現在は、スマートフォンやタブレットでも写真を撮れるので、気軽に撮れる時代になっていますが、基本的的な 【 カメラの挙動 】 と言う物理現象は変わらないので、 【 光の波長を記録している 】 という点では、フィルム時代から行っている事は同じです。
基本的な記録方式が、 【 化学 】 なのか 【 物理 】 なのか後以外しかなく、現在は、化学ではなく、物理法則に基づいた処理で記録が行われています。
写 真の仕組み
写真とは、 【 空間内の光の波長を記録する物 】 ですから、目の前の光の波長の際によって発生している色の違いや明暗などの物理現象を何かしらの方法で切り取るのが、写真なので、この光を面に投影してそれを切り取る必要があります。
この場合、 【 遮蔽された暗室 】 を用意して、小さな穴を一つ空けるると、光がそこで通り抜けて、上下がさかさまな像が壁面に投影されます。この現象は、紀元前から確認されていたのですが、この現象が後にカメラオブスキュラになり、カメラの原型になります。このピンホールでは品質が低いので、鮮明に波長を得る為に、小さな穴はレンズへと変わりカメラへと進化したわけです。この時に、カメラオブスキュラと同じように像が存在しますが、カメラオブスキュラではミラーで反射させて上から見る事が出来るようになっていますが、この像を記録しない事には写真になりません。そこで、湿板が生まれますが、天体撮影のような長時間露光になるので、気軽に撮るような物ではない物の
【 時空間上の座標軸を記録できる機材 】
が誕生したわけです。その後、紙フィルムに記録する時代を経て、ネガやポジなどで使用されるフィルムへと変わりますが、この段階で、薬品による化学反応で写真を現像する事で、量産が可能になりました。
フィルムの場合、感光体に光を当てて感光させることで光の情報を得る事が出来るのですが、観光を続けるほど白っぽい色になるので、感z年の露光させてしまうと真っ白な像になってしまいます。こうなると普及がでなくなるので、そうならないように露光時間を考えてシャッターを切る事になります。つまり、光を取り込んだ時間で明暗の度合いが変わり、その光の中に存在する波長が色となって記録されるのが、写真になります。
デジタルイメージング製品の場合、この感光体がイメージセンサーになり、このセンサーで光の情報を電気信号に変えて得ているのですが、これを画像処理エンジンで処理を行う事で画像を作っています。この時に、CMOSセンサーの仕様書に 【 扱えるダイナミックレンジや色深度が存在している 】 ので、使用しているセンサーによって出来る事が変わるのですが、フィルム同様に光を取り込む面が大きいほどダイナミックレンジが広く、発色などもよくなります。
サ イズと性能
CMOSセンサーもフィルムも同様に最小単位と言う物があり、CMOSは情報を得る為の画素が基準になります。フィルムの場合物体ですから、当然のように記録できる最小単位が存在しているのですが、この最小単位が 【 粒子 】 になります。つまり、フィルムが極限までデータを記録できるわけもないので、フィルムを構成している粒子のサイズが最小単位になる訳ですが、この粒子のサイズは同じなので、フレーム内の情報を間気た時に、ミノックス判のような映画の8mmフィルムのようなサイズの物で撮影するのと、645で撮るのでは全く違うわけです。つまり、記録できる情報の総数が違うので、同じ状態になる事はありません。
デジタルの場合、画素ピッチが存在しますが、マイクロフォーサイズの場合画素数をさえ気味にすることで、画素ピッチをAPS-Cの高画素期よりも大きく撮ってあるので、機動性があって暗所でもある程度対応できるようになっていますが、高画素にできないという問題があります。その為、マイクロフォーサーズ機と同じ画素数のAPS-C機材を作ると餓死ピッチが大きくなるので、同じ時期に製造された同一の仕様のセンサーを用いた場合、暗所耐性が高くなります。
