・オリンパスが半画素ずらしで超解像をやる？

デジカメinfoの噂で
オリンパスのE-M5IIでセンサーシフトを応用して
半画素ずらしの超解像をやるという話が出ています。
ハイレゾコンポジット？？
センサー自体は1600万画素ですが、
超解像をすると4000万画素になるらしい。

私が分かる範囲で半画素ずらしの概念を説明します。
下の図はセンサの超おおざっぱ図です。

上が画素数が6×4の24画素センサです。
下が画素数12×8の96画素センサです。
画素ピッチが半分になっています。

下の図は横方向に半画素ずらしたイメージです。

2回露光する必要があります。
重なっている部分だけを使うと仮定すると
44画素相当になります。

4回撮影すると下の図のようになります。

重なった部分だけ使うと77画素が
24画素センサで実現できます。

動画なんかでは
前フレームと後フレームを利用することで
前々からこの方法が使われてたりします。

噂では8枚撮影する様ですが、
実際にどのような処理で合成するのかなどは謎です。

都心でも雪

今日は都心でも結構雪が降りました。

雪が降ったら撮ろうと思っていた撮影方法を実験。
出勤途中の少しの時間しか撮れなかったのが残念です。

オモシロ写真撮影方法の記事に撮り方が書いてあります。

・ヒステリシスとは

あまりカメラには関係ありませんが、
個人的なメモ代わりに。

一定条件になると設定が変わる器具はよくあると思います。
例として室温が20度になると自動オフになる暖房。

条件の20度の所にヒステリシスが無いと
ちょうど室温が20度付近になった時に、
微妙な温度の変化でON/OFFがカチカチ頻繁に切り替わってしまいます。

ヒステリシスがあれば頻繁に切り替わるのを防げます。

20度でオフになりますが、オンになる温度は18度です。

カメラで言うと、動画中のホワイトバランスで
光源が微妙な所で撮影していると
色がパラパラ変わってしまう現象を防げます。

・光源によってピント位置がずれる

以前に絞りによってピント位置がずれる
という内容を書いた事があります。
今度は、光源によってピント位置がずれる
という内容です。
そんなバカな、と思うかもしれません。

下の図は軸上色収差の図です。

光の波長によって屈折が異なるので、
赤い光と青い光では結像点がずれるのが軸上色収差です。
結像点がずれる→ピント位置がずれる
アポクロマートのように色消しがしてあるレンズであれば
結像点はずれません。

下の写真は
光源だけを変えて撮影したものです。

青いほうは青色LEDの450nmの光、
赤いほうはフラッシュに
SC-63フィルターを通した630nm以上の光です。

青い光源ではちょうど「10」の所にピントが合っています
赤い光源では「11」の所にピントが合っています。
上記は極端な光源の例ですが
このように光源によってはピント位置がずれることがあり得ます。

・ゼラチンフィルターとは

写真撮影に使われるフィルターは大きく分けて
下の三種類があります

・レンズの前に装着する一般的な円形フィルタ
・ハーフNDなど特殊効果をもつ角型フィルタ
・ペラペラなシート状のゼラチンフィルタ

このゼラチンフィルターは
富士フイルムからいろいろな種類が発売されています。
富士フイルムのサイト
有名なものをいくつか紹介します。

・NDフィルター

FUJIFILM光量調節用フィルター ND 0.9 7.5×7.5
価格：2,634円（税込、送料別）

言わずと知れた光量減光フィルターです。
0.1　0.2　…とあります。
0.3で一段分暗くなります。
0.6で二段分。
最高でND4.0まであります。
ケンコーとかのNDフィルターで言うところのND10000です。
日食の撮影などで使えます。
ケンコーなどの角型のフィルタは2万円以上して高かったりしますが
ゼラチンフィルタなら3000円弱で買えてしまいます。

