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適正な露出の3つの鍵：ISO

タグ: ISO, 感度, 露出

露出三角形とは、3つの主な露出設定の用語です。絞り、シャッタースピード、ISO（感度）の３つです。これらのうち2つ（絞りとシャッタースピード）は、露出設定に関する記事で説明されています。今回は、3つ目の露出設定であるISOに焦点を当てます。

ISO—3つ目の露出設定

ISO値は「光の感度」です。デジタルカメラでは、ISOは、光に対するデジタルセンサーの感度を定義します。各デジタルセンサーには独自の自然なISOレベル（通常はISO 100または200）があり、センサーがレンズを通って光に敏感なセルに到達する光量を光レベル値に変換する方法を設定します。この値（実際に記録された光量）は、カメラがJPEG画像をまとめる過程において使用されます。カメラ内部のプロセッサーがこのプロセスを処理します。RAWで撮影している場合、このプロセスはカメラではまったく発生しません。後で専用ソフトウェア（Zoner Photo Studio Xなど）を使用してパソコンで実行します。

センサーに十分な光が入らない時、絞りを開いたり、露光時間を長くしたりして、センサーの入ってくる光に対する感度を上げる必要があります。その為に、ISOを高くします。こうすることで入射する光の量が増えるのではなく、その代わりにその数値を増やします。ISO が高いほど、乗算は大きくなります。 ISO 100 から ISO 200 へは、記録された光値を 2 倍にする (+1 EV)、ISO 400 へは 4 倍にする (+2 EV)、ISO 800 へは 8 倍にする (+4 EV) という事になります。

Canon EOS 7D, Sigma 70-200/2.8, 1/800 s, F5, ISO 5 000, 200 mm focus ( 320 mm equivalent) To freeze this racer in place, we had to use an ultra-short exposure time.
Canon EOS 7D、Sigma 70-200 / 2.8、1 / 800 s、F5、ISO 5 000、200 mmフォーカス（320 mm相当）
この走っている人を一定の位置に固定するには、非常に短い露出時間を使用する必要がありました。

デジタルノイズ

しかし、高いISOを使うことは、画質が悪くなるという形で、負荷がかかります。これは(間接的に)全てのカメラのデジタルセンサーがデジタルノイズを発生するためです。ISOをあげると画像は荒れてざらざらしたような写真になります。

デジタル一眼レフカメラおよび中判カメラのセンサーの大きな光感知セルは、より多くの光子を保持できる為、記録する光の量はデジタルノイズの量よりもはるかに大きくなります。

大量の小さな光に敏感なセルが詰め込まれた小さなデジタルセンサー（コンパクトカメラや携帯電話）の場合、記録された光とデジタルノイズの差は小さいため、ノイズはより顕著になります。

この問題のため、カメラのプロセッサーには、デジタルノイズを抑制するために使用される強力なノイズ除去アルゴリズムが含まれています。これが、今日のカメラがはるかに高いISO値で動作し、大きなセンサーを必要とせずに動作できる主な理由です。今日のより強力なプロセッサーは、デジタルノイズの抑制に優れています。

過去数年間のほとんどの間、センサーセルの縮小を犠牲にしてセンサーの解像度を絶えず向上させた後の無意味な追跡は保留されていました。各カメラメーカーは、より高品質の画像を提供するために、代わりにセンサーサイズを拡大していました。

Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 s, F2.8, ISO 100, 50 mm focus (80 mm equivalent) A 1:1 crop of a photo taken with a DSLR with the use of a flash. The low ISO used gives a clean photo that’s full of detail.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 秒 F2.8, ISO 100, 50 mm 焦点 (80 mm 相当)
フラッシュを使用してDSLRで撮影した写真の1：1のトリミング。 使用される低ISOは、細部まで完全なきれいな写真を提供します。
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 s, F4.5, ISO 6 400, focus 50 mm (80 mm equivalent) A 1:1 crop from a photograph taken using a DSLR, lighted with a pilot lamp. Here the camera’s maximum ISO is being used. (Outside of “expanded” ISO—read on for more on that.) The colored digital noise is the most visible here; luckily, we can easily remove it in a photo editor.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 秒, F4.5, ISO 6 400, 焦点 50 mm (80 mm 相当)
DSLRを使用して撮影した写真からの1：1の写真。パイロットランプで点灯します。 ここでは、カメラの最大ISOが使用されています。「拡張された」ISOの外側。詳細については、続きを読んでください。）ここでは、色付きのデジタルノイズが最も目立ちます。 幸いなことに、写真エディターで簡単に削除できます。
Panasonic Lumix DMC-LX3, 1/400 s, F2.8, ISO 3 200, focus 12.8 mm (63 mm equivalent) A 1:1 crop from a photo taken with a once-advanced, now-outdated compact. Even though a lower ISO was used here than for the DSLR photo above, this time the picture has so much digital noise that it’s become unusable. It doesn’t have any detail.
Panasonic Lumix DMC-LX3, 1/400 秒, F2.8, ISO 3 200, 焦点 12.8 mm (63 mm 相当)
発売当初は進化していたが、今では時代遅れのコンパクトで撮影された写真からの1：1クロップ。 ここでは、上記のデジタル一眼レフ写真よりも低いISOが使用されていましたが、今回は写真にデジタルノイズが非常に多く含まれている為、使用できなくなります。 詳細はありません。