35mmフルサイズの場合、画素数が増加していますが、APS-Cの高画素機よりも画素ピッチが広いので、もう少し上の画素数にするとAPS-Cの高画素機と同じ画素ピッチになる状態ですから、画素ピッチについては、現在の高画素機よりも高くなっています。
センサーサイズが大きくなると、面z席が大きくなるので、これを解像度分で分割した場合の1画素あたりのサイズが大きくなるのは当然の事ですが、センサーサイズが大きくなると、被写界深度を浅くできるのと、画素が得る光の量も変わってくるので、暗所に強く、被写界深度のコントロールを行いやすくなります。こうした特性があるので、フルサイズの場合、F4通しでもAPS-Cやマイクロフォーサーズよりも明るく撮れて被写界深度が浅くなります。その為、フルサイズ機のキットレンズを使った場合 【 言う程キットレンズって酷いかなぁ？ 】 と感じると思いますが、 【 ちゃんと作った製品 】 なので、品質がいいのは確かですが、 【 それが、フルサイズの魅力 】 とも言えます。なので、F3.5で撮っても 【 意外と浅くなる 】 のと、F5.6くらいまで絞って撮ると 【 シャープになる 】 ので、そう言った特性が出ますが、この時のレンズを絞った時の効果は、どのボディーでも同じように出るので、
【 いい単焦点レンズを購入したら、1～2段位絞って変化を見てみる 】
と解放だけで撮るとエッジがしっかり出てボケも出るポイントを見つける事ができます。この時にF4でセンサーサイズが小さいと、被写界深度が深くなってしまうので、フルサイズのようにはいかないのですが、レンズ特性としてはそんな感じになっています。ボケるレンズの場合、絞った時の状態変化も見て検討すると失敗しなくなりますが、センサーサイズが小さいと暗所に弱いので、記録できる情報が少ないので一般的に 【 ダイナミックレンジが広くないセンサーが多い 】 ですし、光学特性として
【 センサーサイズが小さくなると被写界深度が浅くなる 】
ので単焦点レンズを使った場合に、被写界深度を浅くしようと思うと、センサーサイズが大きいほうが焦点距離の選択肢が増えるという特性があります。
センサーサイズが小さくても望遠レンズを付けて、
■ 被写体と背景の距離を遠ざける
■ 最短撮影距離に近い場所でフレーミングする
と背景ボケを作れます。超望遠デジカメだと、超望遠行きで撮るとフツーにボケるのですが、小さな物のマクロ撮影ではなく、人物位のサイズでWSよりも被写体が入る場合だと、小型センサーで標準よりも広角寄りのレンズでボケを入れるのは難しいと思います。
その他、 【 カメラとレンズの特性で得意そうな物を選んで撮る 】 と機材は得意分野ではしっかりと性能を発揮してくれますから、その機材性能相応のしっかりとした結果を返してくれます。
被写界深度の浅さや回折などの物理現象は、【 幾何光学 】と言う分野で説明がつくのですが、ここで、カメラのレンズで見た事がある構成での光の流れを、計算する事が出来るようになります。
つまり、 【 幾何 】 で光の流れを示し、 【 代数 】 で計算する事が出来る 【 物理現象 】 なので、構造体の特性として存在している物になります。
カ メラと撮影
カメラがあれば写真や動画を撮れますが、照度が足りている場合だと、何かしらの物は採れるので、自然光だけでも写真や動画は採れます。
ただし、大多数の人が
【 光を読み、光と影の状態のいいものを撮るようにしましょう 】
とアドバイスをくれるはずですが、基本的に、自然光の場合、一点光源なので、その光源をどう使うのか？を考える必要があります。
自 然光を使う場合の注意点
自然光を使う場合、太陽光は時間帯で違ってくるので、日没や日の出の数時間と言うのは、光と空の色が大きく変わります。この時間帯に水平線や地平線が入る構図でいい風景があると、物凄くきれいな空と大地や空と海を切り取る事ができます。その為、 【 数時間 】 ほどその場に滞在していると空は面白いほど違う表示脳になります。
