・ストロボのガイドナンバーとルーメン

最近はストロボの代わりに使えるような
大光量のLEDライトが増えてきました。
LEDライトの明るさを示す単位でよくつかわれるのがルーメンです。

一方ストロボで使われる光量の単位はガイドナンバー

同じような光量の単位なので、
このLEDライトはガイドナンバーだとどれくらいになるんだろう？
と気になることもありますが、
単純に比較できません。

なぜならば、ストロボ光は閃光、LEDは定常光と光の性質が全く違うためです。
ストロボはパッと一瞬光るだけに対して、LEDはずっと光り続けています。
そのため、ストロボではシャッター速度が制限されますが、
LEDはシャッター速度を長くすれば暗い光でも明るく写真を撮ることができます。

黄色い部分(ストロボ)と青い部分(LED)の面積は同じくらい。

違う概念の単位をなんとか変換できないか考えてみました。
カメラで使われる環境光の明るさの単位Lv(Ev)とluxの関係は
おおよそ以下です。

ISO100時に
LV1 = 5Lux
LV2 = 10Lux

1m離れた18%グレーを適正露出で撮影する場合を考えてみます。

このグレー被写体をフル発光で1mの距離でLV=10に照らせるストロボがあったとします。
このストロボのガイドナンバーはいくつになるだろうか。

LV=10 の環境で適正露出で撮影できる絞り、ISO、シャッター速度は
いくつになるのかまずは計算します。
ストロボの閃光時間は数千分の1秒～数万分の1秒なので、この値を実際に使うのは
あまり実用的ではない…。

同調速度に近く、比較的使われる1/125秒を使うことにしましょう。
ISO感度は計算を楽にするために基準のISO 100で。

Lv = Av + Tvの露出の計算式に当てはめると、
絞りはF2.8と算出されます。

ガイドナンバー　＝　メートル　ｘ　F値
です。

これに当てはめると、
GN = 1(m) × 2.8(F値) =2.8

ところで、Lv10のときはおおよそ 2600Luxです
2600Luxが何ルーメンか計算したいところですが
下記の図のように、ルーメンは光源から出る
あらゆる方向の光を総合したものです。

1m離れたところにある18%グレーのどの範囲を照らすのかで
変換したときの値が変わってきます。
1mの距離だと割と近いので28mm相当の焦点距離のレンズで
けられない範囲にしておきます。
28mmのレンズの対角画角は84.1°です。

この条件で計算すると
約4140ルーメン

GN=2.8というと非常に暗いストロボの印象。
(コンデジでもGN=6くらいはあります)

一方、4000ルーメンのLEDライトだとすごい眩しい印象。

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結果：
ガイドナンバーとルクスは変換できない！
※途中計算はここのサイトを用いると簡単にできます。

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・Huawei P30proのRYYBセンサ画質を確認

ファーウェイの最新スマホのカメラには
特殊な撮像素子が載っています。
それがRYYBセンサ。

通常のカメラのセンサは光の三原色のRGBですが
P30proのセンサはGreenの代わりにYellowのフィルタを載せています。
これにより高感度特性をよくしているというが。

まずはRYYBセンサで気になっている弊害について確認。
DxOでは高輝度部分にマゼンタの偽色が載ることが記載されています。

P30pro

別のカメラでの画像

マゼンタの色など無いのに、P30proではマゼンタになっています。

拡大

いろいろなところに生じていて結構気になる…。
センサとしてはYellowのフィルタを使用していますが、画像処理的には
RGBの色情報を扱う必要があります。
補間処理時にG成分をつくるのですが、その際に小さい輝点だと折返りが起こって

グリーンの補色のマゼンタの色が見えるのだと考えられます。

では、グリーンとマゼンタの被写体だと変なことが起きるかも。
真の画像

P30proの画像

拡大

グリーンの画素が無いセンサで、
マゼンタ部分(イエローの情報がない)だと補間がダメで
こんなことになってしまっています。
特殊な条件ではあるけど、、、

ただ、検証を進めているうちに、
マニュアルモードだと
RYYBの問題が起きづらいことに気が付きました。

左Auto 右マニュアル

通常モードだと、HDR撮影になるので、
ダイナミックレンジが広がり、飽和領域がマニュアルモードと異なるので
それによって、マゼンタの偽色の出かたに差が出たと考えられます。

