X-Trans ของฟูจิ คืออะไร ต่างจาก Bayer ยังไง ทำไมไม่มี low-pass

เคยเป็นไหม เปิดหน้าสเปกกล้องฟูจิแล้วเจอบรรทัดเซนเซอร์เขียนว่า X-Trans CMOS 5 HR อ่านแล้วก็รู้แค่ว่าเป็นชื่อเฉพาะ แต่ไม่รู้ว่าต่างจากเซนเซอร์กล้องทั่วไปตรงไหน หรือบางคนถ่ายเสื้อลายทาง ผ้าม่าน หรือจอคอม แล้วซูมดูเจอลายคลื่นสีรุ้งแปลก ๆ ก็สงสัยว่ากล้องเสียหรือเปล่า

ในบทความนี้เราจะมาดูกันว่า X-Trans ของ FUJIFILM คืออะไร ต่างจากการจัดเรียงฟิลเตอร์สีแบบ Bayer ยังไง ทำไมถึงไม่มีฟิลเตอร์ low-pass เรื่องนี้เกี่ยวกับรายละเอียดและลายคลื่นที่เรียกว่า moiré ยังไง รุ่นไหนใช้ รุ่นไหนไม่ใช้ และเปิดไฟล์ RAW ในโปรแกรมแล้วควรรู้อะไร ข้อมูลรุ่นทั้งหมดเช็คจากหน้าสเปกทางการบน fujifilm-x.com

เซนเซอร์เห็นสีได้ยังไง ก่อนจะไปถึง X-Trans

ลองนึกถึงห้องเรียนที่นักเรียนแต่ละคนจดเลกเชอร์ได้แค่วิชาเดียว คนหนึ่งจดคณิต อีกคนจดภาษาไทย อีกคนจดวิทย์ ถ้าอยากได้สมุดที่ครบทุกวิชา ก็ต้องยืมสมุดเพื่อนที่นั่งข้าง ๆ มาเติม

เซนเซอร์กล้องก็คล้ายกัน จุดรับแสงแต่ละจุดเก็บได้แค่สีเดียวจากแดง เขียว น้ำเงิน เพราะมีฟิลเตอร์สีเล็ก ๆ ปิดอยู่ด้านบน กล้องต้องคำนวณอีกสองสีที่ขาดจากจุดข้าง ๆ ขั้นตอนนี้เรียกว่า demosaicing หรือการแปลงข้อมูลแบบโมเสกให้เป็นภาพสีเต็มทุกจุด

การจัดเรียงที่ใช้กันแพร่หลายชื่อว่า Bayer เรียงเป็นแถวสลับกัน แถวหนึ่งเป็นแดงกับเขียว อีกแถวเป็นเขียวกับน้ำเงิน มีจุดสีเขียวมากเป็นสองเท่าของแดงหรือน้ำเงิน แล้วซ้ำแบบเดิมทุกสองคูณสองจุดไปทั้งแผ่น

X-Trans ต่างจาก Bayer ตรงไหน

X-Trans เป็นการจัดเรียงฟิลเตอร์สีที่ FUJIFILM พัฒนาเอง หน้าเว็บทางการเล่าว่าได้แนวคิดมาจากเม็ดเงินในฟิล์มที่กระจายตัวแบบสุ่ม เลยออกแบบให้ลายของฟิลเตอร์สีซ้ำห่างกว่าแบบเดิม ข่าวเปิดตัว X-Pro1 ปี 2012 ซึ่งมาพร้อมเซนเซอร์แบบนี้ที่พัฒนาขึ้นใหม่ บอกว่าจุดสีถูกจัดเป็นชุดละ 6×6 จุด

FUJIFILM ชี้ความต่างไว้สองข้อ ข้อแรก ทุกแถวแนวนอนและแนวตั้งของลายแบบนี้มีครบทั้งแดง เขียว น้ำเงิน ส่วน Bayer แต่ละแถวมีแค่สองสี ข้อที่สอง จุดสีเขียวอยู่ในทุกแนวทแยง

