ผู้ที่ซื้อกล้องดิจิทัลใหม่ทุกคนควรตรวจสอบหา bad pixel ใน CCD ของกล้องของตนเอง บางคนอาจไม่พบปัญหาใด ๆ เลย บางคนอาจมีปัญหาเล็กน้อย บางคนอาจมีปัญหามาก ปัญหาบางอย่างไม่มีผลต่อภาพ แต่บางอย่างมีผลต่อภาพค่อนข้างมา บทความต่อไปนี้จะกล่าวถึง สาเหตุและการแก้ไขเมื่อตรวจพบ ว่า CCD ในกล้องดิจิทัลของท่าน มี bad pixel

bad pixels มีลักษณะเป็นจุดสว่างของกลุ่ม pixel ที่แต่งต่างไปกับสีพื้นอย่างเห็นได้ชัด อาจเป็นสีน้ำเงิน สีแดง หรือเขียว ขึ้นกลับ CCD ของกล้องนั้น ๆ ดังภาพตัวอย่าง เป็นภาพที่ถ่ายที่ขนาดที่ใหญ่ที่สุดของกล้อง Canon G1 คือมีขนาดด้านนอนคูณด้านตั้งเท่ากับ 2048x1536 พิกเซล ถ่ายภาพด้วยควาเร็วชัตเตอร์ที่ 1/4 วินาที และ f/3.5

ภาพที่ 1 bad pixels

ภาพที่ 1 นี้ เป็นภาพที่ตัดส่วนมาจากภาพถ่ายต้นฉบับที่กำลังขยาย 100% จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนว่า CCD ในกล้องดังกล่าวมี bad pixel อยู่หนึ่งจุดที่ พิกเซลที่ 290 ในแนวนอนและ 310 ในแนวตั้งของภาพ

ภาพท่ี่ 2 ภาพจากกล้องที่ได้รับการเปลี่ยนขนาดแล้ว

อย่างไรก็ดีภาพที่ 2 นี้เป็นภาพที่ถูกเปลี่ยนขนาดให้เป็น 360x270 พิกเซล จากภาพเดิม 2048x1536 พิกเซล จะเห็นว่าภาพนี้มองไม่เห็น bad pixel แต่อย่างใดเพราะพิกเซลที่มีปัญหาได้ถูกเฉลี่ยค่าไปเรียบร้อยแล้วจากการลดขนาดลง

ประเภทของ bad pixel

bad pixel เป็นคำทั่วไปที่ระบุถึงพิกเซลที่ผิดปกติไปไม่ว่าจะมีลักษณะอย่างไร แต่เรียกชื่อตามสาเหตุการเกิดก็อาจมีหลายประเภท คือ ถ้าเกิดจากความบกพร่องของ CCD โดย พิกเซลนั้นๆ ไม่ตอบสนองต่อความเข้มแสงที่ตกกระทบลงบน CCD และให้ผลออกมาเป็นจุดสว่าง จะเรียกว่า stuck pixel แต่ถ้าพิกเซลนั้นๆ ให้ผลออกมาเป็นจุดมืด จะเรียกว่า dead pixel สาเหตุเกิดมาจากความบกพร่องจากกระบวนการผลิต CCD จุดสว่างและจุดมืดนี้จะเกิดที่ทุกความเร็วชัตเตอร์และมีความ สว่างหรือมืดไม่เปลี่ยนแปลงตามความเร็วชัตเตอร์

