Khối xây dựng cơ bản của hình ảnh kỹ thuật số

Mỗi hình ảnh kỹ thuật số là một lưới các pixel được sắp xếp theo hàng và cột. Một pixel duy nhất hiển thị một màu từ một bảng màu gồm hàng triệu màu có thể (thường là 16,7 triệu màu trong các màn hình tiêu chuẩn). Mắt người cảm nhận những ô vuông màu nhỏ bé này như những hình ảnh liên tục.

Ví dụ: Màn hình 1920×1080 có 1.920 pixel theo chiều ngang và 1.080 pixel theo chiều dọc, tổng cộng là 2.073.600 pixel riêng lẻ.

Một triệu pixel, đơn vị tiêu chuẩn để đo độ phân giải máy ảnh

Megapixel cho biết tổng số pixel trong một cảm biến hình ảnh hoặc một bức ảnh. Số megapixel cao hơn cho phép in ảnh lớn hơn, linh hoạt hơn trong việc cắt cúp và ghi lại chi tiết tốt hơn. Tuy nhiên, megapixel không phải là tất cả—kích thước pixel, chất lượng ống kính và xử lý hình ảnh cũng quan trọng.

Ví dụ: Máy ảnh 12MP chụp ảnh với 12 triệu pixel, thường có độ phân giải 4000×3000 (4.000 × 3.000 = 12.000.000).

Mối quan hệ tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều cao

Tỷ lệ khung hình quyết định hình dạng của hình ảnh hoặc màn hình của bạn. Các tỷ lệ khung hình khác nhau phục vụ cho các mục đích khác nhau, từ nhiếp ảnh truyền thống đến rạp chiếu phim siêu rộng.

• 16:9 — Tiêu chuẩn cho video HD/4K, hầu hết các màn hình hiện đại, YouTube
• 4:3 — Định dạng TV cổ điển, nhiều máy ảnh cũ, màn hình iPad
• 3:2 — Phim 35mm truyền thống, hầu hết các máy ảnh DSLR, ảnh in
• 1:1 — Định dạng vuông, bài đăng Instagram, phim khổ trung bình
• 21:9 — Rạp chiếu phim siêu rộng, màn hình cao cấp, điện thoại thông minh
• 17:9 (256:135) — Tiêu chuẩn chiếu phim rạp DCI

1975–1995

Sự ra đời của hình ảnh kỹ thuật số đã chứng kiến sự chuyển đổi từ phim sang cảm biến điện tử, mặc dù độ phân giải bị hạn chế nghiêm trọng bởi các ràng buộc về lưu trữ và xử lý.

• 1975: Nguyên mẫu máy ảnh kỹ thuật số đầu tiên của Kodak — 100×100 pixel (0,01MP), được ghi vào băng cassette
• 1981: Sony Mavica — 570×490 pixel, được lưu trữ trên đĩa mềm
• 1987: QuickTake 100 — 640×480 (0,3MP), máy ảnh kỹ thuật số tiêu dùng đầu tiên
• 1991: Kodak DCS-100 — 1,3MP, giá 13.000 USD, nhắm đến các nhà báo ảnh
• 1995: Máy ảnh megapixel tiêu dùng đầu tiên — Casio QV-10 với độ phân giải 320×240

2000–2010

Các nhà sản xuất máy ảnh cạnh tranh gay gắt về số megapixel, nhanh chóng leo thang từ 2MP lên 10MP+ khi công nghệ cảm biến trưởng thành và bộ nhớ trở nên rẻ hơn.

• 2000: Canon PowerShot S10 — 2MP trở thành tiêu chuẩn tiêu dùng phổ thông
• 2002: Máy ảnh 5MP đầu tiên ra mắt, đạt chất lượng phim 35mm cho ảnh in 4×6
• 2005: Canon EOS 5D — Máy ảnh DSLR full-frame 12,8MP cách mạng hóa nhiếp ảnh chuyên nghiệp
• 2007: iPhone ra mắt với máy ảnh 2MP, bắt đầu cuộc cách mạng nhiếp ảnh trên điện thoại thông minh
• 2009: Máy ảnh khổ trung bình đạt 80MP — Leaf Aptus-II 12
• 2010: Máy ảnh điện thoại thông minh đạt 8MP, cạnh tranh với máy ảnh du lịch

2010–Hiện tại

Độ phân giải video bùng nổ từ độ nét tiêu chuẩn lên 4K và hơn thế nữa, trong khi máy ảnh điện thoại thông minh sánh ngang với thiết bị chuyên nghiệp. Trọng tâm chuyển từ số megapixel thuần túy sang nhiếp ảnh điện toán.

