáng ngắn. Mức đèn flash và khẩu độ sẽ kiểm soát độ phơi sáng của tiền cảnh, nhưng bạn có thể làm tối mọi thứ khác trong ảnh hoặc ngăn không cho hậu cảnh bị mờ bằng tốc độ màn trập.

Sony a9 III là ILC đầu tiên sử dụng cảm biến Stacked CMOS với Global shutter. (Ảnh: Sony)

Tuy nhiên, điều thú vị là, ở mức phơi sáng rất ngắn, bạn có nguy cơ gặp phải vấn đề trái ngược với vấn đề mà màn trập lũy tiến gặp phải: thay vì phải kéo dài thời lượng của đèn flash để phù hợp với màn trập chậm, bạn có nguy cơ phơi sáng quá ngắn để thu được toàn bộ công suất của đèn flash.

3. Khái niệm "dải"

Tình huống thứ hai mà global shutter trở nên hữu ích là một tình huống khác khi bạn có các xung ánh sáng ngắn chẳng hạn như trong đèn LED và màn hình. 

Đèn LED thường bật và tắt rất nhanh để kiểm soát độ sáng cảm ứng của chúng, trong khi màn hình LED nhấp nháy để hiển thị các màu sắc hoặc độ sáng khác nhau hoặc làm mới để hiển thị một hình ảnh khác. 

Với màn trập liên tục, bạn có thể vô tình chụp được kiểu nhấp nháy này vì mỗi phần của hình ảnh đang chụp một khoảng thời gian hơi khác nhau. 

Điều này không xảy ra với global shutter vì nó chỉ chụp được một khoảnh khắc. Vẫn có nguy cơ thay đổi độ phơi sáng, từng ảnh một khi đèn LED bật và tắt, nhưng bạn sẽ không có các "dải" gây mất tập trung trong ảnh của mình.

Tuy nhiên, với thời gian phơi sáng rất ngắn, có khả năng bảng hiển thị LED sẽ xuất hiện sai màu. 

Màn hình LED kiểm soát màu sắc chúng xuất hiện bằng cách làm cho các phần tử có màu khác nhau nhấp nháy ở các tốc độ khác nhau. Do đó, có khả năng bạn sẽ chụp được ảnh vào thời điểm một số phần tử không được chiếu sáng, hoặc khi bạn chỉ chụp được một phần của chúng.

Ngay cả với màn trập lũy tiến nhanh nhất, vẫn có nguy cơ xuất hiện dải nếu bạn chụp ảnh có bảng đèn LED nhấp nháy trong đó. Dải này có cạnh cứng hơn và do đó nổi bật hơn với màn trập điện tử hoàn toàn, chẳng hạn như màn trập trong Nikon Z9, được hiển thị ở đây. Tuy nhiên, như nhiếp ảnh gia thể thao chuyên nghiệp Mark Pain nhấn mạnh: "Dù sao thì 99% người xem cũng không nhận thấy [điều đó].

4. Khái niệm "méo ảnh"

Lợi ích thứ ba của màn trập toàn cầu là bạn sẽ loại bỏ được méo ảnh, vì đối tượng của bạn đã di chuyển trong khi màn trập đang mở và đóng. 

Bạn vẫn sẽ bị nhòe chuyển động nếu thời gian phơi sáng quá lâu nhưng không có nguy cơ xảy ra chuyển động trong thời gian bắt đầu và kết thúc phơi sáng. 

Điều này hiếm khi xảy ra với màn trập cơ học: về nguyên tắc, màn trập toàn cầu sẽ tránh hiện tượng biến dạng ngay cả với những đối tượng chuyển động nhanh hơn chẳng hạn như các cánh quạt chuyển động hoặc cú đánh gôn, nhưng hiếm khi chụp ảnh bằng màn trập cơ học và thấy hiện tượng méo mó rõ rệt sự chuyển động.

Biến dạng màn trập lăn hiếm khi là vấn đề khi chụp ảnh tĩnh nhưng có thể dẫn đến các vật thể bị biến dạng một chút nếu chúng di chuyển qua khung hình đủ nhanh. Đó là video mà chuyển động bị bóp méo có xu hướng gây mất tập trung hơn. (Ảnh: Dale Baskin)

Điều này quan trọng hơn nhiều trong video, trong đó máy ảnh thường sử dụng màn trập điện tử để đọc dần dần. 

Một số máy ảnh mới nhất có tốc độ rất nhanh nhưng có rất nhiều máy ảnh có khả năng quay 4K trong đó thời gian phơi sáng của mỗi khung hình bắt đầu và kết thúc lâu hơn gấp 5 lần so với màn trập cơ học tốt. 

Điều này có nghĩa là có nhiều kiểu chuyển động của chủ thể hoặc chuyển động của máy ảnh hơn có thể tạo ra hiện tượng méo hình có thể nhìn thấy được. Vì vậy, những người quay video có nhiều khả năng đánh giá cao việc loại bỏ hiệu ứng màn trập lăn mà màn trập toàn cầu tức thời mang lại.

Tóm lại, global shutter nâng cao các hạn chế của màn trập lũy tiến, cho phép chụp được chuyển động nhanh và ánh sáng xung động rõ ràng hơn. Tính năng chụp ảnh mở rộng này mang lại nhiều tự do sáng tạo hơn.

Thông tin bài viết được tham khảo từ DPreview.