AI và Nhiếp ảnh – những ứng dụng của AI trong nâng cao chất lượng nhiếp ảnh

Những ngày gần đây, cụm từ ChatGPT – một sản phẩm ứng dụng công nghệ Trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence mà thường được viết tắt hay biết tới là AI) đang được nhiều người dùng tò mò sử dụng và trải nghiệm thử trong quá trình Beta. Với lượng người dùng gia tăng khủng khiếp vượt xa những ứng dụng hay các mạng xã hội phổ biến từ trước tới nay. Tuy nhiên, trí tuệ nhân tạo đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều nền tảng, thiết bị di động từ trước đến nay, chẳng hạn như trong các thiết bị di động của Apple (như Siri trên hệ điều hành IOS), Google Assistant, Alexa hay các thiết bị nhiếp ảnh chuyên nghiệp (điển hình là máy ảnh) của các hãng như Sony. Có thể thấy, sức hút của công nghệ ứng dụng trí tuệ nhân tạo đang len lỏi vào từng ngóc ngách của đời sống chúng ta. Trong bài viết này, Tokyo Camera sẽ cùng quý vị và các bạn tìm hiểu những tiện ích mà AI mang lại cho con người trong phạm vi lịch vực nhiếp ảnh, những công dụng của AI trong cải thiện và tăng cường chất lượng hình ảnh.

 

AI là gì? Định nghĩa về AI

AI là viết tắt của cụm từ Artificial Intelligence, tiếng Việt tạm dịch là Trí Tuệ Nhân Tạo hay Trí thông minh nhân tạo. Nó được xây dựng bằng cách con người lập trình các thuật toán giúp nó ghi nhớ, học hỏi và giải quyết một số vấn đề cơ bản mà con người thường gặp phải hàng ngày.

Tham khảo chi tiết: Khái niệm về trí tuệ nhân tạo – nguồn: Wikipedia

Phần cứng hỗ trợ AI tốt trên các thiết bị di động phổ thông hiện nay

Hiện nay, trí tuệ nhân tạo phổ thông mà chúng ta có thể sử dụng gần gũi và có trên hầu hết thiết bị di động hiện nay đều được tối ưu phần cứng để có thể sử dụng với trí tuệ nhân tạo một cách tối ưu. Trên những con chip di động này cũng là đơn vị phần cứng tiếp nhận và xử lý các dữ liệu cuối cùng mà AI tiếp nhận thông tin, nói cách khác. Sức mạnh của những con chip di động giống như “bộ não” của AI. Những con chip này có thể xử lý nhanh các dữ liệu thu nhận từ các nền tảng ứng dụng ở nhiều định dạng khác nhau sau đó sẽ xử lý các thông tin này và đưa ra phản hồi (kết quả) ngay trong một khoảng thời gian ngắn. Chính vì vậy, bằng thông của những con chip này cần nhiều và phải đảm bảo đủ mạnh mẽ để truyền tín hiệu, dữ liệu nhanh hơn so với những con chip thông thường.

Những phiên bản chip di động tối ưu cho trí tuệ nhân tạo (AI) hiện nay

Với các thiết bị di động hiện nay như smartphone có thể kể đến một số con chip hay vi xử lý như: 

– Một số dòng chip A của các thiết bị Apple như A12; A13, A14 và mới đây là A15 Bionic

– Kirin 970 đến 990 (có thể tìm thấy trên cá dòng điện thoại Huawei)

– Một số dòng chip Snapdragon của Qualcomm từ dòng 845 trở về những phiên bản gần đây (thường thấy trong những sản phẩm smartphone cao cấp từ những năm 2018 đến nay).

Những cải tiến tối ưu này được sử dụng nhằm tối ưu hiệu năng giúp ích tích cực cho họạt động phát triển và sử dụng những ứng dụng tích hợp AI trong cuộc sống. Phổ biến hiện nay là những trợ lý ảo, chụp ảnh độ phân giải cao và xử lý tiền và hậu kỳ hình ảnh, video.

