Tốc độ màn trập là phép đo thời gian màn trập của máy ảnh mở, cho phép ánh sáng thường là sau khi nó đi qua ống kính và qua vách khẩu, đến được bề mặt cảm quang như phim hay cảm biến ảnh kỹ thuật số.
Khác với câu chuyện của khẩu độ và mối liên hệ giữa nó với ánh sáng và quang học, thì tốc độ màn trập lại là một vấn đề trực tiếp hơn nhiều. Lẽ này cho phép chúng ta nói thêm một chút trước khi bàn về cách thức màn trập máy ảnh hoạt động.
Bài viết này thuộc series Hiểu về Phơi sáng. Xem toàn bộ series tại:
> Khẩu độ
> ISO
Thách thức của việc chế tạo màn trập nằm ở việc thiết kế một thiết bị cho phép phơi sáng toàn bộ mặt phẳng cảm biến ảnh hoặc phim với một lượng photon bằng nhau để từ đó việc phơi sáng diễn ra đồng đều cả ảnh. Nhiều người những tưởng màn trập hoạt động như một cửa gara thu nhỏ, và nếu bạn hình dung theo hướng này, cửa gara mở ra rồi đóng lại phía trước bề mặt cảm quang, bạn có thể thấy vấn đề của thiết kế này là phần dưới của bức ảnh sẽ bị phơi nhiều photon hơn, do phần trên của bức ảnh đã nhận ánh sáng trước tiên khi cánh cửa mới mở ra, và cũng là phần bị che lại sau cùng khi cánh cửa đóng lại. Do đó một bức ảnh được chụp bằng màn trập hoạt động như một cánh cửa thì sẽ không thể có được khả năng phơi sáng cân bằng.
Có khá nhiều thiết kế màn trập máy ảnh khác nhau trong nhiều năm qua. Các máy ảnh đầu tiên nhất có màn trập kiểu nắp ống kính, nơi ống kính sẽ được phơi sáng bằng cách tháo nắp rồi sau khi tính toán xong thời gian, cái nắp này sẽ được lắp lên trở lại. Hồi đó phơi sáng phải mất khá lâu, thậm chí nhiều giờ liền, thế nên việc có đóng mở “màn trập” hơi chậm đi nữa cũng không có vấn đề gì lắm.
Xét ở phân khúc rẻ hơn thì có màn trập lá, màn trập lá đơn giản thường xuất hiện trong nhiều máy ảnh ngắm chụp (point-and-shoot) và máy ảnh chụp một lần (disposable) hồi trước. Đây là phiên bản cơ hóa của loại “màn trập” nắp ống kính phía trên, một lá hoặc hai lá sẽ được kéo máy sang hai bên để ánh sáng đi vào. Chúng thường chỉ hoạt động ở một tốc độ nhất định.
Màn trập lá còn được biết đến như màn trập lá khẩu, hoạt động gần như tương tự vách khẩu của ống kính nơi một nhóm các lá khẩu mở ra hoặc đóng lại nhanh ở dạng cơ. Khác các lá khẩu của vách khẩu chỉ khép ra khẩu nhỏ, các lá của màn trập lá đóng lại hoàn toàn cho đến khi không còn ánh sáng có thể đi qua màn trập. Màn trập được thiết kế để đóng hoặc mở cực nhanh để trung tâm bức ảnh không bị dư quá nhiều ánh sáng hơn so với phần rìa ảnh. Do thiết kế nên các màn trập lá hoạt động rất tốt khi đồng bộ với đèn flash strobe, nhưng không thể hoạt động ở những tốc độ nhanh như loại màn trập kế tiếp.
Hầu hết các máy ảnh SLR và DSLR hiện đại đều có màn trập nằm trong thân máy (focal plane shutter). Loại màn trập này hoạt động giống một cánh cửa gara hơn nhưng có thêm cánh cửa thứ 2 là cửa trập (curtain) đóng cảm biến ảnh hoặc phim lại khỏi ánh sáng sau khi màn trập cửa trước mở ra. Thiết kế hai cửa trập này cho phép cân bằng ánh sáng trên cảm biến ảnh hoặc phim để phơi sáng đều. Thiết kế này cho phép tốc độ vận hành cực nhanh lên đến 1/8000 giây trên các dòng máy ảnh SLR và DSLR ngày nay. Dẫu vậy màn trập trong thân máy khá đắt đỏ do phức tạp và có cấu trúc lạ.
