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多くのことが画像の美的品質に貢献します。特に、被写界深度です。熟練した写真家は、この側面を操作して目的の外観を実現する方法を知っています。
しかし、被写界深度とその原因については、多くの誤った情報があります。
この記事では、被写界深度の物理について知っておく必要のあるすべてのことを説明します。
被写界深度とは何ですか？
被写界深度とは、画像内の焦点のゾーンを指します。これは、許容可能なレベルのシャープネスにある画像の領域です。この領域の前後の領域は、焦点が合っていないかぼやけて表示されます。
浅い被写界深度とは、この焦点ゾーンが非常に薄い場合を指し、深い被写界深度では、ほとんどの画像に焦点が合っている場合があります。
ピアノの鍵盤にある2つの花の画像に示されているように、浅い被写界深度では、写真の1つの小さなストリップに焦点が合っていますが、残りの画像には焦点が合っていません。焦点が合っている領域から離れるほど、画像がぼやけたり、焦点がぼけたりします。
対照的に、下の風景に示されているようなより深い被写界深度では、画像のほぼすべての部分に焦点が合っています。
被写界深度の科学
カメラが被写界深度を生成する理由の背後にある物理学は比較的複雑です。それは混乱の輪の概念を使用して説明することができます。
光学では、混乱の輪は、光が完全に集束されていないときに形成されるスポットです。
画像クレジット：Goliardico / ウィキメディアコモンズ
カメラでは、光はレンズに入り、カメラセンサーに光を集中させます。子供の頃、虫眼鏡を使って紙に光を集中させ、火をつけたことを思い出してください。
ストップコードクロックウォッチドッグタイムアウトウィンドウ10
上の画像では、中央の図は完全に焦点が合った光錐を示しており、非常に小さな円になっています。これは、2つの外側の光線が結合する場所であり、拡大鏡の場合と同じように、その光が集束されることを意味します。
上の図と下の図は、焦点が合っていない光を示しています。その結果、混乱の輪が大きくなり、ぼやけて見えます。
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目標は、ピクセルサイズよりも小さい円でレンズがセンサーに光を集中させることです。これは、画像の最も鮮明な部分になるためです。しかし、カメラは一点にしか焦点を合わせることができません。そのポイントの前または後ろにあるものは、より大きな混乱の輪を生み出し、画像のそれらの部分の焦点がぼけてしまいます。
したがって、被写界深度は、光線がセンサー上にピクセルよりも小さい円を生成する領域です。
被写界深度の原因は何ですか？
被写界深度は、絞りの直径、被写体までの距離、焦点距離、ピクセルのサイズの4つによって決まります。
ピクセルサイズ
焦点の合った光が円をピクセルサイズよりも小さくすると、画像内で何かが鮮明になるため、ピクセルが大きいほど焦点が合っていることを意味します。したがって、ピクセルサイズを大きくすると、被写界深度が深くなり、その逆も同様です。
絞り
上で説明したように、絞り、またはFストップは、光がセンサーに到達できるようにするレンズの幅です。
レンズの絞りを広くしたり狭くしたりして、より多くの光を取り込むことができます。絞りが小さくなると（F値が大きくなると）、より多くの画像に焦点が合います。言い換えると、絞りが小さいほど被写界深度が深くなり、逆もまた同様です。
これは、次の2つの画像に示されています。 f1.4（非常に広い絞り、上）では、焦点が合っている画像はほとんどありません。
画像クレジット：Alex1ruff / ウィキメディアコモンズ
一方、f22（非常に閉じた絞り、下部）では、画像の多くに焦点が合っています。
画像クレジット：Alex1ruff / ウィキメディアコモンズ
これは、より大きな口径では、より多くの光がレンズに入るために発生します。定義上、その光のより少ない量がレンズと一致します。センサーに当たるには、光をさらに曲げる必要があります。このため、光線の多くはセンサーの前後で合流し、ぼやけていることを意味します。
レンズからの距離
被写体に近づくほど、被写界深度は浅くなります。遠くに行くほど、被写界深度は深くなります。ある時点で、特定のポイントを通過するすべてのものに焦点が合います。これは、過焦点距離として知られています。
これは、アパーチャの場合と同じように発生します。被写体に近づくほど、レンズに入る光線の角度が大きくなります。上記のように、それは光が出会う前にもっと曲がらなければならないことを意味し、被写界深度が狭くなることを意味します。
焦点距離
焦点距離は、後部節点（光を屈折させるレンズの複雑な部分）とイメージセンサーの間の距離です。焦点距離は、光線を焦点に曲げるのに必要な長さであるため、重要です。焦点距離が短いほど、光線は鋭く曲がります。これは、焦点が合っていない部分が画像平面（センサー）に近く、焦点が合っていないことを意味します。
焦点距離が短いほど被写界深度が広くなり、焦点距離が長いほど被写界深度が狭くなります。したがって、50mmレンズと600mmレンズの両方が被写体から同じ距離にある場合、600mmレンズの被写界深度は浅くなります。
スマートフォンと計算写真
スマートフォンは非常に広い開口部を持っていますが、優れたレンズを備えたデジタル一眼レフが達成するのと同じ被写界深度を作成するのに苦労しています。しかし、焦点距離が非常に短いため、被写界深度が非常に広くなります。つまり、画像の多くに焦点が合います。
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計算写真を入力してください。ソフトウェアは、画像を処理することで被写界深度をシミュレートできるようになりました。
従来の写真とは異なり、計算写真は、シーン内のすべてのオブジェクトがどこにあるかを判断しようとする画像の深度マップを作成します。次に、洗練されたアルゴリズムを使用して、説得力のあるぼやけた背景を作成します---これは思ったより難しいです！
何に焦点を合わせるか
結局のところ、被写界深度を存在させる光学系は比較的複雑な問題です。この記事が、被写界深度とは何か、それがどのように引き起こされるか、そしてそれを操作する方法を理解するのに役立つことを願っています。
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Jake Harfieldは、オーストラリアのパースを拠点とするフリーランスのライターです。彼が書いていないとき、彼は通常、地元の野生生物を撮影している茂みに出かけています。あなたはwww.jakeharfield.comで彼を訪問することができます
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