フォーカススタッキングと被写界深度
フォーカス スタッキングは、写真の見かけの被写界深度を拡張するための強力な手法です。カメラ レンズの最高の F ストップは、多くの場合、すべての焦点を合わせるには不十分であるため、クローズアップおよびマクロ写真で最も有用です。そうでなければ避けられない回折によるシャープネスの損失を克服することさえできます。ただし、フォーカス スタッキングは習得が非常に複雑なテクニックでもあります。この強力なツールの詳細については、引き続きお読みください。
イギリスのケンブリッジにあるクレア橋の頂上で満月の下で撮影された写真。
2 つの焦点距離が使用されました。1 つは球体用、もう 1 つは背景用です。
いつ画像スタッキングを使用するか
写真家がより深い被写界深度を必要とする場合、通常はカメラ レンズの絞り値の設定を増やすだけです。これは単純で効果的な手法ですが、より高い f ストップを選択することには欠点もあります。必要な露光時間が長くなり、極端な場合には、回折によって画像のシャープネスが低下することもあります。さらに、特定のレンズの最大 f ストップが提供できるよりも深い被写界深度が必要になる場合があります。具体的なシナリオの例:
Piotr Naskrecki によるマクロ写真
- 風景写真 :回折による焦点面での柔らかさを避けながら、広大な被写界深度を得たい場合があります。これにより、他の方法よりもはるかに大きく鮮明な印刷が可能になります。
- マクロ撮影 :レンズの最大 f ストップ (多くの場合、一眼レフ カメラでは f/22 または f/32) を使用して得られるよりも深い被写界深度を達成したい場合があります。
- 暗い場所での写真 :非常に長い露光時間は避けたい場合があります。または、画像の一部の動きを固定したい場合 (被写体が動いている場合など) だけでなく、写真の他の部分の広大な被写界深度を維持したい場合もあります (フラッシュを使用する必要はありません)。
解決策は何ですか？複数の別々の画像を結合する (別名「画像スタッキング」)。これにより、被写界深度が深いという利点を維持しながら、高すぎる F ストップを使用することによる多くの欠点を回避できます。この記事では、異なる焦点距離で撮影された複数の写真を結合するタイプの画像スタッキングに焦点を当てます — 単一の拡張された被写界深度合成 (別名「フォーカス スタッキング」) を生成します。このチュートリアルの第 2 部では、代わりに、さまざまな F ストップで撮影した画像を積み重ねることに焦点を当てます。
概要
フォーカス スタッキングは、次の 3 つの一般的な段階で機能します。
→ 
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<オール> ステージ 1:写真を撮る
フォーカス スタッキングで最も重要な決定は、何枚の写真を撮るかを選択することです .これは、次の要因によって影響を受けます:
| 積み上げ写真の必要枚数 | |
|---|---|
| # 件の被写体層の場合 増加します。 . . | 増加 |
| f-stop のとき 増加します。 . . | 減少 |
| 被写体倍率時 増加します。 . . | 増加 |
| 印刷/画像サイズの場合 増加します。 . . | 増加 |
つまり、被写界深度に適用される同じ原則がすべてここにも適用されます。被写体が遠くにあり、大きなプリントを作成する予定がある場合は、十分な被写界深度を得るために高い F 値が必要になります。唯一の違いは、コントロールできるダイヤルがもう 1 つあるということです。スタックされた画像の数です。たとえば、より多くの画像をスタックするだけで (またはその逆)、より低い f ストップで済むようになりました。
数式から写真の枚数を見積もることはできますが、代わりに必要な枚数を直感的に判断することをお勧めします。フォーカス スタッキングなしで十分な被写界深度がほぼ得られた場合は、被写体全体に等間隔に焦点距離を置いて 2 ～ 3 枚の画像をスタックすることから始めて、これがどのように見えるかを確認します。重要なのは、開始時に多くの実験を行うことです。以下の例では、画像がここに示されている以上に大きく表示されない限り、3 枚の写真で十分であることがわかります:
注:上の写真は、被写界深度を比較しやすくするために事前に位置合わせされています。
位置合わせ前の左の画像は、中央と右の画像よりもわずかに大きかったです
(詳細については、ステージ 2 を参照してください)このトピックについて).
