SONY Image Sensor Technology

     Image Sensor หรือ เซ็นเซอร์รับภาพ ซึ่งหนึ่งในหัวใจหลักของการทำงานในกล้องดิจิตอลในปัจจุบัน นอกเหนือจาก เลนส์ และ ชิปประมวลผล ซึ่งเรา ๆ ท่าน ๆ จะเห็นได้ว่าในปัจจุบันเอง ก็มีเซ็นเซอร์รับภาพหมายแบบ หลากหลายชื่อเรียก ประหนึ่งว่าเพื่อสร้างความเข้าใจและการรับรู้ได้ง่ายขึ้น และ ก็สร้างความสับสนได้พอ ๆ กัน

     ในตอนนี้ผมจะแนะนำทุกท่านเกี่ยวกับเทคโนโลยีของ "เซ็นเซอร์รับภาพ" โดยจะขออ้างอิงจากของทางฝั่งบริษัท โซนี่ เป็นหลัก เนื่องด้วยเป็นบริษัทที่มีส่วนแบ่งการตลาดเซ็นเซอร์รับภาพเป็นอันดับหนึ่งของโลก

CCD VS CMOS

     ในยุคสมัยที่กล้องดิจิตอลเริ่มแพร่หลายในช่วงแรก เซ็นเซอร์รัพภาพที่ใช้นั้นแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ ได้ 2 ชนิด คือ 

• Charge-coupled device (CCD)
• Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS)

CCD image sensor

     CCD หรือ Charge-Coupled Device การทำงานจะทำหน้าที่รับ Photon จากแสงที่ตกกระทบบนเซ็นเซอร์รับภาพ และ เปลี่ยนให้เป็นแรงดันไฟฟ้า จากนั้น จะส่งผ่านแรงดันไฟฟ้าดังกล่าวไปที่ Output NODE โดยส่งผ่านไปยังพิคเซลส์ที่อยู่ข้างเคียง และ ส่งต่อกันไปเรื่อย ๆ หลังจากนั้น จะส่งเข้าสู่ A2D Converter (Analog to Digital Converter)

Credit:CCD and CMOS Sensor Breakdown,www.camerarepair.org

CMOS Sensor

     CMOS หรือ Complementary Metal Oxide Semiconductor  จะเป็นเซ็นเซอร์ที่ที่มีชิปสำหรับแปลงสัญญาณให้อยู่ในรูปแบบ Digital ในแต่ละพิคเซล และทำการส่งสัญญาณทั้งหมดจากแต่ละพิคเซลส์ ไปสู่ชิปประมวลผลภาพได้เลย อย่างไรก็ดีก็จำเป็นต้องเสียพื้นที่รับแสงส่วนหนึ่งไปเป็นวงจรสำหรับการแปลงสัญญาณ

ในแง่การทำงานแล้ว CMOS จะได้เปรียบในเรื่องความไวในการส่งข้อมูล ส่วน CCD จะได้เปรียบในเรื่องคุณภาพนะครับ ผมขอใช้ คลิป VDO นี้เพื่อให้เราเห็นและเข้าใจง่ายขึ้นครับ

     แต่อย่างไรก็ดี ทุกวันนี้ในกล้องถ่ายภาพแบบเปลี่ยนเลนส์ได้ รวมถึงกล้องในกลุ่ม Big Sensor Compact นั้นเลือกใช้เซ็นเซอร์รับภาพแบบ CMOS  เพราะด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบันได้พัฒนาให้เซ็นเซอร์รับภาพแบบ CMOS ให้มีทั้งความรวดเร็วในการทำงาน และ คุณภาพในการบันทึกภาพ ควบคู่กัน

Exmor CMOS Sensor
     เป็นการพัฒนาเซ็นเซอร์รับภาพแบบ CMOS โดยทำการเปลี่ยนวัสดุที่ใช้ในการผลิตในส่วนวงจรจากเดิมที่เป็น อลูมิเนียม มาเป็นทองแดง และส่งผลให้ความหนาของส่วนชั้นแพงวงจรลดลงถึง 40% ส่งผลให้ ชั้นในส่วนที่รับแสงสามารถรับแสงได้มากขึ้น ส่งผลต่อคุณภาพของภาพที่ดีขึ้น

