เรื่อง+ภาพ : ศุภฤกษ์ นฤเบศร์ไกรสีห์
บทความนี้มาจาก Camerart Magazine ฉบับ 210/2015 March
บทที่ 8 ความไวแสง Sensitivity
ความไวแสงเป็นสิ่งที่บ่งบอกว่าเซ็นเซอร์ต้องการปริมาณแสงมากเพียงไรเพื่อจะทำให้เกิดภาพขึ้นมา เซ็นเซอร์ที่ต้องการแสงมากในการเกิดภาพ เราเรียกว่า ความไวแสงต่ำ (Low Sensitivity) ส่วนเซ็นเซอร์ที่ต้องการแสงน้อยในการทำให้เกิดภาพเรียกว่า ความไวแสงสูง (High Sensitivity) ความไวแสงของกล้องดิจิตอลไม่ใช่ความไวแสงที่แท้จริง เป็นความไวแสงเทียบเคียงเมื่อเทียบกับฟิล์มถ่ายภาพ เพราะลักษณะการเกิดภาพของฟิล์มและดิจิตอลแตกต่างกันในรายละเอียด
ความไวแสงของเซ็นเซอร์ขึ้นกับปัจจัยหลายประการ เช่น ขนาดของเซลรับแสง (Photosite) ในแต่ละพิกเซล ยิ่งใหญ่ยิ่งรับแสงได้มาก เกิดสัญญาณไฟฟ้าได้ดี เช่น Nikon D4 มีขนาดเซลรับแสงใหญ่กว่า Nikon D800 ดังนั้น Nikon D4 จึงมีความไวแสงสูงกว่าและให้ภาพที่มีสัญญาณรบกวนต่ำกว่าโดยพื้นฐาน
ภาพแสดงให้เห็นว่า Photosite ขนาดเล็กจะรับแสงได้น้อยกว่า Photosite ขนาดใหญ่ (ภาพจาก Google)
การเพิ่มความไวแสงในกล้องดิจิตอลเป็นการเพิ่มการขยายสัญญาณ ดังนั้น Noise จึงเพิ่มขึ้นและช่วงการรับแสงลดลงเมื่อเพิ่มความไวแสง (ภาพจาก Google)
กราฟแสดงปริมาณ Noise และช่วงการรับแสงที่เปลี่ยนไปจากการเพิ่มความไวแสง (ภาพจาก Google)
การออกแบบเลนส์หน้าเซลรับแสงและคุณภาพของฟิลเตอร์สีหน้าเซลรับแสงก็มีผลโดยตรงต่อความไวแสงของเซ็นเซอร์ อย่างไรก็ตาม สัญญาณไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากเซ็นเซอร์โดยตรงมีน้อยมากจึงต้องมีการขยายสัญญาณไฟฟ้าขึ้นมา ซึ่งจะทำให้เกิด Noise หรือสัญญาณรบกวน ยิ่งขยายสัญญาณมากหรือสัญญาณไฟฟ้าที่เกิดจากเซ็นเซอร์โดยตรงมีระดับต่ำ สัญญาณรบกวนยิ่งมากนั้นหมายความว่า เมื่อถ่ายภาพในที่แสงน้อยหรือเพิ่มความไวแสงมากเท่าไร สัญญาณรบกวนก็จะมากขึ้นไปตามลำดับ เซ็นเซอร์รับภาพในปัจจุบันมีการเพิ่มจำนวนพิกเซลโดยไม่เพิ่มขนาดเซ็นเซอร์ทำให้พื้นที่รับแสงลดลงในแต่ละตำแหน่ง ความไวแสงของกล้องจึงลดลงมาก และมีการขยายสัญญาณค่อนข้างสูง สังเกตว่าภาพมีเบลอเล็กน้อยเพราะมีการเกลี่ยจุดที่เกิดจากสัญญาณรบกวน หากต้องการกล้องคุณภาพจริงๆ โดยไม่ได้จำเป็นต้องใช้ความละเอียดมากมายนัก แนะนำให้ใช้กล้องที่มีเซ็นเซอร์ขนาดใหญ่ และมีจำนวนพิกเซลไม่มากเกินไป จะทำให้ได้ภาพที่ดีเยี่ยมและกล้องมีราคาไม่แพงอีกด้วย อย่างเช่น Sony A7s เป็นกล้องที่ให้ภาพคมชัดสูงและสัญญาณรบกวนต่ำมากๆ สามารถตั้งความไวแสงสูงได้ถึง ISO 6400 โดยมี Noise รบกวนในระดับต่ำมาก ในขณะที่กล้องอย่าง Nikon D800 ใช้เซ็นเซอร์ขนาดเท่ากัน แต่มีความละเอียดมากกว่า 3 เท่า สามารถตั้งความไวแสงโดยมีระดับ Noise ต่ำได้เพียงแค่ ISO 800 เท่านั้น ทั้งนี้เป็นเพราะขนาดของ Photosite ใน Nikon D800 เล็กกว่า Sony A7s มากนั่นเอง
การออกแบบเซ็นเซอร์มีผลมากต่อความไวแสง เช่น CMOS รุ่นเก่ามีแผงควบคุมด้านข้างเซลรับแสง ทำให้เซลรับแสงเล็ก ส่วนรุ่นใหม่จะอยู่ด้านล่าง ทำให้พื้นที่รับแสงมากกว่าในขนาดพื้นที่พิกเซลเท่ากัน (ภาพจาก Google)
