Khi dùng điện thoại thông minh quay cảnh bên ngoài cửa sổ từ một chiếc xe đang chạy, đôi khi cột điện vốn đứng thẳng lại trông như nghiêng đi. Khi quay quạt điện đang quay hay cánh quạt trực thăng, cánh quạt có thể cong như quả chuối hoặc trông như bị rời khỏi thân. Đó không phải do máy ảnh bị hỏng, mà là một hiện tượng hoàn toàn tự nhiên sinh ra từ cách ghi lại hình ảnh.
Thuật ngữ chỉ hiện tượng này chính là “màn trập cuộn (Rolling Shutter)”. Nói đơn giản, màn trập cuộn là “cách ghi hình không chụp trọn một cảnh trong cùng một khoảnh khắc, mà quét nhanh và ghi lại từng dòng một từ trên xuống dưới”. Việc vật chuyển động nhanh hay ánh sáng chớp nhoáng bị ghi lại một cách kỳ lạ do cách ghi này được gọi là hiệu ứng màn trập cuộn.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu nguyên lý hoạt động của màn trập cuộn, những kiểu méo hình tiêu biểu xuất hiện trên khung hình, cách tránh chúng, và cả những trường hợp chúng được tận dụng như một cách biểu đạt.
Khung hình được ghi từng dòng: Nguyên lý và ứng dụng của màn trập cuộn
Màn trập cuộn hoạt động như thế nào?
Cảm biến hình ảnh của máy ảnh kỹ thuật số là một tấm gồm vô số điểm ảnh nhỏ xếp như bàn cờ để thu nhận ánh sáng. Các kiểu màn trập được phân chia tùy theo thứ tự đọc thông tin từ những điểm ảnh này.
(1) Ghi bằng cách quét từ trên xuống dưới
Cảm biến CMOS dùng trong điện thoại thông minh và nhiều máy ảnh kỹ thuật số phần lớn đọc thông tin lần lượt từ hàng trên cùng xuống hàng dưới cùng. Thời gian đọc một hàng rất ngắn, nhưng giữa hàng trên cùng và hàng dưới cùng vẫn có một khoảng chênh lệch thời gian rõ ràng. Khoảng chênh lệch này thường rất ngắn, chỉ từ vài phần nghìn đến vài phần trăm giây, nên với những cảnh chuyển động chậm thì hầu như không cảm nhận được. Nhưng khi phát lại, tất cả các hàng này được hiển thị cùng lúc như thể là cảnh của một khoảnh khắc duy nhất, nên vật đã di chuyển trong khoảng thời gian đó sẽ được ghi ở vị trí khác nhau trên mỗi hàng và hình dạng bị méo đi.
(2) Màn trập toàn cục chụp tất cả cùng một lúc
Ngược lại, cách mà mọi điểm ảnh thu nhận ánh sáng vào cùng một khoảnh khắc được gọi là màn trập toàn cục (Global Shutter). Những máy ảnh dùng cảm biến CCD trước đây thường dùng màn trập toàn cục nên hầu như không có kiểu méo này. Màn trập cuộn có cấu tạo đơn giản, giá rẻ và cho phép dành đủ thời gian để thu nhận ánh sáng, nên ngày nay được dùng rộng rãi. Màn trập toàn cục từ lâu chủ yếu được dùng trong thiết bị công nghiệp và một số thiết bị chuyên dụng, nhưng năm 2023 Sony đã ra mắt máy ảnh mirrorless full-frame gắn cảm biến màn trập toàn cục, đưa công nghệ này đến gần hơn hẳn với người chụp ảnh phổ thông.
4 kiểu méo hình xuất hiện trên khung hình
Hiệu ứng màn trập cuộn xuất hiện dưới nhiều dạng tùy theo vật gì đang chuyển động và chuyển động nhanh đến mức nào.
- Nghiêng (Skew): Khi máy ảnh hoặc vật thể di chuyển nhanh theo chiều ngang, cột hay tòa nhà thẳng đứng sẽ bị ghi lại nghiêng xéo sang một bên.
