ชัตเตอร์กลไก ทำไมกล้องยังมี ทั้งที่ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เร็วกว่า

ลองนึกถึงงานแต่งในห้องจัดเลี้ยงที่เงียบกริบ เราเลยปิดชัตเตอร์กลไกแล้วเปิดชัตเตอร์เงียบ เพื่อไม่ให้เสียงแชะ ๆ ไปรบกวนพิธี กลับบ้านมาเปิดไฟล์ดู ผนังด้านหลังมีแถบสว่างสลับมืดพาดเป็นริ้ว ๆ ทั้งที่ตอนถ่ายมองด้วยตาไม่เห็นอะไรเลย หรือบางคนเจอตอนถ่ายพัดลมเพดาน ใบพัดที่ควรตรงกลับโค้งงอเหมือนกล้วยหอม

แปลกตรงที่ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งเร็วกว่า เงียบกว่า และไม่มีชิ้นส่วนสึกหรอ Nikon Z9 ก็ตัดชัตเตอร์กลไกทิ้งไปตั้งแต่ปี 2021 SIGMA fp และ FP2 ก็ใช้แค่ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ แล้วทำไมกล้องรุ่นใหม่ส่วนใหญ่ยังยอมใส่ม่านชัตเตอร์กลไกที่ทั้งเสียงดังและมีอายุใช้งานอยู่ บทความนี้จะพาดูเหตุผลจริงทีละข้อ ทั้งฝั่งที่ชัตเตอร์กลไกยังจำเป็น และฝั่งที่มันเริ่มหมดหน้าที่ไปแล้ว

ชัตเตอร์กลไกกับชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ ต่างกันตรงไหน

ชัตเตอร์กลไกคือม่านโลหะบาง ๆ สองชุดที่วิ่งผ่านหน้าเซนเซอร์ ม่านแรกเปิดให้แสงเข้า ม่านที่สองวิ่งตามมาปิด ความเร็วชัตเตอร์ที่เราตั้งก็คือระยะห่างระหว่างม่านสองชุดนี้นั่นเอง ส่วนชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ไม่มีอะไรขยับเลย กล้องแค่สั่งให้พิกเซลเริ่มเก็บแสงแล้วอ่านค่าออกมา

จุดที่คนมักเข้าใจผิดคือคิดว่าชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ถ่ายทั้งภาพพร้อมกันในพริบตา ความจริงเซนเซอร์ส่วนใหญ่อ่านค่าทีละแถว ไล่จากบนลงล่าง DPReview อธิบายว่าแต่ละส่วนของภาพจึงเก็บช่วงเวลาที่ต่างกันเล็กน้อย ชัตเตอร์กลไกเองก็ไม่ได้เปิดพร้อมกันทั้งภาพเหมือนกัน แต่ม่านวิ่งเร็วมากจนในภาพนิ่งแทบไม่เห็นอาการบิดเบี้ยว

ทั้งเรื่องนี้จึงวนอยู่ที่คำถามเดียว เซนเซอร์อ่านค่าจากบนลงล่างได้เร็วแค่ไหนเมื่อเทียบกับม่านที่วิ่งผ่าน

ข้อแรก เซนเซอร์ที่อ่านช้า ทำให้ของที่เคลื่อนที่เบี้ยว

อาการใบพัดโค้งหรือเสาตึกเอียงตอนแพนกล้องเร็ว ๆ เรียกว่า rolling shutter เกิดจากช่วงเวลาที่เซนเซอร์อ่านแถวบนสุดถึงแถวล่างสุด ถ้าระหว่างนั้นวัตถุขยับไปแล้ว แถวล่างก็จะเห็นวัตถุอยู่คนละตำแหน่งกับแถวบน

