写真の撮り方 - モナドとわたしとコモナド

物体の発する光や反射した光を結像し、何らかの媒体に記録したものを写真と呼ぶ。カメラと呼ばれる道具には「撮影」という動作が必ず定義されており、撮影によって内部状態に画像を記録できる。内部状態を取り出して処理する(現像)ことで写真が得られる。大抵のカメラには以下のようなパラメータがあり、それらを最適化するのが撮影者の仕事になる。

焦点(Focus)

はっきりとした像を得るには、光学系の焦点をそれに合わせる必要がある。最近のカメラは対象物の距離を測定し、自動で焦点を合わせる(オートフォーカス)機能を持っているものもある。

焦点距離(Focal length)

焦点距離が長いほど像は拡大されて見えるようになる。デバイスの規格に依存して、ヒトの視野に近いと考えられている40度前後の画角を持つような焦点距離が決まり、その焦点距離を持つレンズを標準レンズと呼ぶ。APS-Cの規格のセンサーを持つデジタル一眼レフカメラにおける主流は35mmである。レンズによっては動的に焦点距離を変えられるものもある。

f値(f-ratio)

絞りとも呼ばれる。焦点距離を $f$ 、レンズの有効口径(無限遠点にある点光源が通過できる光束の直径)を $\Phi$ とおくと、対応するf値 $N$ は以下のように表される。

$\displaystyle N = \frac{f}{\Phi}$

多くのカメラは有効口径を動的に変える機構を備えている。f値が高いほど、像がはっきりと写る範囲(被写界深度)も大きくなる。

露出時間(Exposure time)

現在を0とする時刻tにおける世界の状態を $W(t)$ とおく。世界の状態にカメラ $c$ を適用し、それを定積分することによって画像が得られる。このときの積分する範囲 $T$ が露出時間である。

$\displaystyle I = \int_0^{T} c(W(t)) dt$

露出時間が長ければ長いほど、世界の状態の変化が画像に表れる。そのため、ものを一定の位置に保つのが難しい生体がカメラを保持する場合、露出時間は10ミリ秒のスケールまで短くする。

ISO感度(Film speed)

ISO感度は理想的にはカメラ $c$ 内の定数係数であり、ISO感度が2倍ならば、半分の露出時間、もしくは $\sqrt{2}$ 倍のf値で同じ明るさの画像が得られる。技術的制約により、ISO感度と画質はトレードオフの関係にある。

露出値(Exposure value)

露出はf値と露出時間によって決まる相対的な光量の尺度である。APEXと呼ばれる体系では露出値 $E_v$ を以下のように定義しており、広く使われている。

$\displaystyle E_v = log_2 \frac{T}{N^2}$

撮影の流れ

ISO感度を簡単に変更できるカメラの場合、以下のようにするとやりやすい。

目的の焦点距離を決め、レンズを取り付ける。
目的の被写界深度を持つよう、f値を決定する。
対象物に焦点を合わせる。
露出時間を決定する。
適切な明るさとなるようにISO感度を決定する。もしISO感度が限界に達した場合、露出時間とf値を見直し、それでも明るすぎる場合は減光フィルターをカメラに取り付けて光量を減らす。暗すぎる場合はあきらめる。
レリーズボタンを押して撮影する。

近年ではソフトウェアで現像できることも多い。筆者はAdobe Lightroomを使用している。

色温度、コントラスト、明るさなどを調整する。この処理によって情報が失われない、RAWフォーマットと総称される形式をサポートしているカメラが多い。
目的の形式でファイルへ書き出すか、印刷する。

所見

近年のカメラは各パラメータを自動で計算する機能が備わっていることが多いが、目的とする表現が得られないことが多いため、咄嗟の場面でパラメータを気にせずに撮影したいという状況以外は推奨しない。

レリーズボタンにオートフォーカスを統合し、撮影する直前にオートフォーカスするようになっているカメラが多いが、予期せぬほうへ焦点を変えてしまう恐れがあるため、筆者は別のボタンにオートフォーカスをアサインし、レリーズボタンはレリーズボタンとしてのみ機能するように設定している。

まとめ

写真撮影は最適化すべきパラメータが少なく、比較的とっつきやすい。携帯電話などに内蔵された簡易なカメラしか使ったことがない人でも、本記事で触れたようなパラメータについて考えてみれば、本格的な写真撮影をする動機がきっと生まれるはずだ。