最近、少なくともプロのデジタル一眼レフ部門では、センサーで最も多くのMPxの戦いが復活しました。それは、キヤノンとニコンが、より大きなセンサーを備えた中判カメラと競争しようとする戦略です。たとえば、最近導入されたEOS 5DSおよびEOS 5DS R DSLRでは、キヤノンは巨大な51 MPx解像度を提供しています。古い22-MPx Canon 5D MkIIIの最大25,600と比較して、この新しいラインの最大ISOは6,400です。（より正確には、「拡張されたISO」は102,400から12,800に低下しました。）古いモデルと同じISO範囲を提供することは、光に敏感なセルが小さくなるため、不快にうるさい画像を作成してしまう可能性を意味します。

拡張されたISO値とISO設定がセンサーのダイナミックレンジに与える影響

ISO の基本的な感度範囲以外に、カメラは ISO の拡張も提供します。通常、製造元は、「拡張」範囲の値に対して一貫した結果を保証しません。さらに、これらの値で撮影した写真では、ダイナミックレンジが小さくなっています。例えば、上記のキヤノンEOS 5DMkIIIはISOの基本範囲は100から25、600ですが、ISO 50、ISO 51、200、ISO 102、400のような値でも動作します。ただし、これらの ISO は例外的な場合(通常はドキュメントタイプの写真)にのみ使用してください。ポートフォリオ（写真集など）の為に写真を撮るときは、このようなISOは避けてください。

ISOを上げるタイミング

デジタルノイズが発生しないように、できる限り低い基本ISO値を常に使用してください。しかし一方では、状況によっては高いISO値で作業することを恐れないでください。手持ち撮影では長すぎる露出を使用するなら、ノイズの多い写真はぼやけた写真よりも優れています。

通常は、低い光量で撮影するとISOを上げる必要があります。つまり、絞りを大きく開けていても、手作業での露出よりもずっと長い時間が必要な状況となります。カメラを安定させるための三脚などを持っていない場合は、ISO 値を高く設定し露光時間を短縮できます。

露出時間の短縮が必要なもう1つの一般的な状況は、動きの速い被写体を撮影するときです。シャープにしたいなら、露出時間を100分の1秒から1000分の1秒で計算する必要があります。

Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 4 s, F8, ISO 100, 50 mm focus (80 mm equivalent) 1:1 crop from a photograph taken with a DSLR. Putting the camera on a tripod made it possible to use a tight enough aperture for detail throughout the subject while still using ISO 100.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 4 秒, F8, ISO 100, 50 mm焦点  (80 mm 相当)
露出時間の短縮が必要なもう1つの一般的な状況は、動きの速い被写体を撮影するときです。 シャープにしたいなら、露出時間を100分の1秒から1000分の1秒で計算する必要があります。
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/8 s, F1.4, ISO 100, 50 mm focus (80 mm equivalent) A 1:1 crop from a photograph taken with a DSLR by hand. Even with the best possible aperture on a very fast lens, it wasn’t possible to set a short enough exposure time, and so the camera moved during the shot, blurring the picture.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/8 秒, F1.4, ISO 100, 50 mm 焦点 (80 mm 相当)
自分の手でデジタル一眼レフで撮影した1：1の写真。 非常に高速なレンズで可能な限り最高の絞りを使用しても、十分な短い露出時間を設定することができなかったため、撮影中にカメラが動き、写真がぼやけました。
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 s, F2.8, ISO 6 400, 50 mm focus (80 mm equivalent) A 1:1 crop from a photograph taken with a DSLR by hand. Setting a high ISO made it possible to shorten the exposure time enough to get a sharp picture. Noise reduction in a photo editor was used on this picture. The noise is visible at 1:1 zoom, but the picture still has detail.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 秒, F2.8, ISO 6 400, 50 mm 焦点 (80 mm 相当)
手でデジタル一眼レフで撮影した写真から1：1の作物。 高ISOを設定することにより、露出時間を短くして鮮明な画像を得ることができました。 この写真では、フォトエディターのノイズリダクションが使用されました。 ノイズは1：1のズームで表示されますが、画像にはまだ詳細があります。