ผลจากการออกแบบเซ็นเซอร์ใหม่ ช่วยให้พื้นที่รับแสงเพิ่มขึ้น ความไวแสงจึงมากขึ้นตามไปด้วย (ภาพจาก Google)
ในการถ่ายภาพจำเป็นต้องตั้งความไวแสงที่กล้องก่อน โดยหลักการเลือกคือ ใช้ความไวแสงต่ำสุดเท่าที่ยังสามารถถ่ายภาพได้ในขณะนั้น เวลาถ่ายภาพจำเป็นต้องมีการวัดแสง คือ ตั้งค่าความเร็วชัตเตอร์และช่องรับแสงให้สัมพันธ์กับปริมาณแสง เพื่อให้แสงที่ตกลงบนเซ็นเซอร์พอเหมาะในการเกิดภาพ หากแสงน้อยเกินไปภาพจะมืดเกินไปหรือดำเพราะแสงที่ตกลงบนเซ็นเซอร์ไม่เพียงพอ หากแสงมากไปภาพจะซีดจางหรือขาวไปหมดเพราะแสงมีปริมาณมากเกินไปจนเซ็นเซอร์ไม่สามารถแยกความแตกต่างของส่วนขาวได้
มหาวิหาร Cathédrale La Major ที่เมืองมาร์กเซย ฝรั่งเศส 4/6/2553 1/6s f/8 ISO 400
ความไวแสง
ความไวแสงของกล้องดิจิตอลเป็นดัชนีบ่งบอกว่าในขณะนั้น เซ็นเซอร์ต้องการแสงมากหรือน้อยเพียงไรในการทำให้เกิดภาพ กล้องดิจิตอลมีช่วงการรับแสงกว้างมากและการเกิดภาพขึ้นกับการเขียนโปรแกรมในระบบประมวลผล กล้องดิจิตอลจึงไม่มีความไวแสงที่แท้จริง ความไวแสงที่ปรากฏในระบบการทำงานของกล้องเป็นความไวแสงเทียบเคียงโดยยึดหลักจากฟิล์มถ่ายภาพซึ่งมีค่าต่างๆ ดังนี้
ภาพถ้ำเขาหลวง เพชรบุรี 16/12/56 2.5s f/11 ISO 100
ตัวเลขแสดงความไวแสงของกล้องดิจิตอล
ISO จะแบ่งออกเป็นขั้นตามตัวเลขที่เห็น แต่ละขั้นต่างกันอยู่ 1 stop 1 stop เท่ากับ 2 เท่า ในแต่ละ Stop จะแบ่งขั้นละ 1/3 stop ซึ่งในแต่ละขั้นของ 1/3 นั้นจะมีตัวเลขค่าความไวแสงด้วยเช่นกัน แต่เป็นตัวเลขที่ไม่ได้ใช้บ่อยนัก ปกติจึงจำแค่ตัวเลขหลัก คือ 100 200 400 800 1600 3200 6400 เท่านั้น ความไวแสงจะแบ่งออกเป็น 3 ช่วงหลักๆ ตามระดับความไวแสงคือ
- ความไวแสงต่ำ คือตั้งแต่ ISO ต่ำกว่า 100 ลงมา
- ความไวแสงปานกลาง ตั้งแต่ ISO 100-400
- ความไวแสงสูง ตั้งแต่ ISO 400 ขึ้นไป
ความไวแสงต่ำต้องใช้ปริมาณแสงมากในการทำให้เกิดภาพ ดังนั้น เมื่อถ่ายภาพด้วยความไวแสงต่ำจะได้ความเร็วชัตเตอร์ที่ต่ำกว่าความไวแสงสูง และช่องรับแสงต้องเปิดกว้างกว่าที่ความไวแสงสูง ดังนั้นหากถ่ายภาพในสภาพแสงน้อยโดยไม่ใช้ขาตั้งกล้องที่ความไวแสงต่ำ โอกาสที่จะได้ภาพสั่นไหวจากการถือกล้องไม่นิ่งจะมีสูงกว่าใช้ความไวแสงสูง เมื่อความไวแสงเพิ่มขึ้น 1 stop จะทำให้ความเร็วชัตเตอร์เพิ่มขึ้น 1 stop หรือขนาดช่องรับแสงแคบลง 1 stop เมื่อถ่ายภาพเดียวกัน
ISO 100 ความเร็วชัตเตอร์ 1/30 วินาที ช่องรับแสง f/8
ISO 200 ความเร็วชัตเตอร์ 1/30 วินาที ช่องรับแสง f/11
ISO 200 ความเร็วชัตเตอร์ 1/60 วินาที ช่องรับแสง f/8
ISO 800 ความเร็วชัตเตอร์ 1/250 วินาที ช่องรับแสง f/8
ISO 200 ความเร็วชัตเตอร์ 1/30 วินาที ช่องรับแสง f/22
การใช้ความไวแสงควรใช้ที่ความไวแสงต่ำสุดเท่าที่จะสามารถทำได้ เพื่อให้ได้ภาพมีคุณภาพสูงสุด เพราะที่ความไวแสงสูง กล้องจะมีสัญญาณรบกวน ความคมชัดและสีสันด้อยลง ภาพแตกเป็นจุด สมมุติว่าเราต้องการถ่ายภาพที่ความเร็วชัตเตอร์ 1/500 วินาที แต่วัดได้แค่ 1/125 วินาที ดังนั้นเราจึงควรเพิ่มความไวแสงไป 2 stop ก็จะได้ความเร็วชัตเตอร์ 1/500 ตามที่ต้องการ ไม่ควรเพิ่มมากเกินจำเป็นไปกว่านั้น นอกจากไม่เกิดผลดีต่อภาพยังสร้างปัญหาให้กับภาพอีกด้วย