- Hiệu ứng thạch (Jello Effect): Khi quay ở nơi rung mạnh như trên xe hay drone, cả khung hình rung rinh như thạch. Hiện tượng này cũng hay xảy ra khi cầm tay quay bằng ống kính tele.
- Răng cưa không gian (Spatial Aliasing): Khi quay vật quay cực nhanh như cánh quạt máy bay, cánh trông như bị cong hoặc đứt rời, như thể tách khỏi thân.
- Phơi sáng một phần (Partial Exposure): Khi có ánh sáng lóe lên rất ngắn như đèn flash máy ảnh hay tia chớp, chỉ một phần phía trên khung hình sáng còn phần còn lại bị tối.
Những sọc ngang chạy trên màn hình dưới đèn huỳnh quang hay đèn LED cũng là do khoảnh khắc đèn nhấp nháy nhanh được ghi lại khác nhau ở mỗi hàng.
Màn trập cuộn qua những ví dụ dễ hiểu
Màn trập cuộn không phải là hiện tượng lần đầu xuất hiện trong thời đại kỹ thuật số.
(1) Chiếc xe đua nghiêng về phía trước
Trong bức ảnh đua ô tô được cho là do nhiếp ảnh gia người Pháp Jacques Henri Lartigue chụp năm 1912, bánh xe nghiêng về phía trước như quả trứng. Đó là vì chiếc xe lao về phía trước trong lúc màn trập của máy ảnh khi ấy di chuyển theo chiều dọc và lần lượt phơi sáng phim. Ngược lại, do máy ảnh được lia theo chiếc xe, khán giả và cột điện bên đường lại trông như nghiêng theo hướng ngược lại. Có thể nói cùng một nguyên lý cũng đã hoạt động trong màn trập cơ.
(2) Cánh quạt cong trong điện thoại
Nếu quay cánh quạt máy bay từ cửa sổ hành khách, hoặc dùng điện thoại quay cận cảnh dây đàn guitar đang được gảy, bạn sẽ có đoạn phim trong đó dây đàn uốn lượn như sóng. Cảnh này hoàn toàn khác với những gì mắt thấy, nhưng đó không phải lỗi hay hiệu ứng đặc biệt. Nó cho thấy đúng sự thật rằng cánh quạt và dây đàn vẫn tiếp tục chuyển động trong lúc cảm biến ghi từ trên xuống dưới.
Cách xử lý màn trập cuộn
Với người làm video, màn trập cuộn vừa là vấn đề cần tránh, vừa là đặc tính cần hiểu và biết cách xử lý.
(1) Hạn chế ở khâu quay
Tránh lia máy thật nhanh và giảm rung bằng gimbal hay chân máy sẽ làm méo hình giảm đi rõ rệt. Cảm biến đọc một khung hình càng nhanh thì méo hình càng ít, vì vậy các máy quay điện ảnh cao cấp giảm vấn đề này bằng cách tăng tốc độ đọc. Trong quay thể thao, môi trường công nghiệp hay quay kỹ xảo hình ảnh, người ta đôi khi dùng hẳn máy quay có màn trập toàn cục.
(2) Sửa ở khâu dựng
Tính năng hiệu chỉnh màn trập cuộn trong phần mềm dựng phim tính toán chênh lệch thời gian ở từng hàng để chỉnh lại khung hình bị nghiêng. Tuy nhiên, những trường hợp méo quá nặng thì khó khôi phục hoàn toàn. Mặt khác, một số nghệ sĩ và đạo diễn video ca nhạc lại cố ý giữ lại cánh quạt cong hay khung hình rung rinh để tạo ra bầu không khí độc đáo.
Màn trập cuộn là hiện tượng làm lộ ra trước mắt sự thật rằng máy ảnh ghi lại thời gian bằng cách chia nó ra từng dòng. Khi hiểu nguyên lý, bạn sẽ không bối rối khi gặp những đoạn phim kỳ lạ, mà còn có thể chuẩn bị trước khi quay và dựng, hoặc thậm chí tận dụng nó như một cách dàn dựng.
Ghi nhớ rằng ngay trong một khung hình cũng chồng lên nhau những khoảnh khắc khác nhau, đó chính là bước đầu tiên của việc quay phim ghi lại chuyển động một cách chính xác.
