ความแตกต่างของ Bin ระหว่าง ZWO กับ QHY และหลักการรวมพิกเซลด้วยซอฟต์แวร์

บทความก่อนหน้าพูดถึงวิธีทำ Bin ด้วยซอฟต์แวร์ (การรวมพิกเซล) บทความนี้เจาะลึกหลักการ ทำไม Bin ของกล้องสองค่าย ZWO กับ QHY จึงมีพฤติกรรมต่างกัน และทำไม “ทำ Bin บนคอมพิวเตอร์” จึงเสียข้อมูลยากกว่า “ทำ Bin บนกล้อง”

ค่าเริ่มต้นของ Bin ระหว่าง ZWO กับ QHY ไม่เหมือนกัน

ยกตัวอย่าง ZWO 6200mm กับ QHY600M ทั้งสองตัวใช้เซนเซอร์ Sony IMX455 BSI ตัวเดียวกัน แต่พฤติกรรมเริ่มต้นของ Bin ไม่เหมือนกัน

1. การรวมพิกเซลของ ZWO ทำแค่ “หาค่าเฉลี่ยพิกเซล” สามารถถ่ายด้วยแผ่น flat ที่สว่างสม่ำเสมอแผ่นเดียวกันได้ แล้วจะพบว่าความสว่างก่อนกับหลัง Bin ใกล้เคียงกัน นั่นคือลักษณะเฉพาะของการหาค่าเฉลี่ย
2. การรวมพิกเซลของ QHY ค่าเริ่มต้นเป็น “ผลรวมพิกเซล” (คล้ายพฤติกรรมของ CCD แบบดั้งเดิม) แน่นอนว่าสลับเป็นค่าเฉลี่ยได้เช่นกัน

ข้อควรระวังคือ ถ้าตั้งค่า QHY เป็นผลรวม ค่าตัวเลขอาจเกิน 16 บิต กรณีนี้ต้องปรับคำสั่งอ่านค่าและเปิดใช้การส่งข้อมูลแบบ 32 บิต จึงจะส่งข้อมูลครบถ้วนออกมาได้ นอกจากนี้วิธีของ ZWO ใช้ได้ทั้งกล้องขาวดำและกล้องสี ส่วน Bin แบบผลรวมของ QHY ใช้ได้เฉพาะกล้องขาวดำเท่านั้น

ทำไมการจะ Bin บน CMOS หรือไม่ จึงมีตรรกะต่างจาก CCD

บนกล้อง CMOS การตั้งค่า Bin ด้วยซอฟต์แวร์หรือเฟิร์มแวร์ขณะถ่าย มีจุดประสงค์หลักเพื่อลดขนาดไฟล์หรือเพิ่มเฟรมเรต แต่ต้องสังเกตพฤติกรรมของสัญญาณรบกวนจากการอ่านค่า

• CMOS: หลัง Bin สัญญาณรบกวนจากการอ่านค่าจะเพิ่มเป็นสองเท่า
• CCD: หลัง Bin สัญญาณรบกวนจากการอ่านค่ากลับลดลง

นี่คือความแตกต่างพื้นฐานระหว่าง CMOS กับ CCD ในเรื่อง Bin และเป็นเหตุผลที่ในยุค CMOS แรงจูงใจให้ “Bin ที่ฝั่งกล้อง” ไม่แรงเท่ายุค CCD การรวมพิกเซลของ CMOS ที่จริงเหมาะกับการทำในซอฟต์แวร์ช่วงหลังการถ่ายภาพมากกว่า ได้ผลลัพธ์ดีกว่าด้วย

ข้อดีและข้อเสียของการทำ Bin ในซอฟต์แวร์บนคอมพิวเตอร์

การทำ Bin ในซอฟต์แวร์บนคอมพิวเตอร์มีข้อได้เปรียบที่จับต้องได้หลายข้อ

1. เพิ่มอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนได้เหมือนกัน แต่การคำนวณยืดหยุ่นกว่า

การทำ Bin ด้วยซอฟต์แวร์ก็ให้ SNR เพิ่มขึ้น 2 เท่าเช่นกัน ประสิทธิภาพการคำนวณของคอมพิวเตอร์ดีกว่า และมีอัลกอริทึมให้เลือกมากกว่าด้วย

2. ไม่ทิ้งข้อมูลใด ๆ เลย

นี่คือจุดสำคัญ การหาค่าเฉลี่ยแบบไบนารีที่ว่านี้ ไม่ใช่ “บวกกันแล้วหารด้วย 4” ตามตัวอักษรจริง ๆ (ยกตัวอย่าง Bin 2) การบวกเลขไบนารี 16 บิตสี่ตัวเข้าด้วยกันต้องใช้ 18 บิต (เกิด overflow เพราะเกิน 16 บิต) ส่วนการหารด้วย 4 ในระบบไบนารี ที่จริงคือบวกกันแล้วทิ้งบิตต่ำสุดสองบิต (เท่ากับเลื่อนจุดทศนิยมไปทางซ้ายสองตำแหน่ง)

ดังนั้น ถ้าผู้ใช้ ZWO ตั้งค่า Bin บนกล้องโดยตรง จะเสียข้อมูลส่วนนี้ไป ผู้ใช้ QHY ต้องเปิดใช้การส่งข้อมูลแบบ 32 บิต ส่งข้อมูลครบถ้วนไปยังคอมพิวเตอร์ ไม่เช่นนั้นส่วนที่ overflow ก็จะหายไปเหมือนกัน ในทางกลับกัน การทำ Bin บนคอมพิวเตอร์ใช้การคำนวณแบบ 32 บิต ไม่เสียข้อมูลใด ๆ เลย และรักษาความจุเต็มของหลุม (full well) กับความลึกของบิต (bit depth) ไว้ได้ครบถ้วน

3. ราคาที่ต้องจ่ายคือต้องส่งและเก็บข้อมูลมากขึ้น

การรวมพิกเซลแลกด้วยความละเอียด ความคมชัดจะลดลง แต่ขนาดไฟล์จะเล็กลงมาก กลับกัน ถ้าไม่ Bin ที่ฝั่งกล้อง ก็ต้องส่งข้อมูลมากขึ้น และต้องใช้พื้นที่มากขึ้นเพื่อเก็บไฟล์ต้นฉบับ นี่คือราคาที่ต้องจ่ายเมื่อเลือก “Bin ที่ฝั่งคอมพิวเตอร์” คือแบกไฟล์ต้นฉบับที่ใหญ่กว่าไว้ก่อน แลกกับความยืดหยุ่นที่ไม่สูญเสียข้อมูลเลยในช่วงหลังการถ่ายภาพ

ส่วนเสริม

คำอธิบายการเปิดใช้การส่งข้อมูลแบบ 32 บิตของ QHY ดูได้จากคู่มือผู้ใช้อย่างเป็นทางการ ข้อควรระวังคือ ฟีเจอร์นี้รองรับเฉพาะบางรุ่นที่ใหม่กว่า (เช่น QHY600, QHY268, QHY411, QHY461 เป็นต้น)