露出（写真）

さまざまな露出で撮影した写真画像

写真撮影において、露出とは写真フィルムのフレームまたは電子画像センサーの表面に到達する単位面積あたりの光の量です。これはシャッター速度、レンズのF 値、およびシーンの輝度によって決まります。露出はルクス秒(記号 lx ⋅ s)の単位で測定され、指定された領域の露出値(EV) とシーンの輝度から計算できます。

「露出」とは、単一のシャッターサイクルのことです。たとえば、長時間露出とは、十分な薄暗い光を集めるための単一の長いシャッターサイクルを指しますが、多重露出とは、一連のシャッターサイクルを伴い、実質的に一連の写真を 1 つの画像に重ね合わせます。総露出時間が同じであれば、累積測光露出( H _v ) は同じです。

定義

放射線照射

表面の放射量^[1]はH _{e （「e」は「エネルギー」の意味で、}測光量との混同を避けるため）で表され、 J/m ²で測定され、 ^[2]で与えられる。

H_{\mathrm {e} }=E_{\mathrm {e} }t,

どこ

E _{e は}表面の放射照度であり、 W/m ²で測定されます。
t は露出時間（秒単位）です。

光露出

表面の光照射量^[3]はH _{v （「v」は「可視」の意味で、}放射量との混同を避けるため）と表記され、 lx⋅sで測定され、 ^[4]で与えられる。

H_{\mathrm {v} }=E_{\mathrm {v} }t,

どこ

E _{v は}表面の照度（lx 単位）です。
t は露出時間（秒単位）です。

測定値が感光面と反応する光のみを考慮するように調整された場合、つまり適切な分光感度によって重み付けされた場合、露出は光測定単位（人間の目の公称感度によって重み付けされた）ではなく、放射測定単位（平方メートルあたりのジュール）で測定されます。^[5]この適切に重み付けされた場合にのみ、Hはフィルムに当たる光の有効量を測定し、特性曲線は光のスペクトルに関係なく正確になります。

多くの写真材料は「目に見えない」光にも敏感で、これは迷惑になる場合もあれば（UV フィルターとIR フィルターを参照）、役に立つ場合もあります（赤外線写真とフルスペクトル写真を参照）。このような目に見えない光に対する感度を特徴付けるには、放射測定単位の使用が適切です。

特性曲線などの感光データでは、対数露出^{[4]は慣例的にlog}₁₀ ( H )と表されます。2を底とする対数スケール（露出値など）に慣れている写真家は、log ₂ ( H ) ≈ 3.32 log ₁₀ ( H )を使用して変換できます。

最適な露出

「正しい」露出とは、写真家が意図した効果を実現する露出と定義できる。^[6]

より技術的なアプローチでは、写真フィルム（またはセンサー）には物理的に制限された有効な露出範囲があり、^[7]ダイナミックレンジと呼ばれることもあります^[8]。写真のどの部分でも、実際の露出がこの範囲外にある場合、フィルムはそれを正確に記録できません。たとえば、非常に単純なモデルでは、範囲外の値は、「詳細」を表現するために必要な正確に段階的な色調や色調ではなく、「黒」（露出不足）または「白」（露出過剰）として記録されます。したがって、露出調整（および/または照明調整）の目的は、被写体からフィルムに当たる物理的な光の量を制御し、影やハイライトの細部の「重要な」領域がフィルムの有効な露出範囲を超えないようにすることです。これにより、撮影中に「重要な」情報が失われることがなくなります。

写真家は、写真の露出を慎重にオーバーまたはアンダーにして、「重要でない」または「不要な」詳細をなくすことがあります。たとえば、祭壇の白い布を完璧にきれいに見せたり、フィルムノワールの重く容赦のない影を模倣したりします。ただし、記録されていない情報を「再現」しようとするよりも、後処理中に記録された情報を破棄する方が技術的にはるかに簡単です。