• 2012: TV 4K đầu tiên được phát hành — 3840×2160 (8,3MP) trở thành tiêu chuẩn mới
• 2013: Máy ảnh điện thoại thông minh đạt 13MP với xử lý hình ảnh tiên tiến
• 2015: YouTube hỗ trợ tải lên video 8K (7680×4320)
• 2017: Máy quay phim điện ảnh quay 8K RAW — RED Weapon 8K
• 2019: Samsung Galaxy S20 Ultra — cảm biến máy ảnh điện thoại thông minh 108MP
• 2020: TV 8K trở nên phổ biến với người tiêu dùng, máy quay phim điện ảnh 12K được sản xuất
• 2023: iPhone 14 Pro Max — 48MP với nhiếp ảnh điện toán

2024 và Xa hơn

Sự tăng trưởng về độ phân giải tiếp tục cho các ứng dụng chuyên biệt, nhưng trọng tâm của người tiêu dùng chuyển sang HDR, dải tương phản động, hiệu suất trong điều kiện ánh sáng yếu và hình ảnh được tăng cường bằng AI.

• Màn hình 16K đang được phát triển cho VR/AR và hình ảnh y tế
• Máy quay phim điện ảnh khám phá 16K và cao hơn để linh hoạt trong VFX
• Nhiếp ảnh điện toán thay thế cho việc tăng độ phân giải thuần túy
• Nâng cấp độ phân giải bằng AI giúp các bản ghi có độ phân giải thấp trở nên khả thi
• Ghép ảnh gigapixel cho các ứng dụng khoa học và nghệ thuật
• Hình ảnh trường ánh sáng và hình ảnh ba chiều có thể định nghĩa lại 'độ phân giải'

1280×720 pixel

0,92 MP (tổng cộng 921.600 pixel)

Tiêu chuẩn HD phổ biến đầu tiên, vẫn còn phổ biến cho việc phát trực tuyến, chơi game ở tốc độ khung hình cao và các màn hình giá rẻ.

Các ứng dụng phổ biến:

• Phát trực tuyến YouTube 720p
• Màn hình cơ bản
• Chơi game tốc độ khung hình cao (120Hz+)
• Hội nghị truyền hình

1920×1080 pixel

2,07 MP (tổng cộng 2.073.600 pixel)

Tiêu chuẩn HD chính thống từ năm 2010. Độ nét tuyệt vời cho màn hình lên đến 50 inch. Cân bằng tốt nhất giữa chất lượng và kích thước tệp.

Tiêu chuẩn công nghiệp cho:

• Đĩa Blu-ray
• Hầu hết các màn hình (13–27 inch)
• PlayStation 4/Xbox One
• Sản xuất video chuyên nghiệp
• Dịch vụ phát trực tuyến

2560×1440 pixel

3,69 MP (tổng cộng 3.686.400 pixel)

Điểm ngọt giữa 1080p và 4K, cung cấp nhiều hơn 78% pixel so với Full HD mà không yêu cầu hiệu năng cao như 4K.

Ưu tiên cho:

• Màn hình chơi game (27 inch, 144Hz+)
• Chỉnh sửa ảnh
• Điện thoại thông minh cao cấp
• Phát trực tuyến YouTube 1440p

3840×2160 pixel

8,29 MP (tổng cộng 8.294.400 pixel)

Tiêu chuẩn cao cấp hiện tại, cung cấp gấp 4 lần số pixel của 1080p. Độ nét tuyệt đẹp trên màn hình lớn, cho phép cắt cúp linh hoạt trong hậu kỳ.

