Depth of Field and Focal Length Multiplier

ระยะชัด และการคูณระยะโฟกัส

By Vincent Bockaert

Tabby แปล เรียบเรียง

แม้ว่าคำถามหลังจากการจับกล้องถ่ายภาพของมือใหม่รวมไปถึงมือกลางเก่ากลางใหม่นั้นมีมากมาย แต่ความสนใจแรกๆ น่าจะเป็นเรื่องของความสวยงามของระยะชัดตื้น ชัดลึก ความคมชัดของภาพ ทั้งหมดนี้อาจก่อให้เกิดคำถามว่า จะใช้ หรือซื้อเลนซ์อะไรดีจึงจะให้ผลตามที่เราต้องการได้ การที่จะรู้ได้ว่าช่วงคมชัดของเลนซ์ตัวหนึ่งเมื่อติดเข้ากับกล้องที่มีอยู่ในมือเรา จะมีระยะประมาณเท่าไร แล้วเราต้องคำนึงถึงค่าอะไรบ้าง

ประกอบกับผู้เขียนขณะที่ตามไปออกทริปกับพิกวิว ได้มีโอกาสพูดคุยกับพี่ๆ น้องๆ และจากที่ได้อ่านกระทู้สอบถามจากเพื่อนสมาชิกที่สงสัยเกี่ยวกับความสามารถและระยะโฟกัสของเลนซ์ ทำให้ผู้เขียนซึ่งมือไม่เก๋า ก็เกิดความอยากรู้ข้อเท็จจริงเช่นกัน

ดังนั้นผู้เขียนจึงรวบรวมข้อมูลจากแหล่งที่มาของความรู้ในเรื่องเกี่ยวกับความสัมพันธ์ ระหว่างระยะชัดเลนซ์ และขนาดของเซนเซอร์ที่แตกต่างกันของกล้องดิจิตอลขึ้นมาแม้ว่าจะมีการเขียนกันมามากมายหลายครั้ง แต่บทความนี้จัดทำขึ้นเพียงเพื่อเป็นแนวทางพื้นฐานให้ผู้เริ่มต้นที่เข้ามาในบ้านพิกวิวที่อบอุ่นนี้ได้ ศึกษาต่อไป

Depth of Field

ระยะชัด

เมื่อพูดถึงระยะชัด หรือช่วงความชัด เราจะวัดจากระยะพื้นที่ความคมชัด จากตำแหน่งหน้าจุดโฟกัสและหลังจุดโฟกัส(ระยะที่อยู่ในโฟกัส วัตถุจะมีความคมชัด ไม่เบลอ) ระยะของความคมชัดนั้น สามารถถูกกำหนดได้จาก รูรับแสง, ระยะห่างของวัตถุ กับจุดโฟกัส และขนาดของ เซ็นเซอร์รับภาพของกล้องแต่ละตัว.. ขออภัย อาจมีศัพท์เทคนิคมากหน่อยค่อยๆ อ่านทำความเข้าใจนะ

ปัจจัยแรก ขนาดรูรับแสงที่กว้าง (ค่า F ตัวเลขน้อย เช่น F2) จะส่งผลให้ภาพมีความชัดลึกต่ำ (ชัดตื้นสูง) ภาพวัตถุที่อยู่หน้าและหลังจุดโฟกัสจะปรากฏออกมาในลักษณะเบลอ ไม่ชัดเจนเท่าจุดที่โฟกัสลงไป ในขณะที่การเปิดรูรับแสงแคบ (ค่า F สูง เช่น F11 เป็นต้นไป) จะส่งผลให้มีความชัดลึกสูงกว่า (ชัดตื้นต่ำ)

การแสดงค่าใช้เพื่อประกอบภาพด้านล่าง เป็นภาพที่ถ่ายด้วยช่วงเลนซ์ 70 mm โดยโฟกัสไปยัง โปสการ์ดใบแรก ซึ่งเป็นวัตถุโฟกัส ซึ่งโปสการ์ด 3 ใบถูกจัดวางห่างกันในระยะ 70 ซมเท่าๆกัน

ภาพที่ได้ออกมาจากการเปิดรูรับแสงกว้าง(ตัวเลขต่ำ) จะเกิดการโฟกัส(ความคมชัด)เพียงการ์ดใบแรก ในขณะที่เมื่อปรับรูรับแสงให้แคบลงเป็น 8 ความคมชัดก็เลยไปถึงการ์ดใบที่สองด้วย

อีกปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดผลของ “ชัดตื้น” คือ การขยับเข้าใกล้วัตถุ

การขยับเข้าใกล้วัตถุ จะเป็นการลดความชัดลึก (เพิ่มความชัดตื้น) ในทางตรงกันข้าม การถอยห่างจากวัตถุจะเพิ่มความชัดลึก เลนซ์ที่มีช่วงระยะโฟกัสสั้น เช่นเลนซ์ 28mm ที่เปิดรูรับแสง 5.6 จะสามารถสร้างภาพที่มีระยะชัดลึกกว้างและไกลได้มากกว่า เลนซ์ช่วง70 mm ในขนาดรูรับแสง5.6 เท่ากัน

สรุปจากผู้แปล : การถ่ายภาพให้มีความชัดลึก หรือชัดตื้น นั้นไม่สามารถกำหนดตายตัวได้ว่าจะต้องเปิดรูรับแสงให้กว้างเท่ากับ f2 หรือต่ำกว่า แล้วจะได้ภาพชัดตื้นเสมอไป หรือเปิด f8 ขึ้นไปจะได้ภาพชัดลึกทั้งภาพเสมอไปเช่นกัน เพราะในบางครั้งสภาพแสง และความสามารถของเลนซ์ อาจมีข้อจำกัด แต่เราสามารถมองหาปัจจัยด้านระยะห่างของวัตถุที่เป็นฉากหน้า และฉากหลัง มาทดแทนได้ ตัวอย่างเช่นหากเราใช้เลนซ์คิตตี้ (หรือเลนซ์ทั้งหลายที่มีรูรับแสงแปรผันได้) ซึ่งในสภาพแสงตอนนั้น สามารถเปิดได้กว้างเพียง 4 หรือ 5.6 แต่เราต้องการภาพชัดตื้น ให้ลองวางแบบไว้ห่างจากฉากหลังสัก 70-100 เมตร แค่นี้ก็เบลอกระจายแล้ว ที่สำคัญให้แบบอยู่ใกล้เลนส์ของเรา อาจเป็นการถ่ายภาพโคลสอัพเฉพาะหน้า หรือครึ่งตัวก็ได้

เมื่อต้องการที่ภาพชัดลึก (คมชัดทั้งภาพ) ด้วยความสามารถเพียง f8 การจัดวาง หรือมองหาวัตถุที่ต้องการถ่ายภาพ ที่อยู่ในระยะที่เหมาะสมกับความกว้างของเลนซ์และขนาดของเซนเซอร์ของกล้อง ก็สามารถสร้างภาพได้คมชัดลึกสุดใจ เช่นการวางแบบไว้ใกล้ฉากหลังเป็นต้น

Depth of Field Calculator (โปรแกรมคำนวณระยะชัดลึก)

โปรแกรมคำนวณระยะชัดลึก สามารถแสดงให้เห็นระยะความสามารถของเลนซ์ที่สัมพันธ์กับขนาดเซ็นเซอร์ของกล้องแต่ละตัว ซึ่งในสถานการณ์จริงแล้วเราคงไม่สามารถกำหนดหรือแม้แต่วัดระยะทางต่างๆออกมาตายตัวได้ โปรแกรมคำนวณระยะชัดลึก สามารถแสดงค่าต่างๆออกมาเพื่อเพิ่มความเข้าใจความสามารถของเลนซ์และขนาดของเซนเซอร์ได้ ประโยชน์เพื่อการถ่ายภาพ และเพื่อประกอบการตัดสินใจเลือกซื้อเลนซ์ตัวต่อไป ว่างๆลองเข้าไปใช้ดูเผื่อจะได้เลนซ์ตัวเก่งสักตัวที่ตอบความต้องการได้

สิ่งที่ส่งผลต่อ DOF & HPFD คือ
1. ระยะห่างของวัตถุ
2. ความยาวโฟกัสของเลนส์
3. ขนาดรูรับแสง
4. ขนาดเซนเซอร์/ตัวรับภาพ

Understanding... Focal Length

Focal Length Defined

ทางยาวโฟกัส เกิด....