ตัวเลขจริงต่างกันมากตามเซนเซอร์ DPReview วัดว่า Sony a7 IV ใช้เวลาอ่านทั้งเซนเซอร์แบบ 14 บิตสำหรับภาพนิ่งราว 1/15 วินาที หรือประมาณ 66 มิลลิวินาที และเตือนว่าโหมดชัตเตอร์เงียบมีโอกาสทำให้วัตถุเคลื่อนที่บิดเบี้ยวชัดเจน ส่วน Canon EOS R5 วัดได้ 16.2 มิลลิวินาที ซึ่งรีวิวบอกว่าไม่ค่อยเป็นปัญหา ยกเว้นตอนแพนเร็วหรือวัตถุเร็วมาก

อีกขั้วหนึ่งคือเซนเซอร์แบบ stacked ใน Nikon Z9 ที่ DPReview ระบุว่าอ่านค่าเร็วราว 1/270 วินาที เร็วกว่าชัตเตอร์กลไกบางตัวเสียอีก นี่คือเหตุผลที่ Nikon กล้าตัดม่านชัตเตอร์ทิ้งในกล้องรุ่นนี้ แต่เซนเซอร์แบบนี้แพง กล้องราคากลาง ๆ ส่วนใหญ่ยังใช้เซนเซอร์ที่อ่านช้ากว่า ชัตเตอร์กลไกจึงยังเป็นตัวช่วยให้ภาพวัตถุเคลื่อนที่ออกมาตรง

ข้อสอง ไฟ LED และจอ ทำไมภาพถึงมีแถบ

ไฟ LED หลายแบบหรี่ความสว่างด้วยการกะพริบเปิดปิดเร็วมาก หลักร้อยถึงหลักพันครั้งต่อวินาที ตาเรามองเห็นเป็นแสงนิ่ง แต่กล้องไม่ได้มองแบบนั้น ENTTEC ผู้ผลิตระบบควบคุมไฟอธิบายว่าเมื่อเซนเซอร์อ่านค่าทีละแถว แต่ละแถวจะจับจังหวะไฟติดกับไฟดับต่างกัน ผลคือแถบสว่างมืดพาดขวางภาพ และจำนวนแถบจะมากขึ้นตามความถี่การกะพริบคูณกับเวลาอ่านเซนเซอร์

ชัตเตอร์กลไกก็โดนไฟกะพริบได้เหมือนกัน ภาพแต่ละใบอาจสว่างไม่เท่ากัน แต่เพราะม่านวิ่งผ่านเซนเซอร์เร็วกว่าการอ่านค่าของเซนเซอร์ส่วนใหญ่ แถบในภาพจึงมักน้อยกว่าหรือไม่เกิดเลย ส่วนกล้องที่ไม่มีชัตเตอร์กลไกเลยจะเลี่ยงไม่ได้ ตอน DPReview รีวิว Z9 ช่วงแรก เขาเขียนว่าอาการแถบเมื่อถ่ายจอความถี่สูงคือข้อกังวลหลักของช่างภาพกีฬา เพราะสนามกีฬายุคนี้เต็มไปด้วยป้าย LED

แบรนด์ก็แก้ด้วยวิธีที่ไม่ต้องพึ่งม่าน Nikon ออกเฟิร์มแวร์ 2.10 ให้ Z9 ในเดือนกรกฎาคม 2022 เพิ่มฟังก์ชัน High-Frequency Flicker Reduction ที่ปรับความเร็วชัตเตอร์ละเอียดถึง 1/96 สต็อป ระหว่าง 1/8000 ถึง 1/30 วินาที เพื่อหาจังหวะที่ตรงกับการกะพริบของไฟ Canon EOS R6 Mark III ก็มีทั้งระบบตรวจจับไฟกะพริบ 100 และ 120 Hz และโหมด anti-flicker ความถี่สูง แปลว่าเรื่องนี้แก้ได้ แต่คนถ่ายต้องรู้และต้องตั้งเอง