Exmor R CMOS Sensor

      Exmor R CMOS หรือ BSI (back-illuminated structure) เป็นการพัฒนาเซ็นเซอร์รับภาพจาก Exmor CMOS เดิม โดยมองว่าการที่มีชั้นของแผงวงจรอยู่ด้านหน้าส่วนรับแสงส่งผลให้มีปริมาณแสงส่วนหนึ่งสูญเสียไป จึงได้ย้ายชั้นของแผงวงจรไว้ด้านหลังสุด เพื่อให้สามารถรับแสงได้เต็มที่ ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของภาพที่ได้

Exmor RS CMOS (BSI Stackde Sensor)
   
    เป็นการพัฒนาต่อมาจากเซ็นเซอร์รับภาพแบบ BSI โดยออกแบบย้ายส่วนที่เป็นวงจรไฟฟ้าทังหมดว่าไว้ด้านหลังเซ็นเซอร์รับภาพ ซึ่งทำให้สามารถออกแบบเซ็นเซอร์รับภาพให้มีขนาดเล็กลงโดยที่ยังมีัขนาดของส่วนรับแสงยังเท่าเดิม นอกจากนี้ยังใช้ RGBW Coding โดยมีการเพิ่มพิคเซลส์สีขาวเข้าไป เพื่อเพิ่มประสิทธภาพในการบันทึกภาพ รวมถึงความสามารถในการบันทึกภาพแบบ HDR ทั้งภาพนิ่งและ VDO อีกด้วย

     Stacked Structure with DRAM Chip
เป็นการเพิ่มหน่วยความจำเพื่อใช้เป็น Buffer ให้กับเซ็นเซอร์รับภาพ ก่อนที่จะส่งข้อมูลไปที่ตัวกล้อง เพื่อให้เซ็นเซอร์และกล้องรองรับข้อมูลได้มากขึ้น และ ทำงานได้รวดเร็วขึ้น โดยจะลดปัญหาคอขวดที่เกิดจากการส่งสัญญาณจากเซ็นเซอร์รับภาพสู่ชิปประมาวลผลในตัวกล้อง

ความแตกต่างในการบันทึก VDO 4K บน SONY A7s และ A7rII

    เมื่อวันที่ 10 มิถุนายน ที่ผ่านมาทาง SONY ได้เปิดตัวกล้อง Mirror-less Fullframe ตัวใหม่ล่าสุดคือ ILCE-7rII หรือ อัลฟ่า 7r Mk II ซึ่งคุณสมบัติหลัก ๆ คือให้ความละเอียดสูงที่ 42.4 MP  ค่าความไวแสงสูงสุดที่ ISO 102400 และระบบป้องกันภาพสั่นไหวในตัวกล้องแบบ 5แกน และการบันทึกVDO ที่ความละเอียดระดับ 4K (QFHD 3840x2160) ได้ภายในตัวกล้อง

Credit : SONY Digital Imaging Global Site

    ในขณะเดียวกันเมื่อปีที่ผ่านมา SONY ได้เปิดตัวกล้อง ILCE-7S กล้อง Mirror-less Fullframe ที่นอกจากจะมีความสามารถในการบันทึกภาพในที่แสงน้อยได้ดีมากแล้ว ยังสามารถบันทึก VDO ที่ความละเอียดระดับ 4K (QFHD 3840x2160) โดยผ่านสัญญาณออกทาง HDMI ไปสู่อุปกรณ์บันทึกภายนอก และสามารถบันทึก VDO ในตัวกล้องในความละเอียด Full-HD โดยไม่ต้องใช้การ Cropping และ Line-Skipping 

 Credit : www.atomos.com

     ปัญหาข้อใหญ่จึงเกิดขึ้นว่า หากมองในแง่ว่าต้องการกล้อง Full-frame เพื่อใช้ในการบันทึก VDO ระดับ 4K อะไรคือคำตอบ และ คุ้มค่า คุ้มราคา สำหรับผู้ใช้มากที่สุด

ก่อนอื่นผมขอไล่ราคาคร่าว ๆ ก่อน

Sony 7S with Atomos Shogun

ราคาศูนย์โซนี่ ไทย                                                                                   139,990.- (ไม่รวมเลนส์)

สาย Micro HDMI V1.4                                                                                2,000.-

SSD Kingston Hyper X SAVAGE 120 GB                                                 2,490.-

รวม                                                                                                            144,480.-

Sony 7RII (Body Only)

ราคาข้อมูลจากเว็บไซท์ dpreview 3,199 $ หรือประมาณ                          107,670.- (ไม่รวมเลนส์)

