Máy ảnh hiện có mặt ở khắp nơi trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta và xử lý hình ảnh cũng tương tự, nhưng liệu bạn đã biết nó được ra đời và phát triển như thế nào không? Bài viết này sẽ mô tả lịch sử phát triển của máy ảnh từ khi ra đời cho đến khi phát triển thành máy ảnh kỹ thuật số như bây giờ.

Sự ra đời của máy ảnh:

Lịch sử của hình ảnh và máy ảnh bắt nguồn từ thời đại trước Công nguyên khi “camera obscura” có nghĩa là “phòng tối” - thiết bị tổ tiên của máy ảnh. Camera obscura là một thiết bị quang học chiếu hình ảnh từ trên xuống của một vật thể bằng cách sử dụng ánh sáng đi qua một lỗ nhỏ vào phòng tối. Nó sử dụng cơ chế giống hệt như máy ảnh lỗ kim (pinhole cameras). Cuối cùng, từ thế kỷ 16, nó được phát triển thành một thiết bị bao gồm thấu kính, hộp tối và gương phản chiếu. Thiết bị này đã được sử dụng như một công cụ hỗ trợ vẽ khi các nghệ sĩ phác thảo phong cảnh và vẽ chân dung.

Năm 1839, một người Pháp, Daguerre, đã phát minh ra máy ảnh daguerreotype (chụp ảnh tấm bạc). Sau đó khoảng 30 năm, Maddox phát minh ra tấm khô ở Anh. Người ta nói rằng bức ảnh cổ nhất ở Nhật Bản được chụp bằng máy ảnh daguerreotype.

Với những phát minh này, thời đại mà đối tượng được khắc họa bằng bàn tay con người đã kết thúc và thời đại của máy ảnh, trong đó hình ảnh thu được được ghi lại bằng vật liệu cảm quang, bắt đầu.

Cấu tạo của camera obscura và camerahole

Máy ảnh Film (Silver Halide):

Vật liệu cảm quang, dùng để ghi lại những hình ảnh được chụp, đã liên tục thay đổi trong hơn 170 năm kể từ khi máy ảnh ra đời. Bắt đầu từ tấm bạc, vật liệu cảm quang phát triển thành tấm ướt và sau đó đến tấm khô, và cuối cùng cuộn phim được phát minh. Cuộn phim cho phép máy ảnh ghi nhiều ảnh trên một cuộn bằng cách chuyển phim từng khung hình một. Để đáp ứng sự tiến bộ này, nhiều loại máy ảnh phim khác nhau đã được phát triển để chấp nhận các loại phim có kích thước khác nhau như 16 mm, 4 × 5 cm và 6 × 6 cm. Ngoài ra, máy ảnh nửa khung, có thể tăng gấp đôi số khung hình trên một cuộn, đã được giới thiệu ra thị trường. Sở dĩ máy ảnh phim còn được gọi là máy ảnh bạc halogen là vì hình ảnh thu được được ghi lại bằng cách cho các hợp chất như bạc halogenua tiếp xúc với ánh sáng. Loại phim máy ảnh được sử dụng rộng rãi nhất là phim 135 (hay còn gọi là phim 35 mm), là kích thước tiêu chuẩn của các loại phim được sử dụng cho phim. Phim đảo ngược, tạo ra màu sắc sống động, cũng được sử dụng để làm các trang trình chiếu.

Các kích thước khác nhau của khung hình trên phim 135

Phổ biến và thu nhỏ được thúc đẩy bởi sự phát triển của điện tử

Đáng ngạc nhiên là việc ứng dụng công nghệ điện tử vào máy ảnh bắt đầu khá sớm, từ những năm 1950 khi máy đo độ phơi sáng tự động điều khiển bằng điện tử được phát triển. Sự đổi mới này đã giải phóng các nhiếp ảnh gia khỏi quy trình điều chỉnh tốc độ cửa trập và khẩu độ rắc rối. Hơn nữa, được thúc đẩy bởi sự ra đời của chức năng lấy nét tự động (lấy nét tự động) và đèn nhấp nháy tự động, máy ảnh dần trở nên phổ biến đối với những người bình thường. Đồng thời, các bóng bán dẫn được sử dụng cho các mạch điều khiển điện tử được thay thế bằng IC, giúp đẩy nhanh quá trình thu nhỏ của máy ảnh. Xu hướng phổ biến và thu nhỏ ngày càng được đẩy mạnh cùng với sự phát triển của máy ảnh kỹ thuật số.