ข้อสาม แฟลช และไฟล์ที่บางลงในบางรุ่น

แฟลชยิงแสงออกมาสั้นมาก มันจึงต้องยิงในจังหวะที่ทั้งเซนเซอร์เปิดรับแสงพร้อมกันพอดี DPReview อธิบายว่าชัตเตอร์กลไกที่เร็วที่สุดก็ใช้เวลาราว 1/250 วินาทีในการวิ่งผ่านเซนเซอร์ ตัวเลขนี้คือที่มาของความเร็วซิงก์แฟลช ถ้าตั้งเร็วกว่านี้ ม่านที่สองจะเริ่มปิดก่อนม่านแรกเปิดสุด ภาพจะมีขอบดำ

ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ก็ติดกฎเดียวกัน แต่ความเร็วซิงก์ขึ้นกับเวลาอ่านเซนเซอร์แทน Z9 ที่อ่านเร็วจึงซิงก์แฟลชได้ 1/200 วินาทีตามสเปกของ Nikon ใกล้เคียงกล้องที่มีม่าน ส่วนหน้าสเปกทางการของ SIGMA FP2 ระบุความเร็วซิงก์แฟลชสูงสุด 1/50 วินาที ถ้าใช้โหมดครอปจะได้ 1/60 วินาทีหรือต่ำกว่า เทียบกับ Canon EOS R6 Mark III ที่ซิงก์ได้ 1/200 วินาทีด้วยชัตเตอร์กลไก และ 1/250 วินาทีด้วย electronic first curtain

1/50 วินาทีอาจไม่ใช่ปัญหาสำหรับคนถ่ายวิดีโอหรือใช้แสงต่อเนื่อง แต่สำหรับคนที่ชอบถ่ายพอร์ตเทรตกลางแดดแล้วเติมแฟลช นี่คือข้อจำกัดใหญ่ เพราะตั้งความเร็วสูงเพื่อกดแสงฉากหลังไม่ได้ ต้องพึ่งฟิลเตอร์ ND แทน

อีกเรื่องที่คนไม่ค่อยรู้คือบางรุ่นลดบิตเดปท์เมื่อใช้ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ เพื่อให้อ่านเซนเซอร์ได้เร็วขึ้น DPReview ระบุว่า EOS R5 ลดการอ่านเหลือ 12 บิตในโหมดชัตเตอร์เงียบ ผลคือ noise ในเงาเพิ่มขึ้นเมื่อดึงไฟล์แรง ๆ และเสียไดนามิกเรนจ์ไปเล็กน้อย ไม่ใช่ทุกรุ่นเป็นแบบนี้ แต่ถ้าเราถ่าย RAW เพื่อดึงเงาเยอะ ควรเช็คคู่มือกล้องตัวเองก่อน

ฝั่งชัตเตอร์กลไกก็มีข้อเสียที่ปฏิเสธไม่ได้

พูดถึงข้อดีของม่านมาเยอะ ต้องยุติธรรมกับอีกฝั่งด้วย ข้อแรกคือมันสึกหรอ แบรนด์จะประกาศจำนวนรอบชัตเตอร์ที่ทดสอบไว้ เช่นตามที่ Photo Review รวบรวม Canon EOS R ที่ 200,000 รอบ EOS RP ราว 100,000 รอบ Nikon Z6 และ Z7 ที่ 200,000 รอบ Panasonic S1 และ S1R ที่ 400,000 รอบ ส่วนกล้องโปรอย่าง Canon EOS 1D X Mark II อยู่ที่ 500,000 รอบ

ตัวเลขพวกนี้ไม่ได้แปลว่าครบแล้วพังทันที Photo Review อธิบายว่ามันมาจากการทดสอบตัวอย่างจำนวนน้อยแล้วปัดเป็นหลักแสน ชัตเตอร์หลายตัวอยู่เกินกว่านั้น และบางตัวก็เสียก่อนเพราะชิ้นส่วนบกพร่อง แต่สำหรับคนที่ถ่ายรัวหลายหมื่นภาพต่อเดือน ค่าเปลี่ยนชุดชัตเตอร์ก็เป็นต้นทุนจริง

