เทคโนโลยีกล้องดิจิตอล: เทคโนโลยีกล้องดิจิตอล

Foveon x3 มาตรฐานใหม่แห่งเทคโนโลยีกล้องดิจิตอล

ความก้าวหน้าของโลกเทคโนโลยีการถ่ายภาพในระบบดิจิตอลนับว่ามีการพัฒนาต่อไป อย่างไม่หยุดยั้ง เริ่มต้นจากการพัฒนาความสามารถในการเก็บภาพที่มีความละเอียดมากขึ้น แต่วันนี้ไม่เพียงแค่ความละเอียดเท่านั้น ที่เราต้องการ เพราะความสมจริงและสามารถเทียบเคียงได้กับภาพที่ได้จากระบบฟิล์ม กลับเป็นสิ่งที่น่าสนใจมากกว่าความก้าวหน้าของโลก เทคโนโลยีการถ่ายภาพในระบบดิจิตอลนับว่ามีการพัฒนาต่อไปอย่างไม่หยุดยั้ง เริ่มต้นจากการพัฒนาความสามารถในการเก็บภาพที่มีความละเอียดมากขึ้น แต่วันนี้ไม่เพียงแค่ความละเอียดเท่านั้น ที่เราต้องการ เพราะความสมจริงและสามารถเทียบเคียงได้กับภาพที่ได้จากระบบฟิล์ม กลับเป็นสิ่งที่น่าสนใจมากกว่า

ระบบการเก็บภาพของกล้องดิจิตอล

ความนิยมในการใช้งานกล้องดิจิตอลนับวันจะมีเพิ่มมากขึ้น เพราะความสะดวกที่มีมากกว่ากล้องแบบใช้ฟิล์มธรรมดา เช่น การถ่ายภาพแล้วมองเห็นได้ทันทีซึ่งนอกจากจะสะดวกต่อการตรวจสอบว่าภาพมีความ บกพร่องตรงไหนบ้างแล้ว ยังสามารถนำไปใช้งานเพื่อการตบแต่งภาพได้เลย และยังสะดวกก็ตรงที่สามารถเลือกภาพที่ต้องการได้ โดยไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม และที่สำคัญก็คือราคาของกล้องดิจิตอลนั้นลดลงมารวดเร็ว จนราคาของกล้องที่มีประสิทธิภาพพอสมควร นั้นไม่แตกต่างไปจากกล้องแบบใช้ฟิล์มในระดับคุณภาพเท่าๆ กัน

ในระบบของการทำงานของกล้องดิจิตอลนั้น การทำงานโดยทั่วๆ ไปแทบจะเรียกว่าไม่แตกต่างไปจากกล้องแบบฟิล์มเลย จะแตกต่างก็คือการรับภาพเพื่อนำไปเก็บไว้ในการ์ดหน่วยความจำนั้น จะใช้เซนเซอร์ซึ่งทำหน้าที่รับแสงที่ตกกระทบผ่านเข้ามาทางเลนส์ของกล้อง แทนที่การใช้ฟิล์มเป็นตัวตกกระทบของแสงสำหรับในกล้องฟิล์มปัจจุบัน และข้อมูลแสงที่ได้จากเซนเซอร์นี้ ก็จะถูกนำไปสร้างเป็นข้อมูลภาพและเก็บลงในหน่วยความจำต่อไป

เซนเซอร์สำหรับรับภาพของกล้องดิจิตอลนี้ เราจะเรียกกันตามเทคโนโลยีในการจัดเก็บภาพก็คือมาตรฐานของ CCD (Charge Coupled Device) และ CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) ซึ่งเซนเซอร์ทั้งสองชนิดนั้นต่างก็มีหลักการทำงานที่คล้ายๆ กัน แต่สำหรับกล้องดิจิตอลทั่วๆ ไป มักจะนิยมนำ CCD มาใช้งานมากกว่า เนื่องจากมีความไวในการทำงานค่อนข้างสูง ส่วน CMOS นั้นมักจะถูกนำไปใช้งานเป็นเซนเซอร์ของกล้องดิจิตอลราคาถูกหรือว่ากล้อง Web Cam ทั่วๆ ไป แต่ก็ไม่ใช่ว่าเจ้า CMOS นั้นจะไม่มีประสิทธิภาพ เพราะผู้ผลิตกล้องหลายๆ รายได้นำเทคโนโลยีตัวนี้ไปใส่ในกล้องระดับไฮเอนด์ของตัวเองเหมือนกัน เพราะมันเป็นเทคโนโลยีที่ประหยัดพลังงานมากกว่า โดยเฉพาะเมื่อนำไปใช้กับกล้องที่มีขนาดเซนเซอร์ค่อนข้างใหญ่ เช่น กล้องแบบ D-SLR ทั้งหลาย ซึ่งผู้ผลิตเหล่านั้นได้ได้พากันพัฒนาเซนเซอร์แบบ CMOS ให้มีประสิทธิภาพได้ใกล้เคียงกับ CCD ได้เลยทีเดียว แต่ CMOS ก็นิยมใช้เฉพาะกับกล้องระดับไฮเอนด์เท่านั้น อาจจะเป็นเพราะเมื่อเปรียบเทียบกับกล้องขนาดเล็กซึ่งมีขนาด CCD ค่อนข้างเล็ก ทำให้การใช้พลังงานและราคาของการผลิตนั้น ไม่แตกต่างกัน ดังนั้นผู้ผลิตจึงเลือกที่จะใช้เซนเซอร์แบบ CCD มากกว่า