照明が強かったりきつかったりするシーンでは、ハイライトとシャドウの輝度値の比率が、フィルムの最大有効露出値と最小有効露出値の比率よりも大きくなることがあります。この場合、カメラの露出設定を調整しても (変更は画像全体にのみ適用され、画像の一部に選択的に適用されます)、写真家は露出不足のシャドウと露出過度のハイライトのどちらかを選択することしかできず、両方を同時に有効露出範囲内にすることはできません。この状況に対処する方法としては、シャドウ領域の照明を増やすためにフィルライティングと呼ばれるものを使用する、明るすぎると思われる領域に当たる照明を減らすために段階的減光フィルター、フラグ、スクリム、またはゴボを使用する、または複数の同一の写真間で露出を変え (露出ブラケット)、後でHDRIプロセスでそれらを組み合わせる、などがあります。

露出過多と露出不足

写真は、ハイライトのディテールが失われている場合、つまり画像の重要な明るい部分が「色あせ」たり、実質的にすべて白くなっている場合、つまり「ハイライトの吹き飛び」または「白飛び」と呼ばれる場合、露出オーバーであると言われることがあります。 ^[9]^写真は、シャドウのディテールが失われている場合、つまり重要な暗い領域が「濁っている」または黒と区別がつかない場合、つまり「ブロックされたシャドウ」（または「つぶれたシャドウ」、「つぶれた黒」、「クリップされた黒」と呼ばれることもあります。特にビデオの場合）^[11]^[12]^[13]、露出不足であると言われることがあります。隣の画像が示すように、これらの用語は芸術的判断というよりも技術的な用語です。露出オーバーまたは露出不足の画像は、写真家が意図した効果を提供するという意味で「正しい」場合があります。意図的に露出オーバーまたは露出アンダー（標準またはカメラの自動露出に対して）にすることは、画像のヒストグラムを右または左にシフトするため、それぞれ「右に露出する」または「左に露出する」と気軽に言われます。

露出設定

マニュアル露出

手動モードでは、写真家はレンズの絞りやシャッター速度を調整して、希望する露出を実現します。多くの写真家は、絞りとシャッターを個別に制御することを選択します。これは、絞りを開くと露出は増えますが、被写界深度も減少し、シャッター速度を遅くすると露出は増えますが、モーションブラーの可能性も高くなるためです。

「手動」露出計算は、露出値、APEX システム、ゾーンシステムなどの実用的な知識に基づいた何らかの光量測定方法に基づいて行われます。

自動露出

自動露出または自動露出(通常はAEとして初期化されます) モードのカメラは、被写体の中間調が写真の中間調に (可能な限り) 一致するように露出設定を自動的に計算して調整します。ほとんどのカメラでは、これは内蔵のTTL 露出計を使用することを意味します。

絞り優先（通常Aまたは絞り値のAvと略される）モードでは、写真家は絞りを手動で制御し、カメラは TTL メーターで指定された露出を実現するためにシャッター速度を自動的に調整します。シャッター優先（通常Sまたは時間値のTvと略される）モードでは、シャッターを手動で制御し、絞りを自動補正します。いずれの場合も、実際の露出レベルはカメラの露出計によって決定されます。

露出補正

露出計の目的は、被写体の中間調の輝度を推定し、これを中間調として記録するために必要なカメラの露出設定を示すことです。これを行うには、いくつかの仮定を行う必要がありますが、状況によっては、その仮定が間違っている場合があります。露出計によって示された露出設定が「基準」露出とみなされる場合、写真家は、既知または予想される計測の不正確さを補正するために、意図的に露出オーバーまたは露出アンダーにしたい場合があります。

どのような種類の内部露出計を備えたカメラでも、通常は露出補正設定が備わっており、これは、撮影者が内部露出計の適正露出の推定値から露出レベルを単純にオフセットできるようにすることを意図している。^[14]EV単位としても知られるストップで調整されることが多い^[15]。「+1」の露出補正設定は、1ストップ多い（2倍）露出を示し、「–1」は1ストップ少ない（半分）露出を意味する。^[16]^[17]

露出補正は、自動露出モードと組み合わせると特に便利です。これにより、完全な手動露出に頼ることなく、また自動露出の柔軟性を失うことなく、撮影者が露出レベルを調整できるようになります。ローエンドのビデオカメラでは、露出補正が、利用できる唯一の手動露出制御である場合があります。