(ตามอัตราแลกเปลี่ยนที่ 1$  =33.66 บาท ณ วันที่ 13 มิถุนายน 2558)

SDXC UHS-III 128 GB                                                                                4,000.-

รวม                                                                                                             111,670.-

     เมื่อดูค่าใช้จ่ายเบื้องต้นสำหรับการบันทึก VDO ระดับ 4K นั้น จะเห็นว่า 7RII นั้นราคาค่าตัวแล้วถูกกว่าถึง 32,000.- เลยทีเดียวสามารถเอาไปซื้อเลนส์ FE ZIESS Lens ได้ตัวนึงทีเดียว  แต่อย่างไรก็ดีมีความ แตกต่างของ Codec และ คุณภาพของสัญญาณที่ได้จากจากกล้องทั้ง 2 รุ่นนี้อยู่พอสมควร

1. Sony A7RII บันทึก VDO ในรูปแบบ XAVC S Codec ซึ่งเป็นรูปแบบไฟล์ที่มีการบีบอัดสัญญาณและ การเข้ารหัส โดยเป็นมาตราฐานในรูปแบบ MPEG-4 AVC/H.264 แต่ A7S เมื่อบันทึกผ่านอุปกรณ์บันทึกภายนอกอย่าง Atomos Shogun (หรืออุปรกรณ์ Capture Device ยี่ห้ออื่น ๆ ) จะบันทึกในรูปแบบ Apple Pro-res หรือ Loss-less Cinema DNG ซึ่งเป็น Codec ที่ออกแบบมาเพื่องาน Post Production โดยถึงแม้จะใช้พื้นที่ในการจัดเก็บไฟล์น้อยกว่าไฟล์ในรูปแบบ uncompressed อื่น ๆ แต่เมื่อเทียบกับ Codec สำหรับ Consumer อย่าง XAVC S ก็ใช้พื้นที่มากกว่าแบบไม่เห็นฝุ่นทีเดียว

2. Sony A7RII บันทึก VDO 4K ในรูปแบบ Full pixel Readout without Pixel Binnig  โดยจะครอปเซ็นเซอร์เป็นขนาด Super 35 mm เท่านั้น ต่างจาก A7S ที่จะบันทึกในขนาด Full-freme ดังนั้นถ้าหากผู้ใช่ที่ต้องการ VDO ที่เน้นคุณภาพสูง และ ต้องการขนาดเซ็นเซอร์แบบ Full-frame 35 mm ก็คงต้องคำนวณกันดีๆ  

Credit : SONY Digital Imaging Global Site

3. Sony A7RII นั้นมีระบบกันสั่น 5 แกน ที่มาในตัวกล้อง ซึ่งถือเป็นข้อดีที่ผู้ใช้สามรถใช้งานร่วมกับเลนส์นอกค่าย โดยที่ยังสามารถใช้งานฟังชั่นน์กันสั่นได้อยู่ แตกต่างจาก A7S ซึ่งจะใช้กันสั่นในตัวเลนส์เท่านั้น(แน่นอนว่า ใช้ได้เฉพาะเลนส์ SONY เท่านั้น) 

          

Credit : SONY Digital Imaging Global Site

     

     ต่อจากนี้ผมจะขอมาลงลึกในส่วนหัวกข้อแรก เพราะมีผลต่อไฟล์ และ ลักษณะงาน รวมถึงงานของ Post Production อย่างมาก

     Sony  ได้เปิดตัว XAVC Codec ในปีที่แล้ว โดย XAVC Codec เป็นซึ่งเป็นมาตราฐาน  level 5.2 of H.264/MPEG-4 AVC โดยรองรับความละเอียด ได้ถึงระดับ 4K และรองรับ Colour Depth ที่ 8bits,10bits และ 12bits  และ Chorma Sub-sampling 4:4:4/4:4:2 และ 4:2:0 

     และนอกจากนี้ XAVC ยังรองรับการบันทึกในรูปแบบ Intra frame และ longgob frame

     XAVC S เป็น Codec หนึ่งซึ่งเป็น Subcodec ของ XAVC รองรับไฟล์ระดับ 4K(QFHD 3840x2160 เท่านั้น) และใช้นามสกุล .mp4 โดยใช้การบันทึกในลูกแบบ Log GOP 

   

