กล้องวิดีโอ

ส่วนที่ 1: หลักการทำงานและประเภทของกล้องวิดีโอ

1. หลักการทำงานของกล้องวิดีโอ (How Cameras Work)

• เป้าหมายของกล้อง คือ การเปลี่ยน “แสง” (Light) ให้เป็น “สัญญาณไฟฟ้า” (Electrical Signal)
• Block Diagram พื้นฐานของกล้อง:
  1. เลนส์ (Lens):
     • ทำหน้าที่ “รวมแสง” และ “โฟกัส” แสงจากวัตถุให้ไปตกลงบนแผ่นรับภาพ (Image Sensor)
     • ส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง:
       • ม่านรับแสง (Iris / Aperture): เป็นรู (ไดอะแฟรม) ที่ปรับขนาดได้ เพื่อควบคุม “ปริมาณแสง” ที่จะผ่านเลนส์ (คล้ายรูม่านตา)
       • การซูม (Zoom): การเปลี่ยนทางยาวโฟกัสของเลนส์ เพื่อดึงภาพวัตถุให้เข้ามาใกล้ (Optical Zoom) หรือขยายภาพแบบดิจิทัล (Digital Zoom)
       • การโฟกัส (Focus): การปรับระยะเลนส์เพื่อให้ภาพคมชัดที่สุด
  2. อุปกรณ์รับภาพ (Image Sensor): *
     • นี่คือ “หัวใจ” ของกล้อง ทำหน้าที่เปลี่ยนแสง (โฟตอน) ให้เป็นประจุไฟฟ้า (อิเล็กตรอน)
     • ในแต่ละพิกเซล จะมี ฟิลเตอร์สี (Color Filter Array – CFA) หรือที่เรียกว่า “Bayer Filter” ติดอยู่ เพื่อกรองให้แต่ละพิกเซลรับแสงได้เพียง 1 ใน 3 แม่สี (R, G, B) เท่านั้น
     • ประเภทของเซนเซอร์ (สำคัญ):
       • CCD (Charge-Coupled Device):
         • เป็นเทคโนโลยีดั้งเดิม
         • หลักการ: เมื่อแสงกระทบพิกเซล จะเกิดประจุไฟฟ้า ประจุเหล่านี้จะถูก “ส่งต่อ” (Coupled) กันเป็นแถวๆ เหมือน “ขบวนถังน้ำ” (Bucket Brigade) ไปยังจุดอ่านค่าเพียงจุดเดียว
         • ข้อดี: คุณภาพสูง, สัญญาณรบกวน (Noise) ต่ำในสภาพแสงน้อย
         • ข้อเสีย: ช้า, กินไฟมาก, กระบวนการผลิตแพง
       • CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor):
         • เป็นเทคโนโลยีปัจจุบัน (ที่ใช้ในมือถือ, DSLR, Mirrorless, กล้องวงจรปิดส่วนใหญ่)
         • หลักการ: แต่ละพิกเซลมี “วงจรขยายสัญญาณและแปลงค่า” (Amplifier/Converter) เป็นของตัวเอง สามารถอ่านค่าจากพิกเซลใดก็ได้โดยตรง ไม่ต้องรอส่งต่อ
         • ข้อดี: เร็วมาก (รองรับเฟรมเรทสูง), ประหยัดไฟ, ผลิตง่ายราคาถูก
         • ข้อเสีย: (ในอดีต) มี Noise มากกว่า แต่ปัจจุบันพัฒนาจนเทียบเท่าหรือดีกว่า CCD แล้ว
  3. วงจรประมวลผลสัญญาณภาพ (Image Signal Processor – ISP):
     • เปรียบเสมือน “สมอง” ของกล้อง รับข้อมูลดิบ (RAW) ที่ยังเป็นลายตารางหมากรุก (Bayer Pattern) มาจากเซนเซอร์
     • หน้าที่หลักของ ISP:
       • Demosaicing (การประมาณค่าสี): “เดา” หรือ “คำนวณ” (Interpolate) สีที่ขาดหายไปในแต่ละพิกเซล (เช่น พิกเซลที่รับแค่สีแดง ISP ต้องคำนวณค่าสีเขียวและน้ำเงินจากพิกเซลข้างเคียง) เพื่อให้ได้ภาพสีที่สมบูรณ์
       • การชดเชยแสงขาว (White Balance – WB): ปรับแก้สีของภาพให้ถูกต้องตามสภาพแสง (เช่น แสงแดดจะอมฟ้า, แสงไฟหลอดไส้จะอมส้ม) เพื่อให้ “สีขาว” ที่เราเห็นในกล้อง เป็นสีขาวจริงๆ
       • การลดสัญญาณรบกวน (Noise Reduction)
       • การบีบอัดข้อมูล (Compression): แปลงสัญญาณภาพเป็นรูปแบบมาตรฐาน (เช่น H.264) และส่งออกไปยังช่องสัญญาณ (Output)