ถ้าเทียบกับห้องเรียนเมื่อกี้ ก็เหมือนจัดที่นั่งให้ทุกแถวมีคนจดครบทุกวิชา จะหันไปยืมเพื่อนทางไหนก็มีครบกว่า แต่การยืมจากเพื่อนที่นั่งไม่เป็นแพทเทิร์นง่าย ๆ ก็ต้องคิดมากขึ้นว่าจะยืมจากใคร เรื่องนี้จะกลับมาอีกทีตอนพูดถึงไฟล์ RAW

ทำไม X-Trans ถึงไม่มีฟิลเตอร์ low-pass

ก่อนอื่นมาดูว่า moiré คืออะไร มันคือลายคลื่นหรือสีเพี้ยนที่ไม่มีอยู่จริงในฉาก เกิดเมื่อรายละเอียดที่ถ่ายถี่กว่าที่จุดรับแสงจะเก็บได้ทัน เช่น ลายผ้าถี่ ๆ ผนังตึกที่มีเส้นซ้ำ หรือหน้าจอ ใครเคยมองมุ้งลวดสองชั้นซ้อนกันแล้วเห็นลายวงคลื่นวิ่งไปมา ก็คือหน้าตาแบบเดียวกัน

วิธีแก้แบบเดิมคือใส่ฟิลเตอร์ low-pass หรือที่บางที่เรียกว่า anti-aliasing filter ไว้หน้าเซนเซอร์ หน้าที่ของมันคือทำให้รายละเอียดที่เล็กกว่าที่เซนเซอร์เก็บได้เบลอลงนิดหนึ่งก่อนถึงเซนเซอร์ ลาย moiré ก็เกิดยากขึ้น แต่ข่าวเปิดตัว X-Pro1 ของ FUJIFILM ก็บอกไว้ว่าการทำแบบนี้แลกมากับความละเอียดที่ลดลง

ทางที่ FUJIFILM เลือกคือแก้ที่ต้นเหตุด้วยลายฟิลเตอร์สีที่ซ้ำห่าง หน้าเว็บทางการเขียนว่าเซนเซอร์นี้ควบคุม moiré และสีเพี้ยนได้โดยไม่ต้องใช้ฟิลเตอร์ low-pass จึงเก็บรายละเอียดได้สูง

คำที่ FUJIFILM ใช้คือควบคุม ไม่ได้บอกว่าไม่เกิดเลย ถ้าถ่ายลายถี่มาก ๆ แล้วเจอลายแปลก ๆ ก็ยังแก้ได้ เดี๋ยวเรามาดูวิธีกันตอนท้าย

การจะใส่หรือไม่ใส่ฟิลเตอร์ low-pass เป็นการชั่งน้ำหนักของผู้ผลิตแต่ละรุ่น ระหว่างความคมของรายละเอียดกับโอกาสเกิด moiré ไม่ได้มีคำตอบเดียวที่ถูกสำหรับทุกงาน ที่สำคัญคือเรารู้ว่ากล้องของเราเลือกทางไหน แล้วถ่ายให้เข้ากับมัน

เซนเซอร์ของฟูจิแต่ละรุ่นต่างกันยังไง

หน้าเว็บ FUJIFILM เล่าประวัติไว้เป็นรุ่น ๆ ปี 2012 คือรุ่นแรก ซึ่ง X-Pro1 ที่เปิดตัวปีนั้นใช้ที่ความละเอียด 16 ล้านพิกเซล ปี 2013 รุ่น II เพิ่มพิกเซลสำหรับโฟกัสแบบ phase detection ไว้บนเซนเซอร์ ปี 2016 รุ่น III ความละเอียด 24.3 ล้านพิกเซล อ่านข้อมูลเร็วขึ้นด้วยการใช้สายทองแดง