ภาพเซนเซอร์

โดยหลักๆ แล้ว เทคโนโลยีของเซนเซอร์รับภาพ แม้จะแบ่งเป็นสองลักษณะการทำงานก็คือ CCD และ CMOS แต่หากพูดว่าภาพในกล้องดิจิตอลจะถูกเก็บลงไปยังหน่วยความจำแบบใด ก็ยังมีเทคโนโลยีของการรับภาพมาให้ทำความรู้จักกันอีก เพราะมีทั้งเทคโนโลยีปัจจุบันและเทคโนโลยีใหม่ ให้เลือกใช้งาน ซึ่งรายละเอียดนี้ก็คงจะตอบได้ว่าทำไมกล้องดิจิตอลถึงรับภาพได้ยังไม่เท่า กับฟิล์ม และอีกนานเท่าใดกล้องดิจิตอลถึงจะสามารถใช้แทนที่กล้องฟิล์มได้อย่างสมบูรณ์ แบบ

Foveon X3 Vs. Mosaic อะไรคือความหมายของการถ่ายภาพดิจิตอล

ถึงตอนนี้แม้กล้องดิจิตอลจะได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก แต่หลายๆ คนก็ยังอาจจะติว่าภาพที่ได้จากกล้องดิจิตอล ยังไงๆ ก็ยังให้คุณภาพที่ไม่สมบูรณ์อยู่ดี เรียกว่ายังมีเรื่องของความละเอียดสี ขาดๆ เกินๆ อยู่บ้าง เช่น อาจจะมีสีเหลืองเกินมามากกว่าปกติ ซึ่งก็ต้องทำใจไปเพราะกล้องดิจิตอลปัจจุบันยังคงใช้เซนเซอร์รุ่นเก่าที่ยัง ไม่สามารถถ่ายภาพแล้วให้เฉดสีทุกๆ สี มาเก็บในหน่วยความจำได้ สมบูรณ์แบบเหมือนกับฟิล์ม โดยเทคโนโลยีในปัจจุบันนั้นจะเก็บข้อมูลจากเรียกว่า Mosaic นั่นเอง

แต่โฉมหน้าใหม่ของประวัติศาสตร์กล้องดิจิตอลกำลังจะเริ่มต้นขึ้น อีกครั้ง ด้วยเทคโนโลยีเซนเซอร์แบบใหม่ที่สามารถจับภาพลงสู่ข้อมูลภาพแบบดิจิตอลได้ สมบูรณ์แบบเหมือนกับระบบการใช้ฟิล์ม ได้ถูกพัฒนาขึ้นมาแล้วในนามของ Foveon X3 ที่สามารถเก็บรายละเอียดสีได้สมบูรณ์แบบในทุกๆ พิกเซล ซึ่งหากสงสัยว่าทำไม Foveon X3 ถึงได้ดีกว่านั้น เราต้องไปทำความเข้าใจกับการเก็บภาพในระบบของ Mosaic ก่อน เพื่อจะได้ทำความเข้าใจกับ Foveon X3 ได้ชัดเจนขึ้น

สำหรับใครที่สงสัยว่าเซนเซอร์ทั้งแบบ Mosaic และ Foveon X3 นั้นแตกต่างจาก CCD และ CMOS อย่างไรนั้น ต้องขอบอกไว้ตรงนี้ก่อนว่า CCD และ CMOS นั้นเป็นหลักการทำงานทางด้านอิเล็กทรอนิกส์ เกี่ยวกับการใช้พลังงานและความไวของการรับภาพเป็นหลัก แต่สำหรับ Foveon X3 และ Mosaic นั้นเป็นรูปแบบของการจัดเก็บภาพ ซึ่งเซนเซอร์แบบ Foveon X3 และ Mosaic สามารถเป็นได้ทั้งรูปแบบของ CCD และ CMOS เพื่อไม่ให้เสียเวลา ตอนนี้เราก็ไปทำความรู้จักกับการทำงานของ Mosaic กันดีกว่า

รู้จักกับหลักการรับภาพแบบ Mosaic เซนเซอร์

อย่างที่บอกว่าในปัจจุบันนี้กล้องดิจิตอลนั้น ใช้รูปแบบของการเก็บภาพแบบ Mosaic กันเป็นหลัก เนื่องจาก Foveon X3 นั้น เพิ่งได้เริ่มต้นการเปิดตัวไปไม่นานนี้เอง ซึ่งผลลัพธ์จะดีหรือไม่ดี และจะทำให้กล้องมีราคาแพงมากขึ้นหรือเปล่า ยังต้องใช้เวลาในการพิสูจน์อยู่ ดังนั้นกล้องดิจิตอลส่วนใหญ่ที่เราเห็นและใช้งานกันในปัจจุบันจะเป็นแบบ Mosaic มากกว่า หลักการทำงานหลักของเซนเซอร์ในระบบ Mosaic Technology นี้ ก็คือพิกเซลแต่ละพิกเซลของเซนเซอร์จะประกอบด้วยพิกเซลสำหรับรับแสงวางเรียง ต่อกันเป็นตาราง โดยแต่ละพิกเซลนั้นจะมีความสามารถในการรับแสงที่แตกต่างกัน ซึ่งแสงที่รับเข้ามานั้นจะประกอบด้วยแม่สีทางแสงก็คือ R (Red), G (Green) และ B (Blue) ตามไดอะแกรมของเซนเซอร์ในภาพ

<<...เทคโนโลยีของ Mosaic นั้นแต่ละพิกเซลนั้นจะมีความสามารถและความไวแสงที่แตกต่างกัน โดยแต่ละพิกเซลนั้นจะถูกวางเรียงๆ ต่อกันให้เต็มพื้นที่ของเซนเซอร์