また、P30proはナイトモードというモードがあり、
これでとると数十枚の画像を撮影して、
位置合わせと重ね合わせを行って
ノイズ、ダイナミックレンジが一気に広がります。

フルフレーム一眼レフのオートモードでの撮影

P30Proナイトモードでの撮影

色に関してはP30proは全然ダメですが、
ダイナミックレンジは白飛びが全然せず、後ろのほうの暗い部分の
暗部もしっかり持ち上がっているのがわかります。
 
拡大した時のディティールは圧倒的にFF一眼レフが上。
ただ、スマホで見る分にはこの辺りは気にされないことが多い。

暗いシーンが強いということで、とってみました。
すべて手持ちで、Nightmodeで撮影。

後で写真追加予定。。

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・蛍撮影に便利なライト

蛍はすごい暗い森の中にいるため、光に敏感です。
また、蛍撮影をしている人も光には非常に敏感になります。
蛍撮影方法の記事
暗い場所での撮影なので、明るいペンライトなどは絶対に使えません。
スマホの画面ですら明るい。
ただし、足元を照らしたり、カバンの中を照らす明かりは欲しい。
その時に便利なライトを教えてもらったので紹介します。

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USB充電ができ、3種類の照射パターンがあります。

レーザポインタ
このレーザポインタの赤い点を使うことで
真っ暗な場所でも比較的容易にピントをあわせることができます。
ただし、他に撮影者がいる場合はじゃまにならないように注意。

ブラックライト
光量が小さく、ちょっと手元を照らしたりするのに便利です。

白色LED
若干明るいので、移動時に足元を照らすのに支えます。
また、このライトの良いところは、拡散性が弱く
足元以外の余計なところを照らさないという部分です。

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・2019年桜

今年は割と色々なところに桜を撮影に行きました。
メモがてら日付と場所を記載

スカイツリー下の河津桜　2019/3/15
 
オリンピックカラーのライトアップです。

六義園のしだれ桜　2019/3/24

21時に閉園ですが、閉園間近になると
警備員さんのはからいで
撮影タイムを設けてくれる場合があります。

明治通り(恵比寿付近)　2019/3/28

牛代の一本桜　2019/3/30

個人敷地に立つ立派な一本桜。
静岡の山奥にあります。
所有者さんのご厚意で茶畑内に見学スペースがあります。

隅田川の桜　2019/4/2

左側の橋は歩行者専用の桜橋

乙が妻のしだれ桜　2019/4/7

山梨にある一本桜。
山梨の一本桜といえばわに塚が有名ですが、

こちらもたくさんの撮影者がいました。
急峻な斜面の上にあるので撮影時は注意。

目黒川　2019/4/8

若干撮影日が遅く、だいぶ散っていました。

旧中川　河畔の桜　2019/4/9

アーチ状のふれあい橋とスカイツリーがいい感じの場所。

河口湖湖畔の桜　2019/4/21

標高が800m以上ある場所なので比較的遅く咲きます。
長崎公園で撮影。

山中湖の桜　2019/4/28

河口湖よりもさらに標高が高く開花が遅いです。
とはいえ、この日付だと散っている木も多くありました。

桜峠　2019/5/2

福島にある3000本もの桜が植えられた場所。
愛子さまが誕生した記念に植えられたので
まだこれから木が大きくっていきます。

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・星の軌跡と桜の撮影

桜ももう終わりですが最後に山中湖で撮影してきました。
山中湖は富士五湖で一番標高が高く980ｍほど。
東京都内に比べると3週間ほど遅く咲きます。

天気がいいこともwindyで確認していたので、
星と一緒に撮影。

星の軌跡の撮影方法はこちら

上の記事はペンタックス機での設定ですが、
基本はどのメーカも同じです。
Mモードにして、30秒露光、ISOは基本最低感度、
絞りは空の明るさによって変えます。
ホワイトバランスはAWB以外のものにします。
空の色の好みで決めればいいのですが、個人的には蛍光灯が好き。

太陽光

蛍光灯

電球

キヤノンやソニー等で
インターバル撮影機能のないカメラの場合
外部レリーズでインターバル撮影ができるものがあります。

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入門機などで外部レリーズ端子がない場合、、
諦めてください。