ถ้า bad pixel นั้นเกิดจากความบกพร่องของ CCD ต่อการตอบสนองต่อแสงเมื่อใช้เวลารับแสงนานๆ จะเรียกว่า hot pixel แม้ว่าว่า hot pixels จะเกิดขึ้นจะเกิดอยู่ที่เดิมและมีลักษณะไม่ต่างจาก stuck pixel มากนัก แต่สิ่งที่ต่างกันคือ hot pixel จะ มีความสว่างลดลงเมื่อความเร็วชัตเตอร์สูงขึ้น การเกิิด hot pixel นั้นนอกจากขึ้นกับเวลาแล้ว ยังขึ้นกับอุณหภูมิด้วย ยิ่งอุณหภูมิสูงก็ย่ิงเกิดได้ง่าย hot pixel ถือได้ว่าเป็น noise อย่างหนึ่งของ CCD ซึ่งมีผลต่อคุณภาพของภาพรุนแรงกว่า noise ทั่วๆ ไป hot pixel นี้เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงได้ยาก เพราะเป็นลักษณะเฉพาะของอุปกรณ์รับแสงทางอิเล็กทรอนิกส์ และในการใช้งานจริงเรามักถ่ายภาพในอุณหภูมิห้อง หรือ อุณหภูมิภายนอกห้อง ซึ่งอยู่ระหว่าง 20-35 องศาเซลเซียส ดังนั้น เมื่อเปิดรับแสงนานๆ ย่อมต้องเกิดhotpixel โดยปกติแล้ว ขณะถ่ายภาพ ด้วยความเร็ว 1/4 วินาที ไม่ควรมี hotpixel จึงจะถือว่ากล้องนั้นมีคุณภาพดี อย่างไรก็ดีกล้องในปัจจะบันได้มีการแก้ไข ปัญหาของตัวรับแสงก่อนออกจากโรงงานอยู่แล้ว หากเราตรวจสอบพบว่า กล้องที่ซื้อมามี ปัญหา hot stuck หรือ dead pixel ก็ควรส่งให้ทางผู้ผลิตทำการปรับปรุง firmware เพื่อแก้ปัญหานี้ ทั้งนี้ก่อนตัดสินใจซื้อกล้องรุ่นใด ควรพิจารณานโยบายของบริษัทด้วยกว่า หากกล้องอยู่ในระยะประกัน ทางบริษัทจะทำการปรับปรุงให้หรือไม่ และหากพ้นระยะประกันไปแล้ว จะคิดค่าบริการอย่างไร ในกล้องบางรุ่นได้เพิ่มความสามารถในการลบ hotpixel ไว้ด้วยในตัวกล้องซึ่งผู้ถ่ายภาพ สามารถใช้คำสั่งในเมนูให้กล้องตรวจสอบ hot pixel ด้วยตนเอง หากพบกล้องก็จะทำการแก้ไขให้ได้ จึงทำให้ได้ภาพถ่ายที่ดีขึ้น เมื่อเปิดเวลารับแสงนานๆ ซึ่งจะใช้กระบวนการที่เรียกว่า pixel mapping โดยกล้องจะวิเคราะห์ว่า hot pixel นั้นอยู่ตำแหน่งใดของตัวรับภาพ และจะนำค่าสีของพิกเซลข้างๆ มาใช้แทนพิกเซลที่เป็น hot pixel จึงทำให้เราไม่เห็นเป็นจุดสว่างในภาพสุดท้าย การทำ pixel mapping นั้น ควรทำปีละครั้ง

การทดสอบหา hot pixel

อันดับแรกให้ถ่ายภาพโดยปิดฝาครอบเลนส์ ซึ่งมักเรียกว่า dark frame photographyความเร็วชัตเตอร์ที่ควรใช้คือ 1/30 ไปถึงความเร็วต่ำสุดที่กล้องมี และให้ปิดซอฟแวร์ที่ลด noise ในกล้อง และซอฟแวร์อื่นๆ ด้วยเช่น sharpness saturation และให้ save ภาพที่ถ่ายได้เป็น tiff หรือ raw หากกล้องนั้นมีแต่ jpeg ให้ save เป็นแบบ hi เพื่อให้มีการบีบอัดข้อมูลน้อยที่สุด

การตรวจสอบทำได้หลายวิธี เช่น

เปิดภาพที่ 100% แล้วค่อยๆตรวจสอบทีละส่วนของภาพจากจอภาพว่ามีพิกเซลใดมีสีที่สว่างผิดปกติหรือไม่

ภาพที่ 3 hot pixel บนภาพ dark frame

อีกวิธีหนึ่งคือใช้คำสั่ง Image>histogram ใน photoshop ซึ่ง histogram ก็จะแสดงให้เห็นบนจอ หากภาพที่่ถ่ายไว้ ไม่มี hot pixel แล้ว แท่ง histogram จะกระจุกอยู่ด้านซ้า่ย(สีดำ)หมด แต่ภาพที่ 4 มีข้อมูลบางพิกเซล มีค่าความสว่างที่ระดับสีเทาหรือขาว และนี่เองทำให้รู้ว่า CCD ของกล้องนี้ มี hot pixel

