อะไรมีผลต่อภาพถ่ายจากมือถือบ้าง? Pixel Binning ทำงานยังไง? เซ็นเซอร์ใหญ่คือดี? แล้ว Quad Bayer Sensor คือ?
#พี่อาร์ต #smartphone #camera
บทความนี้ยาวมาก เกิดขึ้นเพราะขนาดเซนเซอร์ในปัจจุบันพัฒนาไปใหญ่กว่าเดิมมาก ทำให้มีเทคโนโลยีใหม่ ๆ ตามมาเยอะ และมีผลกับความเข้าใจอันหลากหลายต่อกล้องมือถือ คนสาย Auto อย่างผมเลยต้องบันทึกเอาไว้อ้างอิง
สำหรับคนใจร้อน เอาบทสรุปของบทความมาให้อ่านก่อนเลยว่า
- เซนเซอร์ใหญ่ ไม่ได้เป็นตัวชี้วัดว่ากล้องจะดีเสมอไป
- จำนวนพิกเซลเยอะ ไม่ได้หมายความว่าจะได้ภาพคมชัดเสมอไป
- เซนเซอร์ใหญ่ แต่เลนส์ไม่ดีพอ ภาพห่วย สีเพี้ยน ขอบภาพไม่ชัด
- เซนเซอร์ใหญ่ เลนส์คม ระบบประมวลผลไม่เหมาะสม ภาพไม่สวย โฟกัสหลุด เบลอภาพมั่วซั่ว
- เซนเซอร์ใหญ่ ไม่เกี่ยวกับการถ่ายใกล้วัตถุไม่ได้ มันขึ้นอยู่กับเลนส์ ค่ารูรับแสง และ ระบบประมวลผลรวมกันทั้งหมด…. เข้าใจตรงกันนะ ทีนี้เชิญอ่านรายละเอียด
- เซนเซอร์ใหญ่ไม่ได้ละลายหลังดี แต่ pixel ใหญ่ ละลายหลังดี ซึ่ง pixel ใหญ่ต้องการเซนเซอร์ใหญ่ตามไปด้วย
- เซนเซอร์ใหญ่ ทางยาวโฟกัสเปลี่ยน – จริง ๆ ต้องนับเลนส์เข้าไปด้วย เราไม่สามารถเทียบส่ง ๆ แบบนี้ได้ เพราะมือถือคนละรุ่น ชุดเลนส์ไม่เหมือนกัน และมันเปลี่ยนเลนสืไม่ได้ ต้องนับรวมทั้งแพคเกจ
- เซนเซอร์ใหญ่ ได้ภาพสว่างกว่า – ต้องดูด้วยว่า pixel ใหญ่แค่ไหน ใช้เทคโนโลยีอะไรเพิ่มขนาดเซนเซอร์ มือถือแต่ละแบรนด์
สรุปจบที่ว่า ขนาดเซนเซอร์ มีผลมาก แต่ต้องมีส่วนผสมที่ลงตัวกันทั้งระบบ ใช่แค่เซนเซอร์อย่างเดียว ส่วนอื่น ๆ มีอะไรบ้าง ลงไปตำครับ
ว่าแล้ว…..ใครชอบดูยูทูป คลิ๊กเลย ส่วนใครชอบอ่านเลื่อนลงไปเสพได้จร้า
เข้าเรื่องเลยนะ การถ่ายภาพนั้นประกอบ 4 ส่วนหลัก ๆ ที่สำคัญ คือ
- เลนส์
- รูรับแสง
- เซนเซอร์
- ระบบประมวลผล
1. Lenses / เลนส์
Lenses / เลนส์ เป็นด่านชั้นแรกที่ภาพจะต้องผ่านเข้ามา มีผลโดยตรงกับคุณภาพของภาพ ทั้งความคมชัด ขอบเบี้ยว ขอบเบลอ สีเพี้ยน ขึ้นอยู่กับคุณภาพของเลนส์ และความเหมาะสมของเลนส์กับเซนเซอร์
