ビデオカメラに翻弄されていると感じたことはありませんか？あなたが焦点を合わせたいと思っていたものはそうではありませんでした。あなたの主題は背景に対して失われたように見えました。そのデバイスを理解して制御するための一歩を踏み出しましょう。ビデオカメラの最も重要なコンポーネントの1つは、レンズです。動画の品質と関心は、そのレンズの理解と使用に大きく依存します。
レンズのしくみ
まず、レンズとは何か、なