ISO và độ nhạy sáng

ISO và tốc độ

Dãy giá trị nhạy sáng ISO được sắp xếp theo hình thức nhân đôi, ví dụ như: ISO 100, ISO 200, ISO 400 và ISO 800. Thay đổi phim chụp có độ nhạy sáng ISO 100 bằng một phim chụp ISO 200 để tăng gấp đôi độ nhạy của phim chụp với ánh sáng. Nói cách khác, lúc này máy ảnh chỉ cần thu vào một nửa lượng ánh sáng so với ban đầu để có được độ phơi sáng thích hợp cho ảnh chụp. Tương tự, độ nhạy sáng sẽ nhân đôi khi thay phim chụp ISO 200 bằng phim chụp ISO 400. Chẳng hạn, nếu bạn điều chỉnh tốc độ màn trập 1/60 giây và thiết lập độ mở ống kính tại f/2.8 cho phim chụp ISO 100 để tạo ra độ nhạy sáng thích hợp cho ảnh chụp, thì khi thay bằng phim chụp ISO 200 bạn cần tăng tốc độ màn trập lên 1/125 giây (vẫn duy trì độ mở ống kính tại f/2.8). Tương tự, khi thay bằng phim chụp ISO 400, cần tăng tốc độ màn trập đến 1/250 giây.
Bộ cảm biến của máy ảnh số cũng phản ứng lại ánh sáng và độ nhạy sáng này cũng được phân loại bằng giá trị nhạy sáng ISO như phim chụp ảnh. Tuy vậy, những bộ cảm biến kỹ thuật số chỉ có chuẩn ISO tối đa là ISO 200. Vì vậy để tái tạo được hệ thống giá trị nhạy sáng tương đương với mức ISO cao hơn, cần phải khuếch đại tín hiệu xuất của bộ cảm biến ánh sáng. Bạn có thể hình dung là tiến trình này giống như khi ta xoay núm điều chỉnh âm thanh của máy thu thanh. Bằng cách thức này, ta có thể tăng độ nhạy sáng của máy ảnh số lên đến tương đương với ISO 200, 400, 800 và 1600. Việc thay đổi dễ dàng độ nhạy sáng của bộ cảm biến còn là một ưu thế vượt trội khác của máy ảnh số so với những máy ảnh truyền thống sử dụng phim – loại máy ảnh mà với mỗi yêu cầu về độ nhạy sáng ISO, người chụp bắt buộc phải thay những cuộn phim có độ nhạy sáng khác nhau tương ứng.


ISO 100, thời gian phơi sáng 25 giây. Tấm ảnh này được chụp khi điều chỉnh mức thiết lập nhạy sáng thấp ISO 100, vì vậy cần đến 25 giây để đạt được độ phơi sáng thích hợp. 


ISO 400, thời gian phơi sáng 6 giây. Khi điều chỉnh tăng độ nhạy sáng ISO lên 400, thời gian phơi sáng cần thiết để có chất lượng ảnh chụp tương tự như ảnh trước giảm còn 6 giây, tuy vậy xuất hiện độ nhiễu ảnh nhiều hơn. 
Lợi ích chủ yếu của việc sử dụng chuẩn ISO cao hơn nhằm giúp cho bộ cảm biến thiết lập độ phơi sáng nhanh hơn hay ít ánh sáng hơn, vì thế giúp cho việc chọn lựa sử dụng tốc độ màn trập nhanh hơn hay thiết lập khẩu độ nhỏ dễ dàng hơn. Khi tăng tốc độ màn trập, tình trạng ảnh mờ do rung tay khi chụp ảnh với tốc độ màn trập chậm cũng được giảm thiểu và những ảnh chụp đoi hỏi tốc độ màn trập nhanh thậm chí có độ nét ổn định hơn. Vì thế, mức độ chuẩn ISO cao đặc biệt hữu dụng trong những điều kiện chụp ảnh cần tốc độ màn trập chậm như chụp ảnh ban đêm, chụp với khẩu độ nhỏ (để DOF rộng hơn), hoặc chụp cận cảnh macro. Hầu hết những loại máy ảnh số bỏ túi có thiết lập chuẩn ISO tối đa 400, còn dòng máy ảnh số bỏ túi với ống kính cố định loại tối tân nhất cũng như các máy ảnh DSLR đời đầu và đời giữa có thể đạt đến chuẩn ISO 800. Tuy thế, một số máy ảnh DSLR như Sony α100 có thiết lập ISO cao lên đến 1600. Ưu thế nổi trội của máy ảnh DSLR với độ nhạy sáng ISO cao là ảnh chụp được có độ nhiễu ít hơn so với các máy ảnh số thông thường có cùng giá trị ISO. Điều này có được do kích cỡ bộ cảm biến đặc trưng của máy ảnh DSLR lớn hơn và kết hợp với tính năng giảm nhiễu cao cấp của dòng máy này.
Sử dụng thiết lập ISO cao cũng rất hữu ích trong những hoàn cảnh không thích hợp để chụp ảnh, hoặc không thể sử dụng đèn flash hay chân máy, như chụp ảnh trong viện bảo tàng hoặc chụp ảnh những đối tượng ngẫu nhiên thu hút sự quan tâm của khách du lịch. Vậy tại sao phải phá vỡ vẻ đẹp của cảnh quan khi phải dùng đến ánh sáng chói không tự nhiên của đèn flash, trong khi ta có thể giữ được tính trung thực của ảnh chụp bằng cách tăng độ nhạy sáng ISO? Khả năng lựa chọn mức thiết lập ISO cao đặc biệt hữu ích khi chụp ảnh trong điều kiện thiếu sáng. Chẳng hạn, trong một tình huống nào đó (như khi bạn tham dự một buổi hòa nhạc), lúc này ngay cả khi thiết lập khẩu độ với giá trị tối đa f/2.8, hình ảnh thu được vẫn bị thiếu sáng. Tệ hơn nữa, tay bạn bắt đầu rung khi phải ngắm chụp ở tốc độ màn trập chậm. Tăng ISO để giải quyết tình trạng này.