高いISOを怖がらないで下さい

多くのフォトグラファーは、モニターの1：1ズームでの醜いノイズの見え方のため、高ISOを使用することを恐れています。ただし、特定の写真が実際にどのように使用されるかを覚えておく必要があります。このような「恐ろしい」ノイズの多い写真を古典的な15㎝×10㎝の紙に印刷したり、携帯電話で見たりしても、ノイズの痕跡はありません。

ただし、カメラのノイズ抑制機能をオンにすると問題が発生する可能性があります。一部のカメラは、高ISO画像からノイズを除去しようとして、画像を完全に除去して細部をすべて失わせます。カメラで有効にすると、ノイズリダクションをオフにし、後でコンピューターでノイズを減らすことができます。ここでの最善のアプローチは、RAW 形式で撮影し、最終的な画像を完全にコントロールできるようにすることです。

Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 4 s, F8, ISO 100, 50 mm focus (80 mm equivalent) Pictures taken using a DSLR, shrunk for Web viewing and for printing on small formats. Since the camera was on a tripod, the right aperture settings could be used to provide detail throughout the subject without raising the ISO.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 4 秒, F8, ISO 100, 50 mm 焦点 (80 mm 相当)
デジタル一眼レフを使用して撮影した写真。Web表示用および小さな形式での印刷用に縮小されています。 カメラは三脚に取り付けられていたため、適切な絞り設定を使用して、ISOを上げることなく被写体全体にディテールを提供できました。
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/8 s, F1.4, ISO 100, 50 mm focus (80 mm equivalent) Pictures taken using a DSLR without a tripod, shrunk for Web viewing and for printing on small formats. The blurring caused by the long exposure is visible even after this shrinking; the photo is unusable.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/8 s, F1.4, ISO 100, 50 mm 焦点 (80 mm 相当)
三脚を使用せずにデジタル一眼レフカメラを使用して撮影した写真。Web表示用および小さなフォーマットでの印刷用に縮小されます。 長時間の露出によって生じるぼけは、この縮小の後でも見えます。 写真は使用できません。
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 s, F2.8, ISO 6 400, 50 mm focus (80 mm equivalent) Hand-shot photo taken at a high ISO using a DSLR, shrunk for web viewing and printing on small formats. At this size the noise that was visible at 1:1 is now completely invisible. The photograph is sharp and full of detail. It has a lower dynamic range than the photo taken at ISO 100, and you can see this in the form of sharper color gradients, but it’s not a dramatic problem.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 秒, F2.8, ISO 6 400, 50 mm 焦点 (80 mm 相当)
デジタル一眼レフを使用して高ISOで撮影された手持ち写真。Web表示用に縮小され、小さな形式で印刷されます。 このサイズでは、1：1で見えるノイズは完全に見えなくなります。 写真はシャープで詳細に満ちています。ISO 100で撮影した写真よりもダイナミックレンジが低く、これをシャープなカラーグラデーションの形で見ることができますが、劇的な問題ではありません。

ノイズは視聴者には見えないようにする必要があります

絞りやシャッタースピードを調整することで、必要な露出が得られない状況でISOを上げると、撮影は楽になります。画像にデジタルノイズを追加しないように、常にできるだけ低いISOで撮影してください。何回も書いていますが、状況によっては高ISOを使用することを恐れないでください。

有名なフォトグラファー・リック・サモン氏は、このテーマについて、同じフォトグラファーでもある父親の言葉をよく引用しています。「写真のノイズに気付くほどの写真なら、それは退屈な写真だ。」と。写真に適切に処理された強いテーマやメッセージがあるなら、人々は少しのノイズならあなたを許すでしょう。 実際、彼らはおそらくそこにあることに気付かないでしょう。

あなたはどう思いますか？ あなたは、ノイズの多い写真が好きですか？