ในสายคนเล่นกล้อง เลนส์ สำคัญมาก ๆ เพราะมีคุณภาพตั้งแต่หลักพัก ถึงหลักแสน หากไปดูรีวิวเลนส์ เค้ามักจะทดสอบความคมว่าคมชัดทั้งภาพหรือไม่ ขอบเบลอมั๊ย มี vignette (ขอบดำ) หรือเปล่า คนเล่นกล้องเข้าใจกันดี โดนกันมาเท่าไหร่แล้ว
ในสายมือถือ Lens มักจะไม่ค่อยถูกพูดถึง เพราะเลนส์มันเปลี่ยนไม่ได้เหมือนกล้อง มาไงใช้อย่างนั้น อีกทั้งมีราคาแพง ไม่เป็นที่นิยมของนักการตลาดที่จะเอามาโปรโมทแข่งกัน มีเพียงบางค่ายที่โปรโมทเลนส์เทพอย่าง Zeiss หรือ T*
ตามหลักการของกล้อง Full Frame ระยะ 26mm ตัวเลนส์รับภาพต้องอยู่ห่างจากเซนเซอร์ 26mm แต่สำหรับกล้องมือถือนั้น กระณี 26mm ตัวเลนส์จะอยู่ห่างจากเซนเซอร์ได้ประมาณ 4.6mm เท่านั้น แต่สเปคมือถือจะอ้างอิง Field of View หรือ ระยะมองเห็นของภาพตามมาตรฐาน Full Frame หรือ กล้องฟิลม์ 35mm ในอดีตเพื่อให้เข้าใจง่าย
ยิ่งเซนเซอร์ใหญ่ ยิ่งต้องการเลนส์ที่ใหญ่ขึ้นเพราะต้องครอบเซนเซอร์ให้ได้มากที่สุด หากเลนส์เล็กกว่าเซนเซอร์ ก็จะกลายเป็นการ crop ไปโดยปริยาย ผลที่ได้คือ ระยะเปลี่ยน และ depth of field เปลี่ยน
ตัวอย่างล่าสุดที่อ่านเจอจาก DXO Mark คือ Huawei P40 Pro ที่เซนเซอร์ใหญ่ แต่เจอข้อจำกัดของเลนส์ทำให้กล้องหลักระยะ 23mm ถ่ายจริงระบบจะครอปออกเป็น 27mm เพื่อตัดส่วนที่ขอบเบลอออกไป
2. Aperture / รูรับแสง
ที่ชอบเรียกค่า เอฟ เช่น f/1.8 มันคือ ความกว้างของรูรับแสงที่จะปล่อยให้แสงผ่านจากเลนส์ไปยังเซนเซอร์ ยิ่งค่าน้อย หมายถึงรูรับแสงกว้าง จะรับแสงได้มาก และผลที่ตามมาคือ ถ่ายในที่มืดได้ดี และได้ภาพหน้าชัดหลังละลายมากกว่า
ค่า f มาก หมายถึงรูรับแสงแคบ รับแสงได้น้อย สิ่งที่ตามมาคือ รับแสงได้น้อย และจะได้ภาพที่ชัดลึก หรือชัดทั้งภาพ แม้รับแสงได้น้อยแต่หากใช้งานกลางแจ้งกลับได้ผลรับดีกว่ารูรับแสงแคบ เพราะมือถือไม่มี ND Filter ช่วย
ดังนั้นมือถือรุ่นใหม่ ๆ จะแข่งกันใช้ f ต่ำ เพื่อเปิดรูรับแสงให้กว้างเพื่อถ่ายภาพได้ดีในสภาพแสงน้อย อีกทั้งยังได้ภาพหลังละลายง่ายขึ้น โดยหลักการแล้ว การถ่ายใกล้วัตถุมาก จะได้ภาพที่หลังละลายมากขึ้น ถ่ายห่างออกไปก็จะได้ละลายน้อยลง (วัตถุต้องห่างจากฉากหลักพอประมาณ)
การละลายที่ดีควรละลายตามระยะจากจุดโฟกัส ยิ่งอยู่ไกลมากจะยิ่งเบลอ ส่วนอะไรที่อยู่ในระยะโฟกัสควรจะชัด
