Độ phân giải pixellà một khái niệm đơn giản. Nó đề cập đến khoảng cách từ tâm của một pixel đến tâm của pixel liền kề, thường được đo bằng micromet (µm). Khi độ cao pixel giảm, nhiễu xuyên âm giữa các pixel sẽ dễ xảy ra hơn.
Trong điện tử, nhiễu xuyên âm là bất kỳ hiện tượng nào trong đó tín hiệu được truyền trong một mạch hoặc kênh tạo ra nhiễu không mong muốn ở mạch hoặc kênh khác. Nó thường được gây ra bởi sự ghép điện dung, cảm ứng hoặc dẫn điện ngoài ý muốn giữa các mạch. Nhiễu xuyên âm là một vấn đề quan trọng trong hệ thống cáp có cấu trúc, thiết bị điện tử âm thanh, thiết kế mạch tích hợp, truyền thông không dây và các hệ thống truyền thông khác.
Trong cảm biến hình ảnh, nhiễu xuyên âm xảy ra khi độ phân giải pixel trở nên nhỏ hơn và các electron được tạo ra bởi hiệu ứng quang điện tràn sang các điốt quang lân cận, gây ra nhiễu. Ví dụ, do sự sắp xếp của mảng pixel, các electron được tạo ra bởi ánh sáng đi qua bộ lọc màu xanh lá cây có thể rò rỉ sang các pixel màu đỏ liền kề. Kết quả là bộ xử lý tín hiệu hình ảnh nhận được dữ liệu không chính xác, dẫn đến nhiễu màu.
Một nguyên nhân khác là ánh sáng đi lạc vào các pixel lân cận khi khoảng cách giữa các pixel quá chật, vô tình kích hoạt các pixel lân cận.
Các nguồn tiếng ồn khác
Tiếng ồn không chỉ do nhiễu xuyên âm gây ra. Cài đặt ISO cao và cảm biến quá nóng cũng có thể gây ra nhiễu.
Việc tăng ISO sẽ làm tăng mức khuếch đại của bộ khuếch đại một cách hiệu quả, tăng cường cả tín hiệu và nhiễu.
Phơi sáng lâu có thể tạo ra nhiễu nhiệt do sự tích tụ nhiệt trong cảm biến CMOS. Mặc dù tính năng giảm nhiễu-trong máy ảnh có thể giảm thiểu tình trạng này nhưng nhiễu nhiệt sẽ trở nên rõ ràng hơn sau khoảng thời gian phơi sáng nhất định.
Các loại tiếng ồn phổ biến bao gồm:
Đã sửa lỗi nhiễu mẫu (phơi sáng lâu, ISO thấp)
Tiếng ồn dải (vấn đề đọc)
Nhiễu ngẫu nhiên (phơi sáng ngắn, ISO cao)
Cải thiện chất lượng hình ảnh
Một cách để cải thiện chất lượng hình ảnh là tăng số lượng pixel, giúp tăng độ phân giải một cách hiệu quả.
Để giảm nhiễu do khoảng cách pixel nhỏ gây ra, thường có hai cách tiếp cận:
Sử dụng cảm biến CMOS lớn hơn để duy trì độ phân giải pixel rộng hơn
Cải thiện quy trình chế tạo để cách ly các pixel hiệu quả hơn, ngăn chặn sự rò rỉ photon và electron giữa chúng
Ví dụ: việc đưa ra các rào cản vật lý hoặc khoảng trống không khí giữa các pixel có thể giúp chặn ánh sáng đi lạc và sự khuếch tán điện tử.
Những hạn chế thực tế trong thiết bị di động
Ở điện thoại thông minh, kích thước nhỏ gọn là một hạn chế quan trọng. Không thể sử dụng các cảm biến lớn như full-frame hoặc APS{2}}C. Do đó, các nhà sản xuất thường áp dụng phương pháp thứ hai-tăng cường công nghệ cách ly pixel đồng thời giảm độ phân giải pixel và tăng diện tích cảm biến trong không gian hạn chế.
Các công nghệ như cách ly rãnh sâu được sử dụng để đạt được điều này.
Những tiến bộ trong công nghệ cảm biến
Trong những năm gần đây, những cải tiến về công nghệ chế tạo và giảm nhiễu CMOS đã cho phép phát triển các cảm biến hình ảnh mật độ-cao.
Ví dụ: cảm biến ISOCELL HP3 của Samsung đã đạt được:
Khoảng cách pixel 0,56 µm
Độ phân giải 200 megapixel
Đầu ra RAW 14 bit với dải động cao (HDR)
Tetra²pixel (công nghệ ghép pixel 16 trong 1)
Những tiến bộ này hỗ trợ nhu cầu ngày càng tăng về cảm biến pixel nhỏ,-độ phân giải cao trong-thiết bị di động có nhiều{2}}máy ảnh.
Sự cân bằng-của mật độ điểm ảnh cao
Mật độ điểm ảnh cao hơn cho phép độ phân giải cao hơn, giúp cải thiện khả năng lưu giữ chi tiết trong quá trình thu phóng và cắt xén.
Tuy nhiên, có những-sự đánh đổi:
Các pixel riêng lẻ nhỏ hơn thu được ít ánh sáng hơn, dẫn đến hiệu suất-trong điều kiện ánh sáng yếu kém hơn
Việc tăng số lượng pixel vượt quá một điểm nhất định sẽ mang lại lợi nhuận giảm dần
Một hạn chế khác đến từ ống kính. Khi độ phân giải của cảm biến đạt đến giới hạn nhiễu xạ của hệ thống quang học, việc tăng thêm số điểm ảnh sẽ không cải thiện được chất lượng hình ảnh.
