セカイノカタチ

世界のカタチを探求するブログ。関数型言語に興味があり、HaskellやScalaを勉強中。最近はカメラの話題も多め

マーブルワーズ

デジタルカメラの設定パラメータが写真に与える影響についてのまとめ

最近カメラに凝っています。

もともとメカ好きなのですが、カメラがメカの塊であることに今更気付き「これは面白いぞ!?」となっている昨今です。

勿論、「絵」を撮るので芸術の分野でもあるので、感性が大事だとは思うのですが、光を集めるメカとしての側面も持ち合わせているのがカメラの面白いところだと思います。

今回は、デジタルカメラの表現を決める要素について、ここ最近調べた内容をまとめました。

明暗(露出)に関わる要素

撮れる写真の様子を決める要素で一番大きいのが明るさです。

カメラ用語では露出といいます。

デジタルカメラとは、現実世界にある光を捉えて、センサーによってデータに変換する装置なので、より多くの光を取り込める状態というのが理想的です。

カメラには、色々な設定機能があるのですが、それぞれのパラメータの特性によって、取り込める光の量が増減します。

結果的に出来上がる写真の明るさに影響をあたえます。

下記は代表的なパラメータと画像の明るさに与える影響をまとめた表です。

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ただ、無限に光が大きければ良いと言うわけではなく、適切な露出に収める必要がるのですが、撮りたい写真を撮るためには、自ずと必要な光の量が決まってくるということです。

それ以上の光が得られるのならば何も問題無い(事が多い)ですが、光が足りない時(や多すぎる時)には、やりくりする必要があるということです。

それでは、各パラメータの特徴について簡単に説明をしていきます。

焦点距離

焦点距離が遠いと、画角が狭くなります。

狭い範囲の光を集めるので全体の光量としては暗くなります。

画角については、明暗に与える影響と言うよりは、写真の絵を決定してしまう強い力があります。

むしろ、明暗はおまけですね。(^^;

この記事が、画角について非常にわかりやすく解説しています。僕はこれを見て目からうろこが落ちました。

自分の好きな焦点距離を見つけよう!焦点距離毎の「すごい」作例まとめ! |

シャッタースピード

シャッタースピードが早いと取り込む光の量が減るので暗くなります。

シャッタースピードが遅いと、取り込む光の量は増えますが、動く物体を取るとブレます。

このブレには、物が動いているということを感じさせる効果があるため、動きを捉えたければSSを遅く、形を捉えたければSSを早くするという操作になります。この2つはトレードオフの関係にあるため、2つを同時に表現することはできません。

絵とシャッタースピードの関係については、この記事で目からうろこが落ちました(いったい何枚!?)。

絵における「動き」とは一体何なのか?という話 - pal-9999の日記

シャッタースピードは、明暗にあたえる影響が非常に大きいです。

むしろ、暗すぎない程度に最速のシャッタースピードを選べば大抵問題ないので、カメラが自動的にやってくれる感じです。(^^;

絞り

自分が、カメラについて調べた時、この絞りの概念が一番解りにくく感じました。

レンズは、砂時計のように光を一点に集め、また拡散したところでセンサーに当たり像を結びます。

絞りとは、この砂時計のくびれの部分の太さになります。

これが太いと光の量が多くなるので、明るくなります。

絞りには、被写界深度というものを調整する効果があります。

被写界深度とはピントが合う範囲の事で、スマホのレンズのように、全ての距離がボケずにくっきり映る設定では、くびれの太さは小さくなっています。逆にくびれ部分を太く取ると、特定の距離のみにピントが合い周りが「ボケた」写真になります。

このボケが、なぜだかとってもカッコイイので、人々はなるべく太いくびれのレンズを求めます。(^^;

絞りだけでは無い!焦点距離によるボケの違いを知ってレンズ購入の目安に

なお、このくびれの太さは、F値という数値で表します。この数値が小さければ小さいほど大きなボケが発生し、それっぽい写真になります。そしてレンズが高くなります。(^^;

ISO感度

センサーに当たった光にどれだけ敏感に反応するかという指標で、もともと塩銀フィルムだった時代には、フィルムが感光する感度を表していたのですが、デジカメになっても同様の指標として使われます。

