THE RELATIONSHIP OF COLOR REPRODUCTION OBTAINED BY DIGITAL CAMERA SINGLE LENS REFLEX
ผู้วิจัย สุวัฒน์ พื้นผา และอรสุชา อุปกิจ
ปีงบประมาณ 2558
บทคัดย่อ
ผู้วิจัยดําเนินการศึกษาด้วยการบันทึกภาพตารางตรวจสอบสี (color checker) โดยกําหนดอุณหภูมิสีเทียบเคียงแสง (Custom Mode) ภายในตัวกล้องดิจิทัลสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยว ภายใต้แหล่งกําเนิดแสงประเภทแสงธรรมชาติ (Daylight) ตรวจสอบและอ่านค่าอุณหภูมิของแสงเทียบเคียงสีโดยใช้เครื่องวัดค่าอุณหภูมิสี (color meter) กําหนดค่าความไวแสงที่ (ISO) 100, 200, 400, 800, และ 1600 ควบคุมปริมาณแสงพอดี (normal exposure) ด้วยการควบคุมอัตราความเร็วในการเปิดรับปริมาณแสง (shutter speed) ทําการตรวจสอบค่าความเข้มสีภาพถ่ายที่ระดับค่าความไวแสงแต่ละค่าที่กําหนด ด้วยแผนภูมิโครมาติกซิตีซีไออี ด้วยระบบค่าสี sRBG และ L*a*b* และบันทึกข้อมูลลงแผนภูมิเส้น (line graph) เปรียบเทียบผลที่ได้กับค่าอ้างอิง และวิเคราะห์/ประเมินผล
โดยผลการวิจัยเพื่อศึกษาค่าความสัมพันธ์ของหน่วยรับภาพสี R G B ภายใต้สภาวะการทดลองมีแนวโน้มการทํางานของหน่วยบันทึกภาพแต่ละค่าสี R G B ที่เกิดการคงค้างของสัญญาณไฟฟ้าในหน่วยบันทึกภาพ ส่งผลให้การควบคุมความแตกต่างกันของค่าสี R G B ของหน่วยบันทึกภาพภายใต้สภาวะการทดลองในกล้องดิจิตอลสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยวแต่ละตัวจะให้ค่าความสัมพันธ์สีที่แตกต่างกันไม่ชัดเจน อย่างไรก็ดีนอกเหนือจากการทดลองผู้วิจัยพบว่า การควบคุมพื้นที่การประมวลผลของหน่วยรับภาพจากค่าความไวแสงที่สูงขึ้นจะส่งผลต่อปริมาณความเข้มสีในการถ่ายภาพ
วัตถุประสงค์ของโครงการ
- เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ของระดับค่าสี R G B จากกล้องดิจิทัลสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยว
- เพื่อทดสอบระดับค่าความไวแสงของกล้องดิจิทัลสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยว
- เพื่อเป็นแนวทางในการนําไปใช้งานอย่างเหมาะสมและมีประสิทธิภาพ
ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ
- ทราบผลค่าความแตกต่างสีภาพถ่ายจากการเปิดรับค่าความไวแสงที่แตกต่างกันในกล้องสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยว
- สามารถกําหนดค่าการเปิดรับปริมาณค่าความไวแสงสําหรับการบันทึกภาพถ่ายได้อย่างเหมาะสมต่อการใช้งาน
- เป็นแนวทางในการศึกษาและพัฒนาคุณภาพงานด้านการถ่ายภาพ และเทคโนโลยีการบันทึกภาพของกล้องถ่ายภาพสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยว
ขอบเขตของงานวิจัย
