Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ ba, 02/11/2010 18:42 (GMT+7)

Quay phim chụp ảnh màu

Trước hết cần chú ý rằng nói ánh sáng trắng là gồm có bảy màu thực ra không có cơ sở khoa học rõ ràng. Rất khó phân biệt rành mạch đâu là bảy màu, mỗi màu ứng với một phạm vi bước sóng. Nghe nói ngày xưa Newton ban đầu cho là ánh sáng có 5 màu, nhưng vì ở thời đại Newton người ta nghiêng về con số thứ 7 như 7 nốt nhạc đồ, rê, mi, fa, son, la, si… nên Newton cũng cố gán ghép cho nó được bảy màu. Để dễ nhớ thường nói theo tiếng Pháp: violet (tím), indigo (chàm), blue (xanh), vert (lục), jaune (vàng), organe (cam), rouge (đỏ).

1/ Mắt và ba màu cơ bản

Cơ sở khoa học cảm nhận màu sắc của con người là ở võng mạc mắt có ba loại tế bào hình nón cảm nhận màu: tế bào cảm nhận màu đỏ (red), tế màu cảm nhận màu lục (green), tế bào cảm nhận màu lam (blue), thường nói gọn là ba màu cơ bản RGB. Mỗi màu cơ bản như vậy không phải ứng với một bước sóng nhất định mà là một phạm vi bước sóng.

Đi sâu vào phân tích kỹ hơn ta thấy khi sóng điện từ (ánh sáng) đến mắt ta, chiếu vào võng mạc, nếu trong sóng điện từ đó có những sóng có bước sóng trong phạm vi từ 520 đến 650 nanomet thì sẽ tạo ra dao động ở tế bào nón cảm nhận màu đỏ. Khi có dao động ở các hình nón cảm nhận màu đỏ. Khi có dao động ở các hình nón ứng với màu đỏ tại một điểm nào đó trên võng mạc thì dây thần kinh báo về não là điểm đó có màu đỏ. Nhìn đường cong hình chuông màu đỏ ở hình 1 ta cũng thấy sóng điện từ có bước sóng trong phạm vi bước sóng từ 520 đến 650 nanomet đều tạo ra dao động ở tế bào hình nón cảm nhận màu đỏ, tức là thần kinh sẽ báo về não có màu đỏ. Tuy nhiên sóng điện từ có bước sóng cỡ 570 nanomet, ứng với chỗ cực đại của đường cong cảm nhận màu đỏ sẽ tạo ra dao động mạnh nhất tức là tế bào hình nón cảm nhận màu đỏ nhạy nhất với bước sóng ở gần chỗ cực đại đó.

Lập luật tương tự đối với màu lục, màu lam, ta nắm được cơ chế của việc quay phim, chụp ảnh là:

- Mắt ta nhìn thấy một vật chỗ này, chỗ kia có màu sắc xanh đỏ, đậm nhạt… là do sóng điện từ từ những điểm trên vật đến điểm tương ứng trên võng mạc gây nên những dao động khác nhau ở ba loại tế bào cảm nhận màu hình nón ở võng mạc.

- Để ghi được ảnh màu của một vật, ta sẽ chia ảnh của vật ra thành nhiều phần tử ảnh và tìm cách ghi ba màu cơ bản ở từng phần tử ảnh sao cho từ các số liệu ghi được có thể phát ra lại sóng điện từ kích thích các tế bào cảm nhận màu hình nón y như là sóng điện từ phát ra từ các điểm của vật thật.

2/ Ghi ảnh nhờ cảm biến CCD

Ta đã biết việc ghi lại hình ảnh theo kỹ thuật số được thực hiện nhờ cảm biến CCD. Đó là một phiến bán dẫn, bằng kỹ thuật vi điện tử người ta đã tạo ra được trên đó hàng triệu triệu linh kiện MOS mỗi linh kiện có vai trò kép: vừa tạo ra quang điện tử khi có ánh sáng chiếu đến, vừa làm nhiệm vụ của cái tụ điện chứa quang điện tử vừa mới tạo ra được. Diện tích của cảm biến CCD rộng cỡ vài ba hay gần một chục centimet vuông, mặt ở vị trí tạo ảnh của thấu kính máy ảnh hay quay phim còn diện tích của mỗi linh kiện MOS chỉ vào cỡ vài hay vài chục micromet vuông, đó là diện tích ứng với một phần tử ảnh pixel (picture element). Ảnh của vật qua thấu kính hiện lên cảm biến CCD, ánh sáng mạnh hay yếu đến từng linh kiện CCD (phần tử ảnh) được biến thành số điện tử nhiều hay ít chứa trong từng tụ điện.

