Photosites คืออะไร?คลิกขวาที่ลิ้งค์นี้แล้วเปิดลิ้ค์ในแท็บใหม่
เพื่อดูภาพประกอบครับ
มาจะกล่าวบทไป ถึงโพโตไซต์จอมขยัน โพโตไซต์คืออะไรกัน?
ถึงขยันปานลิงถือลูกท้อเอย
Photosites แปลตามตัวก็คือ พื้นที่รับภาพ
เพราะหน้าที่ของมันคือ รับภาพ
ก่อนอื่นเห็นจะต้องจะกล่าวถึงกระบวนการรับภาพของเซ็นเซอร์กล้อง
แบบคร่าวๆนะครับ
จะได้เข้าใจว่ามันทำงานยังไงซะก่อน แบบคร่าวๆ ไม่ยาวจนเกินจำเป็นนะครับ
เบื้องหลังแผ่นชัตเตอร์ ที่เราเห็นเมื่อยกกระจกสะท้อนภาพขึ้นมานั้น
มีสิ่งที่เรียกว่า เซ็นเซอร์รับภาพ อันเป็นหัวใจหลักของกล้องถ่ายภาพ
ไม่มีเจ้าตัวนี้ เหมือนข้าวเหนียวขาดไฟ ขาดเซ็นเซอร์เหมือนขาดใจ
ถ่ายภาพไม่ได้กันเลยที่เดียวครับ
ในเซ็นเซอร์หนึ่งตัวขนาดไม่ใหญ่มากนั้น จะประกอบด้วย Photosites เป็นล้านๆ
ซึ่งเรียงตัวกันเป็นทิวแถวที่เรียกว่า Cavity Array
มีลักษณะเป็นหลุมขนาดจิ๋วคล้ายหลุมดักปลาตามท้องนาบ้านผม
มีหน้าที่ดักจับแสง ซึ่งจะมาในรูปของโฟตอน ทันที่ที่เรากดชัตเตอร์
และม่านชัตเตอร์เปิดขึ้น โฟตอนจะเริ่มตกลงสู่หลุมดักในเซ็นเซอร์
ทันทีที่ชัตเตอร์ปิด คราวนี้แหละ ก็เป็นหน้าที่ของกระแสไฟฟ้า
ที่จะถูกปล่อยเข้ามาเพื่ออ่านสัญญานว่าแต่ละโพโต้ไซต์
ดักจับโฟตอนได้มากน้อยแค่ไหน?
และเจ้าโฟตอนที่ว่านี้
ก็จะถูกบันทึกไว้ในระดับความเข้มที่ต่างกันแล้วแต่ความลึกบิต
หรือ Bit Depth ( 8 บิท สำหรับ .JPG และ 12-14 บิท สำหรับ RAW )
อย่างไรก็ตามรักยามต้องอดนอน
ที่ว่ามาข้างบนนั้น พอเสร็จสิ้นกระบวนการแล้ว
ภาพที่ได้ออกมา มันจะเป็นภาพขาวดำครับ
ทำไมเป็นเช่นนั้น?
ที่เป็นเช่นนั้น เพราะว่ากล้องมันไม่ฉลาดพอที่จะบอกว่า
โฟตอนแต่ละตัวในโพโตไซต์นั้น
มันควรจะแปลค่าออกมาเป็นสีอะไร? จำนวนสีละเท่าไหร่?
