Kỳ 1: Màu sắc của ánh sáng (Phần 1)

Ánh sáng là một phần của phổ điện từ, bao gồm sóng radio, sóng ngắn, tia X, tia tử ngoại, tia hồng ngoại. Nhưng khác với phần lớn phổ điện từ, ánh sáng là phần có thể nhìn thấy bằng mắt thường – và thường được gọi là phổ khả biến. Màu sắc của ánh sáng.

Theo truyền thống, phổ khả biến được chia làm bảy màu sắc có thể phân biệt được – đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím, còn hồng ngoại và tử ngoại thì nằm lấn vào vùng ánh sáng bất khả biến ở hai đầu của phổ. Mỗi màu trong số này đều có bước sóng riêng, và khi phối hợp lại với nhau chúng tạo nên ánh sáng trắng, nhưng ta thường có thể quan sát thấy các trạng thái riêng rẻ của chúng qua hiện tượng tán xạ của cầu vòng.

Cầu vòng là hiện tượng khí quyển gây ra bởi ánh sáng trắng của mặt trời bị tán xạ khi chiếu qua những hạt mưa nhỏ li ti. Màn mưa khi ấy đóng vai trò như một lăng kính có khả năng tách ánh sáng trắng ra thành các thành phần màu riêng biệt.

Phổ điện từ là vô tận, nhưng ngay cả dải tần “hữu ích” đối với chúng ta, từ tia tử ngoại và gamma cho đến sóng dài của radio, cũng đã lớn gấp nhiều lần dải tần khả biến, từ 400nm đến khoảng 700nm.

Bức ảnh này được chụp vào một buổi chiều khi mặt trời sắp lặn, cho ta một phong cảnh bao phủ ánh sáng màu cam ấm áp, gợi nhiều cảm xúc cho người xem. Phiên bản bên dưới đã được hiệu chỉnh màu sắc bằng lệnh Auto Color nên không còn nhuốm màu đỏ nữa, và ít gây ấn tượng hơn nhiều.

Khóa học: Bí kíp chụp ảnh Trẻ em và Gia đình đẹp mê hồn (Ưu đãi độc quyền - Giảm 40%)

Đối tác uy tín

Xem chi tiết ngay

Mô hình màu RGB

Mô hình màu RGB là cốt lõi của nhiếp ảnh số. Mô hình này dựa trên ba màu căn bản là đỏ, lục và lam. Khi pha trộn với nhau theo các mức độ khác nhau, các màu này sẽ tạo ra hầu như tất cả mọi màu sắc mà mắt thường có thể quan sát được, vì thế chúng thường được gọi là màu “cộng” căn bản.

 Bộ cảm biến của máy ảnh không thể tự phân biệt được màu sắc, mà chỉ phân biệt được cường độ ánh sáng, cho nên để ghi được hình ảnh màu, người ta đặt một dãy kính lọc màu (CFA – color filter array) lên trên bộ cảm biến. CFA là một ma trận các ô màu đỏ, lục và lam (trong đó số ô màu lục nhiều gấp đôi mỗi màu kia bởi mắt chúng ta nhạy cảm nhất với màu lục). Khi ánh sáng từ khung cảnh bên ngoài đi xuyên qua CFA để đến bộ cảm biến, chúng bị tách ra thành các tia đỏ, lục và lam. Thông qua một quy trình nội suy tinh vi để ráp từng mảnh lại ( mà thuật ngữ chuyên môn gọi là “ráp mảnh”(“demosaicing”)) bộ cảm biến của máy ảnh sẽ tái tạo lại toàn bộ các ô màu sắc và hình ảnh màu được ghi lại.

Đây là mô dạng phổ biến nhất mà các bộ lọc màu được sắp xếp trong bộ cảm biến của máy ảnh. Trong một CFA điển hình, 50% kính lọc sẽ mang màu lục, 25% màu đỏ và 25% còn lại là màu xanh. Màu lục được sử dụng nhiều hơn bởi chùng mô phỏng cách hoạt động của mắt người và vì vậy có thể giúp tạo ra hình ảnh sắc nét hơn.