昼間の光は強いので、日の出後や日没前の倍以上の照度がありますが、一般的なライトよりもはるかに強力な照度を持っています。また、 【 強力な照度の上に広範囲に届いている 】 と言う、照明機器としては存在しないような特性を持っているので、かなり便利な光源と言えます。しかも 【 太陽なので電気代も必要なく、バッテリーすら使わなくても済む 】 訳ですから、物凄い光源と言えます。そして、
【 デフューザーを通しても昼間の光だと結構な照度がある 】
ので、嘘のような光源と言えます。その為、強い光源を必要とする場合で、カメラしかない場合だと、 【 昼間の太陽光 】 を使った方がいいので、それを用いて撮る事になります。動画の場合だと、1/120とか1/60とかを使ったり、シネマだと1/48～1/120の間で使うことになるのですが、写真の場合だと、日中の撮影は結構な速度でシャッターを切る事ができますから、動かない物を撮る場合だと、1/1000とかで切っても平気な条件が多いです。その為、日陰でもそれほど手振れリスクはないので、日中の屋外で太陽光の下だとシャッタースピードを稼げるため、被写体ブレや手ブレを抑える事ができます。
失敗写真については、
で紹介していますが、シャッタースピードが遅いと動いている物がぶれる事もありますし、撮影時にカメラを動かしてしまってぶれる事もあります。被写体を止めて撮る場合だと、シャッタースピードを稼いで速度を上げると、ブレが出ないのですが、日中だと、ハイスピードシャッターの選択が可能なので、そう言った条件を満たした撮影ができます。
現在は、フラグシップ製品だと、電子シャッターでローリングシャッター現象が出ないようなのもあるようですから、凄い時代になりましたが、カメラによっては日中の撮影でNDフィルターなしで電子シャッターで撮れる物も存在しています。
日中の光は便利ですが、あくまでも天体依存の光源ですから、自然の法則に準じた使い方をする必要が出てきます。
太 陽の動き
これは、小学校4年生の理科で登場する内容ですが、地球は回転しているので、太陽は東から昇り、西の空に沈んでいきます。
この時の動きが、 【 地球を中心とした円運動 】 になるので、この軌跡は 【 円弧 】 として存在しています。
そして、東西の中心の時に地表からの高さが高くなりますが、この時の状態を 【 南中（なんちゅう） 】 と言います。
この時の角度が冬になると角度が狭くなり、夏になると、高くなるので、太陽の位置が変わるのですが、この影響により夏と冬では何中の時の影の長さが変わります。
中学校３年生になると地学として 【 何中高度 】 を算出する方法を学びますが、算出する公式があます。
【 北緯をｘとした時の何中高度 】 は、
■ 春分（3月20日ごろ）・秋分（9月20日ごろ）
何中高度 ＝ ９０°－ ｘ
■ 夏至（6月20日ごろ）
何中高度 ＝ ９０°－ ｘ ＋ ２３．４°
■ 冬至（12月20日ごろ）
何中高度 ＝ ９０°－ ｘ － ２３．４°
で算出する事ができます。
このように、 【 春分 】 と 【 秋分 】 ではXを引くだけで大丈夫ですが、夏至だと23.4°を加算して、当時だと減算することで何中高度を出す事ができます。基本となるのは、春分と秋分ですが、夏はその時期よりも角度があるので高い位置に太陽が来る事になり、逆に冬になると、角度が低くなるので、低い位置に太陽があるように見えます。
■ 何中高度（なんちゅうこうど）
太陽が真南の空（天の子午線上）に来たときの太陽の
地平線からの角度のこと。
ちなみに、太陽と月については、暦を見ると、
■ 日の出
■ 日の入り
■ 月の出
■ 月の入り
を知ることができますが、日中に月と太陽が出ていることがありますが、これは、
■ 月 ： 地球の周りをまわっている
■ 地球 ： 太陽の周りをまわっている
と言う異なる周期で動いているので、周期の差から日中に双方が出ている状態になる場合があります。