ในการศึกษาครั้งนี้ เป็นการศึกษาการถ่ายภาพกระดาษทดสอบสีมาตรฐาน (Color Checker) ด้วยกล้องดิจิทัลสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยว (DSLR) ภายใต้แสงไฟประดิษฐ์ (Artificial Light) ประเภทอิเล็กทรอกนิกส์แฟลช ด้วยการควบคุมอุณหภูมิสีเทียบเคียงแสงภายในตัวกล้องในรูปแบบกําหนดเอง (Custom Mode) ตามค่าอุณหภูมิสีที่อ่านจากเครื่องวัดอุณหภูมิสี (Color Meter) Sekonic รุ่น C-500R ให้สอดคล้องกับอุณหภูมิสีเทียบเคียงแสงจากแหล่งกําเนิดแสง และชดเชยกําลังส่องสว่างจากแหล่งกําเนิดแสง (Generator) อย่างเป็นลําดับที่ตัวกล้องบันทึกภาพ และควบคุมระดับค่าความความไวแสงมาตรฐาน (Standard Full Stop ISO Scale) ตั้งแต่ ISO 100 ISO 200 ISO400 ISO 800 และ ISO 1600 โดยควบคุมปริมาณแสงพอดี (Normal Exposure) ตามปริมาณค่าแสงที่อ่านได้จากเครื่องวัดแสง (Exposure Meter) ยี่ห้อ Sekonic รุ่น L-758D ด้วยการชดเชยอัตราความเร็วชัดเตอร์ (Shutter Speed) และขนาดของรู้รับแสง (Aperture) และบันทึกภาพถ่ายในรูปแบบ RAW File. และ JPEG File. จากนั้น ทดสอบคุณภาพและประเมินคุณภาพของภาพถ่ายด้วยโปรแกรมสําเร็จรูป เพื่อวิเคราะห์ค่าความสัมพันธ์ของตัวเลข sRGB จากภาพถ่ายตารางสี R G B ในระดับค่าความไวแสง (ISO) ต่าง ๆ ในรูปแบบของกราฟ และการประเมินด้วยสายตา
สรุปผลการศึกษา
จากผลการศึกษาเรื่อง ความสัมพันธ์ของสีในหน่วยบันทึกภาพกล้องดิจิทัลสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยวผู้วิจัยมุ่งเน้นศึกษาความแตกต่างสีด้วยการกําหนดค่าความไวแสง (ISO) ที่ระดับแตกต่างกันเพื่อดูแนวโน้มของค่าสี sRGB จากการกําหนดค่าความไวแสง (ISO) จากกล้องดิจิทัลสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยว (DSLR) โดยการทดลองบันทึกภาพกระดาษทดสอบมาตรฐานสี (Color Checker) ภายใต้สภาวะแสงธรรมชาติ (Day Light) และ ภายใต้สภาวะแสงไฟประดิษฐ์ (Artificial Light) ประเภทอิเล็กทรอนิกส์แฟลช หรือชุดไฟถ่ายภาพในสตูดิโอ สามารถสรุปผลการทดลองได้ ดังนี้
การทดลองที่ 1 ควบคุมพื้นที่การบันทึกภาพกระดาษเทียบสีมาตรฐานด้านการถ่ายภาพภายใต้สภาวะการทดลองโดยกําหนดค่าความไวแสงที่แตกต่างกัน
จากการทดลองบันทึกภาพโดยการควบคุมพื้นที่การบันทึกภาพกระดาษเทียบสีมาตรฐานด้านการถ่ายภาพ เพื่อศึกษาแนวโน้มค่าความสัมพันธ์ของสี RGB ในหน่วยบันทึกภาพกล้องดิจิทัลสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยว และเปรียบเทียบความแตกต่างจากค่ามาตรฐานสี พบว่า การทํางานของหน่วยบันทึกภาพในกล้องดิจิทัลสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยว โดยเฉพาะการทํางานเพื่อตอบสนองแสงสีหลัก R G และ B ที่ถูกจัดเรียงตัวตามลักษณะของเซลล์รับแสงภายใต้การควบคุมแหล่งแสงรบกวนภายในห้องทดลอง เซลล์รับแสงของกล้องดิจิทัลสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยวแต่ละตัว สามารถจําแนกการทํางานของหน่วยบันทึกภาพในกล้องทั้ง 3 หน่วยบันทึกแสงสีแดง (Red) แสงสีน้ําเงิน (Blue) และ แสงสีเขียว (Green) ไม่เป็นอิสระต่อกันอย่างชัดเจน รวมไปถึงระบบการทํางานของหน่วยรับภาพ (image