Kênh đỏ

Kênh lục

Kênh lam

Tất cả các bức ảnh màu kỹ thuật số đều được tạo nên bởi ba kênh màu sắc là đỏ, lục và lam, mà khi kết hợp lại sẽ tạo nên hình ảnh no sắc như ta thấy ở đây.

Bao nhiêu màu sắc?

Tất cả thông tin số được dựa trên hệ đếm nhị phân và nhiếp ảnh số cũng vậy. Hệ đếm nhị phân chỉ có hai ký số 0 và 1. Trong công nghệ điện toán, 0 và 1 có thể được dùng để lần lượt biểu thị cho trạng thái “tắt” và “mở”. Trong nhiếp ảnh số, 0 biểu thị cho màu đen và 1 cho màu trắng. Người ta gọi đây là hình ảnh 1–bit.

Nhưng dĩ nhiên các bức ảnh không chỉ có mỗi một màu đen hoặc trắng. Điều gì xảy ra nếu chúng ta tăng gấp đôi lên thành 2 bit? Trong trường hợp này, màu đen sẽ được biểu thị bằng trị số 00 và trắng là 11, và chúng ta có hai màu xám ở giữa 01 và 10. Nhưng một lần nữa, chúng ta cũng chẳng có được những sắc độ xám cần thiết để có được một hình ảnh đơn sắc uyển chuyển. Thật ra, để đạt được điều này, chúng ta phải cần đến ảnh 8-bit. Ở cấp độ này, khi màu đen được biểu thị bởi 00000000 và màu trắng bởi 11111111, ta có 254 sắc độ xám riêng biệt. Với tổng cộng 256 sắc độ (gồm cả màu trắng toát và đen tuyền), ta đã có được một hình ảnh dải xám chuyển sắc liên tục.

Khi đạt đến 8-bit, ta có 256 sắc độ xám khác nhau, gồm cả màu đen tuyền và trắng hoàn toàn. Với số lượng màu xám này, ảnh đơn sắc trông như được tạo thành bởi các sắc độ liên tục.

Nếu nhân 256 sắc độ đã có trong một hình ảnh 8-bit với 3 kênh màu, ta sẽ có 16,7 triệu màu sắc khác nhau.

Chúng ta biết rằng máy ảnh dùng kính lọc màu để cho phép bộ cảm biến nắm bắt được màu sắc của một khung cảnh. Chúng ta cũng biết rằng kính lọc gồm ba màu khác nhau: đỏ, lục và lam. Nếu chúng ta áp dụng mô hình thông tin theo cấp độ 8-bit này cho từng màu trong số ba màu , sao cho 00000000 biểu thị cho trạng thái không màu (tức màu đen) và 11111111 biểu thị cho 100% màu, chẳng hạn như lam, thì ta sẽ có 256 sắc độ lam, 256 sắc độ đỏ, và 256 sắc độ lục, mà tổng hợp lại sẽ tạo ra (256x256x256) 16,7 triệu tổ hợp khác nhau của các màu đỏ, lục và lam,tức là, nói một cách đơn giản, 16,7 triệu trạng thái màu sắc. Quá đủ để tạo ra một dải màu sắc liên tục.

Màu 16-bit

Định dạng file Raw (xem phần Raw) có khả năng lưu trữ hình ảnh 16-bit, mà theo lý thuyết có thể gồm đến hàng ngàn tỉ trạng thái màu sắc. Cần nhắc lại rằng đối với các màu này, mắt thường không thể phân biệt được hết, nhưng khi thao tác trong phần mềm xử lý ảnh, và khi điều chỉnh màu sắc, bạn sẽ ít gặp phải trường hợp “gãy” sắc độ khi màu này nhảy sang màu kia. Trường hợp này thường được quan sát thấy khi ta xử lý hình ảnh 8-bit có bầu trời xanh chuyển sắc. Bầu trời dường như có những quầng xanh khác nhau, trong khi ảnh 16-bit sẽ cho ra chuyển sắc tinh tế hơn.