แต่ละพิกเซลของเซนเซอร์จะถูกกำหนดให้สามารถรับแสงได้แตก ต่างกัน เช่น หากเป็นเซลสามารถรับสีแดงได้ ก็จะยอมรับเฉพาะแสงในย่านความถี่สีแดงเท่านั้น ไม่ยอมให้ย่านความถี่สีอื่นๆ ผ่าน ส่วนเซลที่รับสีเขียว และสีน้ำเงิน ก็จะสามารถทำได้เฉพาะสีนั้นๆ เหมือนกัน และเมื่อต้องการเก็บเป็นข้อมูลภาพ ก็จะนำพิกเซลทั้งหมดมาทำการคำนวณ ในลักษณะของ Interpolate เพื่อให้พิกเซลแต่ละพิกเซลในข้อมูลภาพมีความใกล้เคียงกับภาพจริงๆ มากที่สุด ดังนั้นพิกเซลแต่ละพิกเซลจะไม่เหมือนกับฟิล์มก็ตรงที่ฟิล์มนั้น จะเก็บรายละเอียดของทุกๆ สี ลงในพิกเซลเดียว ซึ่งเป็นเหตุทำให้ฟิล์มนั้นยังคงมีความละเอียดและเฉดสีที่ดีกว่า

ความสามารถในรับแสงของแต่ละเซลที่แตกต่างกัน...>>

ในรูปแบบของเซนเซอร์แบบ Mosaic นั้น การวางรูปแบบของเซลจะเป็นในลักษณะผสม ไม่ใช่ว่าจะเฉลี่ยให้เซลรับภาพแต่ละเซลนั้นเท่าๆ กัน โดยจะเน้นน้ำหนักเฉลี่ยให้กับการรับสีเขียวมากกว่าสีอื่นๆ โดย แบ่งเป็น 50/25/25 เปอร์เซ็นต์ แบ่งเป็นสีเขียว 50 เปอร์เซ็นต์ สีแดง 25 เปอร์เซ็นต์ และน้ำเงินอีก 25 เปอร์เซ็นต์ เพื่อให้ภาพนั้นมีความคมชัดมากกว่า ซึ่งรูปแบบของการรับภาพในเซนเซอร์นั้น สามารถแบ่งแยกออกเป็นแต่ละสีได้ดังนี้ (บางผู้ผลิตอาจจะใช้อัตราส่วน 33/33/34 ก็มีเหมือนกัน)

<<...รูปแบบของการรับภาพแบบ Mosaic ที่แบ่งอัตราการรับภาพแต่ละสีแยกต่างหากกัน

สำหรับรูปแบบของการรับภาพแบบ Mosaic นี้ ดูแล้วคงเป็นคำตอบสำหรับผู้ใช้กล้องดิจิตอล ที่สงสัยว่าทำไมกล้องดิจิตอลนั้น ยังให้รายละเอียดสีได้ไม่เท่ากับกล้องแบบใช้ฟิล์ม เอาละคราวนี้ก็ถึงความหวังใหม่สำหรับวงการกล้องดิจิตอลกันแล้ว มาดูหลักการทำงานของ Foveon X3 กันเลย จะได้รู้ว่าทำไมมันถึงได้ดีกว่าซะที

Foveon X3 อนาคตใหม่ของการถ่ายภาพ

การรับภาพแบบ Mosaic นี้แม้จะพัฒนาความละเอียดขึ้นไปสูงขนาดไหน ก็ยังให้สีสันหรือว่าความเหมือนจริงของภาพนั้น ไม่เท่ากับการถ่ายภาพในระบบฟิล์มอยู่ดี ดังนั้นเพื่อลบข้อบกพร่องของการรับภาพแบบ Mosaic จึงมีการพัฒนาเทคโนโลยีของเซลรับภาพแบบใหม่ที่เรียกว่า Foveon X3 ขึ้นมา ที่ทำให้การจับภาพนั้น สามารถทำได้เหนือกว่า โดยรูปแบบของ Foveon X3 นั้นจะเป็นไปตามรูป

รูปแบบของเซลรับแสงตามแบบฉบับ Foveon X3...>>

สังเกตว่าเซนเซอร์แบบ Foveon X3 นั้นแตกต่างจากเซนเซอร์แบบ Mosaic ตรงที่ Foveon นั้น ได้แบ่งชั้นของเซนเซอร์สำหรับรับภาพออกเป็นสามชั้น แต่ละชั้นก็จะมีความสามารถในการรับแสงที่แตกต่างกัน และมีขนาดของพิกเซลรับแสงเต็มพื้นที่ของเซนเซอร์พอดี โดยคือชั้นบนสุดรับเฉพาะแสงสีน้ำเงินเท่านั้น ส่วนชั้นถัดมารับเฉพาะสีเขียว และชั้นล่าสุดรับได้แต่สีแดง โดยแต่ละชั้นนั้นจะรับแสงเฉพาะที่มันได้กำหนดไว้ส่วนแสงอื่นๆ นั้นผ่านลงไปยังเลเยอร์ชั้นถัดไปตามลำดับ ซึ่งการจัดวางนั้น ขนาดของพิกเซลก็จะทับกันพอดีเป็นพิกเซลเดียว ดังนั้นหากเปรียบเทียบกันแล้ว แต่ละพิกเซลก็จะสามารถรับแสงได้ทั้งสามสีในพิกเซลเดียวเลย ซึ่งก็จะเหมือนกับการรับภาพของระบบฟิล์มล่ะ ดังนั้นหากเป็นไปตามทฤษฎีแล้วล่ะก้อ ระบบ Foveon X3 นี้ก็จะให้ภาพที่มีคุณภาพระดับฟิล์มเลยทีเดียว ซึ่งตรงนี้ก็คือความแตกต่างแรกของ Foveon X3 ที่เหนือกว่า Mosaic เพราะ Mosaic นั้นแต่ละพิกเซลรับแสงได้เพียงแสงเดียวเท่านั้นเอง

<<...การรับแสงของ Foveon X3 ที่สามารถรับแสงได้ทั้งสีในในคราวเดียวกัน

การออกแบบเซลรับภาพแบบ Foveon X3 นั้น นอกจากจะให้ความสมจริงมากขึ้นแล้ว ยังเป็นการตอบคำถามสำหรับผู้ที่ที่ต้องการความสมจริงของภาพมากกว่า เพราะแน่นอนว่าหากแต่ละพิกเซลของเซนเซอร์นั้น สามารถให้สีได้เหมือนจริงกับรับเข้ามา 100 เปอร์เซ็นต์ ก็เท่ากับว่ามีประสิทธิภาพเท่ากับฟิล์มเลยทีเดียว

คำถามที่ตามมาก็คือ แล้วทำไมไม่ทำเซนเซอร์แบบ 3 ชั้น เพื่อที่จะได้รับสี 100 เปอร์เซ็นต์ตั้งแต่ทีแรก ก็เพราะว่าการพัฒนาให้แต่ละพิกเซลนั้น สามารถรับสีได้ 100 เปอร์เซ็นต์ ไม่ใช่เรื่องที่ง่ายดาย มันมีความยุ่งยากและซับซ้อนตั้งแต่การสร้างผลึกที่รับแสงได้ครบถ้วน และต้องใช้ประสิทธิภาพในการประมวลผลค่อนข้างมาก รวมทั้งต้องมีความแม่นยำในรับแสงของแต่ละเซลให้เท่าๆ กัน ดังนั้นการพัฒนาเซนเซอร์ในรูปแบบของ Mosaic ที่ใช้หลักการผสมสี รวมทั้งเทคโนโลยี Interpolate เพื่อคำนวณสีที่ขาดหายไป จึงเป็นการง่ายต่อการพัฒนามากกว่า

เมื่อมีเทคโนโลยี Foveon X3 นี้ขึ้นมา จึงเรียกว่าเป็นการพัฒนาระบบการรับภาพสำหรับกล้องดิจิตอลอย่างแท้จริง เพราะนอกจากให้ภาพที่คมชัดกว่าแล้ว สีสันของภาพที่ได้ยังครบถ้วน ทำให้ไม่ต้องใช้เทคโนโลยี Interpolate เพื่อคำนวณสีสันที่ขาดหายไปอีกด้วย และแน่นอนว่าเมื่อไม่ต้องมีการ Interpolate จึงทำให้ไม่ต้องคำนวณภาพ ทำให้ลดเวลาในการถ่ายระหว่างช็อตลงไปได้มากเลยทีเดียว

รูปแบบของการรับภาพแบบ Foveon X3 ที่ให้อัตราการรับภาพแบบ 100 เปอร์เซ็นต์...>>

นอกจากนั้นเซนเซอร์แบบ Foveon X3 ยังอาจจะกล่าวได้อีกว่ามีความสามารถในการเก็บข้อมูลเป็นสามเท่าของเซนเซอร์ แบบ Mosaic เพราะเทียบกันแล้วเซนเซอร์ขนาดเท่าๆ กัน จะมีการเก็บข้อมูลถึง 3 ชุด เช่น เซนเซอร์ขนาด 3 ล้าน ก็จะเท่ากับเซนเซอร์แบบ Mosaic ขนาด 10 ล้านพิกเซลนั่นเอง (อันนี้เป็นเพียงข้อเปรียบเทียบ ยังไงๆ ขนาดของภาพจาก Foveon ก็เท่ากับขนาดของเซนเซอร์อยู่ดี เพียงแค่เป็นการพูดถึงในเรื่องของคุณภาพของงานที่ถ่ายได้เท่านั้นเอง)

Variable Pixel Size ออกแบบเพื่อความอเนกประสงค์

ไม่เพียงแค่ออกแบบมาใช้งานร่วมกับกล้องถ่ายภาพแบบดิจิตอลเท่านั้น แต่ Foveon X3 ยังสามารถนำไปใช้กับกล้องถ่ายวิดีโอได้ด้วย โดยเฉพาะสำหรับกล้องวิดีโอรุ่นใหม่ที่สามารถถ่ายภาพได้ด้วย แต่กล้องวิดีโอดิจิตอลเหล่านั้น ไม่ได้ให้คุณภาพของภาพถ่ายออกมาได้ดีเลย เนื่องจากเซนเซอร์ที่ใช้ก็คืออันเดียวกับที่ใช้ถ่ายภาพวิดีโอนั่นเอง เพราะขนาดของการบันทึกวิดีโอนั้นยังไงๆ ก็ไม่ได้ใช้ความละเอียดในระดับสูงสุด เพราะอาจจะต้องการบันทึกเพียง 640x480 พิกเซล หรือ 720x576 พิกเซลเท่านั้นเอง ขณะที่ความละเอียดของภาพนิ่งนั้นต้องสูงซึ่งอาจจะถึง 2300x1500 พิกเซลก็ได้ ดังนั้นเพื่อการรองรับการใช้ทั้งวิดีโอและภาพนิ่งในตัวเดียวกัน Foveon X3 ยังมีความสามารถอีกอย่างหนึ่งเรียกว่า Variable Pixel Size (VPS) สำหรับใช้งานได้ทั้งการถ่ายภาพวิดีโอและถ่ายภาพนิ่งในตัวเดียวกัน