暦については、国立天文台に
■ 国立天文台 暦計算室
https://eco.mtk.nao.ac.jp/koyomi/
で確認できますが、明日の暦を見てみると、
のような時差が存在しています。その為、国内の時間は標準時を基準にしているので、12:00は同じタイミング出来ますが、東西に長いので当然のように時差は存在します。また、これを見てもらうと、
■ 経度が違うと時差があるので何中の時間が違う
■ 日によって何中の時間が変わる
ので、 【 昼前後に90度以下の角度で最高点になる 】 と言う現象は変わりませんが、基本部分を学習する為に小学校では、昼に何中を迎える事を学習します。
月齢は日にによって変わるので、ここは日ごとに代わる推移になりますが、何中の場合、時間がズレていくので、同じ場所でも必ず１２時に何中を迎える訳ではありません。
このことから、太陽は、
東 → 南 → 西
のように動くので、朝と夕方では、同じ場所でも
のような影の違いが出ます。
また、
のよに、南側以外に影が出るので、
【 太陽光を使った場合、影は絶対に南には伸びない 】
と言う特性があります。
撮 影前の準備
太陽光を使った場合、日周運動による太陽の向きの変化が発生しますから、建物のように固定された物が存在すると、形状と光の位置が固定されてしまうので、表情の法則性がある程度決まってしまいます。そうなると、 【 始点もある程度固定される 】 ので、取れる条件がある程度決まってきます。
その為、
【 建物を含む条件だと、その建物がどう言った向きなのかを
知っておく 】
必要があります。現在はいい時代なので、Google MAPを使うと、建物を立体的に見ながら状態を確認できるわけですが、
でも地図を紹介していますが、現在は、平面図だけでなく、立体表示やストリートビューで周辺を見る事が出来るので、ある程度の情報を得る事が出来るようになっています。この時に 【 撮影可能な場所 】 だったり、 【 撮影可能でも人が構図を作るために移動可能な範囲 】 は当然のように確認できます。これが平面図の白地図だと全く分かりませんが、現在は、理解しやすい状態でそう言った地図を見る事が出来るようになっています。
この時に、 【 コンパス 】 も出ているので、地図の方角もあ解りますが、どの方角に存在するのかで、建物などの光の当たり方は決まってしまうわけです。
建築物でなくても、
■ 東の海は日の出しか見れない
■ 西の海は日の入りしか見れない
と言う特性がありますが、これと同じ条件が、自然光での撮影では発生しますから、事前に調べておく必要があります。
環 境と撮影可能な物
現実世界で写真を撮る場合には、アニメーションや3DCGAのように物理法則を自分で作る事はできないので、物理法則に準じた状態で撮影する事になります。その為、自然光の場合だと、
【 物体と光源の位置関係は変更不能 】
と言う前提で撮る事になりますが、自然光の場合、太陽の合わせて撮影しなければならないという大前提が出てきますし、建物の向きは決まっているので、光の状態との組み合わせの中でしか、その物体の光の状態は発生しないという特性もあります。
例えば、
のような感じで、建物があったとします。この場合、南向きに建物が建っている訳ですが、光が当たると、
のような影も出ますが、日が傾いてくると、
のように影が落ちてきます。その為、自然光だと、
■ 太陽の位置
■ 建物の向き
と言う二つの条件（特に建物の向きは完全な定数です。）がそんざいするので、撮り方がある程度決まってきます。
環 境と光
環境光を使うとしても、光の条件で色温度が変わります。例えば、
のようにする場合、ホワイトバランスで色を合わせた場合になりますが、条件によっては、
のように見える事もあるでしょうし、
の様な日が差す事もあります。当然、
のような光の時もあれば、大気の状態が揃うと
のように見える事もあります。