เมื่อลำแสงที่เดินทางเป็นเส้นขนาน ตกกระทบบนชิ้นเลนซ์จากแหล่งกำเนิดที่มีระยะ infinity ลำแสงนั้นจะถูกรวมไปที่จุดโฟกัส

ระยะโฟกัสของเลนซ์ใดๆ จะวัดจำแนกจากระยะทางจากจุดกึ่งกลางของชิ้นเลนซ์ ไปที่ตำแหน่งของวัตถุ ที่เราโฟกัส

หมายเหตุ เนื่องจากส่วนใหญ่แล้วเลนซ์กระบอกหนึ่งจะประกอบขึ้นจากชิ้นเลนซ์มากกว่า1ชิ้น คำจำกัดความของคำว่ากึ่งกลางเลนซ์คือกึ่งกลางของเลนซ์ทุกตัวในหนึ่งกระบอก

Focal Length Multiplier

การคูณระยะโฟกัส

กล้องดิจิตอลส่วนใหญ่มีขนาดเซ็นเซอร์ที่เล็กกว่า ขนาด35 mm (35mm ขนาดรับภาพของฟิล์ม) ซึ่งวัดจากเส้นทะแยงมุมของขนาดในเซ็นเซอร์ภายในกล้อง โดยทั่วไปแล้วจะมีขนาดเล็กกว่า1.5เท่า เมื่อเปรียบเทียบกับขนาดของฟิล์ม35 mm (หรือเรียกว่ากล้องตัวคูณ ที่1.5)

ผลของขนาดเซ็นเซอร์ที่เล็กกว่า 35 mm นี้ ระบบของเซ็นเซอร์ซึ่งทำการรับข้อมูลภาพแล้วแสดงผลจากกึ่งกลาง จะทำให้เกิด พื้นที่ที่ถูกตัดออกไป cropped field of view หรือพูดให้เข้าใจง่ายๆ ว่าเพราะเซ็นเซอร์มีขนาดเล็ก ภาพที่รับได้จากเลนส์จึงมีส่วนที่ถูกคร็อปนั่นเอง การถ่ายภาพจากกล้องฟิล์ม 35mm จะต้องใช้ช่วงเลนซ์ยาวกว่าในมุมมองของภาพที่มีขนาดเดียวกัน ดังนั้น เมื่อเราพูดถึงการ Focal Length Multiplier (FLM) ตัวคูณกับระยะโฟกัส จะใช้ค่าของขนาดเส้นทะแยงมุมของฟิล์ม 35mm (จากขนาดจริงเท่ากับ 43.3mm) นำมาหารด้วยเส้นทะแยงมุมของขนาดเซ็นเซอร์กล้องถ่ายภาพแต่ละตัว

ผลของขนาดเซ็นเซอร์ เมื่อสัมพันธ์กับทางยาวโฟกัส

กรณีที่ 1 เมื่อถ่ายภาพด้วยระยะโฟกัสเท่าๆกัน

ภาพที่ได้จากกล้อง 35 mm ในระยะ 200 ภาพที่ได้จากกล้องตัวคูณ 1.5 ในระยะ 200 mm เท่ากัน

เนื่องจากขนาดพื้นที่รับภาพของเซ็นเซอร์ที่เล็กกว่าฟิล์ม 35mmในกล้องตัวคูณ 1.5 มีการแสดงผลการรับข้อมูลภาพจากกึ่งกลาง ผลก็คือจะมีพื้นที่ ถูกตัดออกไป cropped field of view เมื่อแสดงเปรียบเทียบกับ ภาพที่เกิดขึ้นบนฟิล์ม 35 mm ซึ่งใช้ระยะเลนซ์ 200 mm

กรณีที่ 2 FOV field of view (มุมมองของภาพ)

เมื่อมุมมองของภาพไม่แตกต่างกัน

มุมมองจากกล้อง 35 mm ในช่วงเลนซ์ มุมมองจากกล้องกตัวคูณ 1.5 ในช่วงเลนซ์

300 mm 200 mm

เมื่ออยู่บนพื้นที่ขนาดเท่ากับฟิล์ม 35 mm จริงๆแล้วขนาดของนกที่เกิดจากล้องตัวคูณ 1.5 นั้นมีขนาดเล็กกว่า เมื่อเทียบกับขนาดของภาพนกจากกล้อง 35 mm แต่เนื่องจากขนาดของเซ็นเซอร์ที่เล็กกว่าทำให้มุมมองภาพ หรือขนาดของนกในช่องเซนเซอร์มีสัดส่วนเท่ากันกับ กล้อง35mm แต่ใช้ระยะโฟกัสของเลนซ์สั้นกว่า