フィルムの場合、使用するフィルムによって感度が決定しますが、デジカメの場合は、センサーの感度を電子的に設定できるため、いつでも変更可能です。

感度を高くすると暗いところでも素早く反応し、画面が明るくなりますが、ノイズが入りやすくなります。

これは少ない光により早く反応しなければならないため、ノイズと正当な光の区別がつきにくくなるからです。

ISO感度が低ければ、センサーはよりダルに反応するので、センサーの反応スピードがダンパーの役割となって、多少のノイズは吸収されます。

一般的には、ISO感度が低いほど撮れる写真はノイズが少なく綺麗に見えます。

EOS 7D MarkII徹底実写レビュー!【高感度、AF性能編】 | studio9

ISO感度の部分は、純粋に電子素子と画像処理エンジンの領域となりますので、今後も発展が見込めるんじゃないかと思います。

現に、ソニーのカメラは超高感度が売りだったりするので、ここが頑張ってくれると安物の「暗い」レンズでも撮れる写真の幅が広がると思います。

センサーサイズ

センサー全体のサイズと、個別の1ドット分のセンサーのサイズとがありますが、全体のサイズが大きければ個別のサイズも大きくなることが多いです。

単純に「全体サイズ÷解像度=1ドットのサイズ」なので、同じ解像度ならセンサーサイズが大きいほうが1ドット分のサイズは大きくなりますし、1ドット分が同じサイズならセンサーサイズが大きいほうが解像度が高くなります。

そして、1ドットのセンサーサイズが大きければ、より多くの光を取り込めるため明るくなります。

デジタル一眼レフカメラ入門初心者講座/フルサイズとAPS-Cサイズ

写真の画角は、センサーサイズ(に外接する円)を底面として、焦点距離を高さとした円錐となりますので、焦点距離が同じならば、円錐は細くなり、画角は狭くなります。

1.センサーサイズと画角 - カメラと光のはなし

まとめると

明るければ明るいほど写真撮影には有利です。

光を絞ることは容易に出来ても、増やすには照明やストロボなど限定的にしかできません。

撮影を行いたい環境の光の量を上記5つのパラメータで取り合うことになります。

カメラが1台しか無ければセンサーサイズは変えようがないので、残り4つのパラメータで分け合うことになります。

そして、ISO感度は、ほぼトレードオフなしに一方的に低い値の方が有利なので、最後に光が足りなくなったら上げる感じです。

残りは、焦点距離シャッタースピード、絞りとなりますが、これらは「絵」に与える影響が大きく撮れる写真の芸術性に関わるので、慎重に選ぶ必要があります。

焦点距離は、ほぼ妥協ができないでしょう。撮りたい構図で撮れなければ、写真家にとってその写真の価値は無いも同然です。

そうなってくると、結論的には、シャッタースピードと絞りで光の量を調整し、足りなければノイズが許容できる範囲までISO感度を上げる。

それでダメなら、照明やストロボを検討して、それでもダメなら諦める。(^^;

と言った感じになると思います。

だから、デジタル一眼カメラには、「絞り優先」「シャッタースピード優先」の設定がほぼ必ずあるのですね。納得しました。

その他の要素

明るさ(露出)を中心にカメラのパラメータの役割を説明しました。

ついでに明るさ以外に与える影響についても説明したいと思います。

被写界深度

被写界深度は、主に「絞り」によって調整します。

ピントの合う幅で、前後方向に一定の距離の範囲で存在します。

下記のサイトで被写界深度についてのシミュレーションができるので、色々値を変更して体験すると納得感があると思います。

被写界深度計算機

被写界深度は、焦点距離が離れているほど大きくなる傾向にあります。

また、センサーサイズ小さくなると擬似的な望遠効果が発生するのですが、被写界深度は実際の焦点距離に寄るため、換算焦点距離ほどボケないため、「センサーサイズが大きいほどボケやすい」という体感になります。

動き・ブレ

動きのブレは、シャッタースピードにのみ影響されます。暗くても知らん!とシャッタースピードを上げれば、暗がりでもブレずに撮れます。

逆に、ぶれても構わん!とシャッタースピードを下げれば、暗がりでも明るく撮れますが、ブレます。

ノイズ

ノイズは、ISO感度を上げると発生します。メカニズムは、ISO感度の部分で説明した通りです。

まとめると

まとめると、下記の表のようになります。

明暗 被写界深度 動き・ブレ ノイズ
焦点距離
シャッタースピード
絞り
ISO感度
センサーサイズ

各パラメータが与える影響と星取表にしましたので参考になればと思います。

今回挙げた項目は、カメラの映像に関する基本的な項目になります。

それ以外にも、大きさや重さ、連写スピード、オートフォーカスの精度とスピード、レンズの解像度、ホワイトバランスやライティングなど写真や写真撮影に影響をあたえる要素は多々あり、カメラとは奥深いものだと感じています。