Cân bằng ISO

Thật ra, việc sử dụng ISO cao cũng kèm theo khá nhiều nhược điểm. Dấu hiệu đi kèm của sự khuếch đại tín hiệu là hình ảnh bị “nhiễu” hoặc bị “nổi hạt” gây nên tình trạng sần như cát phủ trên kết cấu bề mặt ảnh hoặc xuất hiện một số chi tiết nhiễu dưới dạng những đốm li ti trên ảnh chụp với ISO cao. Độ nhiễu ảnh thường xuất hiện rõ nét nhất ở những vị trí bị khuất sáng hoặc những chi tiết có màu sắc như nhau chẳng hạn nền xanh của bầu trời. Mất các chi tiết nhỏ và tái hiện màu sắc kém trong ảnh chụp là hai vấn đề phổ biến thường xuất hiện khi chụp ảnh với ISO cao. ISO càng cao thì độ nhiễu xuất hiện càng nhiều trên ảnh chụp. Mặc dù vậy, một số thể loại ảnh chụp còn có xu hướng thêm nhiễu, ví dụ ảnh phóng sự, ảnh trắng đen hay ảnh nghệ thuật. Trong các loại máy ảnh số, máy ảnh bỏ túi (compact camera) và máy ảnh số siêu mỏng (ultra-compact) là những loại máy cho chất lượng ảnh chụp bị nhiễu nhiều nhất, ngay cả khi chụp ảnh với độ nhạy sáng thấp ISO 200. Bộ cảm biến rất nhỏ đặc trưng của những dòng máy ảnh này có tỉ suất tín hiệu nhiễu (SNR) rất kém, vì vậy dễ dẫn đến hiện tượng nhiễu tín hiệu điện từ (electronic interference).
Tất cả các loại máy ảnh số đều kèm theo tính năng tự động kiểm soát độ nhạy sáng ISO (Auto ISO), tính năng này cho phép máy ảnh tự động lựa chọn giá trị thiết lập ISO phù hợp với điều kiện chụp. Chức năng này hoạt động hiệu quả với ảnh chụp ban ngày hay chụp trong điều kiện đủ sáng vì máy sẽ tự chọn ISO thấp, nhưng với ảnh chụp trong điều kiện thiếu sáng, máy sẽ tự động chọn mức ISO cao – vì thế độ nhiễu ảnh cũng tăng theo. Vì vậy, khi đa nắm vững nguyên lý về tốc độ màn trập và khẩu độ, cũng như cách kết hợp hai tính năng này với độ nhạy sáng ISO để kiểm soát độ phơi sáng của ảnh chụp, chúng tôi khuyên bạn nên điều chỉnh thiết lập ISO theo cách thủ công. Hãy thực tập nhuần nhuyễn cách thức phối hợp tốc độ màn trập và khẩu độ trước khi quyết định tăng độ nhạy sáng ISO. Nếu bắt buộc phải tăng thêm một giá trị trong dãy giá trị ISO, bạn có thể hạn chế tối đa độ nhiễu ảnh bằng việc điều chỉnh giảm hoặc tắt chức năng làm rõ ảnh được cài trong máy. Ngoài ra, bạn cũng nên chụp dưới dạng ảnh thô RAW, vì bộ nén JPEG có thể làm chất lượng ảnh xấu đi với độ nhiễu ảnh cao hơn.

Xử lý nhiễu  hình ảnh

Trong bất kỳ máy ảnh số nào, chức năng của bộ xử lý hình ảnh là loại bỏ độ nhiễu ảnh. Bộ xử lý này hoạt động bằng cách phân tích ảnh chụp và hạn chế độ nhiễu ảnh khi chụp với mức thiết lập ISO cao. Tuy vậy, tùy theo bộ xử lý mà kết quả thu được cũng khác nhau. Thông thường, các bộ xử lý hình ảnh trong những máy ảnh bỏ túi thường đem lại hiệu quả kém vì công suất của bộ xử lý không cao như những bộ xử lý ảnh của dòng máy chuyên nghiệp DSLR, vì thế chất lượng ảnh chụp sau khi được xử lý hình ảnh hầu như không khác mấy so với ảnh chụp trước khi qua xử lý. 
Tuy vậy, các bộ xử lý trong những máy ảnh DSLR lại có công suất và tốc độ xử lý nhanh hơn hẳn, trong đó phải kể đến bộ xử lý chất lượng hình ảnh độc quyền Bionz của Sony α100, độ nhiễu được giảm rất đáng kể khi qua những bộ xử lý này. Bộ xử lý ảnh này khi kết hợp với bộ cảm biến có kích thước rộng của máy ảnh DSLR sẽ giảm rõ độ nhiễu ảnh so với máy ảnh bỏ túi, đó là vì sao máy ảnh DSLR có khả năng chụp ảnh trong điều kiện thiếu sáng tốt hơn hẳn so với những máy ảnh bỏ túi thông dụng.