チュートリアル:被写界深度
被写界深度とは、許容範囲内で鮮明に見える距離の範囲を指します。カメラの種類、絞り、焦点距離によって異なりますが、プリント サイズと表示距離も被写界深度の認識に影響を与える可能性があります。このチュートリアルは、写真撮影の直感的かつ技術的な理解を深めるために設計されており、被写界深度がカメラの設定によってどのように変化するかを示す電卓を提供します。
被写界深度はシャープからアンシャープに急激に変化するのではなく、徐々に変化します。実際、焦点距離のすぐ前または後ろにあるものはすべてシャープネスを失い始めます — これが私たちの目やカメラの解像度によって認識されなくても.
混乱の輪
移行の臨界点がないため、「混乱の輪」と呼ばれるより厳密な用語が使用されます。 " は、不鮮明と認識されるためにポイントをどれだけぼかす必要があるかを定義するために使用されます。錯乱円が私たちの目で認識できるようになると、この領域は被写界深度の外側にあると言われ、したがって "許容できるほど鮮明ではなくなります" ." 上記の混同円は、わかりやすくするために誇張されています。実際には、これはカメラ センサーの領域のごく一部にすぎません。
混乱の輪が目に見えるようになるのはいつですか?容認できるシャープな錯乱円は、標準的な 8x10 インチの印刷物に拡大し、約 1 フィートの標準的な視距離から観察したときに気付かれないものとして大まかに定義されます。
この表示距離と印刷サイズでは、カメラ メーカーは錯乱円が 0.01 インチ (拡大時) 以下であれば無視できると想定しています。その結果、カメラ メーカーは、レンズの被写界深度マーカーを提供する際に 0.01 インチ規格を使用します (50mm レンズの f/22 について以下に示します)。実際には、視力が 20/20 以上の人は、このサイズの 1/3 の特徴を識別できるため、許容範囲内の鮮明さを実現するには、錯乱円をこれよりもさらに小さくする必要があります。
印刷サイズと表示距離の組み合わせごとに異なる最大錯乱円も適用されます。前述のぼやけた点の例では、焦点の両側にある 2 つの点の錯乱円は実際には画面の解像度よりも小さいため、これらは被写界深度内と見なされます。または、被写界深度は、錯乱円がデジタル カメラのピクセルのサイズよりも大きくなった時点に基づくことができます。
被写界深度は錯乱円の最大値を設定するだけであり、焦点が外れると領域に何が起こるかを説明するものではないことに注意してください。これらの領域は、日本語から「bokeh」とも呼ばれます (発音は bokeh)。被写界深度が同じ 2 つの画像でも、レンズ絞りの形状に依存するため、ボケが大きく異なる場合があります。実際には、通常、錯乱円は実際には円ではなく、非常に小さい場合にのみそのように近似されます。大きくなると、ほとんどのレンズは 5 ～ 8 辺の多角形としてレンダリングします。
被写界深度の制御
プリント サイズと表示距離は錯乱円の大きさに影響しますが表示される 私たちの目には、カメラのセンサー上で錯乱円がどれだけ大きくなるかを決定する 2 つの主な要因は、絞りと焦点距離です。絞りが大きく（F 値が小さい）、焦点距離が近いほど、被写界深度は浅くなります。次のテストでは、同じ焦点距離を維持しますが、絞りの設定を変更します:
注:200 mm レンズで撮影した画像 (35 mm カメラで 320 mm の視野)
説明:焦点距離と被写界深度
一般に信じられていることとは反対に、焦点距離は被写界深度に影響を与えるものとしてリストされていないことに注意してください。望遠レンズは被写界深度が浅いように見えますが、これは主に、近寄れない被写体を拡大するために使用されることが多いためです。望遠レンズと広角レンズの両方で被写体が画像の同じ部分を占めている場合 (倍率が一定)、被写界深度の合計は焦点距離に対してほぼ*一定 !もちろん、これには、次の表に示すように、広角レンズを使用してさらに近づけるか、望遠レンズを使用してさらに遠ざける必要があります:
| 焦点距離 (mm) | 焦点距離 (m) | 被写界深度 (m) |
|---|---|---|
| 10 | 0.5 | 0.482 |
| 20 | 1.0 | 0.421 |
| 50 | 2.5 | 0.406 |
| 100 | 5.0 | 0.404 |
| 200 | 10 | 0.404 |
| 400 | 20 | 0.404 |
注:被写界深度の計算は、クロップ ファクター 1.6X のカメラの f/4.0 で、
錯乱円 0.0206 mm を使用しています。
最小の焦点距離で実際に微妙な変化があることに注意してください。これは実際の効果ですが、絞りと焦点距離の両方に比べれば無視できます。被写界深度の合計は実質的に一定ですが、焦点距離の前後にある被写界深度の割合は、以下に示すように焦点距離によって変化します:
| 被写界深度の分布 | ||
|---|---|---|
| 焦点距離 (mm) | リア | フロント |
| 10 | 70.2 % | 29.8 % |