Variable Pixel Size คืออะไร เรียกง่ายๆ ก็คือเซนเซอร์แบบ Foveon X3 นั้นสามารถปรับขนาดของจำนวนพิกเซลได้ โดยการปรับขนาดของพิกเซลนี้ จะใช้รูปแบบของการรวมพิกเซลเข้าด้วยกันให้เป็นกลุ่ม เช่น เซนเซอร์แบบ Foveon X3 ขนาด 3.4 ล้านพิกเซล สามารถให้ความละเอียดของภาพสูงสุดที่ 2300x1500 พิกเซล เอาไว้สำหรับถ่ายภาพนิ่งโดยเฉพาะ แต่สำหรับการบันทึกภาพวิดีโอต้องการความละเอียดที่ต่ำกว่านั้น Foveon X3 ก็จะมีเทคโนโลยีที่เรียกว่า VPS ที่สามารถรวมกลุ่มพิกเซลหลายๆ พิกเซลให้เป็นพิกเซลเดียวได้ ซึ่งกลุ่มของพิกเซลที่สามารถจัดได้นั้นจะประกอบด้วยขนาด 2x2, 4x4, 3x5 หรือขนาดอื่นๆ ก็ได้ ซึ่งหากเป็นกล้องวิดีโอ ก็จะจัดกลุ่มเป็น 4x4 เพื่อให้ได้ขนาดของเซนเซอร์เหลือเพียง 575x375 พิกเซล เหมาะสำหรับบันทึกภาพวิดีโอขนาด 25 เฟรมต่อวินาทีได้เป็นอย่างดี ส่วนการจัดกลุ่มของพิกเซลนี้ เรียกว่าสะดวกมากเพราะตัวเซนเซอร์นั้นจะมีวงจรการทำงานเพื่อรวมกลุ่มของเซน เซอร์ได้เอง โดยไม่ต้องพึ่งการจัดการจากทางด้านนอกเลย

คุณสมบัติของ VPS นี้จึงออกแบบมาเพื่อการรองรับในการใช้งานทั้งงานวิดีโอและภาพนิ่งในตัวเดียว กัน โดยปราศจากความเหลื่อมล้ำทางด้านคุณภาพ เนื่องจากหากคุณต้องการบันทึกวิดีโอแบบฟูลคัลเลอร์ก็เพียงแต่ลดขนาดของพิก เซลลง แต่ละถ้าต้องการถ่ายภาพนิ่ง เซนเซอร์แบบ X3 ก็สามารถให้ความละเอียดของภาพที่บันทึกได้เท่ากับความละเอียดสูงสุดของเซน เซอร์นั้นเองเลย นอกจากนั้นยังเหมาะสำหรับการถ่ายภาพในความละเอียดต่ำอีกด้วย เพราะเท่ากับว่าคุณภาพของภาพถ่ายในความละเอียดระดับต่ำๆ นั้น ก็ยังคงมีคุณภาพของภาพเทียบเท่ากับภาพความละเอียดสูงๆ อีกด้วย

<<...Variable Pixel Size (VPS) ที่ให้การใช้งานเซนเซอร์นั้นทำได้อย่างอเนกประสงค์

รูปแบบของ Foveon X3 เซนเซอร์ในปัจจุบัน

ถ้าจะถามว่าราคาของเซนเซอร์ Foveon X3 ในปัจจุบันนั้นจะมีความแตกต่างหรือมีราคาแพงกว่าเซนเซอร์แบบ Mosaic มากน้อยแค่ไหนนั้น ตอนนี้เรามาดูเรื่องของโครงสร้างแบบ Foveon X3 กันดีกว่าว่า มันมีรูปแบบเป็นแบบไหน และจะมีราคาถูกกว่าการพัฒนาเซนเซอร์แบบ Mosaic กันบ้างหรือเปล่า ซึ่งในปัจจุบันนี้เซนเซอร์แบบ Foveon X3 มีการผลิตขึ้นมาแล้ว โดยใช้เทคโนโลยีการผลิตแบบ 0.18 ไมครอน บนเทคโนโลยีแบบ CMOS เป็นหลัก (ตามที่บอกไปแล้วว่า Foveon X3 และ Mosaic นั้นสามารถเป็นในรูปแบบใดก็ได้ทั้ง CCD หรือว่า CMOS) ซึ่งในการพัฒนาโดยใช้ CMOS นี้ทางผู้ผลิตได้กล่าวว่า เพราะ CMOS มีราคาต้นทุนในการพัฒนาและการผลิตที่ต่ำกว่า CCD รวมทั้งยังแก้ไขเรื่องของปัญหาการใช้พลังงานนั่นเอง

ภายใต้เทคโนโลยีของเซนเซอร์ตัวนี้นั้น มีข้อดีไม่เพียงแค่หนึ่งอย่าง เริ่มตั้งแต่การใช้พลังงานที่เป็นปัญหาใหญ่สำหรับการใช้งานกล้องดิจิตอล โดยนอกจากเทคโนโลยี CMOS จะใช้กำลังไฟในการทำงานน้อยกว่าแล้ว X3 ยังไม่ต้องการวงจรภายในที่ทำหน้าที่ในส่วนของ Interpolation ซึ่งนอกจากยืดเวลาการใช้งานแบตเตอรี่ออกไปแล้ว ยังเป็นการประหยัดเงินในการพัฒนาได้อีกส่วนหนึ่งด้วย แต่แม้จะประหยัดไปได้ส่วนหนึ่ง เซนเซอร์แบบ Foveon นี้ น่าจะมีราคาที่สูงกว่าเซนเซอร์แบบ Mosaic ที่ใช้ในกล้องทั่วๆ ไปอยู่ดี เพราะด้วยการรับภาพที่แบ่งออกเป็นสามเลเยอร์นั่นเอง (สำหรับราคากล้องที่ใช้งานระหว่าง Foveon และ Mosaic นั้นจะมีให้ดูในช่วงรีวิว) สรุปประสิทธิภาพสำคัญๆ ของ Foveon X3 นั้น ก็จะประกอบด้วยจุดเด่นหลักๆ 4 ประการด้วยกัน ก็คือ