Nếu chụp ảnh hay quay phim đen trắng, chỉ cần đọc và ghi lại số điện tử nhiều hay ít ở từng vị trí của phần tử ảnh (đã nói kỹ cách đọc và ghi ở bài Cảm biến CCD đăng trên Vật lý & Tuổi trẻ số tháng trước).

Muốn có ảnh hay phim màu phải làm thế nào? Về nguyên tắc là phải biết và ghi lại được tại mỗi phần tử ảnh số quang điện tử đã sinh ra ứng với từng màu cơ bản đỏ, lục, lam (RGB) nhiều hay ít, tức là mạnh hay yếu như thế nào.

Có hai cách có thể thực hiện được: cách dùng ba cảm biến CCD và cách dùng một cảm biến CCD kết hợp với bộ lọc Bayer.

3/ Ghi ảnh màu dùng ba cảm biến CCD

Trước hết ta xét cách ghi ảnh màu dùng ba cảm biến CCD. Cách này về nguyên tắc rất dễ hiểu, về chất lượng thì màu rất trung thực và rõ nét nhưng về kỹ thuật thực hiện thì khá phức tạp và tốn kém.

Ở đây ánh sáng từ vật sau khi qua thấu kính của máy ảnh hay máy quay phim được đưa đến lăng kính tách màu.Nhờ các lớp phản xạ màu chọn lọc, ánh sáng được tách ra thành ba màu cơ bản: đỏ, lục, lam đi theo ba hướng khác nhau và tạo thành ba ảnh màu cơ bản ở ba cảm biến CCD có cấu tạo hoàn toàn giống nhau: ảnh màu đỏ ở cảm biến CCD 1, ảnh màu lục ở cảm biến CCD 2 và ảnh màu lam ở cảm biến CCD 3.

Nhờ vậy, đối với một phần tử ảnh ở vị trí x­ I, Y kchẳng hạn ở cảm biến CCD 1 ta có được số quang điện tử ứng với màu đỏ, ở cảm biến CCD 2 ta có được số quang điện tử ứng với màu lục, ở cảm biến CCD 3 ta có được số quang điện tử ứng với màu lam. Đọc và ghi vào bộ nhớ vị trí các phần tử ảnh cùng với cường độ của ba màu đỏ, lục, lam ứng với từng vị trí của phần tử ảnh, như vậy là thực hiện xong phép ghi lại (chụp) ảnh màu. Ta thấy nhờ cùng ba cảm biến CCD nên ở từng phần tử ảnh ghi được cường độ của ba màu cơ bản tương ứng. Cảm biến CCD có bao nhiêu phần tử ảnh cũng ghi được chừng ấy phần tử của ảnh màu. Nhờ vậy ảnh màu cũng tinh vi như ảnh đen trắng. Hơn nữa lăng kính tách màu hiện nay được chế tạo với kỹ thuật cao, việc tách ra thành ba màu cơ bản rất trung thực nên màu sắc ở ảnh màu chụp theo kiểu dùng ba cảm biến CCD rất gần với tự nhiên, gần với màu sắc thực.

Nhược điểm của cách chụp ảnh màu dùng ba cảm biến CCD là kỹ thuật hiện thực phức tạp và đắt tiền, hơi cồng kềnh vì phải dùng đến ba cảm biến CCD. Phương pháp chụp ảnh màu dùng ba cảm biến CCD được ứng dụng cho những máy quay video chất lượng cao, những máy ảnh đặc biệt yêu cầu chụp ảnh màu với độ phân dải lớn trung thực… đa số máy ảnh, máy quay video thường dùng nhằm mục đích có kích thước nhỏ gọn gàng và giá thành hạ nên chỉ có một cảm biến CCD và dùng tấm lọc Bayer để ghi được ảnh màu. Ta sẽ tìm hiểu ở kỳ tới.