FUJIFILM 光量調節用フィルター ND 4.0 7.5×7.5
価格：2,750円（税込、送料別）

ハサミで切って、レンズの後玉の後ろにつければ
小さくて済むので経済的。
コンデジやスマホにも使えます。

・LBフィルター

富士フイルム色温度変換フィルター LBA-12 7.5×7.5 [LBA127.5X7.5]
価格：1,391円（税込、送料別）

色温度変換フィルターです。
例えば、昼間でも夕方の様な写真になります。
日陰で青かぶりしたシーンでちゃんと白くしたりできます。
ただ、デジタルではホワイトバランスでいくらでも調整できるので
あまり使わないかも知れません。

青くする(色温度を上げる)LBBフィルターと
赤くする(色温度を下げる)LBAフィルターがあります。
1、2、3、…と番号があり大きいほど色が濃いです。

・CCフィルター

富士フイルムCCフィルター CC C-1.25 シアン 10×10 [C1.2510X10]
価格：1,213円（税込、送料別）

色補正フィルターです。
よく使うであろう色がマゼンタとグリーン。
色偏差の調整に使えます。
やはりデジタルならばホワイトバランスでカバーできるので
あまり使わないです。

・SCフィルター

FUJIFILM紫外線吸収フィルター （SCフィルター） SC-64 7.5×7.5
価格：1,470円（税込、送料別）

シャープカットフィルターです。
指定の波長をカットしてしまいます。
例えばSC-39を使うと、390nm以下の波長を通しません(紫外線を通しません)
UVカットフィルタと同じような効果です。
SC-64だと、680nm以下の波長を通しません(ほぼ赤外線しか通さない)
可視光線はほとんど通さず、赤外線を通すので赤外写真が撮れます。

・IRフィルター

富士フイルム光吸収・赤外透過フィルター IR-82 7.5×7.5 [IR827.5X7.5]
価格：1,391円（税込、送料別）

赤外線フィルターです。
SCフィルターは74までで
それより上はIRフィルターになります。
IR-92だと920nm以上の波長だけ通します。
もはや肉眼では見えない波長なので
見た目はまっ黒のシートです。

・青色LEDはデジカメにとって難しい光源

最近は目黒川の青いトンネルのイルミネーションなど
青色LEDのイルミネーションが増えています。
見た目はとてもきれいですが、
スマホやデジカメで撮るといまいちです。

これはデジカメのセンサの特性が影響しています。
デジカメは色を表現する為に、光の三原色
赤青緑の画素を用いています。
ベイヤの図

詳しくはこちら

デジカメでは緑の画素が多く、青と赤の画素は少ない作りになっています。
これは人間の目の特性の、緑色の光(555nm)に反応しやすい
というところからきています。

つまり、2000万画素のカメラであっても
青の画素は500万画素分しかない。

青色LEDの波長は450nmです。
これをセンサーの分光感度と比較してみましょう。

ほとんどが青の画素にしか光が入ってこないことになります。
緑の画素には少しだけ入ります。
赤の画素には入りません。
つまり、青の画素だけで画像を作ることになってしまいます。
(青のモノクローム画像)
しかも、青の画素数は少ないので解像力も低下し、
きれいに表せません。

ちなみに、人間の目で450nmの波長は下の図のようになります。

(参考:Wikipedia)

人間の目の特性だと450nmで赤青緑、それぞれの錐体に反応するので
カメラよりもきれいに見えます。

シグマのフォビオンセンサを採用している
dp2quattroなどではセンサの分光感度が
450nmで青と緑が豊富にあるので、多少きれいかもしれません。

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・平行平面板は光学的に画質劣化する

平行平面板とはただのガラス板のようなものです。
デジタルカメラでは様々なところでこの平行平面板が使われています。

ローパスフィルター(IRカットフィルター)、
センサのカバーガラス、等など。

ただの素通しのガラス板のため、
反射(ゴーストの原因)や
透過率(光量低下の原因)を
考慮しなければ画質に影響無いように感じます。

カメラ内で用いられている平行平面板は
反射防止のARコートを施したり、
ちゃんと光路長を換算して光学設計されています。

平行平面板によって光路長が変わる様子

カメラを使う上で
光学的な設計から省かれている平行平面板があります。
プロテクトフィルターです。

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ところで、水族館の水槽は水圧に耐えるために
かなり分厚いアクリル板で作られています。
そのため、ちょっと角度をつけて写真を撮ろうとすると
全然うまく撮れません。