การใช้ระยะเลนซ์ 200mmกับกล้อง DSLR ที่มีขนาดเซ็นเซอร์เล็กกว่ากล้องฟูลเฟรม (35 mm) โดยใช้ตัวคูณ 1.5 จะได้มุมมองของภาพเท่ากับ กล้อง35 mmใช้ระยะเลนซ์ 300 mm หากคำนึงถึงเรื่องของน้ำหนักและราคาที่สูงกว่าของเล็นซ์สำหรับกล้อง 35 mm อาจเรียกได้ว่านี่เป็นข้อด้อย

ด้วยเหตุผลที่ว่าในมุมมองที่เท่ากันกล้อง35mmจะ มีค่าความชัดตื้นที่สูงกว่า (เพราะทางยาวโฟกัสยาวกว่า เช่น 300mm เมื่อเทียบกับ 200mm ในกล้องตัวคูณ 1.5 เท่า) ในทางกลับกัน ในเลนซ์ช่วงไวด์ (มุมกว้าง) กล้องที่มีตัวคูณกลับเป็นข้อด้อยเพราะจะทำให้สูนย์เสียช่วงไวด์ไปถึง 1.5เท่า เช่น เลนซ์ไวด์ที่มีขนาด19mm เมื่อต้องคูณ 1.5 หมายความว่าเลนซ์ของเราที่ซื้อมาโดยหวังจะได้ช่วงไวด์สวยๆซัก 19 mm จำต้องกลายเป็น 28.5 mm ไปซะแล้ว

กล้องดิจิตอลทั่วไปสามารถใช้เลนซ์กล้อง 35mm ได้ แต่อย่างไรก็ตามเลนซ์ที่ถูกผลิตมาเพื่อใช้งานกับกล้อง 35mmก็มีขนาดใหญ่เกินขนาดเซ็นเซอร์ของกล้องดิจิตอลทั่วไปที่เซ็นเซอร์มีขนาดเล็ก ดังนั้นดิจิตอลเลนซ์ในปัจจุบัน เช่น Canon Short Back Focus Lenses, Nikon DX Lenses, Olympus 4/3" System จะมีน้ำหนักที่เบากว่าเลนส์สำหรับกล้องฟิล์ม 35mm เพราะภาพสะท้อนจากเลนซ์ image circles ถูกสร้างขึ้นให้รองรับพอดีกับขนาดของเซ็นเซอร์เท่านั้น

ฝากไว้สำหรับ กล้องคอมแพค

เล็นที่ติดมากับกล้องคอมแพคนั้น ใช้ ระยะโฟกัส ที่สั้นกว่า บนซ็นเซอร์ที่มีขนาดเล็กกว่าเพื่อสร้างมุมมองภาพให้มีขนาดเทียบเท่ากล้อง 35 mm โดยทั่วไปแล้วขนาดของเส้นทะแยงมุมที่เซ็นเซอร์จากกล้องคอมแพคจะเล็กกว่า เส้นผ่าศูนย์กลางของฟิล์ม 35 mm อยู่ 4เท่า เลนซ์ 7mmของกล้องคอมแพค จะมีมุมมองเทียบเท่ากับ 28mm ( 7mm x 4เท่า เท่ากับ 28 mm) นั่นเป็นอีกเหตุผลว่าทำไมกล้องคอมแพคจึงถ่ายภาพชัดตื้นลำบาก เพราะทางยาวโฟกัสจริงๆ เป็นช่วงไวด์ แต่โดนผลของตัวคูณทำให้เป็นเทเลนั่นเอง

ในทางเดียวกันกับเลนซ์ที่ใช้กับกล้องDSLR เป็นเลนซ์ที่ถูกออกแบบให้ใช้สร้างพื้นที่รับภาพพอดีกันกับเซ็นเซอร์ที่มีขนาดเล็กกว่า จึงทำให้เลนซ์มีขนาดเล็กลงและราคาถูกลง (แต่ได้ช่วงทางยาวโฟกัสที่ยาวขึ้นจากผลของตัวคูณ) ทั้งนี้เนื่องมาจากความสามารถในการใช้ระยะโฟกัสได้สั้นกว่ามากนั้น ทำให้ค่าความชัดลึกยิ่งสูงมากตามไปด้วย อย่างที่อธิบายไว้ในส่วนของกล้องคอมแพคนั่นเอง