ถ้าจะเขียนอัลกอรึธึมให้มันคำนวน ก็คงจะได้ แต่คงยุ่งยากมากมายมหาศ่าล
ใครซักคนเลยคิดว่า งั้นมีวิธีง่ายกว่านั้นนะ
วิธีที่ว่าคือ การใส่ตัวกรองสีไว้บน Cavity Array อีกชั้นนึง
ตัวฟิลเตอร์ที่ว่านี้มีชือเรียกว่า Bayer Array ทำหน้าที่กรองเอา
เฉพาะโฟตอนที่มีความถี่เท่ากับแม่สีหนึ่งในสามสีที่ต้องการเท่านั้น
ดังนั้น บนโพโตไซต์ที่มีฟิลเตอร์สีแดงวางอยู่ข้างบน สีน้ำเงินก็เอาแต่สีน้ำเงิน
สีเขียวก็จะเอาแต่สีเขียว อีก 2 แม่สีที่เหลือ
จะถูกผลักไปให้ไปตกอยู่โพโตไซต์ข้างๆ
จากนั้นก็เดาเอา คำนวณเอาจากโฟโตไซต์ข้างๆกัน
ว่าตรงนี้ พิกเซลนี้ของภาพ มันควรจะเป็นสีอะไรในสามสี?
Bayer array จะประกอบด้วยฟิลเตอร์เรียงกันเป็นแถวๆ
สลับกันระหว่างแดงเขียว กับเขียวน้ำเงิน
แต่ว่าครับแต่ว่า ฟิลเตอร์สีเขียวทำไมมันมีมากกว่าเพื่อนตั้งเท่าตัว?
บางคนอาจจะสงสัย หรือว่าจะเป็นการลดโลกร้อนเลยใส่สีเขียวมาเยอะๆ?
อันที่จริงไม่ใช่อย่างนั้นครับ ที่เขาใส่สีเขียวมาเยอะแยะ
ก็เพราะว่าธรรมชาติของสายตามมนุษ์ชาวดาวเคราะห์โลกดวงนี้
มีความไวต่อสีเขียวมากกว่าอีกสองสีที่เหลือ อาจจะเป็นเพราะว่า
มีสีเขียวที่ไหน ย่อมมีพืชที่นั่น มีอาหารด้วย สีเขียวเห็นแล้วสบายใจ
ไฟจราจรยังใช้สีเขียวแสดงถึงความปลอดภัย ให้ออกรถได้เลย เห็นไหมครับ
อีกอย่างหนึ่ง การใช้ฟิลเตอร์สีเขียวมากมายขนาดนี้ ข้อดีของมันคือ
ช่วยลดสัญญานรบกวนของภาพได้ดีกว่าใส่ฟิลเตอร์มาทุกสีแบบเท่าๆกันด้วย
ไม่เชื่อลองดูนอยส์ในแชแนลสีเขียวได้เลยครับ เนียนกว่าแชแนลอื่นเห็นๆ
แต่โน๊ตไว้ซักน้อยนิดว่า ไม่ใช่เซ็นเซอร์ทุกตัวจะใช้ Bayer array นะครับ
แต่ส่วนมากก็จะใช้กันนั่นล่ะ
อย่างเซ็นเซอร์รับภาพแบบ Foveon (โฟวีออน) ที่ใช้ในกล้อง Sigma SD9 และ SD10 )
จะใช้การซ้อนเซ็นเซอร์สามชั้น รับแสงสีทีเดียวสามสีเลย
ส่วนเซ็นเซอร์ของโซนี่จะใช้เซ็นเซอร์รับแสงชั้นเดียวแบบรับทีเดียว 4สี
คือ แดง เขียว น้ำเงิน และสีเขียวมรกตอีก 1 สี
ดังนั้น ขั้นตอนแรกที่เซ็นเซอร์รับภาพมา
พิกเซลของแต่ละพิกเซล มันก็จะยังเขียวๆแดงๆตามฟิลเตอร์ที่กรองมันอยู่นั่นเอง
ไม่ใช่เป็นสีสมบูรณ์แบบอย่างที่เราเห็น มันจึงต้องมีกระบวนการที่เรียกว่า
BAYER DEMOSAICING
BAYER DEMOSAICINGDE เป็นปัจจัย แปลว่าขจัด MOSAIC ก็คือโมเสก กระเบื้องโมเสกนั่นล่ะครับ
รวมๆแปลว่า กระบวนการกำจัดโมเสก คือจุดสีๆที่ยังดิบๆแยกสีกันอยู่
ที่กล่าวไว้ข้างต้น ซึ่งมันมีลักษณะคล้ายกระเบื้องโมเสกซะไม่มี
มาเข้ากระบวนการนี้ให้มันเรียบเนียนมีสีมีสันครบสมบูรณ์ซะ
คำถามคือ กล้องตัวเก่งของเรา มันทำยังไง?