つまり、斜めから光が入ってくる広角レンズほど影響が大きくなります。
広角レンズで撮影した画像で周辺部に行くほど、
平行平面板による収差が目立ちます。

周辺部ではピント位置が若干ずれてしまいます(像面湾曲)。
また、光は色によって屈折率が違うので色収差も発生します。

入射角がきつくなるほど
反射防止コートの性能が下がります。
ゴーストが出やすくなってしまいます。
斜めから見た様子

PLフィルターはガラス2枚で構成されているため
厚みがあり、画質劣化が酷くなります。
超広角レンズでは角度依存の関係上
PLの効果が部分的にあまり出なかったり、
収差の影響が大きいのであまりお勧めできません。

使うならばガラス厚が薄いKenkoの
PRO1Dのスーパースリムが良いです。

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・F2.8光束対応AFとは

位相差AFユニットにはF8対応AFというものがあります。

F8対応AFだと開放F値がF8の暗いレンズでもAFができます。
通常のAFセンサーはF5.6対応ですが、
中にはF2.8光束対応のものもあります。
F2.8対応のAFセンサーを使うと、
開放F値が明るい単焦点レンズなどで
高精度にピント合わせができるようになります。

おおざっぱな概念図

この図では、青い丸にピントを合わせています。
赤い丸はデフォーカス部分です。
上側のF5.6での図では、
位相差センサ上にできる赤丸と青丸のピーク位置が近く
分離が困難です。

それに対し、F2.8の図では
位相差センサ上にできる赤丸と青丸の位置が離れていて
ちゃんとピント位置が違うことが判断できます。

このようにF2.8光束対応AFセンサーだと
ちょっとのピント位置の差でも精度よく合わせることができます。

・ボケの概念は日本発祥

写真表現における「ボケ」は日本発祥です。
英語でも「Bokeh」と言います。

欧米などでは、手前から奥までピントがあった
パンフォーカス的な写真が好まれてきました。
積極的に写真表現の中にボケを取り入れたのは日本です。
言葉などでもあいまいな表現を好む日本人らしい表現です。

・ミレッドとは

色温度を表す単位はK(ケルビン)です。
しかし、このケルビン単位は人間の感覚からすると
違和感があります。

3000Kは電球のようなかなりオレンジがかった色です。
5000Kは正午の太陽に近いかなり白い色です。

ホワイトバランスで色温度設定するとこんな感じ。
3000Kは赤みを補正するためにブルーゲインがかかり青っぽくなります。

8000Kは晴天屋外の日陰のような青みがかった色です。
10000Kも青みがかった色です。

ホワイトバランスで色温度設定するとこんな感じ。

差はどちらも2000Kなのですが、
人間が感じる差は3000→5000の方が大きい。
この人間が感じる差に近い単位がミレッドです。

計算式は以下です

ミレッド　＝　1/(色温度) × 1000000(100万)
グラフ

3000Kと5000Kの差は
⊿ミレッド　＝　133
8000Kと10000Kの差は
⊿ミレッド　＝　25

こんなかんじに人間の目の感覚に近くなります。

平井大橋からのスカイツリー

新小岩付近の平井大橋からスカイツリーを撮影してきました。

すすきが夕日に染まって綺麗です。

ちょうど夕暮れ時で、空のグラデーションが素晴らしい時間帯。
このグラデーションはペンタックスの雅(MIYABI)とCTEの組み合わせで
表すのが好きです。

空気が澄んでいて、遠くの富士山まで見えます。
風が強く、寒かったのですが
富士山はとても吹雪いているのでは。

レンズは全て　シグマ　70-200mm F2.8

・平面的に撮る

カメラで空間を撮影するときに、
立体的に見せる手法として
１、パースをつけて撮影する
２、背景をぼかして撮影する
の二つがあります。

１、パースをつけて撮影するの例

２、背景をぼかして撮影するの例

これら二つの要素を徹底的に排除すると
立体感の無い絵画の様な平面的な写真になります。
特に後ろが壁だったりするとだまし絵的な写真になり
平面的だけど面白い写真が撮れたりします。