Trí tuệ nhân tạo (AI) được ứng dụng trên các thiết bị nhiếp ảnh chuyên nghiệp

Điển hình, ta có thể thấy những chiếc máy ảnh kỹ thuật số hiện đại của một số thương hiệu ngày nay cũng được trang bị công nghệ hỗ trợ tích hợp trí tuệ nhân tạo trong nhiếp ảnh tân tiến hơn. Mới đây nhất có thể kể công nghệ Intelligent Vision Sensor của SONY trên các dòng máy ảnh SONY Sony A7R (mới đây là phiên bản A7R V).

Hỗ trợ nhận diện cảnh quan và chủ thể được hướng tới

Với smartphone của Huawei

Một trong những  thương hiệu kiêm nhà sản xuất smartphone lớn hiện nay gây ấn tượng với công nghệ tích hợp AI vào việc hỗ trợ nhiếp ảnh và các cảm biến trên camera của chiếc flagship smartphone của hãng là Huawei Mate 10. Giúp máy ảnh của chiếc điện thoại thông minh này có thể xác định 13 loại cảnh vật khác nhau bao gồm một số chủ thể gần gũi với con người như: vật nuôi trong nhà (chó, mèo), khung cảnh hoàng hôn, hình ảnh của một văn bản hoặc bầu trời xanh, tuyết. Mặc dù trước đó, một số dòng máy ảnh tự động có phần mềm hỗ trợ tính năng tương tự. Chúng có thể xử lý và nhận diện được những hình ảnh tương tự – nhưng chưa được gọi là AI. Nhưng Huawei đã tạo ra bước đột phá trong việc THỰC SỰ đánh dấu trong lĩnh vực ứng dụng trí tuệ nhân tạo vào camera trên các thiết bị di động thông minh của mình.

Trên các sản phẩm máy ảnh Sony

Trường hợp tương tự cũng đã xảy ra với Sony A7R khi hãng chính thức công nhận tính năng auto-focus vào những chủ thể, sự vật đang di chuyển và tĩnh vật của mình là nhờ ứng dụng công nhận trí tuệ nhân tạo (AI).

Trí tuệ nhân tạo hỗ trợ tính năng quay chụp ban đêm

Với Smartphone

Không chỉ dừng lại ở mức nhận diện được các chủ thể hay đối tượng, những vật đang di chuyển hay tĩnh vật được hướng ống kính tập trung vào. Huawei cũng gây ấn tượng bằng việc áp dụng trí tuệ thông minh nhân tạo trong chiếc smartphone của mình trong việc tăng cường tính năng của máy ảnh trên điện thoại. Bằng cách hỗ trợ chế độ chụp ảnh đêm trên Huawei P20 Pro (hay Mate 20 Pro), giúp thuật toán mô phỏng chế độ phơi sáng lâu trong điều kiện bạn cầm máy ảnh trên tay mà không cần bất kỳ những loại chân máy nào như máy ảnh hay cần.

Trí tuệ nhân tạo được ứng dụng trong việc tăng cường khả năng chụp hình ở mức phơi sáng khác nhau. Sau đó, hệ thống sẽ ghép và tạo thành một bức hình đẹp nhất trong điều kiện ánh sáng kém. Tuy nhiên, một vấn đề nhỏ phát sinh nằm ở việc cần phải giữ điện thoại cố định trong khoảng 5 tới 6 giây để AI có thể chụp nhiều bức ảnh liên tục sau đó mới ghép lại. Điều này tương đối lâu hơn so với việc chụp những bức ảnh thông thường. Tuy nhiên, vấn đề này có thể khắc phục bằng cách sử dụng những chiếc gimbal chuyên dụng cho điện thoại để có thể cầm thoải mái hơn mà không sợ mỏi tay hay chụp ở những tư thế, vị trí khó.

Mặc dù còn nhiều giới hạn về mặt công nghệ tuy nhiên đây cũng thực sự là một bước tiến lớn, đánh dấu sự phát triển vượt bậc của tính năng chụp ảnh trên smartphone và các thiết bị nhiếp ảnh chuyên dụng khác.