เพิ่มประสิทธิภาพในการรับภาพและเพิ่มความคมชัด
สาเหตุหลักๆ ก็เกิดจากการที่ Foveon X3 นั้นประกอบด้วยเซลรับแสงที่มากกว่า โดยเฉพาะการรับภาพด้วยเซนเซอร์สีถึงสามชั้น ทำให้แต่ละพิกเซลนั้นสามารถรับแสงได้ถึงสามสี ทำให้ปราศจากขั้นตอนการ Interpolate ที่จะทำให้ความคมชัดของภาพนั้นหมดไป และทำให้เซนเซอร์สามารถรับแสงได้เกือบทุกๆ สีโดยไม่มีการผิดเพี้ยน ภาพที่ได้จากเซนเซอร์จึงไม่การสูญเสียรายละเอียดของภาพและสีไป

ใช้งานได้ทั้งกล้องวิดีโอและภาพนิ่ง
ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของ Foveon X3 ก็คือเรื่องของการใช้งานร่วมกับกล้องวิดีโอ และสามารถให้รายละเอียดของภาพที่สูงในเซนเซอร์ตัวเดียวกัน ด้วยเทคโนโลยี VPS (Variable Pixel Resize) ซึ่งทำให้พิกเซลของเซนเซอร์นั้นสามารถตอบสนองต่อการทำงานได้ทั้งในรูปแบบ ของกล้องวิดีโอที่ต้องการความเร็วและความชัดเจนในการเก็บรายละเอียดของภาพ โดยหากเป็นการใช้งานร่วมกับกล้องวิดีโอนั้นเซนเซอร์ต้องมีขนาดพิกเซลไม่เยอะ แต่ให้ประสิทธิภาพในการเก็บข้อมูลวิดีโอได้อย่างรวดเร็ว ไม่น้อยกว่า 25 เฟรมต่อวินาที และสามารถปรับพิกเซลเพิ่มขึ้นให้สามารถรับภาพนิ่งในความละเอียดสูงได้ ซึ่งมีเฉพาะ Foveon X3 เท่านั้นที่สามารถทำได้ในปัจจุบัน

เปรียบเทียบความสมจริงของสีสัน
ระหว่าง Masaic และ Foveon X3

เทคโนโลยีแยกสามสีในพิกเซลเดียวกัน

เทคโนโลยีของ Foveon X3 นี้เรียกว่าเป็นเทคโนโลยีตัวเดียวเท่านั้นที่สามารถแยกสเปคตรัมของแสงที่ ประกอบด้วยแม่แสงทางสีทั้งสามออกจากกันได้ โดยชั้นบนสุดของเซลล์นั้นจะใช้ในการเก็บสีน้ำเงินโดยเฉพาะ และใช้เลเยอร์ในชั้นที่สองเก็บอนุภาพของสีเขียว และชั้นล่างสุดเก็บอนุภาคของสีแดง ซึ่งแสงแต่ละสีนั้นจะถูกเก็บแยกจากกัน เป็นสัญญาณสามเส้น คือ Red, Green และ Blue จากนั้นก็จะถูกนำมารวมกันเป็นข้อมูลทางด้านดิจิตอลโดยใช้ซอฟต์แวร์สำหรับ จัดการภาพโดย Foveon X3 โดยเฉพาะ

ลดความซับซ้อนและให้ราคาต้นทุนที่ต่ำกว่า
ในปัจจุบันกล้องดิจิตอลใช้หลักการที่ซับซ้อนในการรวมสัญญาณแสงทั้งสาม คือ น้ำเงิน เขียว และแดงเข้าด้วยกัน ซึ่งต้องใช้อัลกอริทึมที่ยุ่งยาก เพราะเซนเซอร์แบบเก่านั้น สามารถเก็บได้เฉพาะสีใดสีหนึ่งเท่านั้นเอง ซึ่งกลไกทางด้านการคำนวณนี้ ทำให้ต้นทุนในการพัฒนานั้นสูงขึ้น และทำให้การออกแบบกล้องดิจิตอลนั้นซับซ้อนมากขึ้นด้วย รวมทั้งยังเป็นการเพิ่มเวลาในการทำงาน เพราะต้องใช้เวลาในการคำนวณภาพที่ได้ก่อน ซึ่งทำให้การถ่ายภาพนั้นไม่สามารถทำได้ในทันทีทันใด ซึ่ง Foveon X3 นอกจากจะให้ลดเรื่องการทำ Interpolate ลงแล้ว ยังช่วยให้เวลาของการดีเลย์หลังจากที่กดชัตเตอร์นั้นลดลงตามไปด้วย

ในปัจจุบัน Foveon X3 ได้วางจำหน่ายเซนเซอร์ที่สามารถรับแสงออกมาแล้วถึงสองรุ่นด้วยกัน คือ Foveon X3 F7-35X3-A25B ซึ่งสามารถให้ความละเอียดของภาพได้สูงถึง 2304x1536x3 พิกเซล หรือขนาดความละเอียด 3.34 ล้านพิกเซล โดยออกแบบให้มีขนาดของเซนเซอร์ 4/3 นิ้ว สำหรับกล้องดิจิตอลขนาดใหญ่โดยเฉพาะ ซึ่งที่นำไปผลิตเรียบร้อยแล้วก็คือ Sigma SD9 ที่เพิ่งวางตลาดไป ส่วนเซนเซอร์อีกตัวหนึ่งนั้นคือ F10-14X3-D08A ให้ความละเอียดอยู่ที่ 1344x1024x3 พิกเซล หรือ 1.4 ล้านพิกเซล โดยมีขนาดอยู่ที่ 1/2 ซึ่งออกแบบมาสำหรับกล้องวิดีโอ และกล้องถ่ายภาพดิจิตอลขนาดเล็กโดยเฉพาะ ซึ่งเซนเซอร์ตัวหลังนี้ คาดว่าจะมีผู้นำไปพัฒนากล้องดิจิตอลปรากฏออกมาให้เห็นในช่วงครึ่งปีหลังของ ปี 2003 โดยในตอนนี้ก็ผู้ผลิตกล้องดิจิตอลหลายๆ รายให้ความสนใจกับเจ้าเซนเซอร์ตัวนี้มากเลยทีเดียว