ภาพท่ี 4 Histogram ของภาพ dark frame ที่มี hot pixel

หรืออาจจะใช้คำสั่ง Image> Equalize ดังภาพที่ 5 และผลของการใช้จะเป็นดังภาพที่ 6

ภาพที่ 5

ถ้ามี hot pixel จะเห็นความกระโดดของสี โดดเด่นออกจากสีพื้น ดังภาพที่ 6

ภาพที่ 6

นอกจากนี้อาจจะใช้ freeware โดยสามารถไป download ได้จาก http://www.starzen.com/imaging/ หลังจาก install แล้ว ก็เปิดโปรแกรม โดยโปรแกรมจะแสดงหน้าต่างแรกดังภาพ

โปรแกรมนี้ให้คำจำกัดความของ คำว่า dead pixel แตกต่างไปจากบทความนี้ ซึ่งค่า dead pixel ในโปรแกรมนี้ก็คือ stuck pixel ที่ได้กล่าวมาแล้วนั่นเอง สำหรับขั้นตอนการทดสอบนั้น ดับแรกให้เปิดไฟล์ภาพที่ต้องการวิเคราะห์หา hot pixel ขึ้น ด้วยการการคลิ๊กที่ปุ่ม Browse แล้วเลือกชื่อไฟล์ภาพที่ต้องการ โดย default ค่า threshold for hot pixels จะอยู่ที่ 60 และ theshold for dead pixels (stuck pixels) จะอยู่ที่ 250 ซึ่งค่าตรงนี้หมายความว่า เมื่อโปรแกรมไปตรวจเจอพิกเซลใดที่มีค่าความสว่างตั้งแต่ 250 จะรายงานเป็น dead pixel (stuck pixel) และหากเจอตั้งแต่ 60-249 จะรายงานเป็น hot pixel จากนั้น ก็คลิ๊กที่ test โปรแกรมก็จะคำนวณให้ดังแสดงผลในภาพ

เนื่องจากภาพที่นำมาทดสอบเป็นภาพที่มาจากการปิดฝาเลนส์ histogram จะต้องกองอยู่ที่ด้านซ้ายมือทั้งหมด หากภาพของท่านมี histogram กระจายเต็มกราฟไปหมด แสดงว่าท่านเปิดรูปผิด ไม่ใช่ภาพ dark frame ให้ไปเปลี่ยนภาพเสียใหม่ เพราะหากไปมองดูผลแล้วท่านจะพบว่า มี hot pixel อย่างมากมาย เกินที่ควรเป็น

ช่องทางด้านขวามือจะเป็นผลการรายงานจำนวนพิกเซลต่างๆ ที่เกิดเป็น hot pixel หรือ dead pixel (stuck pixel) โดย column แรก บอกประเภทของ bad pixel ส่วน column ที่สองและสาม จะแสดงตำแหน่งในแนวตั้ง (x) และแนวนอน (y) ของภาพที่เกิด bad pixel และ column ท้ายสุดแสดงค่าความสว่างของพิกเซลนั้นๆ

จากผลการวิเคราะห์ เราจะเห็นว่ามีจำนวนพิกเซลที่เป็น hot นั้น มากกว่า 10 จุด แต่อันที่จริงแล้ว มีเพียง 4 จุดเท่านั้น เนื่องจาก hot pixel แต่ละจุดประกอบ ด้วยกลุ่มของพิกเซลหลายๆ พิกเซลมารวมกัน ดังจะเห็นได้จากที่ ค่า x เท่ากับ 1313-1314 ค่า y 34-35 เป็นพิกเซลสี่พิกเซลที่อยู่ติดกัน ดังนั้นในภาพเราจะเห็น เป็นจุดๆ เดียวเท่านั้น ไม่ใช่เห็นเป็น 4 พิกเซลดังที่ โปรแกรมได้รายงาน