最適な焦点距離間隔 .重要なのは、後続の各写真の被写界深度が前の写真の被写界深度と重なるようにすることです。この方法では、最終的なコンポジットには柔らかさがありません。焦点距離を近づけると、多くの場合、一貫性のある自然なシャープネスが得られますが、キャプチャに時間がかかり、より多くのストレージ スペースが必要になる可能性があるため、無理をしないようにしてください。
波のような被写界深度は、焦点距離が離れすぎているために発生する可能性があるため、特に注意してください (左の例を参照)。ご覧のとおり、上記の例でより低い f ストップを使用した場合、より多くの画像をスタックする必要があります。また、カメラの「ライブ ビュー」背面 LCD 機能を使用して、より一貫した焦点距離間隔を試してみてください。高度なスタックの場合、拡大されたプレビューを表示し、焦点距離を正確に制御できるように、カメラをラップトップに接続することをお勧めします (サポートされている場合)。
被写体がカメラから遠くの背景までの距離全体に及ぶ場合は、これらすべてを鮮明な焦点でレンダリングする焦点距離のスパンを選択したことを確認する必要があります.この場合、フォーカス スタッキング テクニックは、オール オア ナッシングのアプローチである必要があります。そうしないと、被写体が不自然で急激な被写界深度でレンダリングされる可能性があります。わずかな焦点距離で問題を解決できるのは、被写体が別個のレイヤーで構成されている場合のみです (最初の球体の例など)。
最適な F ストップ .より高い f-stop 値を使用すると、より疎な焦点距離が可能になりますが、最終的な画像のシャープネスが低下する可能性もあります。一般に、回折による目に見える軟化を誘発することなく、できるだけ高い F ストップを選択することをお勧めします。確信が持てない場合は、f/11 ～ f/16 の値が一眼レフ カメラでうまく機能することがよくあります。
ステージ 2:写真の位置合わせ
F ストップを変更して被写界深度を拡大するのとは異なり、焦点距離を変更すると、個々の写真の位置がずれます。これは、焦点距離を変更すると、レンズの有効焦点距離が実際にはわずかに変化するためです (マクロレンズとエクステンションに関するチュートリアルを参照)。その結果、画角も変化します — 近くに焦点を合わせると、遠くに焦点を合わせると、それぞれ画像がズームインまたはズームアウトするように見えます:
| 焦点距離が近い （画角が狭い） | より遠い焦点距離 (より広い画角) |
したがって、特別なソフトウェアで個別の画像を再調整 (別名「登録」) する必要があります。必要なソフトウェア パッケージには、TuFuse、Helicon Focus、CombineZM、または Adobe Photoshop の Auto-Merge および Auto-Align 機能の組み合わせが含まれる場合があります。幸いなことに、これらはすべて、画像を位置合わせするときに非常に似た結果をもたらします。 Photoshop では、次のように「ファイル> 自動化> Photomerge...」または「編集> レイヤーの自動整列...」のいずれかを使用できます。
... または ... 
Photomerge を使用する場合は、「画像を合成する」というボックスもチェックすると、ステージ 2 と 3 を同時に効果的に実行できます。写真が三脚で撮影された場合 (そうあるべきです)、「コラージュ」オプション (右側に表示) を使用するのが最適です。別のソフトウェア パッケージを使用している場合、これは、ソフトウェアが画像の配置時に画像の位置とサイズのみを変更することを確認することと同じです。
「レイヤーの自動ブレンド」を使用する場合は、最初にすべての写真が Photoshop でレイヤーとして互いに重ねて貼り付けられていることを確認する必要があります。
ステージ 3:写真の結合とブレンド
画像を結合するには、各画像領域の最も鮮明な表現を含む積み重ねられた写真を特定する必要があります。以下の例では、ソフトウェアを使用して、3 つの焦点距離のそれぞれから最もシャープな部分のみを選択して結合しています:
フォーカス:| 近く | ミドル | 遠い |
一番鋭い部分→ 
最終合成 残念ながら、画像のマージ/ブレンディングの品質は、使用している画像スタッキング ソフトウェアによって大幅に異なる場合があります。明確に定義されたレイヤーを持つ単純なサブジェクト (上記の例など) の場合、結果は似たようなものになる可能性があります。ただし、レイヤーが不規則で高度に絡み合っている場合は常に、結果が劇的に異なる可能性があります。どの写真がどこに寄与するかをいつでも手動で編集できますが、これにはかなりの時間がかかる場合があります。したがって、検討しているソフトウェアの試用版を最初に試してみることをお勧めします。
Photoshop で、Photomerge を使用して上記のステージ 2 で画像を整列させた場合、[画像を一緒にブレンドする] ボックスがオンになっていれば、これらの写真は既に結合されている可能性があります。それ以外の場合は、次のようにブレンドできます:
(1) 重ねた写真を選択 
(2) [編集]> [レイヤーの自動ブレンド...] に移動し、上部の
[画像をスタック] にチェックを入れます。
結果のレイヤー 積み重ねられた写真ごとにレイヤーマスクが残るので（上の右端の画像）、画像を平坦化するだけです（すべてのレイヤーを選択して「レイヤー>画像を平坦化」に移動します）。シャープで拡張された被写界深度の写真。念のため、最終結果をよく調べて、必要に応じてレイヤー マスクを編集してください。
フォーカス スタッキング:制限と代替手段
フォーカス スタッキングは驚くほど強力な手法ですが、欠点もあります。
- 非常に時間がかかる場合があります。
- 通常は、主題が静止している必要があります。
- 大量の写真を積み重ねる必要がある場合 (極端なマクロ撮影など) には、精密なピント合わせ装置 (ピント合わせレールなど) が必要になる場合があります。
- 写真の位置合わせと結合/ブレンドには専用のソフトウェアが必要です。
次の 2 つの優れた代替手段があります:
- 異なる F ストップで撮影した画像をスタックして被写界深度を拡張する
これは、各画像を位置合わせする必要がないため、フォーカス スタッキングよりも簡単ですが、被写界深度をそれほど拡張することはできません。 - チルト/シフト レンズでチルト動作を使用して被写界深度を再配置します。
これは動いている被写体をキャプチャできますが、被写体がくさび形の領域に沿って横たわっている状況に限定されます。