Sigma SD-9 กล้องดิจิตอลแห่งศตวรรษใหม่

ในช่วงแรกๆ ของการเปิดตัวนั้น แม่ Foveon X3 จะสร้างความหวังให้กับผู้ใช้กล้องดิจิตอลเป็นอย่างมากกว่ากล้องดิจิตอลในยุค ต่อๆ ไปนั้น จะให้รายละเอียดของภาพที่ดีมากขึ้นไปกว่าในปัจจุบัน แต่บรรดาเหล่าผู้ผลิตกล้องทั้งหลาย ต่างก็ยังไม่ได้รีบนำ Foveon X3 นี้ไปใช้งานเลย เพราะอย่างแรกสุดนั้นก็คงมีสายการผลิตของตัวเองที่ยังคงเหลืออยู่ รวมทั้งผู้ผลิตหลายๆ รายก็ได้เป็นผู้ผิตเซนเซอร์ขึ้นใช้เองด้วย จึงเรียกว่าอนาคตช่วงแรกๆ ของ Foveon X3 นี้คงยังไม่มีให้เห็นกันง่ายๆ เหมือนกัน

แต่ก็ไม่ใช่ว่าเราจะไม่ได้เห็นคุณภาพการทำงานของ Foveon X3 เสียทีเดียว เพราะตอนนี้ได้มีผู้ผลิตกล้องได้นำเจ้าตัว Foveon X3 นี้ไปใช้งานแล้ว แต่เป็นกล้องดิจิตอลในระดับมืออาชีพ ที่สามารถเปลี่ยนเลนส์ได้ คือ Sigma SD9 ซึ่งผู้ผลิตรายนี้เป็นผู้ผลิตเลนส์สำหรับกล้อง SLR ระดับโลกมาก่อนนั่นเอง และก็ยังมีกล้อง SLR ในสายการผลิตของตัวเองโดยเฉพาะอีกด้วย เพียงแต่ชื่อชั้นของกล้องนั้นยังเทียบกับกล้องระดับโลกชั้นนำอย่างนิคอนหรือ แคนนอนไม่ได้เท่านั้นเอง

Sigma SD9 เป็นกล้องในระดับมืออาชีพที่มาพร้อมกับความละเอียดของเซนเซอร์ Foveon X3 ขนาด 3.34 ล้านพิกเซล ที่ได้มีการอ้างว่าสามารถให้ความละเอียดทัดเทียมกับกล้องระดับ 10 ล้านพิกเซลได้อย่างสบายๆ รวมทั้งตัวกล้องนี้ ก็ออกแบบมาให้ใช้งานในระดับมืออาชีพโดยเฉพาะ โดยกล้องตัวนี้ได้ออกมาวางตลาดในระดับเดียวกันกับกล้องจากบริษัทชั้นนำอื่นๆ เช่นนิคอนหรือแคนนอน เช่น Nikon D100 และ Canon D60 นั่นเอง

SD9 ความหวังใหม่ของผู้ใช้กล้องดิจิตอล

คุณสมบัติของ SD9 นี้ ก็คือเป็นกล้องระดับ D-SLR ที่ให้ความละเอียดระดับสูงจากการใช้เซนเซอร์แบบ Foveon X3 ซึ่งให้ความคมชัดของภาพที่เหนือกว่า และแถมยังมีคุณสมบัติที่น่าสนใจอีกหลายๆ ประการ เช่น

ให้ความละเอียดของภาพได้สูงสุดถึง 3.43 ล้านพิกเซล ด้วยเซนเซอร์แบบ Foveon X3 CMOS ที่ให้สีสันครบถ้วน พร้อมทั้งให้ภาพในความละเอียดสูงสุดที่ 2,268 x 1,512 พิกเซล, และหากแยกชั้นของสีออกจากกัน ก็จะเท่ากับกล้องที่ให้ความละเอียดเท่ากับ 10.29 ล้านพิกเซล

Sigma SD9 กล้องดิจิตอลตัวแรกที่ใช้เซนเซอร์แบบ Foveon...>>

จอแสดงผลแอลซีดีสีขนาด 1.8, สำหรับดูภาพที่ถ่ายไปแล้ว ซึ่งจะมีไฟแบบ Backlight ที่ให้ความสว่างสูง

ใช้เมาส์สำหรับเลนส์แบบ SA-Type สามารถใช้งานเลนส์ได้เหมือนกับกล้อง SLR ของ Sigma เอง

มีระบบการโฟกัสทั้งแบบออโตและเมนวล รวมทั้งสามารถปรับถ่ายแบบภาพเดียวหรือถ่ายต่อเนื่องได้

รองรับการทำงานทั้งแบบ Program AE, Aperture Priority, Shutter Priority, และ Manual exposure โหมด

มีโหมดการวัดแสงสามรูปแบบคือ Eight-segment Evaluative, Center (spot), และ Center-Weighted Average metering

การปรับความไวแสงสามารถทำได้ ทั้งที่ ISO 100, 200, และ 400

ปรับ White Balance ได้ 8 รูปแบบ รวมทั้งสามารถปรับแต่งเองได้ด้วย

ชัตเตอร์สปีดสามารถตั้งได้ตั้งแต่ 1/6,000 ถึง 15 วินาที

รองรับการใช้แฟลชภายนอก (ไมได้ติดตั้งแฟลชมาให้ในตัว)