Tiêu chuẩn cao cấp cho:

• TV hiện đại (43 inch trở lên)
• PS5/Xbox Series X
• Netflix 4K
• Video chuyên nghiệp
• Màn hình cao cấp (32 inch trở lên)

7680×4320 pixel

33,18 MP (tổng cộng 33.177.600 pixel)

Tiêu chuẩn thế hệ tiếp theo cung cấp gấp 4 lần độ phân giải của 4K. Chi tiết đáng kinh ngạc cho màn hình khổng lồ, linh hoạt cắt cúp tối đa.

Các ứng dụng mới nổi:

• TV cao cấp (65 inch trở lên)
• Máy quay phim điện ảnh
• YouTube 8K
• Kính thực tế ảo
• Chuẩn bị nội dung cho tương lai

12288×6912 pixel

84,93 MP (tổng cộng 84.934.656 pixel)

Công nghệ tiên tiến nhất của máy quay phim điện ảnh. Linh hoạt đặc biệt cho việc tái bố cục, hiệu ứng hình ảnh (VFX) và chuẩn bị cho các sản phẩm cao cấp trong tương lai.

Các ứng dụng siêu chuyên nghiệp:

• Blackmagic URSA Mini Pro 12K
• VFX của Hollywood
• Rạp chiếu phim IMAX
• In biển quảng cáo từ video

Digital Cinema Initiatives — Các thông số kỹ thuật của Hollywood cho điện ảnh kỹ thuật số

Được thành lập vào năm 2002 bởi các hãng phim lớn để thay thế phim 35mm bằng chiếu kỹ thuật số trong khi vẫn duy trì hoặc vượt qua chất lượng phim.

• Tỷ lệ khung hình rộng hơn so với 16:9 tiêu dùng (khoảng 17:9)
• Được tối ưu hóa cho kích thước màn hình rạp chiếu (rộng tới 60 feet trở lên)
• Không gian màu DCI-P3 chuyên nghiệp (gam màu rộng hơn so với Rec. 709 tiêu dùng)
• Bitrate và độ sâu màu cao hơn so với các định dạng tiêu dùng
• Tích hợp bảo vệ và mã hóa nội dung

Các tiêu chuẩn rạp chiếu phim và tiêu dùng đã đi theo những hướng khác nhau vì lý do kỹ thuật và thực tiễn:

• DCI 4K là 4096×2160 so với UHD 4K là 3840×2160 — DCI có nhiều hơn 6,5% pixel
• Tỷ lệ khung hình: DCI là 1,9:1 (điện ảnh) so với UHD là 1,78:1 (TV 16:9)
• Không gian màu: DCI-P3 (rạp chiếu phim) so với Rec. 709/2020 (tiêu dùng)
• Tốc độ khung hình: DCI nhắm đến 24fps, UHD hỗ trợ 24/30/60fps

Nhu cầu về độ phân giải thay đổi dựa trên kích thước đầu ra và sự linh hoạt trong việc cắt cúp.

• 12–24MP: Hoàn hảo cho web, mạng xã hội, ảnh in lên đến 11×14 inch
• 24–36MP: Tiêu chuẩn chuyên nghiệp, linh hoạt cắt cúp vừa phải
• 36–60MP: Thời trang, phong cảnh, mỹ thuật — ảnh in lớn, hậu kỳ chuyên sâu
• 60MP+: Máy ảnh khổ trung bình, kiến trúc, nhiếp ảnh sản phẩm với chi tiết tối đa

Độ phân giải video ảnh hưởng đến lưu trữ, hiệu suất chỉnh sửa và chất lượng phân phối.

• 1080p: YouTube, mạng xã hội, truyền hình, nội dung web
• 1440p: YouTube cao cấp, các buổi phát trực tiếp game với chi tiết cao
• 4K: Sản xuất chuyên nghiệp, rạp chiếu phim, dịch vụ phát trực tuyến
• 6K/8K: Điện ảnh cao cấp, công việc VFX, chuẩn bị cho tương lai, tái bố cục tối đa

Kết hợp độ phân giải với kích thước màn hình và khoảng cách xem để có trải nghiệm tối ưu.