      สำหรับผู้ใช้ทั่วไปที่ไม่คุ้นเคยกับงาน Post Production นั้นอาจจะยังไม่เข้าใจความแตกต่างระหว่าง  Intra-frame และ GOB-frame ผมขออธิบายแบบง่าย ๆ คือ ในตัวอย่างหากเราบันทึก VDO ในรูปแบบ 50fps การบันทึกแบบ Intra-frame จะทำการบันทึกและทำการเข้ารหัสทั้งภาพ แต่ในกรณีของ GOP จะบันทึกและเข้ารหัสในส่วนที่มีการเปลี่ยนแปลงเท่านั้น เช่น เราบันทึก เหตุการรถวิ่งบนถนน สิ่งที่กล้องสนใจนั้น จะบันทึกฉากหลังเพียงหนึ่งเฟรม และหลังจากนั้น ก็จะบันทึกเพียงรถที่วิ่งไปมาบนท้องถนนเท่านั้น 

Credit:Compression formats, www.axis.com

     ซึ่งทำให้ GOP Frame นั้นใช้พื้นที่ในการบันทึกข้อมูล น้อยกว่ามาก แต่ก็ตามมาด้วยปัญหาในการตัดต่อ ซึ่งในทุก ๆ เฟรมจะต้องกลับมาดูเฟรมเริ่มต้น เพื่อให้ได้ข้อมูลอ้างอิงในเฟรมนั้น ๆ ดังนั้นเมื่อนำไปตัดต่อเครื่องคอมที่ใช้จำเป็นต้องใช้เครื่องตัดต่อที่มีเสปคสูง


     ดังนั้นเมื่อเทียบกันแล้ว สำหรับงานบันทึก VDO ระดับ 4K แล้ว 7RII ดูจะตอบสนองงานที่ไม่ต้องการทำ Post-Production เท่าไหรนัก ด้วยไฟล์แบบ long-GOB และ การที่ครอบเซ็นเซอร์เป็น Super 35 mm หากต้องการสัญญาณภาพแบบ Full pixel Readout without Pixel Binnig อย่างไรก็ดี ยังมีข่้อได้เปรียบเรื่องระบบกันสั่น 5 แกนในตัวกล้อง และ สื่อบันทึกและความสามารถในการบันทึกไฟล์ในตัวกล้อง ซึ่งใช้ SD Card และไม่ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่ม ทำให้เวลาใช้งานจริง ก็สามารถหาสื่อบันทึกได้ง่ายตามท้องตลาด

     อย่างไรก็ดี SONY ก็ได้ออกอุปกรณ์สำหรับแก้ปัญหาไปได้บ้างโดย Sony ได้ออก Software "Catalyst Browse" ดาวน์โหลดฟรีครับ เป็นโปรแกรมที่ VDO Management และมีความสามรถทำ Colour Grading พร้อมทั้ง Expot ไฟล์ไปใช้ใน Format ต่าง ๆ ได้ ไม่ว่าจะเป็น Apple Pro-res, H.264, หรือ MPEG-4 ต่าง ๆ โดยสามารถ Download ได้ที่ http://www.sonycreativesoftware.com/download/catalystbrowse 

แล้ว A7S  A7RII เหมาะกับใคร สำหรับงาน VDO

      งานนี้คงต้องดู Workflow เป็นหลัก หากเป็นงานที่ต้องใช้ Post-Production ค่อนข้างมาก A7S+Atomos Shogun ดูจะเหมาะกว่า ในการทำงาน เพราะจะไม่เสียเวลาและทรัพยากรมากนัก แต่ต้องลงทุนกับสื่อบันทึกแบบ SSD ซึ่งถึงแม้ราคาจะลงมากมากแล้วแต่ก็ยังสูงอยู่ และ ไม่สามารถหาซื้อได้ง่ายนักในท้องตลาด

     แต่หากเป็นงานที่ไม่ใช้ Post Production มากมายนัก หรือ สามารถใช้โปรแกรม Trans-code ไปอยู่ใน Format อื่นก่อนได้ โดยที่ผู้ใช้ยอมรับในคุณภาพที่อาจลดลงได้ A7RII ดูจะเป็นตัวเลือกที่ดี เพราะนอกจากจะราคาถูกกว่าแล้ว ยังไม่จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ภายนอกอื่น ๆ มากช่วย และ สื่อบันทึกก็สามรถหากได้ง่ายในท้องตลาดอีกด้วย