Thứ ma thuật gì giúp một smartphone giá 1000 USD lại có khả năng quay độ phân giải bằng với máy quay chuyên nghiệp có giá lên tới hơn 50.000 USD?
4K có lẽ chuẩn bị đến hồi 'lụi tàn' khi Samsung đã bán ra những chiếc TV có độ phân giải 8K đầu tiên ra thị trường. Thế nhưng vẫn còn đó một câu hỏi hóc búa mà nhiều người có trong đầu: tại sao smartphone hiện nay đều có thể quay được 4K, nhưng nhìn không bao giờ 'mượt' được như những gì ta thấy được trên Netflix hoặc Youtube? 4K lúc này còn là 4K hay không?
4K nói chung là một chuẩn về độ phân giải, nói về các video có số điểm ảnh chiều ngang đạt 4000. Theo đúng định nghĩa đó, thì chỉ những video nào thuộc định dạng DCI-4K với số đo 4096 x 2160 mới thực sự là '4K', song thị trường cũng đã chấp nhận chuẩn UltraHD (3840 x 2160) là 4K vì phù hợp với màn hình 16:9 của máy tính.
So sánh kích thước của các độ phân giải, từ 480, 720, 1080 đến 4K 16:9 và 4K DCI
Trên lý thuyết, tất cả các smartphone đời mới trong đó có iPhone đều có khả năng tạo ra được những video có độ phân giải đúng như vậy. Thế nhưng video không chỉ có độ phân giải là yếu tố tiên quyết, ta còn có các thứ khác quan trọng hơn nữa. Đầu tiên là về bit-rate - lượng thông tin trong một giây của video, hay nói một cách đơn giản là độ nặng của tệp tin, quyết định chất lượng cuối cùng.
ARRI Alexa Mini - chiếc máy sử dụng trong già nửa số bộ phim Hollywood bom tấn với cảm biến chỉ có thể quay 2.8K và phải upscale lên 4K, nhưng có giá lên tới 45.0000 USD cho riêng thân máy!
Các máy quay chuyên nghiệp khi quay 4K sẽ có bit-rate giao động từ 200–400Mb/s, các dòng máy bán chuyên (Mirrorless, DSLR) thì dừng lại ở 100Mb/s. Với iPhone thì bitrate giảm chỉ còn 55Mb/s cho 4K60p và 24Mb/s cho 4K24p.
Mặc dù cũng là '4K', nhưng mỗi khung hình của máy quay chuyên nghiệp chứa lượng thông tin lớn hơn rất nhiều, nên chất lượng cũng cao hơn. Apple có định dạng tệp H.265 (HEVC) để lưu trữ video rất hiệu quả, nên cũng tăng được chất lượng phần nào, song cũng khó lòng 'ngang cơ' được với các tệp có dung lượng lớn thực sự.
Video đăng tải lên Youtube ở độ phân giải 4K chỉ cần 45Mb/s, song nhìn qua là ta có thể thấy cái nào đăng smartphone, cái nào bằng máy quay chuyên nghiệp!
Tiếp theo là vấn đề subsampling, tạm dịch là lấy mẫu màu. Khi quay video, ta sẽ phải chuyển gam màu RGB sang YPrPb, và quá trình chuyển đổi này cũng được thực hiện khác nhau trên từng máy. Ở các dòng máy cao cấp nhất, ta sẽ có hệ số lấy mẫu là 4:4:4, tức tất cả màu sắc đều được giữ lại nguyên vẹn, còn định dạng chất lượng cao sẽ là 4:2:2, tức nửa lượng màu đã bị mất. Trong các dòng máy cấp thấp và trong đó có smartphone, hệ số màu sẽ chỉ là 4:2:0, tức 1 ô có 8 màu thì đã bị nén còn 2, mất đi khá nhiều!
Từng điểm ảnh cũng sẽ được mã hóa (encode) bằng các thuật toán toán học phức tạp, nhưng có lẽ ta chỉ cần hiểu là để giảm dung lượng tệp cuối cùng. Quá trình này sẽ 'cắt' bớt những tần số, những giá trị thừa mà mắt người không nhìn thấy được, cũng giống với việc cắt tần số cao ở các tệp nhạc MP3. Nếu như nén quá mạnh, 'cắt quá đà' thì sẽ mất vào các giá trị quan trọng và ảnh hưởng tới toàn bộ video ở từng điểm ảnh nhỏ bé.