สิ่งที่จะต้องทำความเข้าใจคือว่า hot pixels จะเกิดเสมอเวลาถ่ายภาพแล้วใช้เวลาเปิดรับแสงนานๆ แต่หากกล้องตัวที่ท่านสนใจ มี hot pixel ที่ความไวชัตเตอร์เร็วกว่า 1/4 วินาทีแล้ว น่าจะเปลี่ยนกล้องใหม่ หรือส่งไปเข้าศูนย์ เพราะจะมีผลต่อการถ่ายภาพ แต่หากมี hot pixels ที่ ความเร็วต่ำมากๆ และจำเป็นต้องถ่ายภาพด้วยความเร็วต่ำมากๆ บ่อยๆ ผู้ใช้งานควรเลือกกล้องที่มีระบบ noise reduction หรือให้ดีกว่านั้นคือมี pixel mapping อยู่ในกล้อง

การแก้ไขเมื่อ ภาพมี hot pixel

วิธีการคือให้ถ่ายภาพ dark frame ขึ้นมาสักหนึ่งภาพ เช่นที่ 1/4 วินาที ข้อสำคัญคือขนาดของภาพ dark frame กับภาพต้นฉบับที่ต้องการลบ hot pixel ต้องมีขนาดเท่ากัน การแก้ไขทำได้โดยใช้คำสั่ง Image>Apply Image ซึ่ง photoshop ก็จะแสดงหน้าต่างให้ป้อนข้อมูลดังภาพที่ 7

ภาพที่ 7

ที่ source ให้เติมชื่อไฟล์ของ dark frame ซึ่งดังตัวอย่างคือไฟล์ชื่อ IMG_0002.JPG ส่วน target คือไฟล์ที่เราต้องการลบ hot pixel ชื่อ IMG_0001.JPG การป้อนค่าที่ Blending เป็นการ ป้อนระดับการลบ hot pixel ตามภาพตัวอย่างการตั้งค่าที่ 80% ทำให้ hot pixel ค่อนข้างกลมกลืนไปฉากหลังได้ดี ซึ่งการตรวจสอบ ว่าควรตั้งค่าเท่าไหร่สามารถดูได้โดยการคลิ๊กที่ปุ่ม preview เพื่อดูภาพก่อนและหลังการแก้ไข ส่วนวิธีการคำนวณนั้นให้ตั้งเป็น Subtract หรือ differece

ภาพด้านล่างเป็นภาพที่ได้รับการลบ hot pixel ด้วยวิธีการที่ได้กล่าวมาแล้ว จะสังเกตเห็นว่าภาพที่แก้ไขแล้วแม้จะไม่มีจุดสว่างของ hot pixel แต่ความกลมกลืนไปกับฉากหลังก็ยังไม่สมบูรณ์นัก

ภาพที่ 8 ภาพที่แก้ไข ด้วย dark frame

อันที่จริงแล้วการแก้ไขที่ดีที่สุดคือการปรับแก้ทีละพิกเซลด้วยเครื่องมือใน photoshop ที่เรียกว่า rubber stamp แต่จะเสียเวลามากหาก hot pixel มีหลายจุด การแก้ไขด้วย dark frame จะช่วยให้ประหยัดเวลากว่า โดยการ save วิธีแก้ไขไว้เป็น action และสามารถสั่งให้คอมพิวเตอร์และphotoshop ทำ batch processing ไปพร้อม กันทีเดียวโดยอัตโนมัติ

หมายเหตุ

การแก้ไข hot pixel ที่สมบูรณ์นั้นควรทำให้ tiff หรือ raw หากทำใน jpeg จะไม่สามารบลบออกได้หมด เพราะ อิทธิพลของการบีบอัดข้อมูลจาก jpeg ทำให้ค่าของ hot pixel ในภาพถ่ายจริง แตกต่างไปจากค่าใน dark frame อย่างไรก็ตาม การจะลบ hot pixel ขึ้นอยู่กับลักษณะงานเป็นสำคัญ ตัวผู้เขียนเองนิยมที่จะไม่ลบ hot pixel เนื่องจาก ภาพส่วนใหญ่จะพิมพ์ด้วยขนาดไม่ใหญ่นัก หรือ ส่งเข้าไปใน web ดังนั้นจุดเล็กๆ ที่ผิดปกติไปจะไม่สามารถสังเกตเห็นได้ เมื่อ นำไปพิมพ์ หรือย่อขนาดของภาพลง จึงไม่มีความจำเป็นต้องลบแต่ประการใด

copyright by thaicolor@hotmail.com