露出制御

写真の適切な露出は、使用する媒体の感度によって決まります。写真フィルムの場合、感度はフィルム速度と呼ばれ、国際標準化機構(ISO)が発行する尺度で測定されます。より高速なフィルム、つまり ISO 評価の高いフィルムでは、読み取り可能な画像を作成するために必要な露出が少なくなります。デジタルカメラには通常、追加の柔軟性を提供する可変 ISO 設定があります。露出は、時間の長さと感光材料の照度の組み合わせです。カメラの露出時間はシャッター速度によって制御され、照度はレンズの絞りとシーンの輝度によって決まります。シャッター速度が遅い (媒体を長時間露出する)、レンズの絞りが大きい (取り込む光が多い)、およびシーンの輝度が高いほど、露出が大きくなります。

晴れた日にISO100フィルム、絞り1.5L、16倍シャッタースピードは1/100秒です。これは「晴れの16ルール」と呼ばれています。絞りは16倍晴れた日には、適切なシャッター速度はフィルム速度より 1 速（またはそれに最も近い速度）になります。

写真家が伝えたい効果に応じて、シーンをさまざまな方法で露出できます。

相互関係

露出の重要な原則は相反性です。フィルムやセンサーを長時間露光する場合、同じ露出を得るためにフィルムに当たる光の量を減らすために、相反的に小さい絞りが必要になります。たとえば、写真家はサニー16のショットを絞りで撮影することを好むかもしれません。f /5.6（浅い被写界深度を得るため）。f /5.63ストップ「速い」16倍絞り 1 つにつき光の量が 2 倍になるので、新しいシャッター速度 (1/125)/(2·2·2) = 1/1000 秒が必要になります。写真家が露出を決定したら、制限内で絞りを半分または 2 倍の速度と交換できます。

ほとんどの写真乳剤の実際の特性は、実際には線形ではありません (感光度測定法を参照) が、約 1 秒から 1/1000 秒の露出範囲では十分近い値になります。この範囲外では、乳剤のこの特性を考慮して、計算値から露出を増やす必要があります。この特性は、相反則不軌として知られています。乳剤によって特性が異なるため、必要な補正を行うには、フィルム製造元のデータシートを参照してください。

デジタルカメラの画像センサーも、相反性不軌の一種の影響を受ける可能性がある。^[18]

露出の決定

ゾーンシステムは、フィルムのコントラストをプリントのコントラスト機能に合わせて変化させることで、従来の方法よりも広い色調範囲を達成するために露出と現像の組み合わせを決定する別の方法です。デジタルカメラは、連続して行われる複数の異なる露出 (シャッターまたは絞りの変化) を組み合わせることで、同様の結果 (高ダイナミックレンジ) を実現できます。

現在、ほとんどのカメラは、内蔵の露出計、または内蔵コンピュータによって解釈される複数のポイントのメーターを使用して、写真を撮るときに適切な露出を自動的に決定します（測光モードを参照）。

ネガフィルムとプリントフィルムは、影の部分の露出を優先する傾向があります (フィルムは光不足を嫌います)。一方、デジタルはハイライトの露出を優先します。以下のラティチュードを参照してください。

緯度

ラチチュードとは、画像を露出オーバーまたは露出アンダーにし、露出から許容できるレベルの品質を回復できる度合いのことです。通常、ネガフィルムは、スライド/透明フィルムやデジタルよりも、明るさの範囲を記録する能力に優れています。デジタルは、プリントフィルムとは逆で、シャドウ範囲のラチチュードは良好で、ハイライト領域のラチチュードは狭くなっています。これは、フィルムのハイライトラチチュードが大きく、シャドウラチチュードが狭いのとは対照的です。スライド/透明フィルムは、ハイライト領域とシャドウ領域の両方でラチチュードが狭く、より高い露出精度が必要です。