Với các thiết bị nhiếp ảnh chuyên nghiệp – máy ảnh

Trí tuệ nhân tạo thực tế cũng được các nhà sản xuất máy ảnh ứng dụng trên các thiết bị nhiếp ảnh chuyên nghiệp của mình. Tiêu biểu có thể kể đến là Sony với dòng sản phẩm máy ảnh Sony A7R của mình (mới đây là phiên bản A7R V). Chúng ta có thẻ kiểm chứng thực tế thông qua bức ảnh được chụp bằng Sony A7R V chụp bầu trời sau vào lúc chạng vạng hoàng hôn.

Công nghệ AI ứng dụng trên máy ảnh của Sony

Video giới thiệu về tính năng sử dụng AI-driven performance trên máy ảnh Sony A7R V

Tối ưu khả năng của cảm biến ảnh full-frame 35mm độ phân giải 61 MP

Chiếc cảm biến nhỏ mà có võ của Sony đã được tối ưu công nghệ với tính năng giảm nhiễu hiệu quả. Nhờ kết cấu chiếu sáng từ phía sau, kết hợp thấu kính liền mạch và sử dụng lớp phủ AR (tạo nên kính che chống phản xạ ánh sáng). Loại bỏ những thông thấp quang học của bộ lọc.

Tính năng zoom siêu phân giải Google

Các kỹ sư của Google đã phát triển thành công chương trình hỗ trợ chụp ảnh thông minh (với sự hỗ trợ của trí tuệ nhân tạo) giúp các dòng smartphone của Google như dòng Pixel. Mặc dù, Điện thoại có một camera DUY NHẤT ở phía sau, không có camera tele để zoom. Nhưng bằng việc sử dụng phần mềm đã giúp chất lượng hình ảnh khi phóng to (zoom in) của nó đạt chất lượng tương đương những bức ảnh được chụp bằng điện thoại có zoom quang học 2x.

Nguyên lý hoạt động

Công nghệ được Google ứng dụng này gọi là Super Res Zoom. Nguyên lý hoạt động của công nghệ này là khi hướng ống kính của máy ảnh trên điện thoại của Google sẽ hướng tới vật (chủ thể) và phóng đại hình ảnh của nó lên. Động cơ ổn định quang hình của Google sẽ dịch chuyển ống kính theo quỹ đạo cung tròn một cách nhẹ nhàng, từ đó nó có thể chụp rất nhiều bức ảnh các vị trí khác nhau. Kết hợp với thuật toán được lập trình cho AI, giúp phân tách ánh sáng đồng thời ghép các bức ảnh từ nhiều vị trí lại để cuối cùng tạo ra một hình ảnh hoàn chỉnh với chất lượng như được chụp từ camera zoom 2x quang học.

Nguyên lý của chụp ảnh xóa phông selfie

Không chỉ dừng lại ở những ứng dụng trong việc tăng cường khả năng nhiếp ảnh hướng tới chủ thể trên các thiết bị như điện thoại thông minh. Các ứng dụng trong việc chụp hình selfie, cụ thể hơn là nhận diện và làm mờ những bối cảnh không liên quan thông qua cảm biến của camera. Để đạt được điều này, người ta cần tới hai camera, với camera thứ hai được dùng như một “bản đồ” đo chiều sâu của ảnh. Nguyên lý hoạt động của nó tương tự như mắt con người chúng ta.

Chi tiết về khả năng năng nhận diện “chiều sâu” của AI

Việc sử dụng AI trong phân tích chiều sâu cho ta nhiều bức ảnh với những vị trí và “độ sâu” khác nhau. Phần viền khuôn mặt của người (bất kỳ) có thể được phát hiện ở mức độ tinh vi hơn, giúp nó có thể đoán được điểm kết thúc của kiểu tóc thông qua một quá trình xâu chuỗi được gọi là “nhận thức và học hỏi”. Qua quá trình đo chiều sâu và nhận diện khuôn mặt qua các điểm đối chiếu. Từ đó, AI sẽ tiến hành xử lý làm mờ phần phông nền phía sau. Cho ra một bức ảnh selfie hoàn chỉnh.