ปี 2018 รุ่น 4 เป็นเซนเซอร์แบบ BSI หรือ back-illuminated ความละเอียด 26.1 ล้านพิกเซล BSI คือการย้ายชั้นสายไฟไปไว้ด้านหลังชั้นรับแสง แสงจึงลงไปถึงจุดรับแสงได้ง่ายขึ้น

ปี 2022 แยกเป็นสองแบบ รุ่น 5 HS เป็นเซนเซอร์แบบซ้อนชั้น หรือ stacked ความละเอียด 26.16 ล้านพิกเซล FUJIFILM บอกว่าอ่านข้อมูลเร็วกว่ารุ่นก่อนมากกว่า 4 เท่า ใช้ใน X-H2S ที่ถ่ายต่อเนื่องได้ 40 ภาพต่อวินาทีแบบจอไม่ดับ ส่วนรุ่น 5 HR เน้นความละเอียด 40.2 ล้านพิกเซล และทำให้ ISO 125 เป็นค่ามาตรฐาน จากเดิมที่เป็นค่าขยาย

แปลง่าย ๆ คือ แนวคิดการจัดเรียงฟิลเตอร์สียังเป็นแบบเดิม แต่ละรุ่นเปลี่ยนเรื่องความละเอียด โครงสร้างของเซนเซอร์ และความเร็วในการอ่านข้อมูล ถ้าเห็นคำว่า HS ให้นึกถึงความเร็ว เห็นคำว่า HR ให้นึกถึงความละเอียด

กล้อง FUJIFILM รุ่นไหนใช้ X-Trans รุ่นไหนไม่ใช่

วิธีเช็คที่ง่ายที่สุดคือเปิดหน้าสเปกของรุ่นนั้นบน fujifilm-x.com แล้วดูบรรทัด Image sensor ถ้าเป็นรุ่นที่ใช้ลายนี้ จะเขียนชื่อไว้ชัด เช่น X-Trans CMOS 5 HR with primary color filter

ตัวอย่างรุ่นที่เช็คแล้ว X-E5, X-T50 และ X100VI ใช้รุ่น 5 HR ส่วน X-H2S ใช้รุ่น 5 HS และ X-M5 ใช้รุ่น 4

กล้องฟูจิไม่ได้ใช้ฟิลเตอร์สีแบบนี้ทุกรุ่น รุ่นเริ่มต้นในอดีตอย่าง X-A7 และ X-T200 หน้าสเปกเขียนแค่ว่า CMOS with primary color filter ไม่มีชื่อนี้อยู่ในบรรทัด และรีวิวของนิตยสาร Amateur Photographer ระบุว่าทั้งสองรุ่นใช้การจัดเรียงแบบ Bayer

ฝั่งกล้องฟอร์แมตกลางตระกูล GFX ชื่อเซนเซอร์บนหน้าสเปกก็ไม่มีชื่อนี้เช่นกัน อย่าง GFX100 II เขียนว่า GFX 102MP CMOS II HS และ GFX100RF เขียนว่า GFX 102MP CMOS II ใครสงสัยว่าเซนเซอร์ที่ใหญ่ขึ้นต่างกันยังไงในงานจริง อ่านต่อได้ใน ขนาดเซนเซอร์ Full Frame, APS-C, M43 ต่างกันยังไงในงานจริง

ถ้ากำลังดูกล้องฟูจิมือสองรุ่นเก่า ลองเปิดหน้าสเปกทางการของรุ่นนั้นเช็คบรรทัด Image sensor ก่อน จะได้รู้ว่าเซนเซอร์เป็นรุ่นไหน หรือเป็นเซนเซอร์แบบอื่น