สามารถเซฟภาพในโหมด RAW ไฟล์ เพื่อให้ความละเอียดของภาพนั้นสมบูรณ์ที่สุด

ใช้การ์ดหน่วยความจำแบบ CF Type I และ Type II รวมทั้งรองรับการใช้งานไมโครไดรฟ์

มีอินเทอร์เฟซทั้งแบบ USB หรือว่าIEEE1394 ในการรับส่งข้อมูลกับพีซีคอมพิวเตอร์

ซอฟต์แวร์ที่ให้มาด้วยประกอบด้วยไดรเวอร์และ Sigma Software Pro สำหรับจัดการภาพโดยเฉพาะ

มีพอร์ต Video Out ที่รองรับมาตรฐานของการส่งข้อมูลทั้งระบบ PAL หรือว่า NTSC

ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่แบบ CR (DL) 123A 2 ก้อน และต้องใช้งานร่วมกับแบตเตอรี่แบบ CR-V3 lithium อีก 2 ก้อนเช่นกัน หรือจะใช้แบตเตอรี่แบบ AA 4 ก้อนก็ได้ ซึ่งจะทำให้สะดวกในการใช้งานแบตเตอรี่เป็นอย่างมาก หากดูจากสเปกก็เรียกว่ากล้องดิจิตอลตัวนี้ ออกแบบมาให้ใช้งานได้สะดวกพอสมควร เพราะออกแบบมาให้ใช้กับอุปกรณ์ต่างๆ ยอดนิยมที่มีอยู่ไม่ว่าจะเป็นหน่วยความจำแบบ CF หรือว่าแบตเตอรี่แบบ AA หรือว่า CR-V3 สองก้อน ซึ่งอำนวยความสะดวกในการใช้งานเป็นอย่างมาก โดยเฉพาะเมื่อใช้งานร่วมกับเซนเซอร์แบบ Foveon X3 ที่ให้ภาพที่คมชัดสมจริงมากกว่ากล้องดิจิตอลตัวอื่นๆ โดยเฉพาะเรื่องของสีสันและออปติกของภาพที่โดดเด่นมากทีเดียว

แต่แน่นอนว่าไม่มีกล้องดิจิตอลตัวไหนที่เรียกว่าสมบูรณ์พร้อมที่สุด เพราะแม้จะมีความน่าสนใจด้วยการใช้งานเซนเซอร์แบบ Foveon X3 แต่ก็ยังมีจุดพิจารณาอีกหลายๆ ประการที่เป็นข้อด้อยของกล้องตัวนี้เมื่อเปรียบเทียบกับกล้อง DSLR อื่นๆ ในท้องตลาด เริ่มต้นจากขนาดของเซนเซอร์ที่ยังไม่เท่ากับฟิล์ม ทำให้อัตราการโฟกัสนั้นต้องคูณมากถึง 1.7x ซึ่งมากกว่ากล้องตัวอื่นๆ ทำให้มีปัญหาในการใช้งานเลนส์มากกว่า โดยเฉพาะในช่วง Wide ซึ่งตรงจุดนี้คงยังต้องรอการพัฒนาในลำดับต่อไป เรียกว่าเป็นเวอร์ชันแรกนี้ก็ต้องทำใจหน่อย

ต่อมาก็เป็นจะเป็นเรื่องของความไวแสงที่เซนเซอร์ตัวนี้ ทำได้สูงสุดเพียง ISO400 เท่านั้น ทางด้านความสว่างจึงยากต่อการนำไปใช้งานได้ไม่อเนกประสงค์พอ โดยเฉพาะสำหรับการถ่ายในที่แสงสว่างน้อย ไม่สามารถพุช ISO ขึ้นไปสูงๆ ได้ ปัญหาที่ตามมาต่อไปก็คือไม่ได้รองรับการสร้างภาพในแบบ JPEG หรือว่า TIFF ต้องถ่ายภาพในโหมดของ RAW เพียงอย่างเดียว ซึ่งผลที่ได้ก็คือต้องนำไปแปลงในเครื่องคอมพิวเตอร์ก่อนนำไปใช้งานอื่นๆ ทำให้เสียเวลาในการใช้งานมากกว่า และชัตเตอร์สปีดในการถ่ายภาพนั้นสามารถตั้งได้ไม่มาก คือ 15 วินาทีเท่านั้นเอง ทำให้การสร้างสรรค์ภาพบางอย่างนั้นไม่สามารถทำได้ดีพอ และที่สปีด 15 วินาทีนั้น ก็สามารถตั้ง ISO ได้เพียง 100 เท่านั้นเอง ดังนั้นเมื่อเปรียบเทียบกับกล้องในระดับเดียวกันก็ถือว่าความสามารถหลายๆ ด้านนั้นต่ำไปหน่อย ว่ากันตามตรงก็คือกล้องตัวนี้มีดีที่เซนเซอร์เท่านั้นเอง ส่วนคุณสมบัติอื่นๆ นั้น เทียบกันแล้ว ก็ต้องลองเอาราคามาเทียบกัน เพราะ Sigma SD9 ตัวนี้มีราคาอยู่ที่ 1700 ดอลลาร์ หรือประมาณ 75,000 บาท ส่วนเจ้าตัวอื่นๆ เช่น Canon D60 และ Nikon D100 ถูกวางราคาเอาไว้ที่ 1,995 ดอลลาร์ แต่วางขายอยู่ในไทยนั้นประมาณ 92,000 บาท รักใครชอบใครก็ตามไปดูกันเอาเองละกัน

อ้างอิง
http://www.imaging-resource.com
http://www.foveon.com
http://www.dpreview.com
http://www.slcentral.com