Xem Thêm

Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.
Ứng dụng công nghệ số toàn diện là nhiệm vụ trọng tâm của VUSTA giai đoạn tới
Ứng dụng công nghệ số toàn diện, xây dựng hệ sinh thái số là bước đi cấp thiết nhằm nâng cao hiệu quả quản trị và phát huy sức mạnh đội ngũ trí thức của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA). Qua đó cho thấy, VUSTA không chỉ bắt kịp xu thế công nghệ mà còn chủ động kiến tạo những giá trị mới, khẳng định vai trò tiên phong của đội ngũ trí thức trong thời đại số.

Tin mới

Hội Vô tuyến - Điện tử Việt Nam: Điểm tựa khoa học công nghệ gắn với chuyển đổi số quốc gia
Hội Vô tuyến - Điện tử Việt Nam với gần 40 năm phát triển đang thể hiện rõ vai trò tổ tổ chức xã hội - nghề nghiệp uy tín trong lĩnh vực vô tuyến, điện tử, viễn thông, công nghệ thông tin đồng thời đóng góp thực chất vào tiến trình chuyển đổi số quốc gia theo tinh thần Nghị quyết 57-NQ/TW của Bộ Chính trị.
Đầu tư khoa học công nghệ giải quyết điểm nghẽn của ngành Thủy sản Việt Nam
Phát biểu tại Hội nghị khoa học công nghệ thủy sản và kiểm ngư toàn quốc năm 2026, Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp và Môi trường Phùng Đức Tiến đã nhấn mạnh sự cần thiết của đổi mới sáng tạo khoa học công nghệ trong giải quyết điểm nghẽn về logistics, môi trường, nâng cao sức cạnh tranh của ngành Thủy sản trong nước.
Chủ tịch VUSTA Phan Xuân Dũng nhận danh hiệu Giáo sư danh dự Đại học Năng lượng Moskva, Liên bang Nga
Sáng 30/4/2026, tại Trường Đại học Năng lượng Moskva, Liên bang Nga (MPEI), TSKH. Phan Xuân Dũng, Chủ tịch VUSTA đã vinh dự đón nhận danh hiệu Giáo sư danh dự của MPEI. Chủ tịch VUSTA Phan Xuân Dũng là công dân đầu tiên của Việt Nam được trao tặng danh hiệu Giáo sư tại MPEI, đứng trong bảng danh dự cùng với các nhà khoa học nổi tiếng trên thế giới.
51 năm thống nhất đất nước: Khơi thông nguồn lực tri thức trong kỷ nguyên mới
Thông tấn xã Việt Nam giới thiệu bài phỏng vấn với Phó Giáo sư, Tiến sĩ Phạm Ngọc Linh, Phó Chủ tịch Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) về vai trò của lực lượng trí thức và những giải pháp đột phá để hiện thực hóa khát vọng hùng cường vào năm 2030 và 2045.
Phát huy vai trò nòng cốt của trí thức KH&CN tỉnh Cà Mau
Đại hội đại biểu Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Cà Mau lần thứ I, nhiệm kỳ 2026 - 2031 tổ chức thành công thực sự đã mở ra một không gian mới để hội tụ sức mạnh, tâm huyết và trí tuệ của đội ngũ trí thức tỉnh nhà, định hình con đường kiến tạo và phát triển trong kỷ nguyên mới của đất nước.
Công bố Quyết định bổ nhiệm Giám đốc, Tổng biên tập Nhà xuất bản Tri thức
Ngày 28/4, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) tổ chức Hội nghị Công bố quyết định về công tác cán bộ. Tại hội nghị, TSKH. Phan Xuân Dũng, Chủ tịch VUSTA đã trao Quyết định bổ nhiệm bà Bùi Thị Thu Hằng, Phó Giám đốc phụ trách, Phó Tổng biên tập NXB Tri thức giữ chức vụ Giám đốc, Tổng biên tập NXB Tri thức.