ネガフィルムのラチチュードは高 ISO 素材ではいくらか拡大しますが、対照的にデジタルでは高 ISO 設定でラチチュードが狭くなる傾向があります。

ハイライト

極端な明るさのために情報が失われた写真の領域は、「ハイライトが飛んでいる」または「ハイライトがフレアしている」と表現されます。

デジタル画像では、この情報の損失は多くの場合回復不可能ですが、写真操作ソフトウェアを使用すると、小さな問題を目立たなくすることができます。RAW 形式で記録すると、この問題をある程度修正できます。また、より優れたセンサーを備えたデジタルカメラを使用することもできます。

フィルムには露出オーバーの領域がしばしばありますが、その領域の詳細が記録されています。この情報は通常、印刷またはデジタルへの転送時にある程度回復可能です。

写真のハイライトが失われるのは通常は望ましくありませんが、場合によっては魅力を「高める」と見なされることがあります。例としては、白黒写真や背景がぼやけたポートレートなどがあります。

黒人

極度の暗さのために情報が失われた写真の領域は、「黒つぶれ」と呼ばれます。デジタル撮影では、同じ ISO のネガプリントフィルムよりも露出不足に耐性があり、影のディテールをより適切に復元できます。

黒を潰すと細部が失われますが、芸術的な効果を出すために使用できます。

参照

注記

^ 標準化団体は、測光量や光子量との混同を避けるために、放射量を接尾辞「e」（「エネルギー」の意）で表記することを推奨しています。
^ abcde 時々使用される代替記号:放射エネルギーの場合は $W$ または $E$ 、放射束の場合は $P$ または $F 、放射照度の場合は$ $I$ 、放射出射度の場合は $W。$
^ abcdefg単位周波数あたりのスペクトル量は接尾辞「 ν」（ギリシャ文字のnu、測光量を示す文字「v」と混同しないように）で表されます。
^ abcdefg単位波長あたりに与えられるスペクトル量は接尾辞「 λ 」で表されます。
^ ab方向量は接尾辞「 Ω 」で表されます。
^ この列の記号は寸法を表します。「L」、「T」、「J」はそれぞれ長さ、時間、光度を表し、リットル、テスラ、ジュールの単位を表す記号ではありません。
^ 標準化団体は、放射量や光子量との混同を避けるため、測光量を添え字「v」（「視覚」の意）で表記することを推奨しています。例:米国照明工学標準文字記号USAS Z7.1-1967、Y10.18-1967
^ abc 時々使用される代替記号:光エネルギーは $W$ 、光束は $P$ または $F$ 、光源の発光効率は $ρです。$

参考文献

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外部リンク

ウィキメディア・コモンズの露出に関連するメディア

[note-suffix-e-6] 標準化団体は、測光量や光子量との混同を避けるために、放射量を接尾辞「e」（「エネルギー」の意）で表記することを推奨しています。

[note-alternative-symbol-radiometric-7] 時々使用される代替記号:放射エネルギーの場合は $W$ または $E$ 、放射束の場合は $P$ または $F 、放射照度の場合は$ $I$ 、放射出射度の場合は $W。$

[note-suffix-nu-8] 単位周波数あたりのスペクトル量は接尾辞「 ν」（ギリシャ文字のnu、測光量を示す文字「v」と混同しないように）で表されます。

[note-suffix-lambda-9] 単位波長あたりに与えられるスペクトル量は接尾辞「 λ 」で表されます。

[note-suffix-omega-10] 方向量は接尾辞「 Ω 」で表されます。

[note-dimension-symbol-11] この列の記号は寸法を表します。「L」、「T」、「J」はそれぞれ長さ、時間、光度を表し、リットル、テスラ、ジュールの単位を表す記号ではありません。

[note-suffix-v-12] 標準化団体は、放射量や光子量との混同を避けるため、測光量を添え字「v」（「視覚」の意）で表記することを推奨しています。例:米国照明工学標準文字記号USAS Z7.1-1967、Y10.18-1967

[note-alternative-symbol-photometric-13] 時々使用される代替記号:光エネルギーは $W$ 、光束は $P$ または $F$ 、光源の発光効率は $ρです。$

[1] Hsien-Che Lee (2005). カラーイメージングサイエンス入門. ケンブリッジ大学出版局. p. 57. ISBN 978-0-521-84388-1。

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