ข้อสองคือความเร็ว ม่านมีน้ำหนัก มันจึงขยับได้จำกัด EOS R6 Mark III ถ่ายต่อเนื่องได้ราว 12 ภาพต่อวินาทีด้วยชัตเตอร์กลไก แต่ไปได้ถึง 40 ภาพต่อวินาทีด้วยชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ ความเร็วชัตเตอร์สูงสุดก็ต่างกัน 1/8000 กับ 1/16000 วินาที ส่วน EOS R5 Mark II ไปได้ถึง 1/32000 วินาทีเมื่อใช้ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ ข้อสามคือเสียง ซึ่งในงานพิธี งานถ่ายสัตว์ป่า หรือกองถ่ายที่อัดเสียงอยู่ ความเงียบสำคัญกว่าเรื่องอื่นทั้งหมด

ม่านยังมีหน้าที่แฝงอีกอย่าง คือปิดกันฝุ่นเข้าเซนเซอร์ตอนปิดกล้องในบางรุ่น Z9 ที่ไม่มีม่านจึงต้องใส่แผ่นปิดเซนเซอร์แยกต่างหาก ซึ่ง DPReview ชี้ว่ามันไม่ต้องบางและเปราะเหมือนใบชัตเตอร์ เพราะมีหน้าที่แค่กันฝุ่นอย่างเดียว

Global shutter คือทางออกหรือเปล่า

ถ้าปัญหาทั้งหมดมาจากการอ่านทีละแถว ทางแก้ที่ตรงที่สุดคือให้ทุกพิกเซลเก็บแสงพร้อมกัน เรียกว่า global shutter Sony a9 III เปิดตัวเมื่อ 7 พฤศจิกายน 2023 ในฐานะกล้องฟูลเฟรมตัวแรกที่ใช้เซนเซอร์แบบนี้ และไม่มีชัตเตอร์กลไกในสเปกเช่นกัน

ผลที่ได้น่าทึ่งจริง หน้าสเปกของ Sony ระบุความเร็วชัตเตอร์สูงสุด 1/80000 วินาที ซิงก์แฟลชได้ถึง 1/80000 วินาที และถ่ายต่อเนื่องได้สูงสุดราว 120 ภาพต่อวินาที PetaPixel ทดลองแล้วบอกว่าไม่มีอาการ rolling shutter เลย และปัญหาไฟกะพริบแบบเป็นแถบก็หายไป

แต่ข้อแลกก็ชัดเจน ISO มาตรฐานของ a9 III เริ่มที่ 250 ถึง 25600 ขณะที่ a9 II เริ่มที่ 100 ถึง 51200 TechRadar สรุปว่าไดนามิกเรนจ์สูงสุดของ a9 III แพ้ a9 II และ Nikon Z9 และอ้างผลทดสอบของ DPReview ว่าตั้งแต่ ISO 6400 ขึ้นไปภาพมี noise มากกว่าฟูลเฟรมคู่แข่งราว 1 สต็อป ส่วน DPReview ก็เตือนว่า global shutter ไม่ได้ทำให้ไฟกะพริบหายไปเสียทีเดียว ภาพแต่ละใบยังอาจสว่างไม่เท่ากัน แค่ไม่เป็นแถบในภาพเดียว

ในมุมของผม global shutter แก้ปัญหาฝั่งความเร็วได้หมดจริง แต่จ่ายด้วยคุณภาพไฟล์ ซึ่งเป็นสิ่งที่คนถ่ายวิวหรือพอร์ตเทรตหวงที่สุด

แล้วมันแปลว่าอะไรกับเรา

ถ้ากล้องของเรามีทั้งสองแบบ ลองคิดง่าย ๆ ว่างานตรงหน้าเสี่ยงเรื่องไหนมากกว่า ใช้ชัตเตอร์กลไกเมื่อมีไฟ LED หรือจออยู่ในเฟรม เมื่อใช้แฟลช เมื่อถ่ายวัตถุเคลื่อนที่เร็วด้วยกล้องที่เซนเซอร์อ่านช้า และเมื่อจะดึงเงาในไฟล์ RAW เยอะ ๆ กับกล้องที่ลดบิตในโหมดเงียบ