Định nghĩa lại việc chụp ảnh xóa phông

Bằng việc chứng minh: KHÔNG cần 2 camera mà vẫn có thể chụp ảnh xóa phông với chiếc Google Pixel 2. Điều này đạt được nhờ việc Google đã huấn luyện cho AI của mình có thể nhận diện khuôn mặt thông qua 1 triệu bức hình liên tục. Bằng cách so sánh góc nhìn của hai camera đơn. Chiếc smartphone của Google có thể làm điều này nhờ tính năng lấy nét tự động Dual Pixel – sử dụng hàng loạt các vi sóng ngay trên những cảm biến của camera trên điện thoại. Điều này càng chứng minh sức mạnh to lớn của AI khi được Google tích hợp sâu vào những ứng dụng di động của Google.

AI và ứng dụng trên flycam

Hiện nay, lĩnh vực phát triển trí tuệ nhân tạo cũng đã nhen nhóm ứng dụng trong nhiều thiết bị công nghệ hiện đại khác. Một trong số đó đáng chú ý có thể kể tới là các dòng drone, flycam. Tokyo Camera xin giới thiệu qua một số những tính năng được phổ biến trên những dòng drone của DJI. Được ứng dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo để tối ưu chức năng một cách hoàn toàn tự động.

Những tính năng tích hợp trên một số dòng flycam DJI sử dụng công nghệ AI

Tính năng RTH nâng cao

TÍnh năng Trở về vị trí xuất phát nâng cao (Return To Home Advance) của hiện đang được tích hợp trên một số dòng drone của DJI như dòng flycam DJI Mavic 3 (bản Basic, Cine Combo và Classic).

Cơ chế hoạt động của RTH Advance trên DJI Mavic 3

Tính năng này giúp flycam quay trở lại vị trí xuất phát ban đầu một cách an toàn trong một số tình huống cụ thể:

Video mô phỏng tính năng RTH nâng cao trên dòng DJI Mavic 3 – Nguồn tham khảo: DJI

Tính năng APAS 5.0

DJI Mavic 3 hoạt động trên cơ chế “học hỏi và ghi nhớ’ tương tự như những phần mềm chụp ảnh hay nhận diện khuôn mặt khác. Tuy nhiên, nó đòi hỏi bộ vi xử lý phải có khả năng xử lý dữ liệu môi trường xung quanh cao hơn. Để hệ thống và phần mềm có thể phân tích và xử lý dữ liệu môi trường xung quanh trong quá trình bay được liên tục. Từ đó, hệ thống sẽ thiết lập và mô phỏng môi trường không gian 3 chiều trên toàn bộ xuyên suốt hành trình và tuyến đường mà flycam đã bay qua trước đó. Cho phép máy bay không người lái trở về đúng vị trí điểm xuất ban đầu một cách chính xác ngay cả khi mất tín hiệu kết nối giữa Bộ điều khiển và flycam.

Tìm hiểu về tính năng APAS trên chiếc drone Mavic Air của DJI – nguồn; DJI Tutorials

Ngoài những ứng dụng trên DJI Mavic 3, một số những ứng dụng khác sử dụng trí tuệ nhân tạo để hỗ trợ quá trình quay chụp với Bộ tính năng quay chụp nâng cao như Panorama và QuickShots.

Tóm lại

Trên đây là một số ứng dụng điển hình của AI trong lĩnh vực công nghệ nhiếp ảnh. Hi vọng trong tương lai sẽ có nhiều hơn nữa các sản phẩm được ứng dụng và tích hợp AI giúp nâng cao chất lượng hình ảnh và tiện lợi hơn cho người dùng. Đặc biệt là những sản phẩm gần gũi với đời sống con người như các thiết bị di động thông minh (smartphone, tablet) hay các thiết bị công nghệ cao cấp hơn như các dòng flycam nhiếp ảnh và drone phục vụ các công việc của doanh nghiệp.