撮影時に、最初の一枚など、どこかで
一枚だけは桜をLEDライトとかで照らしたカットを撮っておきます。

LEDで照らさないと桜が真っ暗になってしまいます。

ただし、有名な桜だとほかにも撮影している人とかがいるので
なるべくライトで照らさないように。怒られます。

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・クアッドピクセルセンサによるHDR

以前にセンサ上でHDRを行う技術について記載しました。

この方式は、時間方向に長秒露光と短秒露光を行います。
ハイライト付近では短秒露光の情報を用いて白飛びしないように、
シャドー付近では長秒露光の情報を用いて黒つぶれしないように制御します。
これによりダイナミックレンジを広げることができます。

露光の途中で読みだした情報が短秒露光になる

最近の中華スマホに搭載されているクアッドピクセルセンサでも
撮像素子上でHDR合成ができます。

クアッドピクセルセンサでは4つの画素を
一つの画素とみなして画像を作成します。

この時、隣接する各色の画素にそれぞれ
短秒露光、長秒露光の役割を与えることで
HDRを行うことができます。

ただし、通常撮影では4つの画素を画素加算することで
ノイズを1/2に減らせるのに対し
HDRでは2つの画素しか使えなくなるためノイズは増えます。

撮像素子上でHDRを行うのは
ダイナミックレンジとSN比のトレードオフになることが多い。

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・トレーサビリティとは

体重計はどのメーカのものを使っても、同じ結果になります。
同様に、カメラはどのメーカのものを使用しても、
同じ明るさのものを同じシャッター速度、絞り、ISOで撮影すれば
基本的に同じ明るさに映ります

これは、キログラム原器のような基準となる指標に合わせて
カメラが作られているためです。

光の基準としては、産業技術総合研究所が持つ機器が一番上位になります。
次に日本電気計器検定所がもがもつ電球です。

この電球を指定の電圧電流の時、
指定の距離で測定した値が基準の明るさになります。
メーカは基本的にこの電球に合わせた、
社内での基準電球を持っています。

この電球がそのメーカでのマスター電球になり、
これを用いて合わせこんだ下位の通常使用用の電球や
計測機器(輝度計)などでカメラの開発をしています。

計測機器は、社内標準電球に合わせてある
社内標準電球は日本電気計器検定所の電球に合わせてある、
日本電気計器検定所の電球は産業技術総合研究所の機器に合わせてある、
と追跡できることがトレーサビリティです。

電球や計測機器は経年変化や使用歴で劣化していきます。
そこで、数年に一度-一年に一度、上位の物に合わせこみを行う必要があります。
これを校正といいます。

校正では一定の範囲に入っているか確認、
一定の値に入っていない場合、調整が行われます。
一定の範囲に入っていない場合は面倒くさい。
校正外れがいつから起こっているか確認する必要があるためです。
校正外れの期間に製造されたカメラは
基準があっていないことになってしまいます。

このようなことにならないように、
定期的な校正と
もし校正範囲内でも、より中心値に機器を調整しておく必要があります。

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・スマホのディスプレイと色域

最近のiPhoneやXperia、Galaxyなどの
ハイエンドスマホは非常に良いディスプレイを搭載しています。
HDR表示などの最大輝度もそうですが、
色域もかなり広がっています。

パソコンのディスプレイはほとんどのものはsRGB、
映像や写真用の良いものでもAdobeRGBをカバーするくらい。
それに対し、スマホのディスプレイは
Display P3やそれ以上のBT.2020にせまるものもあります。

ちなみにiPhoneはDisplay P3ですが、
この規格はApple独自のもので一般的なDCI-P3と少し異なります。

これまで、世の中にある殆どのディスプレイは
sRGBかそれ未満しか表示できなかったため、
Web上の多くのコンテンツはsRGB規格で作られています。
意識しなくても、パワーポイントやら普通のデジカメの写真は
このsRGB色域になっています。

しかし、最近はスマホでコンテンツを見ることも多くなったり
ディスプレイも良くなってきたので、この前提が崩れつつあります。
ハイエンドスマホでは、既存のsRGBのコンテンツも
独自のエンジンでP3規格などに拡張して
色鮮やかに表示しています。