So sánh các dạng lấy mẫu màu trong video
Một số hãng smartphone và cả máy ảnh cũng 'giở trò' trong quá trình phát triển sản phẩm của mình. Có những sản phẩm chỉ quay được ở độ phân giải FullHD, nhưng được 'phóng to' lên để trở thành 4K. Đây được gọi là quá trình 'upscale', tạo ra các điểm ảnh mới để tăng độ phân giải. Có một số dòng sản phẩm chất lượng ảnh cao thực sự có khả năng upscale thành công, song trong nhiều trường hợp thì lại thất bại, nên video cuối cùng chỉ là FullHD mà thôi.
Chất lượng phần cứng cũng đóng vai trò rất lớn trong chất lượng ảnh. Smartphone thường có cảm biến nhận ảnh nhỏ và được kết hợp với ống kính cũng nhỏ tương ứng, từ đó thu được lượng sáng chỉ bằng một phần của các dòng máy quay cao cấp. Ánh sáng ít, máy phải tăng gain (ISO) để làm ảnh sáng hơn và gây ra nhiễu hạt giảm chất lượng ảnh.
Kèm theo đó, các dòng máy quay cao cấp cũng có thể thay đổi được ống kính khẩu độ lớn, có vùng 'xóa phông' vật lý tạo 'hiệu ứng phim ảnh' (cinematic) mà không bất cứ smartphone nào có thể làm được, dù phần mềm có tân tiến tới đâu.
Trở lại với câu hỏi đầu bài, thì câu trả lời là 4K của iPhone hay bất cứ smartphone nào trên thị trường cũng đúng là 4K vì đáp ứng được độ phân giải, nhưng không thể có chất lượng tốt bằng máy quay vì các giới hạn về phần mềm và phần cứng. Nói một cách dân dã dễ hiểu thì 4K cũng có '4K này và 4K nọ'!
Ta cũng không nên bỏ qua tính năng này, khi quay video 4K trên smartphone vẫn tốt hơn quay FullHD trên smartphone, vì độ phân giải và bit-rate đều cao hơn. Song mong rằng bạn đã hiểu được tại sao vẫn tồn tại những chiếc máy to nặng, cồng kềnh và đắt tiền trong khi những sản phẩm 'đút túi' lại có thể làm được điều 'tương tự'.
4K có lẽ chuẩn bị đến hồi 'lụi tàn' khi Samsung đã bán ra những chiếc TV có độ phân giải 8K đầu tiên ra thị trường. Thế nhưng vẫn còn đó một câu hỏi hóc búa mà nhiều người có trong đầu: tại sao smartphone hiện nay đều có thể quay được 4K, nhưng nhìn không bao giờ 'mượt' được như những gì ta thấy được trên Netflix hoặc Youtube? 4K lúc này còn là 4K hay không?
4K nói chung là một chuẩn về độ phân giải, nói về các video có số điểm ảnh chiều ngang đạt 4000. Theo đúng định nghĩa đó, thì chỉ những video nào thuộc định dạng DCI-4K với số đo 4096 x 2160 mới thực sự là '4K', song thị trường cũng đã chấp nhận chuẩn UltraHD (3840 x 2160) là 4K vì phù hợp với màn hình 16:9 của máy tính.
So sánh kích thước của các độ phân giải, từ 480, 720, 1080 đến 4K 16:9 và 4K DCI
Trên lý thuyết, tất cả các smartphone đời mới trong đó có iPhone đều có khả năng tạo ra được những video có độ phân giải đúng như vậy. Thế nhưng video không chỉ có độ phân giải là yếu tố tiên quyết, ta còn có các thứ khác quan trọng hơn nữa. Đầu tiên là về bit-rate - lượng thông tin trong một giây của video, hay nói một cách đơn giản là độ nặng của tệp tin, quyết định chất lượng cuối cùng.
ARRI Alexa Mini - chiếc máy sử dụng trong già nửa số bộ phim Hollywood bom tấn với cảm biến chỉ có thể quay 2.8K và phải upscale lên 4K, nhưng có giá lên tới 45.0000 USD cho riêng thân máy!
Các máy quay chuyên nghiệp khi quay 4K sẽ có bit-rate giao động từ 200–400Mb/s, các dòng máy bán chuyên (Mirrorless, DSLR) thì dừng lại ở 100Mb/s. Với iPhone thì bitrate giảm chỉ còn 55Mb/s cho 4K60p và 24Mb/s cho 4K24p.
