เซนเซอร์กล้องดิจิทัล กับ เซนเซอร์กล้องมือถือสมาร์ทโฟน ต่างกันอย่างไร ? และตัวเลขพิกเซลของกล้องมาจากไหน ?

เซนเซอร์กล้องดิจิทัล กับ เซนเซอร์กล้องมือถือ ต่างกันอย่างไร ?

ในยุคที่คนวางกล้องดิจิทัลและหันมาจับมือถือถ่ายภาพกันมากขึ้น ส่วนหนึ่งก็มาจากเทคโนโลยีที่พัฒนาแบบก้าวกระโดด ลูกเล่นของกล้องที่หลากหลาย และส่วนหนึ่งมาจากหัวใจสำคัญ "เซนเซอร์รับภาพ" (Image Sensor) แล้วเซนเซอร์ของกล้องดิจิทัลกับเซนเซอร์กล้องมือถือแตกต่างกันอย่างไร ? แล้วมีจุดไหนที่ทำให้กล้องทั้งสองประเภทแตกต่างกันบ้าง ?

ลักษณะของ เซนเซอร์กล้องดิจิทัล
(Structure of Digital Camera Sensor)

ก่อนจะเข้าไปถึงเซนเซอร์กล้องดิจิทัล มาดูส่วนประกอบต่าง ๆ ตั้งแต่หน้าเลนส์จนถึงชิ้นส่วนภายใน ซึ่งกล้องดิจิทัลที่ได้รับความนิยมอย่างกล้อง DSLR และกล้อง Mirrorless ก็มีความแตกต่างกันพอสมควร

ภาพจาก : https://photographylife.com/what-is-a-mirrorless-camera

แต่สิ่งที่กล้องดิจิทัลทั้งสองแบบมีเหมือนกันก็คือ

• เลนส์
• เซนเซอร์รับภาพ
• ปุ่มชัตเตอร์
• ช่องมองภาพ ซึ่งกล้อง DSLR ใช้ช่องมองภาพแบบออพติคอล (Optical Viewfinder) ส่วนกล้อง Mirrorless ใช้ช่องมองภาพแบบอิเล็คทรอนิกส์ (Electronics Viewfinder)

ขนาดของเซนเซอร์กล้องดิจิทัล (Image Sensor Format)

ถ้าใครรู้จักหรือใช้งานกล้องดิจิทัลอย่างจริงจัง ก็พอจะทราบว่านอกจากชนิดของกล้องหลัก ๆ อย่างกล้อง DSLR และกล้อง Mirrorless แล้ว กล้องแต่ละแบบยังแบ่งออกเป็น 2 แบบใหญ่ ๆ ตามขนาดของเซนเซอร์อีกด้วย ซึ่งแบ่งได้ดังนี้

เซนเซอร์กล้อง Four Thirds

นับว่าเป็นเซนเซอร์กล้องดิจิทัลที่มีขนาดเล็กที่สุดเลยก็ว่าได้ ด้วยขนาด 18 x 13.5 มิลลิเมตร พบได้ในกล้อง Mirrorless บางยี่ห้อ เช่น Panasonic, Olympus ข้อดีของกล้องประเภทนี้ก็คือมีขนาดเล็ก พกพาง่าย แต่มุมมองภาพที่ได้ก็จะไม่เหมือนกล้องประเภทอื่น ๆ และพื้นที่รับแสงก็เล็กลงตามกันไป ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของภาพถ่ายและวิดีโอ

เซนเซอร์กล้อง APS-C

อีกหนึ่งเซนเซอร์ยอดนิยมที่มักพบในกล้อง Mirrorless หลายยี่ห้อ เช่น Sony, Canon ไปจนถึงกล้อง DSLR บางซีรีส์ เช่น Canon EOS, Nikon Dx โดยขนาดเซนเซอร์อยู่ที่ 25.1 x 16.7 มิลลิเมตร ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าฟิล์มมาตรฐาน 35 mm. เล็กน้อย ซึ่งข้อดีของเซนเซอร์ APS-C ก็คือ ได้มุมมองภาพที่ใกล้เคียงกับมุมมองมาตรฐาน 3.5 mm. เซนเซอร์มีขนาดกำลังพอดี และทำให้กล้องดิจิทัลมีขนาดเล็กกว่ากล้อง Full Frame หลายเท่าเลยทีเดียว

เซนเซอร์กล้อง Full Frame

ส่วนกล้องดิจิทัลมือโปร ก็จะใช้เซนเซอร์แบบฟูลเฟรม (Full Frame) เพื่อการรับแสงและภาพที่กว้างที่สุดนั่นเอง ด้วยขนาด 24 x 36 มิลลิเมตร แต่นั่นก็ต้องตามมาด้วยเลนส์ที่ใช้งานร่วมกับกล้อง Full Frame ได้ด้วย จริง ๆ แล้วการใช้กล้องเซนเซอร์ Full Frame ร่วมกับเลนส์ APS-C ก็ไม่ได้มีปัญหาอะไรนัก นอกจากว่ามุมมองของภาพที่ได้จะเปลี่ยนไปนั่นเอง