このような写真を撮るには中望遠の焦点距離を使うのが良いです。
大体40mm-90mmくらい。
理由は圧縮効果によって立体感をつぶせるため。

中望遠レンズを使うため、被写界深度が深くなり
絞りを絞らないとピント位置によるボケが生じます。
ある程度絞るのが良いです。

撮影時にはカメラの向きを壁面としっかり平行になるようにします。
平面的だからこそ、被写体の配置など、どこに中心を持ってくるかなど
難しかったりします。

・スカイツリーを撮る

冬は空気が澄んでいるので、
遠くからでもスカイツリーがはっきり見えたりします。
スマホでは撮れない様な一眼ならではの写真をいくつか紹介します。

望遠レンズで一部を切り取っています。
どのような構図にするかはセンスが試される。

超広角で撮る。
スカイツリーは近くで撮ろうと思うと全体が入りません。
全体を入れるには超広角レンズや魚眼レンズが必要になります。
レンズ交換が出来るのが一眼の何よりものメリット。
スカイツリーの近くに行く際は広角レンズを持って行くことをオススメします。

・ガラスの種類

前回の記事で
分散という特性について書きました。
ガラスの特性にはもうひとつ大きなものとして
屈折率が有ります。

屈折率が非常に高い物質がダイヤモンドです。
屈折率が高いと内部で光が全反射しやすく、輝いて見えます。
また、ダイヤモンドは分散しやすいので
色鮮やかに見えます。

光学ガラスも中に混ぜる物質によって屈折率が変わります。
屈折率が高いガラスを使うとレンズを小型化出来ます。

屈折率と分散を軸にしたガラスマップの一例です。
(参考：HOYAのホームページ)

横軸が分散を表すアッベ数、
縦軸が屈折率です。

その配置から日本列島とか表現されたりもします。
真ん中辺りにあるガラスは価格が安い事が多いです。
右上の方にある高屈折率のガラスは
成分にLa(ランタン)などのレアメタルやレアアースが含まれています。
そのため通常のガラスの20倍以上の値段がしたりします。
(中国がレアアースの輸出を制限したときに高騰した)

一番左下に居るのが蛍石です。

・低分散ガラスとは

最近は高価なレンズだと
EDレンズをふんだんに使い、とか
UDガラスを使っており、とか書かれています。

これらは特殊なガラスを表しています。
異常低分散ガラスとか、異常部分分散ガラスとか特殊低分散ガラスとか
そんなような言い方のレンズです。
何の分散が低いのでしょうか。
図で見ると分かりやすいです。

低分散ガラスは光の波長ごと(色ごと)の
屈折率の違いが小さく、色収差が発生しにくいです。

色がどれだけ分かれるかが分散です。
この分散を表す指標として、アッべ数というものがあります。
アッべさんが決めました。

アッべ数が大きいほど、分散が小さいです。
アッべ数が小さいほど、分散が大きいです。
逆なので分かりずらい。

分散が極端に高かったり、低かったりするガラスは高価です。
その話はまた次回。

・あえて斜めにして写真を撮る

前回は安定感のある三分割構図について書きましたが
今回は全く異なる斜め構図です。
斜め構図は不安定さ、そこから派生して躍動感が
表せたりします。

この被写体は東京駅八重洲口付近にあったイルミネーションです。

風速や風向きによって色が変わるようで
見ていて綺麗です。
しかし、上の写真では動きが感じられず、
また、直線のみで構成されていてつまらない写真です。

そこで、大胆にカメラを傾けました。

これだけでだいぶ印象が異なります。
整然と並んでいるような被写体は
斜めにすると面白いかもしれません。

その他の作例

中央に鳥がいるだけだと日の丸構図になってつまらない

スローシャッターと合わせて
歩いている人など動感を強める

画面全体に主要被写体を入れたい場合、
対角線が一番画角が大きくなるため
斜めにするのも有効です。

・定番の三分割構図

写真で私が一番好きな構図が三分割構図です。
このブログにアップされている写真でも
三分割構図ばっかりだなぁと思った方も多いかもしれません。

三分割構図とは名前の通り縦横、画像を三分割した位置に
主要被写体を配置する構図です。
この構図はごちゃごちゃした被写体を整理しやすく、
見た目的にも安定感があります。
また、これだけでちょっと上手くなった気もします。