ในเมื่อมันวัดตรงๆไม่ได้ มันก็เลยใช้วิธีไปดูช่องข้างๆ
ว่ามันเป็นสีอะไร ที่ตกลงไปในหลุมดักบ้าง
เลยกลายเป็นการคำนวนแบบ 2x2 คือช่องเขียวสอง
แดงและน้ำเงินอีกอย่างละหนึ่ง
แต่อย่ากระนั้นเลย ถ้าคำนวนเท่านี้คือแบบ 2x2
ภาพที่ได้จากการคำนวน มันจะได้ภาพที่มีความละเอียดเพียงครึ่งนึงของปัจจุบัน
กล้องก็เลยใช้การคำนวนจากหลุมข้างๆ
ที่เป็นรอยต่อระหว่างหลุมแบบ 2x2 มาคำนวนด้วย
เพื่อความแม่นยำและได้ภาพที่สมจริงกว่า
ดังนั้น พื้นที่ตามขอบเซ็นเซอร์ จะไม่ถูกนำมาคำนวน
เพราะมันจะได้ค่าที่ผิดเพี้ยน เนื่องจากหลุมขอบๆนั้น
มันมีองค์ประกอบไม่ครบตามสูตรที่จะเอามาคำนวนนั่นเอง
เราเลยได้เห็นตัวเลขที่บอกความระเอียดของเซ็นเซอร์จริงๆ
กับจำนวนพิกเซลที่ใช้งานได้จริงเพราะเหตุนี้
ดังนั้น เราต้องครอปมันทิ้งไป
แล้วคำนวนที่เหลือ จะได้ภาพที่ดีกว่านั่นเองครับ
นอกจากนี้ กระบวนการขจัดโมเสก มันยังมีผลทำเกิดเอฟเฟ็คที่เรียกว่า
Moire (ออกเสียงเหมือนปลาไหลมอเรย์นี่ล่ะครับ)
สำหรับลายซ้ำๆกันที่มีขนาดเล็กๆด้วยนะครับ แต่ไม่ขอกล่าวถึงให้ยืดยาว
จนเกินไป กล้องบางตัวอย่าง D800E ก็จัดการถอดฟิลเตอร์บางตัวออก
เพื่อขจัดปัญหานี้ออกไป
MICROLENS ARRAYSไม่ใช่ว่าทั้งเซ็นเซอร์ที่เราเห็นเป็นแผ่นกระจึ๋งนึงนั้น
จะมีแต่เนื้อเซ็นเซอร์เพียวๆทีเดียวหรอกนะครับ
แต่ระหว่างรอยต่อของแต่ละหลุมดักนั้น ตรงขอบๆมันยังมีสิ่งที่เรียกว่า
MICROLENS ไมโครเลนส์คือเลนส์ขนาดจิ๋วหลิวที่เล็กกว่าลูกปลาเข็มแคระนี้
กินเนื้อที่ไปเกือบครึ่งๆของเซ็นเซอร์เลยทีเดียว หน้าที่ของมันคือ
ทำมุมให้พอเหมาะพอเจาะ แล้วส่งโฟตอนลงหลุมดักนั่นเอง
*แก้ไข
มีท่านผู้รู้ท่านหนึ่งได้บอกว่า ไมโครเลนส์นี้ มันอยู่เหนือปากหลุมนั่นเลยทีเดียว
ไม่ได้อยู่ชายขอบหลุมนะครับอันนี้สำคัญยิ่ง ยิ่งออกแบบไมโครเลนส์ได้ดีแค่ไหน
ยิ่งรับแสงได้มาก ความละเอียดของภาพและคุณภาพที่ได้
ก็จะยิ่งดีขึ้นเรื่อยๆทีเดียวครับ