เปิดไฟล์ RAW ของ X-Trans ในโปรแกรม ต้องรู้อะไรบ้าง

ไฟล์ RAW เก็บข้อมูลที่ยังเป็นโมเสกอยู่ ถ้าถ่าย JPEG กล้องจะทำ demosaicing ให้เลย แต่ถ้าถ่าย RAW แล้วเปิดในโปรแกรม โปรแกรมนั้นจะเป็นคนทำแทน แต่ละโปรแกรมใช้วิธีคำนวณของตัวเอง ไฟล์เดียวกันเปิดคนละโปรแกรมจึงได้รายละเอียดไม่เหมือนกันทีเดียว ไฟล์ RAW ของกล้องฟูจิเป็นนามสกุล RAF

Adobe อธิบายไว้ว่าวิธีพื้นฐานคือเอาค่าสีของจุดข้าง ๆ มาเฉลี่ย ถ้าคำนวณพลาดตรงขอบที่คมจัดหรือรายละเอียดที่ถี่มาก จะเห็นสีเพี้ยน ขอบภาพผิดรูป หรือลาย moiré และเพราะลายของฟูจิจัดเรียงไม่เหมือน Bayer ตอนที่ Adobe ทำฟีเจอร์ Enhance Details ในปี 2019 จึงเทรนโมเดลแยกไว้สองชุด ชุดหนึ่งสำหรับ Bayer อีกชุดสำหรับลายแบบของฟูจิ

ทุกวันนี้ใน Lightroom Classic ฟีเจอร์นี้ชื่อ Raw Details อยู่ในแผง Detail ใช้ได้กับไฟล์ RAW แบบโมเสกที่เป็น Bayer และ X-Trans เท่านั้น ผลที่ได้เป็นไฟล์ DNG ใหม่ ไม่ทับไฟล์เดิม ตัวลดนอยส์ Denoise ก็รองรับไฟล์แบบนี้เช่นกัน

อีกทางคือโปรแกรมของ FUJIFILM เอง X RAW STUDIO ที่ต่อกล้องเข้าคอม แล้วใช้หน่วยประมวลผลในกล้องแปลงไฟล์ หรือแปลงในตัวกล้องผ่านเมนู RAW CONVERSION รายละเอียดเรื่องการเปลี่ยนโทนสีตอนแปลง RAW อ่านต่อได้ใน Film Simulation ของ FUJIFILM คืออะไร

ถ้าเปิด RAW แล้วรายละเอียดเล็ก ๆ อย่างใบไม้ไกล ๆ หรือเส้นผม ดูเป็นลายแปลก ๆ ลองแปลงไฟล์เดียวกันด้วยวิธีอื่นแล้วซูมเทียบกันดู จะรู้ว่าเป็นที่ภาพหรือที่วิธีแปลง

ความเข้าใจผิดเรื่อง X-Trans ที่พบบ่อย

เรื่องแรก คิดว่า X-Trans คือโทนสีของฟูจิ ที่จริงโทนสีที่คนพูดถึงกันคือ Film Simulation ซึ่งกล้องใส่ตอนสร้างไฟล์ ส่วนเรื่องที่เราคุยกันในบทความนี้คือการจัดเรียงฟิลเตอร์สีบนตัวเซนเซอร์ เป็นคนละเรื่องกัน

เรื่องที่สอง คิดว่าไม่มีฟิลเตอร์ low-pass แล้วจะไม่มีวันเจอ moiré อย่างที่เล่าไปแล้ว FUJIFILM ใช้คำว่าควบคุม ถ้าลายในฉากถี่พอดีกับระยะของจุดรับแสง ก็ยังมีโอกาสเห็นได้

เรื่องที่สาม คิดว่ากล้องฟูจิทุกตัวใช้เซนเซอร์แบบเดียวกัน รุ่นเริ่มต้นในอดีตอย่าง X-A7 กับ X-T200 ใช้แบบ Bayer ส่วนหน้าสเปกของ GFX ก็ใช้ชื่อเซนเซอร์คนละชื่อ