Giống với nhiều thứ khác, màn trập cũng chuyển sang dạng kỹ thuật số. Nhiều máy ảnh kỹ thuật số hiện đại dùng màn trập điện tử được cấp nguồn đơn giản từ cảm biến ảnh kỹ thuật số trong một lượng thời gian nhất định. Do không có chức năng cơ nào, tốc độ màn trập điện tử có thể đạt đến cực kỳ nhanh. Global shutter (màn trập điện tử được cải tiến để đọc dữ liệu cảm biến cùng lúc) sẽ bật hoặc tắt toàn bộ cảm biến ảnh cùng lúc, đồng thời rolling shutter (màn trập cuộn) kích hoạt 1 hàng pixel 1 lúc xuyên suốt chiều rộng của nó.
Do thiết kế và chức năng nên cả focal plane shutter và rolling shutter điện tử đều có thể gây méo hình khi có chuyển động nhanh xuất hiện trước mặt phẳng ảnh.
Trở lại với tốc độ màn trập. Như đề cập từ trước, tốc độ màn trập hiểu đơn giản là phép đo thời gian màn trập mở ra, hoặc trong trường hợp màn trập điện tử thì là nhờ cảm biến chi phối. Màn trập mở càng lâu thì càng nhiều ánh sáng đi qua. Ở đây không áp dụng định luật bình phương đảo nghịch nào. Khi gấp đôi thời gian màn trập mở, bạn sẽ có được lượng ánh sáng vào gấp đôi. Tốc độ màn trập đơn giản mà đúng không?
Vậy tốc độ màn trập có liên quan thế nào đến phơi sáng và giá trị phơi sáng (EV) mà ta nói đến trong bài trước? Do tính chất tuyến tính tự nhiên trong mối quan hệ của các photon tiến vào máy ánh đến tốc độ màn trập, ta có thể sử dụng tốc độ màn trập để thay đổi dễ dàng và chính xác lượng ánh sáng sẽ đánh lên bề mặt cảm quang. Bằng cách giảm tốc, ví dụ từ 1/30 giây đến 1/15 giây, ta sẽ gấp đôi lượng ánh sáng đi qua màn trập. Việc gấp đôi ánh sáng này tương tự việc gấp đôi ánh sáng đã làm bằng cách mở khẩu, ngoại trừ điểm khác về chức năng cơ học, đồng thời thể hiện mức dịch chuyển +1 EV. Thay đổi tốc từ 1/2000 đến 1/4000 giây thì phân nửa lượng ánh sáng sẽ đi qua màn trập và tạo ra mức dịch -1 EV.
Tốc độ màn trập được liệt kê như 1 giây đủ hoặc các phân số của 1 giây. Tốc độ màn trập cao nhất của hầu hết các máy ảnh SLR là 30 giây. Nếu muốn chụp ảnh dài hơn 30 giây, bạn có thể sử dụng các chức năng bulb (B) hoặc time (T) của máy ảnh nếu máy có trang bị nút trập riêng có kèm bộ đếm thời gian (timer). Chức năng bulb mở màn trập trong lúc bạn nhấn nút trập xuống. Chức năng time mở màn trập khi bạn nhấn nút trập lần đầu và đóng màn trập khi bạn nhấn lần 2.
Tương tự khẩu độ và ISO, tốc độ màn trập cũng gây ra một số “tác dụng phụ”.