3 Sensor / เซนเซอร์
เมื่อภาพ หรือแสงผ่านเลนส์ และถูกจำก้ดขนาดด้วยรูรับแสงแล้ว จะมาตกกระทบเซนเซอร์ ซึ่งบรรจุไว้ด้วยตัวรับแสง / Photosites เรียกให้เข้าใจง่ายว่า พิกเซล เพื่อทำการสร้างภาพออกมา
พิกเซล รับได้แค่แสง ดังนั้นจะต้องมีแผ่นสีอยู่ด้านบน เรียกว่า Bayer Filter เพื่อให้แต่ละพิกเซลรับสีต่างกัน ในปริมาณต่างกัน คือ แดง 25% น้ำเงิน 25% และ เขียว 50% หรือ RGGB โดยเขียวจะมี 2 ส่วน เพราะสายตามนุษย์มีความไวต่อสีเขียวมากกว่า
ยกตัวอย่างเซนเซอร์ 12 ล้านพิกเซล จะมี สีแดง 3 ล้านฯ น้ำเงิน 3 ล้าน และ เขียว 6 ล้านฯ
ด้วยข้อจำกัดของขนาดมือถือ ทำให้แผ่นเซนเซอร์นี้มีขนาดไม่ใหญ่มาก ปัจจุบันขนาดจะอยู่ระหว่าง 0.38 – 0.78 นิ้ว (วัดทะแยงมุม) โดยตอนนี้ใหญ่ที่สุดน่าจะเป็นเซนเซอร์ของ SONY IMX 686 ที่บรรจุลงใน Huawei P40 Pro ในขนาด 1/1.28 นิ้ว ส่วน Samsung S20 Ultra ใช้ ISOCELL ขนาด 1/1.33 นิ้ว
Pixel / พิกเซล
พิกเซล เป็นตัวรับแสงที่ผ่านเลนส์ ผ่านรูรับแสง แล้วตกกระทบเซนเซอร์ เม็ดพิกเซลนี้ขนาดยิ่งใหญ่ก็จะรับแสงได้ดีมีคุณภาพ ด้วยเซนเซอร์ขนาดเล็ก ทำให้บรรจุพิกเซลลงไปได้ในปริมาณจำกัด และเกิดข้อจำกัดของความละเอียดของภาพ / Resolution
ในสมาร์ทโฟนยุคแรก เพื่อเพิ่มปัญหานี้ เค้าจึงพัฒนาลดขนาดพิกเซลลง จากพิกเซลขนาดเดิม 1.8 ไมครอน ถูกลดลงเหลือเพียง 0.8 ไมครอน ที่เล็กลงหมายถึงประสิทธิภาพการรับแสงต่อเซนเซอร์ลดลง นั่นจึงทำให้เกิด Sensor ตัวใหม่ขึ้นมา
เกร็ดความรํู้: ขนาดพิกเซลในกล้อง Full Frame บางรุ่นอาจมีขนาดใหญ่ถึง 8.4 ไมครอน นั่นจึงทำให้ Full Frame ถ่ายภาพได้ดีกว่าในที่แสงน้อย
Bayer Quad Sensor
คือ การเอา 4 พิกเซลมารวมเป็น 1 สี หรือใช้ Bayer Filter สีเดียวกัน เพื่อเพิ่มกำลังการรับแสงต่อสีจาก 0.8 ไมครอน เป็น 1.6 ไมครอน เราจึงเริ่มเห็นกล้องมือถือที่มีพิกเซลมากขึ้นหลายเท่าตัวเช่น 24 ล้านฯ 48 ล้านฯ และ 108 ล้านฯ แต่เซ็นเซอร์ใหญ่ขึ้นกว่าเดิมไม่กี่เปอร์เซนต์
ทำให้ได้ความละเอียดของภาพ (Resolution) มากขึ้น โดยไม่เสียศักยภาพในการรับแสงไปพร้อม ๆ กัน
ทีนี้เซ็นเซอร์ที่แข่งกันใหญ่ในปัจจุบัน เกิดผลอะไรขึ้นบ้าง?