• Màn hình 24 inch: 1080p là lý tưởng, 1440p cho năng suất
• Màn hình 27 inch: 1440p là điểm ngọt, 4K cho công việc chuyên nghiệp
• Màn hình 32 inch trở lên: Tối thiểu 4K, 5K/6K để chỉnh sửa ảnh/video
• TV 43–55 inch: Tiêu chuẩn là 4K
• TV 65 inch trở lên: Tối thiểu 4K, 8K có lợi khi xem ở cự ly gần

Độ phân giải in phụ thuộc vào kích thước và khoảng cách xem.

• 4×6 inch ở 300 DPI: 2,16MP (bất kỳ máy ảnh hiện đại nào)
• 8×10 inch ở 300 DPI: 7,2MP
• 11×14 inch ở 300 DPI: 13,9MP
• 16×20 inch ở 300 DPI: 28,8MP (cần máy ảnh độ phân giải cao)
• Biển quảng cáo: 150 DPI là đủ (xem từ xa)

1080×1080 đến 1920×1080 (1–2 MP)

Các nền tảng xã hội nén rất nhiều. Độ phân giải cao hơn mang lại lợi ích tối thiểu và làm chậm quá trình tải lên.

• Instagram tối đa: 1080×1080
• YouTube: 1080p là đủ cho hầu hết
• TikTok: 1080×1920 là tối ưu

Tối thiểu 24–45 MP

Việc giao sản phẩm cho khách hàng, in ảnh lớn và sự linh hoạt trong việc cắt cúp đòi hỏi độ phân giải cao.

• Công việc thương mại: 24MP+
• Biên tập: 36MP+
• In ảnh nghệ thuật: 45MP+

Tối đa 1920×1080 (đã tối ưu hóa)

Cân bằng giữa chất lượng và tốc độ tải trang. Cung cấp phiên bản 2× cho màn hình retina.

• Ảnh bìa: <200KB đã nén
• Ảnh sản phẩm: 1200×1200
• Retina: tài sản có độ phân giải 2×

1440p ở 144Hz hoặc 4K ở 60Hz

Cân bằng giữa chất lượng hình ảnh và tốc độ khung hình dựa trên loại game.

• Cạnh tranh: 1080p/144Hz+
• Thông thường: 1440p/60-144Hz
• Điện ảnh: 4K/60Hz

• Chụp ở độ phân giải cao hơn định dạng phân phối để linh hoạt
• Nhiều megapixel hơn ≠ chất lượng tốt hơn—kích thước cảm biến và ống kính quan trọng hơn
• Phù hợp tỷ lệ khung hình với đầu ra dự kiến (video 16:9, ảnh 3:2)
• Chụp RAW bảo toàn chi tiết tối đa cho hậu kỳ

• Video 8K: ~400GB mỗi giờ (RAW), lên kế hoạch lưu trữ tương ứng
• Sử dụng proxy để chỉnh sửa 4K+ để duy trì quy trình làm việc mượt mà
• Nén ảnh web—JPEG 1080p ở chất lượng 80% là không thể nhận thấy
• Lưu trữ bản gốc, phân phối các phiên bản đã nén

• Màn hình 27 inch: 1440p là lý tưởng, 4K là quá mức cần thiết ở khoảng cách thông thường
• Quy tắc kích thước TV: Ngồi cách 1,5 lần đường chéo màn hình cho 4K, 3 lần cho 1080p
• Chơi game: Ưu tiên tần số quét hơn độ phân giải để chơi game cạnh tranh
• Công việc chuyên nghiệp: Độ chính xác màu > độ phân giải để chỉnh sửa ảnh/video

• Hạ độ phân giải từ 4K xuống 1080p để phân phối trên web—trông sắc nét hơn so với 1080p gốc
• Sử dụng tăng tốc GPU để chỉnh sửa video 4K+
• Phát trực tuyến ở 1440p nếu băng thông hạn chế—tốt hơn 4K bị giật
• Nâng cấp độ phân giải bằng AI (DLSS, FSR) cho phép chơi game ở độ phân giải cao hơn

Mắt người có độ phân giải khoảng 576 megapixel. Tuy nhiên, chỉ có vùng trung tâm 2° (hố trung tâm) đạt đến mật độ này—thị lực ngoại vi có độ phân giải thấp hơn nhiều.