2. ประเภทของกล้องวิดีโอ

• Camcorder (กล้องวิดีโอพกพา): กล้องที่รวมทุกอย่างไว้ในตัวเดียว (เลนส์, ตัวกล้อง, ที่บันทึก) เน้นการถือถ่าย (Handheld)
• DSLR / Mirrorless: กล้องที่เน้นถ่ายภาพนิ่ง แต่ปัจจุบันมีความสามารถสูงมากในการถ่ายวิดีโอ สามารถเปลี่ยนเลนส์ได้
• Action Camera (เช่น GoPro): กล้องขนาดเล็ก ทนทาน เน้นมุมกว้าง สำหรับกิจกรรมผาดโผน
• Broadcast/ENG Camera: กล้องระดับมืออาชีพขนาดใหญ่ ที่ใช้ในสถานีโทรทัศน์
• CCTV Camera (กล้องวงจรปิด): (เชื่อมโยงกับเนื้อหาอนาคต) กล้องที่ออกแบบมาเพื่อการรักษาความปลอดภัย (เช่น ทรงโดม, ทรงกระบอก)
• Webcam: กล้องขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์

3. การตั้งค่าพื้นฐานของกล้อง (เชื่อมโยงสู่ภาคปฏิบัติ)

• Focus (AF/MF): AF (Auto Focus) กล้องหาความชัดให้เอง / MF (Manual Focus) ผู้ใช้หมุนปรับเอง
• White Balance (WB): การตั้งค่าสมดุลแสงขาว
  • AWB (Auto): อัตโนมัติ (กล้องคิดเอง)
  • Daylight (กลางแจ้ง ☀️): สำหรับถ่ายกลางแดด
  • Tungsten (หลอดไส้ 💡): สำหรับถ่ายใต้แสงไฟสีส้ม
  • Fluorescent (หลอดฟลูออเรสเซนต์): สำหรับถ่ายใต้แสงไฟนีออน
  • Manual/Custom: การ “ตั้งค่าเอง” โดยการส่องกล้องไปที่วัตถุสีขาว เพื่อให้กล้อง “จำ” ค่าสีขาวที่ถูกต้อง
• Zoom (Optical / Digital):
  • Optical Zoom: การซูมโดยใช้ “ชิ้นเลนส์” คุณภาพคงที่ ไม่เสียความละเอียด
  • Digital Zoom: การซูมโดยใช้ “ซอฟต์แวร์” ขยายภาพ (เหมือนการ Crop ภาพแล้วขยาย) ทำให้ความละเอียดลดลง (ภาพแตก)

---

อ้างอิง

PhotoVIS – Photography for Visual Communication Design

part-2-1-function-and-part-of-camera-only-ver2-15july2561.pdf

https://photovis.wordpress.com/wp-content/uploads/2018/07/2-2-4-view-finder-ver1.pdf