Mặc dù cũng là '4K', nhưng mỗi khung hình của máy quay chuyên nghiệp chứa lượng thông tin lớn hơn rất nhiều, nên chất lượng cũng cao hơn. Apple có định dạng tệp H.265 (HEVC) để lưu trữ video rất hiệu quả, nên cũng tăng được chất lượng phần nào, song cũng khó lòng 'ngang cơ' được với các tệp có dung lượng lớn thực sự.
Video đăng tải lên Youtube ở độ phân giải 4K chỉ cần 45Mb/s, song nhìn qua là ta có thể thấy cái nào đăng smartphone, cái nào bằng máy quay chuyên nghiệp!
Tiếp theo là vấn đề subsampling, tạm dịch là lấy mẫu màu. Khi quay video, ta sẽ phải chuyển gam màu RGB sang YPrPb, và quá trình chuyển đổi này cũng được thực hiện khác nhau trên từng máy. Ở các dòng máy cao cấp nhất, ta sẽ có hệ số lấy mẫu là 4:4:4, tức tất cả màu sắc đều được giữ lại nguyên vẹn, còn định dạng chất lượng cao sẽ là 4:2:2, tức nửa lượng màu đã bị mất. Trong các dòng máy cấp thấp và trong đó có smartphone, hệ số màu sẽ chỉ là 4:2:0, tức 1 ô có 8 màu thì đã bị nén còn 2, mất đi khá nhiều!
Từng điểm ảnh cũng sẽ được mã hóa (encode) bằng các thuật toán toán học phức tạp, nhưng có lẽ ta chỉ cần hiểu là để giảm dung lượng tệp cuối cùng. Quá trình này sẽ 'cắt' bớt những tần số, những giá trị thừa mà mắt người không nhìn thấy được, cũng giống với việc cắt tần số cao ở các tệp nhạc MP3. Nếu như nén quá mạnh, 'cắt quá đà' thì sẽ mất vào các giá trị quan trọng và ảnh hưởng tới toàn bộ video ở từng điểm ảnh nhỏ bé.
So sánh các dạng lấy mẫu màu trong video
Một số hãng smartphone và cả máy ảnh cũng 'giở trò' trong quá trình phát triển sản phẩm của mình. Có những sản phẩm chỉ quay được ở độ phân giải FullHD, nhưng được 'phóng to' lên để trở thành 4K. Đây được gọi là quá trình 'upscale', tạo ra các điểm ảnh mới để tăng độ phân giải. Có một số dòng sản phẩm chất lượng ảnh cao thực sự có khả năng upscale thành công, song trong nhiều trường hợp thì lại thất bại, nên video cuối cùng chỉ là FullHD mà thôi.
Chất lượng phần cứng cũng đóng vai trò rất lớn trong chất lượng ảnh. Smartphone thường có cảm biến nhận ảnh nhỏ và được kết hợp với ống kính cũng nhỏ tương ứng, từ đó thu được lượng sáng chỉ bằng một phần của các dòng máy quay cao cấp. Ánh sáng ít, máy phải tăng gain (ISO) để làm ảnh sáng hơn và gây ra nhiễu hạt giảm chất lượng ảnh.
Kèm theo đó, các dòng máy quay cao cấp cũng có thể thay đổi được ống kính khẩu độ lớn, có vùng 'xóa phông' vật lý tạo 'hiệu ứng phim ảnh' (cinematic) mà không bất cứ smartphone nào có thể làm được, dù phần mềm có tân tiến tới đâu.
Trở lại với câu hỏi đầu bài, thì câu trả lời là 4K của iPhone hay bất cứ smartphone nào trên thị trường cũng đúng là 4K vì đáp ứng được độ phân giải, nhưng không thể có chất lượng tốt bằng máy quay vì các giới hạn về phần mềm và phần cứng. Nói một cách dân dã dễ hiểu thì 4K cũng có '4K này và 4K nọ'!
Ta cũng không nên bỏ qua tính năng này, khi quay video 4K trên smartphone vẫn tốt hơn quay FullHD trên smartphone, vì độ phân giải và bit-rate đều cao hơn. Song mong rằng bạn đã hiểu được tại sao vẫn tồn tại những chiếc máy to nặng, cồng kềnh và đắt tiền trong khi những sản phẩm 'đút túi' lại có thể làm được điều 'tương tự'.
Theo Genk