Bức ảnh lớn nhất từng được tạo ra là 365 gigapixel—một bức ảnh toàn cảnh của Mont Blanc. Ở độ phân giải đầy đủ, nó sẽ cần một bức tường TV 4K rộng 44 feet để hiển thị ở kích thước gốc.

Máy ảnh Trường Rộng 3 của Hubble chụp ảnh 16 megapixel. Mặc dù khiêm tốn theo tiêu chuẩn hiện đại, việc không bị biến dạng khí quyển và các cảm biến chuyên dụng của nó tạo ra chi tiết thiên văn vô song.

Phim 35mm có độ phân giải tương đương khoảng 24MP khi được quét tối ưu. Kỹ thuật số đã vượt qua chất lượng phim vào khoảng năm 2005 với các máy ảnh 12MP+ giá cả phải chăng.

Điện thoại có máy ảnh đầu tiên (J-SH04, 2000) có độ phân giải 0,11MP—110.000 pixel. Các flagship ngày nay có số pixel nhiều hơn 400 lần ở mức 48–108MP.

Ở khoảng cách xem thông thường, 8K không mang lại lợi ích rõ rệt nào so với 4K trên màn hình dưới 80 inch. Tiếp thị thường vượt quá khả năng thị giác của con người.

Có, nếu bạn ngồi trong vòng 5 feet. Ngoài khoảng cách đó, hầu hết mọi người không thể phân biệt 4K với 1080p. Tuy nhiên, nội dung 4K, HDR và khả năng xử lý tốt hơn trong TV 4K vẫn mang lại giá trị.

Có khả năng là do bitrate không đủ hoặc ánh sáng. 4K ở bitrate thấp (dưới 50Mbps) cho thấy nhiều hiện vật nén hơn 1080p ở bitrate cao hơn. Ngoài ra, 4K làm lộ rõ sự rung máy và các vấn đề lấy nét mà 1080p che giấu.

Ở 300 DPI: 4×6 cần 2MP, 8×10 cần 7MP, 11×14 cần 14MP, 16×20 cần 29MP. Ngoài khoảng cách xem 2 feet, 150-200 DPI là đủ, giảm một nửa yêu cầu.

Không, độ phân giải cao hơn làm giảm hiệu suất. 4K yêu cầu gấp 4 lần sức mạnh GPU so với 1080p để có cùng tốc độ khung hình. Đối với game cạnh tranh, 1080p/1440p ở tần số quét cao vượt trội hơn 4K ở tần số quét thấp.

Cảm biến điện thoại thông minh nhỏ bé phải hy sinh chất lượng pixel để đổi lấy số lượng. Một máy ảnh full-frame 12MP hoạt động tốt hơn điện thoại thông minh 108MP do kích thước pixel lớn hơn, ống kính tốt hơn và xử lý vượt trội. Điện thoại sử dụng công nghệ gộp pixel (kết hợp 9 pixel thành 1) để có hình ảnh 12MP tốt hơn.

4K (DCI) là 4096×2160 (tỷ lệ khung hình 17:9) cho rạp chiếu phim. UHD là 3840×2160 (16:9) cho TV tiêu dùng. Tiếp thị thường gọi UHD là '4K' thay thế cho nhau, mặc dù về mặt kỹ thuật UHD có ít hơn 6,5% pixel.

Chỉ khi màn hình rất lớn (80 inch trở lên) và bạn ngồi rất gần (dưới 4 feet). Đối với TV 55-65 inch thông thường ở khoảng cách 8-10 feet, thị lực của con người không thể phân giải được sự khác biệt giữa 4K và 8K.

Bitrate. Blu-ray 1080p trung bình 30-40 Mbps, trong khi Netflix 1080p sử dụng 5-8 Mbps. Nén cao hơn tạo ra các hiện vật. Blu-ray 4K (80-100 Mbps) vượt trội hơn hẳn so với phát trực tuyến 4K (15-25 Mbps).