การเปิดรับแสง

การเปิดรับแสง (exposure) ในด้านการถ่ายภาพ คือการเปิดโล่งหน้ากล้องหรือระบบทางแสงให้แสงผ่านเลนส์เข้าไปยังวัสดุที่ไวต่อแสง เช่น ฟิล์ม หรือ เซนเซอร์รูปภาพ เช่น CCD หรือ CMOS เพื่อทำการบันทึกภาพ โดยในปัจจุบันนิยมทำโดยการกดชัตเตอร์

นอกจากนี้ยังหมายถึงปริมาณแสงทั้งหมดที่ผ่านเลนส์กล้องเข้าไป หรือความสว่างของภาพ ซึ่งพิจารณาจากการคำนวณความกว้างรูรับแสงของเลนส์ (ค่าเอฟ) เวลาเปิดรับแสง (ความเร็วชัตเตอร์) และ ค่าความไวแสงของฟิล์ม

ค่าเปิดรับแสง

แผนภาพสำหรับหาค่าความเร็วชัตเตอร์และค่าเอฟที่เหมาะสมจากค่าเปิดรับแสงที่ได้จากเครื่องวัดค่าแสง

ค่าปริมาณการเปิดรับแสงมักแสดงเป็นตัวเลขที่เรียกว่า ค่าเปิดรับแสง (มักเรียกย่อว่า EV หรือ ${\displaystyle E_{v}}$ ย่อมาจาก exposure value) ใช้เพื่อแสดงระดับการรับแสงที่กำหนดโดยค่าความกว้างในการเปิดแผ่นช่องรับแสง (ค่าเอฟ) และ เวลาเปิดรับแสง (ความเร็วชัตเตอร์)

กำหนดให้ ${\displaystyle E_{v}=0}$ เมื่อค่าเปิดรับแสงเมื่อค่าเอฟเป็น F1 และเวลาเปิดรับแสงเป็น 1 วินาที ถ้าค่าปริมาณแสงที่ส่องถึงเพิ่มขึ้นสองเท่า (นั่นคือค่าเอฟเพิ่มขึ้น ${\displaystyle {\sqrt {2}}}$ หรือ ประมาณ 1.4 เท่า) ค่าเปิดรับแสงก็จะเพิ่มขึ้น 1 หากค่าการเปิดรับแสงเท่ากัน ปริมาณแสงที่ตกกระทบฟิล์มจะเท่ากันเมื่อถ่ายภาพวัตถุเดียวกันภายใต้สภาพแสงเดียวกัน

ตัวอย่างเช่น การใช้ F2.8-1/500s, F4-1/250s และ F5.6-1/125s ล้วนให้ค่าเปิดรับแสงเท่ากันที่ ${\displaystyle E_{v}=12}$ คือในขณะที่เมื่อค่ารูรับแสงลดเหลือ 1/1.4 เท่า (ปริมาณแสงลดลงครึ่งหนึ่ง) ความเร็วชัตเตอร์ก็เพิ่มเป็นสองเท่า ส่งผลให้ปริมาณแสงรวมเท่ากัน อย่างไรก็ตาม แม้ว่าค่าแสงจะเท่ากัน ช่วงความชัดก็จะต่างกัน ยิ่งภาพใหญ่ ช่วงความชัดยิ่งลึก และปริมาณความเบลอก็จะเปลี่ยนแปลงไป โดยยิ่งความเร็วชัตเตอร์ต่ำยิ่งเบลอมาก

ค่าเปิดรับแสงที่เหมาะสมจะพิจารณาจากความสว่างของวัตถุและความไวแสงของฟิล์มที่ใช้ เช่นในกล้องที่มีการปรับค่าเปิดรับแสงอัตโนมัติอาจใช้เครื่องวัดแสง (exposure meter) เข้าช่วย

เพื่อให้ง่ายต่อการคำนวณค่าแสง มีวิธีที่เรียกว่าระบบ APEX ซึ่งเชื่อมโยงค่าตัวเลขที่เรียกว่าค่า ${\displaystyle A_{v}}$ และ ${\displaystyle T_{v}}$ กับค่ารูรับแสงและความเร็วชัตเตอร์ เมื่อใช้ระบบ APEX ค่า ${\displaystyle E_{v}}$ สามารถแสดงในรูปแบบของผลรวมของค่า ${\displaystyle A_{v}}$ และค่า ${\displaystyle T_{v}}$

ถ้าให้ A เป็นค่าเอฟ และ T เป็นความเร็วชัตเตอร์แล้ว ค่า ${\displaystyle A_{v}}$ และค่า ${\displaystyle T_{v}}$ นิยามว่า

${\displaystyle {\mathit {A_{v}}}=\log _{2}A^{2}=2\,\log _{2}A}$

${\displaystyle {\mathit {T_{v}}}=\log _{2}{\frac {1}{T}}=-\log _{2}T}$

และจะได้ว่าค่าเปิดรับแสงเป็น

${\displaystyle {\mathit {E_{v}}}={\mathit {A_{v}}}+{\mathit {T_{v}}}}$

หรือ

${\displaystyle {\mathit {E_{v}}}=\log _{2}A^{2}-\log _{2}T}$

ความสัมพันธ์ระหว่างค่าเปิดรับแสงและความเร็วชัตเตอร์ และ ค่าเอฟ ได้แสดงไว้ในตารางในรูปด้านบน

นอกจากนี้ ยังนิยามค่าความสว่าง (${\displaystyle B_{v}}$) ของวัตถุที่ถูกถ่าย และค่าความไวแสง (${\displaystyle S_{v}}$) ของฟิล์มไว้ดังนี้

${\displaystyle {\mathit {B_{v}}}=\log _{2}(B/(N*K))}$

${\displaystyle {\mathit {S_{v}}}=\log _{2}(N*S_{x})}$

โดยที่ ${\displaystyle B}$ คือค่าความสว่างในหน่วย cd/m², ${\displaystyle S_{x}}$ คือความไวแสง ISO, ${\displaystyle N=2^{7/4}\fallingdotseq 0.3}$, ${\displaystyle K}$ คือค่าคงตัวการปรับเทียบของมาตรวัดแสงสะท้อน (ประมาณ 11.4) จะได้ว่า

${\displaystyle {\mathit {E_{v}}}={\mathit {B_{v}}}+{\mathit {S_{v}}}}$

จากที่กล่าวมาจะได้ความสัมพันธ์ดังนี้

${\displaystyle {\mathit {E_{v}}}={\mathit {A_{v}}}+{\mathit {T_{v}}}={\mathit {B_{v}}}+{\mathit {S_{v}}}}$