自然光の場合、 【 色温度は時間で変化する 】 ので、昼間の色温度の高い状態とそうでない時間帯が存在しますし、夕暮れ時や朝焼けの時色は日中とは全く違います。
その為、 【 常に同じ色ではない光源 】 ので、見える物も違ってきます。
逆 光の条件
被写体を撮る場合、何中前後の時間帯だと、北側に影が伸びるので、南から被写体を撮ると純光になります。そして、東西から撮影すると斜光を使う事が出来るのですが、逆光の場合、
のように光源を含めると、強い影が出るので、被写体もシルエットになってしまいます。これを被写体で隠すと、
のように強い影が出ますが、被写体の周辺のエッジも光が入るので強調されます。ひかりを少し入れると、
のようになりますが、強い光を当てると、
のようになります。光を入れないと、
の状態ですから、逆光の場合には光源を用意する必要が出てきます。
アンダーな条件での増感ですが、これは、全体的に明るくなるので、
のような感じになります。その為、
のように特定の場所に光を当てて、影も用意して、環境自体はそのままの露出という訳には行かなくなります。その為、
のよに明るくして調整をすると、被写体を明るくした分だけ、周辺がオーバーになっていきますから明暗差が強すぎる場合だと、背景が白飛びしてしまいます。写真の場合、こうした条件だと、被写体に光を当てる事で両方の露出を合わせるのですが、この手法が日中シンクロになります。
日中シンクロは逆光で使う手法になりますが、背景に露出を合わせて、アンダーになった被写体にストロボの光を当てる事で露出を合わせます。こうすることで、片方の露出に合わせずに露出が偏らないようにする事ができます。ちなみに、増感ではどうにもならない事例が
のように光源の影響が被写体に及んでいる場合で、これは増感をすると、光源の影響が広がるだけなので、意図した状謡にはなりません。その為、ストロボの光で、奥の光の影響を受けない状態にする必要があります。また、こんな感じで光が重なると、後処理でもどうにもならないので、逆光の場合だと、光源の使い方を考える事になります。
レ フの効果
自然光だけで考えると、一点光源ではなく多数の光源で撮れた方がいいのですが、この場合、レフ板を使う事で光源を増やす事ができます。
レフ板は、光源を反射させて使う機材になりますが、画用紙でも効果があるので、マクロ撮影で小物を撮る場合だと、
■ コピー紙
■ アルミホイル
■ 黄色いマーカー
■ 梱包用の白い緩衝材
などがあれが、光を反射させることができます。レフ板は、バウンス光を作るための道具ですから、銀色のアンブレラを使うのと考え方は同じです。
例えば、
のような条件があったとします。これを
の状態から、
のように銀レフを入れると、
のように影がなくなります。これがレフの効果になります。また、レフで反射させえると、光の波長が対象にも影響を及ぼすので、
のように金レフを入れると、
のように反射した光の黄色の影響が広範囲に及ぶことになります。ちなみに、Blenderで同じシーンをEeveeで行っても
のようにレフの効果を得ることはできません。また、
のようにした場合、
のように反射した面に青の影響が然りと出ます。
環 環境と光
撮影を行う場合、撮影場所がどう言った状態になっているのかで撮影できる物が変わってきますが、
■ トップライト
のように何中の場合だと、建物の場合、恒よりも奥の部分は影になります。これに対して、順光の場合だと、
■ 順光
のように被写体が平坦になります。これが逆光になると、完全に影になるので、
■ 逆光 
斜光の場合も、横からの影の影響を受けるので、
■ 斜光１
■ 斜光２
のように、影が横方向に延びてきます。
斜光の場合も光の向きで状態が変わるので、
■ 斜光（左からの光） 
■ 斜光（右からの光）
のように同じ構図でも全く条件が違ってきます。この建物が北にあり、南側から取っている場合、１枚目が西からの光になり、２枚目は東からの光になりますが、同じ構図で同じ定点で撮ったとしても、光の状態の変化で状況が全く違ってきます。