sensor) ที่มีสัญญาณไฟฟ้าคงค้างอยู่ในระบบของหน่วยบันทึกภาพ อันเป็นปัจจัยหนึ่งที่ไม่มีความเป็นอิสระต่อเซลล์รับแสงสีและการสะท้อนแสงจากวัตถุได้อย่างชัดเจนอย่างไรก็ดี จากการทดลองผู้วิจัยพบว่า การบันทึกภาพจากการควบคุมการเปิดรับปริมาณแสงที่ระดับแตกต่างกันในกล้องดิจิตอลสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยว (DSLR) ด้วยการควบคุมค่าความไวแสงที่สูง เช่น (ISO) 800 เป็นต้น ไปจนถึง 1600 เมื่อนําภาพผลการทดลองมาเปรียบเทียบด้วยสายตาทุกสีในการทดลองมีแนวโน้มที่มีความแตกต่างสีไปจากภาพถ่ายที่มีการกําหนดค่าความไวแสงต่ำซึ่งสอดคล้องกับหลักการด้านการถ่ายภาพที่กล่าวว่า การกําหนดค่าความไวแสงที่สูงจะส่งผลต่อความอิ่มสีต่อการบันทึกภาพที่ลดลง รายละเอียดของภาพและความคมชัดของภาพก็จะลดลงด้วยเช่นกัน อันเป็นผลจากสัญญาณรบกวนของหน่วยบันทึกภาพ (Image sensor) ดังนี้
จากภาพ เมื่อผู้ศึกษานําภาพที่ได้จากการบันทึกภาพที่ค่าความไวแสงที่แตกต่างกัน ที่ถูกบันทึกภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน มาเรียงจัดเรียงกลุ่มตามค่าความไวแสง (ISO) ตั้งแต่ค่าความไวแสงต่ําสุดที่ ISO100 จนถึงค่าความไวแสงสูงที่ค่า ISO1600 จากบนลงล่างตามลําดับ
กลุ่มทดลองไม่สามารถจําแนกการมองเห็นความเพี้ยนสีจากภาพโดยรวมได้ (ภาพด้านซ้าย)ในทางกลับกัน เมื่อเปรียบเทียบ (ภาพด้านขวา) นําค่าความไวแสงสูงขึ้นมาเปรียบเทียบกับภาพที่บันทึกค่าความไวแสงต่ำ (ภาพด้านขวา) จะแสดงให้เห็นความแตกต่างของโทนสีที่เกิดขึ้นจากการบันทึกค่าความไวแสงที่แตกต่างกันได้อย่างชัดเจน อย่างไรก็ดี ค่าความไวแสงที่แตกต่างกันส่งผลต่อสีสันของภาพถ่ายในกรณีที่ค่าความไวแสงมีความแตกต่างกันสูงอย่างชัดเจน ซึ่งค่าความไวแสงที่ใกล้เคียงกัน ตัวอย่างเช่น ภาพด้านขวา ตารางสีน้ําเงินที่ถูกบันทึกจากค่าความไวแสงสูง ISO1600 เมื่อนําไปเปรียบเทียบกับค่าความไวแสง ISO800 จึงไม่เห็นความแตกต่างอย่างชัดเจน ดังนั้น สายมนุษย์จึงไม่สามารถจําแนกความแตกต่างในภาพรวมของภาพทางด้านซ้ายมือได้อย่างชัดเจน
การทดลองที่ 2 ทดลองบันทึกภาพกระดาษสีมาตรฐาน (Color Checker) ภายใต้แสงไฟประดิษฐ์ (Artificial Light) ประเภทอิเล็กทรอนิกส์แฟลช โดยกําหนดค่าความไวแสงที่แตกต่างกัน
จากการทดลองเปรียบเทียบความแตกต่างความเข้มสีจากการเปิดรับปริมาณแสงที่ระดับแตกต่างกันในกล้องดิจิตอลสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยว (DSLR) ภายใต้แสงไฟประดิษฐ์ (Artificial Light) ประเภทอิเล็กทรอนิกส์แฟลช ค่าความไวแสงที่มีความแตกต่างสีจากค่าสีมาตรฐาน (Color Checker) น้อยที่สุด ได้แก่ สีเขียว (Green) เมื่อวิเคราะห์เฉพาะค่าความไวแสงของแต่ละกลุ่มสี จะทราบว่าสีเขียว (Green) ที่ค่าความไวแสงที่ (ISO) 100 จะมีค่าสีใกล้เคียงกับค่าสีมาตรฐานมากที่สุดอย่างไรก็ดี จากภาพรวมในการเปิดรับปริมาณแสงที่ระดับแตกต่างกันในกล้องดิจิตอลสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยว (DSLR) ภายใต้แสงไฟประดิษฐ์ (Artificial Light) ประเภทอิเล็กทรอนิกส์แฟลช ค่าความไวแสงที่ (ISO) 100 ในทุกค่าสีจะมีค่าความแตกต่างสีใกล้เคียงกับค่าสีมาตรฐานมากที่สุด แต่เป็นที่น่าสังเกตว่า ในทุก ๆ ค่าการเปิดรับปริมาณแสงที่ระดับค่าความไวแสงที่แตกต่างกัน สีน้ําเงิน (Blue) ภายใต้แสงไฟประดิษฐ์ (Artificial Light) ประเภทอิเล็กทรอนิกส์แฟลช กลับมีความแตกต่างกันค่อนข้างน้อยในทุก ๆ ระดับค่าความไวแสง (ISO) หรือเกือบไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสําคัญ
การกําหนดค่าความไวแสงให้เหมาะสมกับการถ่ายภาพ
ผลจากการทดลอง พบว่าเมื่อช่างภาพต้องการถ่ายภาพเพื่อเน้นให้มีความถูกต้องของสีสันต่อผลิตภัณฑ์ หรือความถูกต้องในการควบคุมสภาพแสงที่แตกต่างกัน ช่างภาพควรให้ความสําคัญกับการเลือกกําหนดค่าความไวแสง อัตราความเร็วชัตเตอร์ และขนาดรูรับแสง ซึ่งเป็นปัจจัยที่มีผลต่อคุณภาพของผลงานภาพถ่ายเป็นสําคัญ โดยเฉพาะการถ่ายภาพในกล้องดิจิตอลสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยว (DSLR) ภายใต้แสงธรรมชาติ (Day Light) ค่าความไวแสงที่มีความแตกต่างสีจากค่าสีมาตรฐาน (Color Checker) น้อยที่สุด ได้แก่ กลุ่มสีม่วงแดง (Magenta) สีแดง (Red) และสีเหลือง (Yellow) รวมถึงควรกําหนดค่าความไวแสงที่ (ISO) 100 จะมีค่าความแตกต่างสีใกล้เคียงกับค่าสีมาตรฐานมากที่สุด แต่ในทางกลับกัน สีเขียว (Green) จะมีค่าความไวแสงที่มีความแตกต่างสีจากค่าสีมาตรฐาน (Color Checker) น้อยที่สุด เมื่อถ่ายภาพภายใต้แสงไฟประดิษฐ์ (Artificial Light) ประเภทอิเล็กทรอนิกส์แฟลช และ สีน้ําเงิน (Blue) จะมีความแตกต่างกันค่อนข้างน้อยในทุกๆ ระดับค่าความไวแสง (ISO) หรือเกือบไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสําคัญ
ปัญหาและอุปสรรค
- การถ่ายภาพเพื่อควบคุมปริมาณแสงและอุณหภูมิสีของพระอาทิตย์ ทําให้ความสม่ำเสมอในการเก็บข้อมูลหรือการบันทึกอาจทําให้การวัดและประเมินผลคลาดเคลื่อนจากค่ามาตรฐาน
- หลอดไฟประดิษฐ์อาจมีอายุการใช้งานที่ค่อนข้างนาน ซึ่งอาจทําให้เกิดความคลาดเคลื่อนของอุณหภูมิสี และความสมําเสมอของกําลังส่องสว่าง อาจทําให้ผลการทดลองคลาดเคลื่อนสูง
- ในการวัดและประเมินผล การตรวจสอบค่าสีจากมอนิเตอร์แสดงผลอาจ ให้ผลที่คลาดเคลื่อนจากความเป็นจริง ผู้ศึกษาอาจจะต้องนําเครื่องมือตรวจสอบหรือเครื่องมือที่ใช้ในการอ่านค่าสีที่มีมาตรฐาน
- การควบคุมตําแหน่งการบันทึกภาพในแต่ละการทดลอง ทําได้อย่างจํากัด
ข้อเสนอแนะ
จากการทดลองยังขาดการศึกษา และการควบคุมปัจจัยทีอาจมีผลต่อการทํางานของหน่วยบันทึกข้อมูล หรือประมวลผลภาพ เช่น Image Sensor ที่อาจมีผลต่อความแตกต่างสีจากการทํางานของกระแสไฟภายในตัวกล้องหรือสัญญาณรบกวน (Noise) ที่ส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของภาพและความเพี้ยนสีได้