อันดับแรกเลยคือ เพิ่มพื้นที่ในการยัดเม็ด Pixel ลงไป บางยี่ห้อ ยัดเยอะ เช่น Samsung S20 Ultra ยัดลงไป 108 ล้านฯ ด้วย Pixel ขนาด 0.8 ไมครอน บางยี้ห้อยัดเม็ดใหญ่ขึ้น เช่น Huawei P40 Pro ยัดลงไป 52 ล้านฯ แต่ใช้ Pixel ขนาด 2.44 ไมครอน
โดยเซ็นเซอร์ใหญ่ + Pixel ใหญ่ ผลคือ การละลายหลังที่ดีกว่า
เซ็นเซอร์ใหญ่ + Pixel เยอะ ได้ภาพขนาดใหญ่กว่า
โดยทั้งหมดนั้นสามารถใช้เทคโนโลยี Pixel Binning เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพได้ ดังที่จะกล่าวต่อไปในส่วนของ ระบบประมวลผล
4. Soft Ware / ระบบประมวลผล
การมาของ Quad Bayer Sensor แม้จะไม่ทำให้คุณภาพดีขึ้นเป็นเท่าตัวตามปริมาณของเซนเซอร์เท่าไหร่นัก แต่ทำให้คนเขียนโปรแกรมมีทางเลือกในการใช้งานได้มากขึ้น เช่นถ่ายภาพ 2 ภาพพร้อมก้น ด้วยพิกเซลในชุดเดียวกัน แล้วนำมารวมกันเพื่อให้ได้ภาพที่ดีกว่าเดิม รวมไปถึงลดอาการ Shutter rolling ได้ดีกว่าในการถ่ายวัตถุเคลื่อนไหว เพราะจับภาพสิ่งที่เคลื่อนไหวพร้อมกันได้ 2 ภาพ เป็นต้น
Pixel Binning
เป็นเทคโนโลยี ประมวลผลเซนเซอร์ ที่อ่านค่ากลุ่มพิกเซล 2×2, 3×3 และ 4×4 เป็น 1 พิกเซล โดยฝรั่งจะเรียก Super Pixel เพื่อรับแสงได้ดีกว่าเดิม ให้ภาพดีในที่แสงน้อย พร้อม noise น้อยกว่าเดิม
เทคโนโลยีนี้ไม่ได้จำกัดจะต้องใช้กับ Quad Bayer Sensor เท่านั้น สามารถเอามาใช้กับเซนเซอร์ปกติ 12 ล้านฯ เพื่อถ่ายภาพโหมด 4 ล้านฯ แบบ Super Bright ก็ได้
pixel binning นั้นมีการอ่านค่าที่ได้จากเซนเซอร์หลายแบบ ขึ้นอยู่กับแบรนด์ว่าจะใช้สูตรไหน แต่ละสูตรให้ผลลัพท์ไม่เท่ากัน และใช้เวลาประมวลผลไม่เท่ากัน ซึ่งตรงนี้แต่ละแบรนด์ก็ไม่ได้ออกมาเปิดเผย
หมายเหตุ:
S20 Ultra เป็น 3×3 = 108mp -> 12mp ตลอดเวลา
Huawei P40 Pro เป็น 4×4 = 52mp -> 3.5mp ทำงานเฉพาะตอนแสงน้อย
ซึ่งหลัง ๆ นี้ค่ายมือถือหลายค่ายเอามาใช้ทำการตลาด แต่ยังมีอีกหลายค่ายที่ยังใช้พิกเซลขนาดปกติกับเซนเซอร์ 12 ล้านพิกเซล อย่าง Apple iPhone และ Google Pixel ซึ่งอาศัยนวตกรรมซอฟท์แวร์ช่วยประมวลผลภาพ ซึ่งผลงานที่ผ่านมากก็พิสูจน์ได้เป็นอย่างดี