| 20 | 60.1 % | 39.9 % |
| 50 | 54.0 % | 46.0 % |
| 100 | 52.0 % | 48.0 % |
| 200 | 51.0 % | 49.0 % |
| 400 | 50.5 % | 49.5 % |
これにより、従来の DoF コンセプトの制限が明らかになります。両方がシャープネスの知覚に寄与している場合でも、合計 DoF のみが考慮され、焦点面周辺の分布は考慮されません。広角レンズは、従来の風景写真にとって重要な、前方よりも焦点面の後方で徐々に減衰する DoF を提供することに注意してください。
より長い焦点距離も表示される場合があります 前景に対して背景を拡大するため (画角が狭いため)、被写界深度を浅くします。これにより、ぼかしが拡大されるため、焦点が合っていない背景がさらに焦点が合っていないように見える可能性があります。ただし、被写界深度は写真の鮮明な領域のみを表し、ぼやけた領域は表さないため、これはまったく別の概念です。
一方、同じ場所に立って同じ距離にある被写体に焦点を合わせている場合、焦点距離の長いレンズは被写界深度が浅くなります (写真の被写体のフレーミングはまったく異なります)。これはより日常的な使用を代表するものですが、焦点距離ではなく、倍率が高いことによる効果です。
一眼レフ カメラはコンパクト デジタル カメラよりも被写界深度が浅く見えます。これは、一眼レフ カメラが同じ視野を実現するために長い焦点距離を必要とするためです (このトピックの詳細については、デジタル カメラのセンサー サイズに関するチュートリアルを参照してください)。
*テクニカル ノート :私たちは、被写界深度を事実上であると説明しています これが当てはまらない限定的なケースがあるためです。高倍率の焦点距離、または過焦点距離に非常に近い焦点距離の場合、広角レンズは望遠レンズよりも大きな DoF を提供する場合があります。一方、高倍率では、瞳孔倍率という別の要因により、従来の DoF 計算は不正確になります。これにより、ほとんどの広角レンズでは DoF の利点が減少し、望遠およびマクロ レンズでは増加します。過焦点距離に近いもう 1 つの限定的なケースでは、広角レンズの後方 DoF が大きくなり、無限遠で重要なシャープネスをより簡単に達成できるため、DoF の増加が生じます。
被写界深度の計算
被写界深度を計算するには、最初に最大許容錯乱円の適切な値を決定する必要があります。これは、カメラの種類 (センサーまたはフィルム サイズ) と、表示距離とプリント サイズの組み合わせの両方に基づいています。言うまでもなく、これがどうなるかを事前に知ることは、多くの場合簡単ではありません。特定の状況でこれを見つけるのに役立つ被写界深度計算ツールを試してみてください。
焦点深度と絞りの視覚化
錯乱円のもう 1 つの意味は、焦点深度 (「焦点広がり」とも呼ばれます) の概念です。 カメラのセンサーで光が焦点を結ぶ距離を表すため、被写界深度とは異なります。 、件名とは対照的に:
焦点深度とカメラの絞りを表す図。影付きの各領域の端を構成する紫色の線は、光が開口部に入射する可能性のある極端な角度を表しています。紫の網掛け領域の内部は、他のすべての可能な角度を表しています。
重要な概念は次のとおりです。オブジェクトに焦点が合っている場合、その点から発生した光線はカメラのセンサー上の点に収束します。光線がわずかに異なる位置 (点ではなく円盤に到達する) でセンサーに当たる場合、このオブジェクトは焦点が合っていないとレンダリングされます。
その他の注意事項
可能な限り最高の被写界深度を達成するために、最小の絞り (最大数) を使用しないのはなぜですか?これには、カメラの三脚を使用しないと法外に長いシャッター スピードが必要になる可能性があるという事実以外に、絞りが小さすぎると、より大きな混乱の輪 (または「エアリー ディスク」) が作成されてイメージが柔らかくなります。 ") 回折と呼ばれる効果による — 焦点面内であっても。絞りが小さくなると、回折は被写界深度よりも急速に制限要因になります。極端な被写界深度にもかかわらず、これが「ピンホール カメラ」が解像度が限られています。
マクロ撮影用 （高倍率）、被写界深度は実際には別の要因、つまり瞳孔倍率の影響を受けます。これは、広角レンズと望遠レンズの場合はそれぞれ 1 より大きいか小さいですが、内部的に対称なレンズの場合は 1 に等しくなります。瞳孔倍率が 1 未満の場合、(通常計算されるよりも) 深い被写界深度が得られますが、瞳孔倍率が 1 に等しい場合、瞳孔倍率は計算を変更しません。問題は、瞳孔倍率は通常、レンズ メーカーから提供されておらず、視覚的に大まかにしか推定できないことです。
その他のウェブサイトとその他の資料
- Norman Koren が、被写界深度と錯乱円を計算するための多くの式を含む、被写界深度に関する別の視点を提供します
- ルミナス ランドスケープでは、いくつかの焦点距離の被写界深度を比較しています。焦点距離によって被写界深度があまり変わらないことを視覚的に証明しています。