ภาพจาก : https://en.wikipedia.org/wiki/Image_sensor_format

จะเห็นได้ว่าเซนเซอร์ Full Frame นั้นเป็นพี่ใหญ่ที่มีขนาดใหญ่สุดเลย รองลงมาเป็นเซนเซอร์ APS-C ที่มีความแตกต่างระหว่างบางยี่ห้อเล็กน้อย และเซนเซอร์ Four Thirds ที่มีขนาดเล็กรองลงมา สังเกตใดว่าพื้นที่เซนเซอร์ขนาดใหญ่เท่าใด ก็จะมีพื้นที่สำหรับรับแสงมากขึ้นเท่านั้น

อ่านเพิ่มเติม : กล้อง Mirrorless กับ กล้อง DSLR แตกต่างกันอย่างไร ? เลือกใช้แบบไหนดี ?

ลักษณะของ เซนเซอร์กล้องสมาร์ทโฟน
(Structure of Smartphone Sensor)

เนื่องจากมือถือมีขนาดเล็กกว่ากล้องดิจิทัลเป็นทุนเดิมอยู่แล้ว เซนเซอร์กล้องมือถือ (หรือกล้องสมาร์ทโฟน) จึงมีขนาดเล็กกว่า แต่ปัจจุบัน เซนเซอร์กล้องของสมาร์ทโฟนนั้น ก็มีขนาดที่ใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อพื้นที่ที่รองรับปริมาณแสงที่มากขึ้น และทำงานร่วมกับฮาร์ดแวร์ ส่วนประกอบของกล้อง และซอฟต์แวร์ประมวลผล โดยลักษณะของเซนเซอร์ยอดฮิตมีดังต่อไปนี้

1. เซนเซอร์ขนาด 1/2.5" 5.76 x 4.29 มิลลิเมตร
2. เซนเซอร์ขนาด 1/1.7" 7.6 x 5.7 มิลลิเมตร

โดยมือถือส่วนใหญ่จะใช้เซนเซอร์ขนาด 1/2.5" เป็นหลัก แต่ก็มีการนำเซนเซอร์ขนาด 1/1.7" มาใช้อย่างแพร่หลาย แม้จะมีขนาดเล็กที่สุด แต่อย่าลืมว่ากล้องสมาร์ทโฟน ก็ยังมีส่วนประกอบหลายอย่าง เช่น ชิ้นเลนส์ รวมถึงซอฟต์แวร์ประมวลผลที่ช่วยให้ภาพถ่าย ณ สถานการณ์นั้น ๆ มีความสว่างที่พอดี เก็บรายละเอียดครบ

ภาพจาก : https://en.wikipedia.org/wiki/Image_sensor_format

ชนิดของ เซนเซอร์กล้องดิจิทัล และกล้องสมาร์ทโฟน
(Digital Camera and Smartphone Camera sensor types)

ส่วนชนิดของเซนเซอร์กล้องทั้งสองแบบ มีบางชนิดที่ใช้แบบเดียวกัน แตกต่างกันที่ขนาดเท่านั้น หรือเซนเซอร์บางชนิดอยู่ในกล้องอื่น ๆ นอกเหนือจากนี้ เช่น กล้องคอมแพคต์ กล้องวิดีโอ กล้องวงจรปิดและอื่น ๆ ร่วมด้วย

เซนเซอร์ CCD (Charge-Couple Devices) 

อยู่ในกล้องดิจิทัลหลาย ๆ แบบ พอเข้ามาอยู่ในกล้องสมาร์ทโฟน ก็ต้องย่อส่วนให้เล็กลง พอดีกับขนาดตัวเครื่อง แต่นั่นก็ทำให้ประสิทธิภาพการรับแสง มุมมองรับภาพลดลงด้วยข้อจำกัดที่มีนั่นเอง

เซนเซอร์ EMCCD (Electron-multiplying charge-coupled device)

เซนเซอร์ที่มีการทำงานความเร็วสูงกว่าเซนเซอร์ CCD แต่มีขนาดที่เล็กกว่า แต่เซนเซอร์ EMCCD มีมุมมองที่แคบกว่า มีข้อจำกัดของการทำงานจนนำไปสู่เรื่องของสัญญาณรบกวนบนภาพ (Photon Shot Noise) จึงทำให้เซนเซอร์ชนิดนี้ไม่เป็นที่นิยมเท่าไรนัก