อีกทั้งปัจจุบันกล้องมือถือมีกล้องหลังอย่างน้อย 2 ตัว ก็สามารถใช้กล้องทุกตัวด้านหลังพลิกแพลงถ่ายภาพตามสถานะการณ์ของผู้ใช้ ซึ่งตรงนี้ซอฟท์แวร์จะเป็นคนบริหารจัดการกรณีถ่ายโหมด Auto เช่น ถ้าถ่ายใกล้ไป เลนส์หลักค่า f กว้าง หรือ ระยะชัดไม่เหมาะสม ก็จะสลับไปใช้เลนส์ซูม หรือ เลนส์ไวด์ แล้วปรับระยะเอา เป็นต้น
บทสรุป
จากข้อมูลมากมายทั้งหมด จะเห็นได้ว่า เงื่อนไขของภาพที่ดีมันต้องมีทั้ง 4 ส่วนรวมกัน เพราะแต่ละส่วนมีหน้าที่สำคัญต่อภาพถ่าย และ วีดิโอทั้งสิ้น ส่วนหนึ่งส่วนใดมีปัญหา ก็จะได้ภาพที่มีปัญหา
“เซนเซอร์ใหญ่ถ่ายใกล้ไม่ได้” มันเป็นจริงส่วนหนึ่ง แต่จริง ๆ แล้วถ่ายใกล้แล้วไม่ชัด คือ เลนส์ กับเซนเซอร์ชุดนี้ มันระยะชัดอยู่ไกล ถ่ายใกล้ ๆ ไม่ได้ ต้องซูมเข้าไปแทน อันนี้ถ้าเรารู้ก่อนซื้อ เราจะได้ปรับตัวได้ในการใช้งาน แต่เอาจริง ๆ เถอะ ถ้ากล้องมือถือถ่ายใกล้ระดับ 1 ฟุตไม่ได้อย่าไปซื้อเลย
“เซนเซอร์ใหญ่ ถ่ายใกล้แล้วขอบเบลอ” ก็เป็นจริงส่วนหนึ่ง แต่จริง ๆ ต้องรวมเลนส์ และ รูรับแสงเข้าไปด้วย เพราะถ้าค่า f ต่ำ ๆ อย่าง f/1.8 นี่ ถ่ายเข้าใกล้จะเกิดการละลายหลัง “ไม่ใช่เบลอขอบ”
“ในมือถือ 2 รุ่น ค่า f เท่ากัน ตัวที่เซนเซอร์ใหญ่กว่าจะมีทางยาวโฟกัสต่างกัน” จริง ๆ อันนี้ต้องควบเลนส์เข้าไปด้วยเพราะชุดเลนส์มีผลโดยตรงกับระยะทางยาวโฟกัส ไม่ใช่ค่ารูรับแสง (f)
แต่กล้องมือถือเราไม่มีข้อมูลตรงนี้ คนเลยไม่ค่อยพูดถึง ถ้าดูภาพถ่ายจริง ๆ แล้ว ไม่ใช่ระยะชัดไม่เท่ากัน แต่เป็นการละลายหลังของตัวที่เซนเซอร์ใหญ่กว่าที่มาพร้อม pixel เม็ดใหญ่กว่า จึงละลายมากกว่า
“ถ่ายแล้วไม่คม ต้องปรับ f ช่วย” จริง ๆ แล้วการถ่ายโหมด auto มันปรับค่า f ไม่ได้ ต่อให้เป็นโหมดโปรฯ ปรับค่า f ได้ก็ไม่ใช่ f แท้ เพราะรูรับแสงของมือถือมันปรับไม่ได้ เค้าใช้ซอฟท์แวร์ประมวลผลมาช่วย ในการละลายหลัง และน่าจะใช้กล้องชุดอื่นมาช่วยด้วย คงช่วยในเรื่องโฟกัสมากกว่า
“พิกเซลเยอะ ภาพต้องชัดกว่า” มันก็ไม่ใช่สูตรเสมอไป หลายครั้งที่ 12 ล้านฯ + ซอฟท์แวร์ที่ลงตัว ถ่ายแล้วขยายดู เก็บรายละเอียดได้ดีกว่ากล้อง 48 ล้านฯ หรือ 108 ล้านฯ ด้วยซ้ำ เพราะทุกอย่างมันลงตัว ทั้งเลนส์ รูรับแสง เซนเซอร์ และซอฟท์แวร์ แต่แน่นอนว่าขนาดของภาพจะได้ออกมาใหญ่กว่า ปริ๊นท์ออกมาได้ภาพใหญ่กว่า