Sự phát triển của máy ảnh và máy ảnh lấy nét tự động đầu tiên trên thế giới

Máy ảnh kỹ thuật số

Khi máy ảnh phim đang ở thời kỳ hoàng kim vào những năm 1980, thế giới máy ảnh đã đánh dấu một bước phát triển khác. Đó là phát minh của máy ảnh tĩnh kỹ thuật số. Sản phẩm mới này đã thu hút công chúng bởi các tính năng tiện lợi của nó: loại bỏ các bước DPE (phát triển, in và phóng to) và hiển thị ngay lập tức các hình ảnh đã chụp trên màn hình LCD để người dùng kiểm tra chúng. Chưa đầy 20 năm sau khi phát hành, nó đã vượt qua máy ảnh phim cả về số lượng sản xuất và xuất xưởng, dẫn đầu trong ngành máy ảnh.

Hình ảnh đã chụp được chuyển đổi thành pixel bằng cách sử dụng cảm biến hình ảnh bán dẫn (thiết bị cảm biến hình ảnh) và điốt quang phát hiện ánh sáng. Ví dụ, một máy ảnh kỹ thuật số 5 megapixel tạo ra toàn bộ dữ liệu hình ảnh bằng cách sử dụng 5 triệu điốt quang nhỏ.

Cơ chế của máy ảnh kỹ thuật số

Sự khác biệt giữa Máy ảnh Phim và Máy ảnh Kỹ thuật số là gì?

Sự khác biệt lớn nhất nằm ở quy trình ghi lại hình ảnh đã chụp. Phim dùng cho máy ảnh bạc halogen đóng một lúc hai vai trò: chụp ảnh và ghi lại ảnh. Mặt khác, cảm biến hình ảnh trên máy ảnh kỹ thuật số phân chia các vai trò này bằng cách đầu tiên chụp ảnh và sau đó ghi lại hình ảnh trong bộ nhớ bán dẫn. Điều này giải thích cách hai hoặc nhiều hình ảnh đã chụp được ghi trên một khung hình nếu bạn quên nâng cấp phim và cách bộ nhớ ghi có thể được sử dụng nhiều lần bằng cách xóa dữ liệu hình ảnh được lưu trong đó. Hơn nữa, máy ảnh phim ghi lại những hình ảnh đã chụp, trong khi máy ảnh kỹ thuật số thực hiện lấy mẫu (lượng tử hóa liên tục những thay đổi trong độ phơi sáng) trước khi ghi lại hình ảnh, giúp có thể thu được dữ liệu hình ảnh có độ ổn định và tái tạo cao.

Máy ảnh phim ghi lại hình ảnh thô so với máy ảnh kỹ thuật số thực hiện lấy mẫu

Máy ảnh CCD

Sự phát triển của máy ảnh kỹ thuật số tiếp tục với sự phát triển của cảm biến hình ảnh CCD (thiết bị ghép nối điện tích) làm tăng độ nhạy sáng của các điốt quang. CCD được sử dụng trong nhiều loại máy ảnh như máy ảnh kính hiển vi nhỏ gọn, máy ảnh điện thoại di động, máy ảnh kỹ thuật số nhỏ gọn và máy ảnh DSLR lớn. CCD cung cấp các chức năng để đáp ứng nhiều nhu cầu ứng dụng bao gồm cả nhu cầu chụp ảnh thiên văn và giám sát an ninh, đồng thời cũng được sử dụng cho chức năng lấy nét tự động và kiểm soát phơi sáng. Hơn nữa, máy ảnh 3D, mới được đưa vào thị trường gần đây, ghi lại hình ảnh thực tế chính xác như mắt người sẽ nhận ra vật thể bằng cách trang bị một máy ảnh CCD với hai ống kính. Mặt khác, việc sử dụng cảm biến hình ảnh CMOS, thường được sử dụng cho các camera quan sát ban đêm, ngày càng tăng.

Cơ chế của máy ảnh CCD và máy ảnh 3D