カメラの基礎知識

カメラの露出とは?基本的な仕組みをざっくり解説

花火系散歩屋のおーわ(@mof_mof08)です。

写真を撮影するにあたり、お使いのカメラで露出にまつわる設定(絞り、シャッタースピード、ISO感度)を施す必要があります。

これらの設定は写真の明るさ(露光量)を決める重要なものですが、その関係についてよく分からないとお嘆きの方が、僕の他にも3名ぐらいいらっしゃるかと思います。

本記事では主にカメラ初心者さん向けに、露出に関する基本的な事項についてなるべく分かりやすく解説していきます。

カメラの露出とは

カメラにおける露出とは光に対してイメージセンサーやフィルムを晒した状態をいいます。

一眼レフカメラの場合、外光は次の流れで受け取ります。

  1. シャッターを開ける
  2. イメージセンサー(フィルム)を露出し外光を受け取る
  3. シャッターを閉じる

イメージセンサーやフィルムを外光に露出している間に受け取った光が焼き付けられ、最終的に写真として出力されます。

デジタルカメラの場合はイメージセンサーで光の情報をデジタル変換し、RAWデータとして出力します。(JPEGで出力する場合はさらに画像処理エンジンを通じて色情報を付加)

露出の度合い(露光量)で写真の明るさが決まる

露出の度合い(露光量)によって写真の明るさが決まってきます。

実際に露光量を変えて撮影すると、以下のような違いが得られます。

早い話が露光量が多いほど写真は明るくなり、反対に少ないほど暗くなっていきます。

露光量がカメラの許容範囲(ダイナミックレンジ)を上回ると露出オーバー(白飛び)、下回ると露出アンダー(黒つぶれ)として出力されます。

ダイナミックレンジはカメラによって異なり、一般的にはイメージセンサーが大きいほど、画素数が小さいほど許容範囲が広い傾向にあります。

露出の度合い(露光量)を決める絞り、シャッタースピード、ISO感度の関係

写真の明るさを決める露光量はざっくり以下の3つで決まります。

  • 絞り(F値)
  • シャッタースピード
  • ISO感度

3つの関係を分かりやすく図にしたものがこちら。

絞り、シャッタースピード、ISO感度の関係(引用:Hamburger Fotospots)

絞り、シャッタースピード、ISO感度によって写真の明るさが変わる他、ボケやノイズといった副次効果をもたらします。

以下、露光量を決める3つの要素についてもう少し詳しく解説していきます。

絞り(F値)

カメラが単位時間あたりに受光する光の量被写界深度(ピントの合う範囲)を調整する役割を担います。

絞りの大きさを変えた際に写真へもたらす変化はざっくり以下の通り。(シャッタースピードとISO感度が一定の場合)

絞り(F値) 露光量 被写界深度
開く(小さくする) 増える 浅い
絞る(大きくする) 減る 深い

人間の瞳孔に似た仕組みだと思っていただくと、なんとなくご理解いただけるんじゃないかなと思います。

F値のFはFocal length(被写界深度)の略称です。

シャッタースピード

カメラで受光する時間の長さを決める役割を担います。

シャッタースピードを変えた際に写真へもたらす変化はざっくり以下の通り。(シャッタースピードとISO感度が一定の場合)

シャッタースピード 露光量 ブレ
低速 増える ブレやすい
高速 減る ブレにくい

人間でいうところのまぶたの開閉に相当すると思っていただけると、分かりやすいかと思います。

先述でも触れましたが、カメラはイメージセンサーで受けた光をすべて記録する(焼き付ける)ため、シャッタースピードによっては動きのある被写体はブレ(光跡)として出力される場合があります。

ISO感度

一定量の光に対してどの程度の感受性を持たせるかを決める役割を担います。

ISO感度の大きさを変えた際に写真へもたらす変化はざっくり以下の通り。(シャッタースピードとISO感度が一定の場合)

ISO感度 露光量 ノイズ
低い 増える 少ない
高い 減る 多い

感度が高いほど微細な光をキャッチできるけど、その副作用でノイズが増えて荒む…人間の感情に似たものだとイメージしていただくと分かりやすいでしょうか。

ちなみにISO感度には常用感度拡張感度の二種類があり、違いはざっくり以下の通りとなります。

常用感度 カメラメーカーが画質を担保しているISO感度の範囲で、この範囲で受け取った光の増幅処理が行われる。常用感度のうちもっとも低い値は一般的に基準感度(ベース感度)と呼ばれる。
拡張感度 カメラメーカーが画質を担保しないISO感度で、常用感度の末端で撮影したデータに対して画像処理を施して実現する。増感と減感の二種類がある。

常用感度はあくまでもカメラメーカー的に問題ないと判断した値であり、必ずしも見る側にとって許容できるものとは限りません。

例えばNikon Z 7IIの常用感度はISO64〜25600の範囲ですが、特に高感度側については許容できないと感じる方もいらっしゃるかと思います。

Nikon Z 7IIの常用感度の最大値(ISO25600)で撮影した例

一方の拡張感度はノイズの出方や色味に影響を及ぼす傾向にあります。

増感の場合は分かりやすくノイズが増えます。

両者を見比べていただくと、拡張感度で撮影した写真はカラーノイズが出ているのが見て取れるかと思います。

一方で減感はISO感度の原理からいくと画質が向上しそうに思えますが、実は色味が大きく変わるなど画質に影響が生じます。

加えて、ベース感度でも対応できないレベルの露出オーバーを防ぐ効果もありません。(花火写真の撮り方講座〜第9章 完成度を高めるレタッチ術〜でも触れていますが、露出オーバーによって欠落した情報を復元する術はありません)

拡張感度はあくまでも非常用だと心得ておきましょう。

拡張感度に対応するカメラの仕様を確認すると、当該項目について「ISO○○相当」といった表現がなされています。

詳しい文献がないため推測の域を出ませんが、常用感度の末端を使用して撮影したのち、何らかの画像処理を用いて実現しているものとみられます。

まとめ

本記事ではカメラにおける露出について、ざっくり解説してまいりました。

露出は光に対してイメージセンサーやフィルムを晒した状態で、露出の度合い(露光量)によって写真の明るさが決定されます。

露光の度合いは被写体の特徴などによって最適な値が異なり、以下の3つの設定を上手く調整していきます。

  • 絞り(F値)
  • シャッタースピード
  • ISO感度

はじめのうちは取っ付きにくいかもしれませんが、撮影を行う上で大事な要素となってきますので、ぜひ参考にしていただければ幸いです。

最後までご覧いただき、ありがとうございますm(__)m

カメラについてもっと知りたい方は、以下の書籍をご覧いただくとより理解が深まると思いますので、参考にしていただければ幸いです。

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