更にiPhoneではiPhoneカメラで撮影した画像は
Display P3規格になります。
何も考えずにそのままWebにアップロードすると
正しい色で見えない可能性があります。
以前の記事※このときはDCI-P3と書いていましたがDisplay P3の間違いです。

iPhoneのカメラ写真をそのままアップロードして
それをXperiaなどで見ると、
アプリによってはP3で表示できないどころか
そこからディスプレイ側の色域拡張処理が入って
もう訳のわからない色空間になってしまいます。

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・シネマレンズと写真レンズの違い

最近は、シグマやサムヤンから
シネマ用のレンズが発売されています。
これらは写真用レンズの設計を流用して
基本的には鏡筒を変更しただけです。

では、これまでツァイスやフジノンなどから発売されていた
超高価なシネマ用レンズとは何が違うのか。
(ハリウッド映画撮影などでも基本はレンタル)

まず、シネマ用レンズは性能が非常に高いです。
これは像性能などはもちろんのこと、
求められるのは
　バリフォーカルじゃないこと、
　ブリージングがないこと
です。

・バリフォーカル
ズームレンズにおいて、焦点距離によって
ピントがずれてしまうレンズのことです。

Pentax DA16-85
T端でピント合わせ(等倍拡大)

そのままピントリングをいじらず
W端にして撮影

W端にするとピントが合っていないことがわかります。
写真ではその都度ピントをあわせるので
大きな問題になりません。

しかし、動画ではカメラワークの関係上
Rec中にズームをしたりすることがあります。
このときにピントがずれてしまっては台無し。

また、写真撮影をするときに厳密にピント合わせをする際は
ライブビューで拡大表示をしてピントを合わせます。
しかし、ビデオグラファーは
ズームした状態でピントを合わせます。
バリフォーカルではこの方法が全く使えない。

・ブリージング
ブリージングとはピント位置によって
像倍率が変わってしまうことです。
近いものと遠くのものを移したときに
微妙に焦点距離が変わる、とも言えます。

そんなこと起こるの？と思うかもしれません。
起こります。

手前にピントを合わせたとき

奥にピントを合わせたとき

右上の端をみてみると

手前にピントを合わせたときのほうが、画角が狭いことがわかります。

これが起こると、Rec中にピント位置を変えると
不自然になってしまいます。

これらが起こらないような光学設計にすると
どうしても高価に、大きく重くなってしまいます。

しかし、最近の大口径フルサイズミラーレスのレンズ
(ニコンとか)はかなりよく、
ブリージングがほとんど起こりません。

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・L*a*b*とは

以前にYCbCrの色空間について記載しました。

YCbCr空間はPCで扱うほとんどの画像(Jpeg)で使われる形式です。

これに似た形式で、L*a*b*があります。
L*が輝度、a*b*が色差を表します。
Photoshopではこの形式を採用しています。
L*a*b*は結構考えられた色空間です。

以前にマクアダムの楕円について記事を書きました。
これは、人間の目で色の違いが判らない範囲を示したものです。
XYZ空間にマクアダム楕円を記載したものが以下の図です。

 

実際の楕円は小さくて見にくいので7倍の大きさにしています。
この楕円を見ると、場所によって楕円の大きさがかなり異なることがわかります。
緑のあたりは大きくて、青のあたりは小さい。
つまり、XYZ空間座標では人間の色の感覚と座標上の距離に差が生じることになります。
図内の三角形はAdobeRGBを表しています。

そこで、この色空間的な距離と人間の感覚を縮めたのがL*a*b*空間です。
理想では各楕円が真円になり、等間隔に並ぶのがいいのですが、
まだそこまでは至っていません。

L*a*b*空間にマクアダム楕円を書くと図のようになります。
まだ、楕円が等間隔ではありませんが、
当初のXYZよりは多少良くなっています。
ここでの五角形ぽい線もAdobeRGBを示しています。

現在、色の違いを計る際は、このL*a*b*での座標的距離
で求めることが多いです。
この距離が0.5以下であればほとんどの人が気づかない。
1以上だとほとんどの人が色の違いが認識できるとか、
この色空間で語られることが多いです。

今回の作図はcolorACというソフトを使わせていただきました。

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