自 然光の場合
自然光で撮る場合、人物などのように
【 光との位置関係を変更できる被写体 】
だと、光と影の状態をコントロールできますが、 【 太陽は時間ごと状態が変化する 】 ので、
■ 角度
■ 方角
■ 色温度
が変化します。その為、 【 安定した光源ではない 】 ことを踏まえて使うことになります。
ただし、何中前後の光源は非常に強力なので、
【 ビデオライトよりも明るく、フリッカーがない 】
ので非常に使いやすい大型の証明になります。動画の場合、雲が流れて来るだけで明度が変化するので色々と大変なので、天気に影響されやすい部分はありますが、これに加えて、東から西に向かう特性があるので、光と影の出る方向が決まっています。
被写体＋背景の場合、前述のように、背景は固定されているので、その場所の状態自体は変更不能ですから、光と影の生成のされ方は決まっています。これは、 【 建物などの構造物は、時空間上に存在する定数 】 なので、これは変わることはありません。その為、その定数に対して環境係数として、太陽光を与えた時に、入射の条件と言う変数によって、光と影の状態が変化するようになっています。
ただし構造物の形は同じで、光の差す方向も季節による角度の差はあっても方角は同じですから、パターンはある程度決まっていることになります。その為、時間ごとの光の条件を考えると、光と影の状態の法則が決まるので、被写体の影の向きなどを考慮して被写体を入れる場合には、 【 撮影ポイント 】 もある程度決まってしまいます。
これが晴天の時の撮影における内容ですが、強い影が出るので、建物の影がどう言った状態で出ているのが好ましいのか？で時間帯と撮影する方角を考える事になります。
曇 天を使う
曇天の時も晴れた日の照度の半分以下になりますが、露出をコントロールすると明るくできる（通常は増感を行います。）ので、晴れた日の日中の直射日光とは異なり 【 デフューズ光 】 を得る事ができます。
しかも、天然のデフューズ光ですから、雲が広がっている場合、安定したデフューズ光を得る事ができます。この時も照度の高い何中前後１時間くらいの香料を使うとよさそうですが、この場合、影が柔らかく出ているので、日中とは違うものが撮れます。この時に、時間帯で露出を変える事になりますが、 【 デフユーザーを使った光をカメラだけで利用できる 】 ので、曇天の日は晴れた日とは異なる魅力があります。
曇天の日ですが、カメラは、 【 自分の目で見ているよりも、自分の周囲に広がっている世界は、もっと美しく、その瞬間だから見れる光で彩られた世界を教えてくれる 】 と思います。
露出が半分に落ちているので、晴れた日の適正露光よりも感度を倍にすればいいので、その状態で撮ってみると、目で見た時にはくすんで見えるその世界も、全く違う色に見えます。柔らかい影で彩られた世界はいつもはくすんだ色をしていますが、カメラは、晴れた日のような色でその世界を刻むことができます。そして、カメラは、こう教えてくれます。 【 目の前で見えている現実よりも、世界はもっと美しい 】 と。
曇天の空は白やグレーに染まっていて、目の前の色もアンダーな状態に泣ていますが、世界が暗くなっただけではなく、減衰した光で包まれた世界がその時だけは広がっています。晴れた日の日中で見る色彩とは異なりますが、カメラは、晴れた日の日中のような照度と同じ色彩でその世界を切り取る事が出来るので、優しい光の降り注ぐその時間にのみ微笑みかけているその世界を残す事ができます。
今 回の作業環境
■ Core i5 650
■ H55M-Pro
■ DDR 1333 2GBｘ2+１GBｘ２(DUAL CH)
■ Quadro K620（PCI Express x16 【GEN2動作】）
■ SATA HDD
■ WINDOWS 10 x64 (20H2)
■ Blender 2.92.0 （x64）
■ Gimp 2.10.18 （ｘ64）