ดังนั้น
ให้ดูผลงานที่ได้เป็นหลัก เพราะนั่นคือภาพ หรือ วีดิโอ ที่บอกได้ว่า เลนส์ รูรับแสง เซนเซอร์ และ ระบบประมวลผลทำงานเข้ากันได้ดีแค่ไหน
เวลาผมรีวิวกล้องมือถือ จึงมักใช้โหมด Auto ไม่ปรับแก้ใด ๆ เพราะโหมด Pro นอกจากคนถ่ายต้องเก่งในระดับนึงด้วย รวมถึงการปรับแต่งต่าง ๆ เป็นรสนิยมส่วนตัว การใช้โหมด Auto จึงชี้วัดได้ง่ายที่สุดถึงศักยภาพรวม สกินโทน เลนส์ รูรับแสง เซนเซอร์ และ ที่สำคัญ ระบบประมวลผล ที่ชาญฉลาดพอที่จะควบคุมตัวแปรต่าง ๆ ให้ได้ผลงานออกมาดีที่สุด
ส่วนข้อข้อติของผมในรีวิวต่าง ๆ ไม่ได้หมายความว่ามือถือม้นไม่ดีอย่าซื้อ แค่ควรรู้ก่อนซื้อ เวลาใช้จะได้ปรับตัว ปรับการใช้งานให้ลงตัวกับสไตล์ของเรา
ก็อีกนั่นแหละ
บางคนชอบ pixel เยอะ ๆ บางคนชอบสีจัด ๆ ขอบเบลอ ๆ มันโคตรเท่ ในขณะที่บางคนต้องการสีเหมือนจริงที่สุด และชัดทั้งภาพ เพื่อเอาไปลงขายของแล้วไม่มีปัญหาสินค้าไม่ตรงปก
แต่ละแบรนด์ก็มีโทนสี และ ลักษณะของภาพต่างกัน ไม่มีอะไรดีที่สุดสำหรับทุกคน เพราะหากเป็นคนค้าขายที่เน้นสีตรงปก คงต้องหามือถือที่ถ่ายแล้วเหมือนจริงที่สุด ทางกลับกัน หากเป็นสาย Beauty ก็อยากได้มือถือที่ถ่ายแล้วดูดีขึ้น ตัวเองเด่นขึ้น (ละลายหลังเยอะ) อะไรพวกนี้
เลือกตัวที่เหมาะกับเราที่สุด ไม่ใช่ตัวที่ดีที่สุด
ส่งท้าย
ปกติไม่ค่อยเขียนพวกเชิงเทคนิคมากนัก เพราะการรีวิวกล้องมือถือยังคงยึดผลงานมากกว่าสเปค
ผลงานสุดท้ายพิสูจน์ตัวมันเองได้ดีที่สุด สเปคอันสวยหรูเป็นสิ่งอ้างอิง และเป็นสิ่งดี ๆ ที่เทคโนโลยีเข้ามาช่วยให้ทุกอย่างมันดีขึ้น ง่ายขึ้น
อย่าไปเยอะกับสเปคมากนัก อย่าให้โฆษณาชวนเชื่อทำให้เราหลงลืมว่า หน้าที่ของกล้องมือถือคืออะไร
ขอให้มีความสุขกับเทคโนโลยี และ สนุกกับบทความต่าง ๆ ของผมครับ
Credit Photo from: Google, GSMArena, Android Authority, Android Central, android pit, fstopper, etc.
_________________________________________________
ฝากกดติดตามเพจ www.facebook.com/xenonartpage
และ ช่องยูทูปเป็นกำลังใจให้ด้วยนะครับ
https://www.youtube.com/user/artxenonart