เซนเซอร์ CMOS หรือชื่อจริง ๆ ว่า Active-Pixel Sensor

เป็นเซนเซอร์ที่เกิดจากเทคโนโลยีใหม่ แตกต่างจาก CCD และ EMCCD โดยสิ้นเชิง คือการนำโฟตอนชนกับพิกเซล เพื่อแปลงเป็นอิเล็กตรอนและแรงดันไฟฟ้าบนพิกเซล มีจุดเด่นที่การแสดงภาพสัญญาณมืดและสัญญาณสว่างพร้อมกันได้ และเป็นเซนเซอร์ที่ถูกใช้ในอุปกรณ์หลายอย่างอย่างแพร่หลาย ทั้งกล้องสมาร์ทโฟน กล้องวิดีโอขนาดเล็ก กล้องวงจรปิด ฯลฯ

ตัวเลขพิกเซลของกล้องนั้น มาจากไหน ?
(Where does pixel number of Digital Camera and Smartphone Camera come from ?)

บางคนอาจว่ากล้องและมือถือแต่ละรุ่นมีตัวเลขพิกเซล (Pixel) หรือ ความละเอียดสูงสุดของภาพไม่เท่ากัน ซึ่งตัวเลขเหล่านั้นคือ จำนวนจุดพิกเซลบนเซนเซอร์รับภาพนั่นเอง การที่ตัวเลขความละเอียดภาพเยอะขึ้นเท่าไหร่ แปลว่าภาพ 1 ภาพมีชิ้นพิกเซลอัดแน่นกันมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งในกล้องดิจิทัลประเภทต่าง ๆ จะไม่สามารถปรับความละเอียดภาพให้สูงกว่าที่เซนเซอร์รับได้ หรืออาจมีการปรับความละเอียดภาพลงในบางโหมดถ่ายภาพ

แต่ในกล้องสมาร์ทโฟนบางรุ่น ที่มีความละเอียดภาพสูงมาก ๆ มีการใช้เทคโนโลยี Pixel Bining คือ การรวบรวมชิ้นพิกเซลเล็ก ๆ ข้างเคียงให้กลายเป็น 1 ชิ้นพิกเซลใหญ่ ซึ่งนั่นส้งผลให้เซนเซอร์สามารถรับแสงได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น ช่วยเพิ่มความคมชัดในกรณีที่นำไฟล์ภาพไปขยายใหญ่

ภาพจาก : https://news.samsung.com/global/galaxy-s20-lights-a-new-path-for-photography-with-high-resolution-sensors-and-space-zoom-technology

แล้วพิกเซลจริง ๆ ของภาพนั้น ๆ อยู่ที่เท่าไหร่ สามารถคำนวณออกมาได้ง่าย ๆ เช่น มือถือ Samsung Galaxy S20 Ultra ที่ถ่ายภาพความละเอียด 108 ล้านพิกเซลได้ ส่วนหนึ่งมาจากเทคโนโลยี nona-bining ของซัมซุงเองที่รวมชิ้นพิกเซล 9 ชิ้นเล็กให้กลายเป็น 1 ชิ้นใหญ่ ให้นำความละเอียดที่ได้ไปหารชิ้นพิกเซล 9 ชิ้นเล็ก 108/9 = 12 นั่นแปลว่าภาพจริงความละเอียดอยู่ที่ 12 ล้านพิกเซลนั่นเอง

สรุปความแตกต่างของ เซนเซอร์กล้องดิจิทัล และกล้องสมาร์ทโฟน
(Conclusion between Digital Camera and Smartphone Camera sensors)

แม้หัวใจสำคัญอย่างขนาดเซนเซอร์รับภาพ ชิ้นพิกเซล และเทคโนโลยีในกล้องแต่ละแบบ แต่ยังมีปัจจัยอื่น ๆ ให้พิจารณาก่อนเลือกกล้องประจำกายอีกพอสมควรเลย เช่น กล้องสมาร์ทโฟน ก็จะมีแอปพลิเคชันแต่งภาพสะดวกกว่ากล้องดิจิทัลอื่น ๆ

ในส่วนของ กล้อง DSLR และ Mirrorless ก็จะเปลี่ยนเลนส์ได้ ทำให้ได้ระยะซูม มุมกว้าง และเปลี่ยนขนาดรูรับแสงได้หลากหลายกว่า ฯลฯ ฉะนั้น จะเลือกใช้กล้องแต่ละครั้ง อย่าลืมคำนึงถึงความละเอียดของภาพและเซนเซอร์ร่วมด้วยนะ เพื่อให้ได้ภาพคมชัด สวยถูกใจนั่นเอง

ข้อมูลเพิ่มเติม : กล้อง Mirrorless กับ กล้อง DSLR แตกต่างกันอย่างไร ? เลือกใช้แบบไหนดี ?