・全画素読み出し、夢のグローバルシャッター

早く実現して欲しい技術の一つに
グローバルシャッターが有ります。
グローバルシャッターとは、
センサの画素を同時に全画素読みだす技術です。

現状ではライン読み出しという方法を使っているので
画像の位置によって時間差が生じています。
すると、蛍光灯のように点滅している被写体や
動いている被写体で不都合が生じます。
蛍光灯のフリッカー、ローリング歪

また、一眼ではシャッターの仕組みとして
フォーカルプレーンシャッターを用いているため、
ストロボ同調速度の問題がつきまといます。

このストロボ同調速度の問題もほとんど意識する必要がなくなります。
ストロボ発光が閃光発光とはいえ、光量は時間軸で変化しているので(図)
超高速シャッターでの同調は
完璧にうまくは行きませんが。


蛍光灯のフリッカーについても一コマごとのムラが無くなります。
(但し、コマ間ごとの露光差は発生)

そして何よりのメリットはシャッター音が全くしなくなることです。
シャッター音がない≒シャッターショックがない。
ミラーレスやミラーアップでの撮影では
カメラ内での振動はゼロになります。

ただ、シャッター音というのは
写真を撮る上で、官能的な部分でかなり大事だと思います。
ニコンのシャッター音が好きだからニコンのカメラしか使わない、
という人もいます。
この辺りは今後どうなるか、技術とは異なる発展に期待です。

・ソフトフィルターでイルミネーション撮影

年始はイルミネーションを撮りに行きました。
1/1はさすがに人が少ないですね。
それ以降は混雑のため、三脚がまともに立てられない状況。
やはり三脚を立てなければ高感度ノイズやブレの問題で思ったような写真が撮れません。

三脚使用

三脚未使用

最後の写真だと分かりやすいと思いますが、
今回新しい撮影アイテムを購入しました。
Kenkoのブラックミストフィルターです。

テレビや映画の世界で使われているソフトフィルターKENKO/ケンコー ブラックミスト No.1 72mm ...
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ソフトフィルタはKenkoのソフトンBやゼラチンのフィルタを使ったりしていましたが
ブラックミストフィルタは光の拡散が上品な印象です。
特に、ソフトンBはソフト効果が強いことも有り、
玉ボケの中に拡散硝材のザラザラした模様がうつりこんでしまいます。

ソフトンBで撮影

ブラックミストで撮影

ソフト効果を持つフィルタにも種類がたくさんあり奥が深い。
また、撮影時に光源が拡散されて
思ったよりもオーバーに映ったりするため、
露出補正をマイナスにするなど、露出がとても難しいです。

・朝焼けと夕焼けのイメージ

下の写真は朝焼けでしょうか、夕焼けでしょうか

この写真は朝撮影したものです。
撮影条件的には朝焼けでも
太陽の位置が低く、
色温度も低くて夕焼けと同じような条件です。

しかし、朝と夕方では人が感じる印象は
大きく異なります。

朝：静か、寒い、スタートする感、青

夕：騒がしい、昼間の温かさが残る、一日の終わり、赤

実際に、朝は気温の変化で湖などは波立たなかったりします。

また、一日の中で色温度が一番低くなる時間は日の出前です。
色温度が一番高くなるのは日の入り前です。

そのため、朝焼けと夕焼けは
ホワイトバランスで印象作りをするのが大事です。

下の二枚の写真はホワイトバランスを変えています。

上の方が朝っぽさが表現できているかと思います。
朝はホワイトバランスを青めに（電球設定とか）
夕方はホワイトバランスを赤めに（曇天設定とか）
にするといいと思います。