Tốc độ màn trập chậm cho phép các chuyển động được ghi lại trong ảnh. Đây không chỉ là chuyển động của một chủ thể hay nhiều chủ thể, mà còn là của máy ảnh. Gần như không thể cầm máy ảnh đứng yên hoàn hảo để chụp lâu, kể cả chỉ trong vài giây, do đó một ảnh được chụp khi cầm máy ảnh trên tay trong một khoảng thời gian sẽ đều có hiệu ứng nhòe do rung máy. Điểm này rất cần lưu ý khi chụp với các tốc độ màn trập chậm cho đến chậm hơn. Một chuyển động khác mà máy ảnh thấy được là chuyển động của khung hình. Tốc chậm cho phép xe cộ, người hoặc động vật đang chạy có thể thay đổi vị trí ngay trong thời lượng của bức ảnh. Chuyển động này thể hiện trên bức ảnh như hiệu ứng nhòe chuyển động (motion blur) và có thể trở thành yếu tố sáng tạo hấp dẫn của một bức ảnh. Một kỹ thuật sáng tạo khác đối với tốc chậm là cố tình lia (pan) máy ảnh, hoặc thậm chí là di chuyển máy ảnh một cách ngẫu nhiên trong lúc màn trập mở.
Chụp ảnh low-light và ảnh đêm yêu cầu một tốc chậm cho phép đủ lượng photon tới được cảm biến ảnh hoặc phim. Máy ánh thường được đặt trên chân máy, tốc dài có thể chụp ảnh trong những chỗ rất tối hay có thể theo dấu sao trời trên bầu trời đêm.
Tốc nhanh được sử dụng trong những tình huống ngược lại, nhằm để đóng băng hành động. Xe chạy tốc độ cao, người bơi lặn, động vật rượt đuổi nhanh, trẻ con hiếu động và các dạng tương tự đều có thể được đóng băng khi chụp với tốc nhanh.
Sẵn sàng tính toán tiếp chưa? 2 yếu tố lớn nhất trong cách thức máy ảnh nhìn thấy chuyển động là tốc độ và khoảng cách.
Nếu bạn đứng bên lề đường và nhìn thẳng về phía trước, một chiếc xe đi ngang bạn với vận tốc 40 dặm/h, cách phía trước bạn vài feet, thì nó sẽ đi qua trường nhìn của bạn trong khoảng thời gian rất ngắn, chắc chỉ vài phần một giây. Nếu bạn nhìn đường chân trời và một xe khác cũng chạy 40 dặm/h băng ngang, vị trí cách bạn 4 dặm, thì bạn sẽ thấy được chiếc xe đang chạy ở tốc độ tương tự chiếc trước đó, với lượng thời gian dài hơn nhiều.
Trường nhìn hạn chế của máy ảnh hoạt động với cách thức tương tự khi một chủ thể di chuyển hoặc khi một máy ảnh di chuyển. Nếu bạn từng chụp ảnh một vật thể ở xa từ xe đang chạy nhanh, bạn sẽ nhận thấy loại hiệu ứng tương tự ở trong bức ánh của bạn; ngọn núi phủ tuyết ở phía xa trông rõ ràng, sắc nét nhưng những hàng rào và đồng cỏ gần đường lại bị nhòe do chuyển động. Do đó, ta lại áp dụng toán học và hiểu được các con số, từ đó tìm được cách để đạt được hiệu ứng tốc độ màn trập như ý trong bức ảnh của mình. Khi bạn gấp đôi khoảng cách từ máy ảnh đến đối tượng đang di chuyển là bạn đang giảm tốc độ của nó xuống một nửa xuyên suốt khung hình; như vậy để có được hiệu ứng tương tự, bạn có thể sử dụng một nửa tốc độ màn trập. Ngược lại, nếu đối tượng đang di chuyển của bạn ở khoảng cách tương tự khoảng cách bạn đang đứng chụp nhưng bạn nhân đôi tốc độ của chủ thể, thì bạn sẽ cần giảm tốc độ màn trập xuống một nửa để đạt được lượng hiệu ứng nhòe tương tự.
Thảo luận trên về tốc độ màn trập đã gói trọn các điều chỉnh máy ảnh vật lý giúp kiểm soát lượng ánh sáng đáp vào cảm biến ảnh hoặc phim. Ở phần cuối của series này, chúng ta sẽ bàn về ISO và tổng hợp cả 3 yếu tố lại xem cách chúng hoạt động luân phiên nhau nhằm kiểm soát phơi sáng.
Theo Todd Vorenkamp @ bhphotovideo