ใช้ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เมื่อต้องการความเงียบ เมื่ออยากได้ภาพต่อวินาทีสูงกว่าที่ม่านทำได้ เมื่อต้องการความเร็วชัตเตอร์เกิน 1/8000 วินาทีกับเลนส์รูรับแสงกว้างกลางแดด หรือเมื่ออยากถนอมอายุชัตเตอร์ในงานที่ถ่ายเยอะ ๆ เช่นไทม์แลปส์ ส่วนวิดีโอนั้นใช้การอ่านเซนเซอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์อยู่แล้ว เรื่องไฟกะพริบในวิดีโอจึงแก้ด้วยการตั้งความเร็วชัตเตอร์ให้สัมพันธ์กับไฟ

คืนนี้ลองทดลองดูด้วยกัน เปิดพัดลมตั้งพื้นเบอร์แรงสุด ตั้งความเร็วชัตเตอร์ 1/2000 วินาที ถ่ายใบพัดหนึ่งภาพด้วยชัตเตอร์กลไก แล้วสลับเป็นชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ถ่ายอีกภาพจากตำแหน่งเดิม เทียบกันดูว่าใบพัดในภาพที่สองโค้งแค่ไหน ยิ่งโค้งมาก แปลว่าเซนเซอร์ของเราอ่านช้า

จากนั้นหันกล้องไปที่จอทีวีหรือไฟเพดาน LED ที่หรี่ไว้ ตั้ง 1/1000 วินาทีแล้วถ่ายสองโหมดเหมือนเดิม ถ้าภาพจากชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์มีแถบพาดขวาง ลองลดความเร็วเป็น 1/100 หรือ 1/50 วินาทีแล้วดูว่าแถบจางลงไหม แค่สองการทดลองนี้ เราจะรู้ขีดจำกัดของกล้องตัวเองชัดกว่าอ่านสเปกเป็นหน้า ๆ

สรุป

กล้องส่วนใหญ่ยังมีชัตเตอร์กลไก ไม่ใช่เพราะแบรนด์หัวโบราณ แต่เพราะเซนเซอร์ราคาที่คนทั่วไปจับต้องได้ยังอ่านค่าไม่เร็วพอจะรับมือกับของเคลื่อนที่ ไฟ LED และแฟลชได้ครบทุกสถานการณ์ กล้องที่ตัดม่านทิ้งได้อย่าง Z9 หรือ a9 III ต้องใช้เซนเซอร์ที่อ่านเร็วมากหรือ global shutter ซึ่งมีราคาและข้อแลกของมัน ส่วนกล้องที่ไม่มีม่านแต่เซนเซอร์ไม่เร็วมาก ก็จะรับข้อจำกัดอย่างความเร็วซิงก์แฟลชที่ต่ำ

วันที่เซนเซอร์อ่านเร็วขึ้นและถูกลงจนอยู่ในกล้องทุกระดับ ม่านชัตเตอร์ก็คงค่อย ๆ หายไปเหมือนกระจกสะท้อนใน DSLR แต่ระหว่างนี้ การรู้ว่าแต่ละโหมดเก่งตรงไหนสำคัญกว่าการเลือกข้าง ใครเคยเจอแถบไฟหรือใบพัดเบี้ยวในงานจริง หรือมีวิธีแก้ของตัวเอง มาเล่าให้ฟังกันได้นะครับ

อ่านต่อ

กฎ 180 องศา ตั้งความเร็วชัตเตอร์ตอนถ่ายวิดีโอยังไงให้ภาพเคลื่อนไหวเป็นธรรมชาติ

RAW หรือ JPEG ไฟล์แบบไหนเหมาะกับงานของเรา

ที่มา: DPReview รีวิว Nikon Z9 · DPReview รีวิว Sony a7 IV · DPReview รีวิว Canon EOS R5 · DPReview What is global shutter · SIGMA FP2 สเปกทางการ · Sony a9 III สเปกทางการ · TechRadar a9 III global shutter trade off · Photo Review อายุชัตเตอร์