เรื่องที่สี่ คิดว่าลายสุ่มแปลว่าฟิลเตอร์สีเปลี่ยนไปทุกภาพ ที่จริงลายถูกวางไว้ตายตัวบนเซนเซอร์ เป็นชุด 6×6 ที่ซ้ำห่างกว่าแบบ Bayer ไม่ได้สุ่มใหม่ทุกครั้งที่กดชัตเตอร์

ลองเช็คกล้องและไฟล์ของเราดูคืนนี้

เริ่มจากเปิดหน้าสเปกกล้องของเราบน fujifilm-x.com ดูบรรทัด Image sensor ว่าใช้เซนเซอร์รุ่นไหน หรือเป็นเซนเซอร์แบบอื่น

จากนั้นลองหาของในบ้านที่มีลายถี่ ๆ อย่างผ้าม่าน มุ้งลวด หรือเสื้อลายทาง ถ่ายที่ระยะใกล้ กลาง ไกล อย่างละภาพ แล้วซูมดูเต็มจอ ถ้าเจอลายคลื่น ลองขยับเข้าออกนิดหนึ่ง เปลี่ยนมุมกล้อง หรือซูมเลนส์ให้ต่างไปเล็กน้อย เพราะ moiré เกิดจากจังหวะของลายในฉากที่ไปชนกับจังหวะของจุดรับแสงพอดี ขยับนิดเดียวลายก็มักเปลี่ยน

ถ้าถ่ายมาแล้วแก้หน้างานไม่ทัน Lightroom มีตัวปรับ Moiré ในการปรับเฉพาะจุด ใช้ลบลายคลื่นและสีเพี้ยนตรงบริเวณที่เราเลือกได้

สุดท้ายลองเอาไฟล์ RAW ภาพเดียวกันมาเปิดแบบปกติ แปลงด้วย Raw Details และแปลงด้วย X RAW STUDIO หรือในกล้อง แล้ววางเทียบกับ JPEG จากกล้องที่ระยะซูมเท่ากัน ดูว่าแบบไหนเข้ากับงานของเรา

ถ้าทำแล้วยังเห็นลายแปลกในทุกวิธีแปลง ลองเช็คว่าเป็นลายที่มีอยู่จริงในวัตถุหรือเปล่า เช่น ผ้าบางชนิดที่ทอซ้อนกันสองชั้นก็มีลายคลื่นในตัวเองอยู่แล้ว

สิ่งที่อยากให้จำกลับไป

X-Trans คือการจัดเรียงฟิลเตอร์สีบนเซนเซอร์ของ FUJIFILM ที่จัดเป็นชุด 6×6 ให้ทุกแถวมีครบสามสี ต่างจาก Bayer ที่ซ้ำทุก 2×2 FUJIFILM ใช้ลายแบบนี้ควบคุม moiré แทนการใส่ฟิลเตอร์ low-pass ที่ทำให้ภาพเบลอลงนิดหนึ่ง กล้องฟูจิไม่ได้ใช้เซนเซอร์นี้ทุกรุ่น เช็คได้จากบรรทัด Image sensor ในหน้าสเปก และเวลาเปิดไฟล์ RAW วิธีแปลงของแต่ละโปรแกรมมีผลกับรายละเอียด ลองเทียบดูหลาย ๆ แบบ

อ่านต่อ

ถ้ายังลังเลว่าจะถ่ายไฟล์แบบไหน อ่าน ไฟล์ RAW หรือ JPEG ถ่ายแบบไหนดี อยากรู้เรื่องโทนสีของฟูจิที่หลายคนสับสนกับเรื่องเซนเซอร์ อ่าน Film Simulation ของ FUJIFILM คืออะไร และถ้าอยากดูภาพผังการจัดเรียงกับประวัติเซนเซอร์แต่ละรุ่นจากต้นทาง เปิด หน้าอธิบายเซนเซอร์บนเว็บ FUJIFILM ได้เลย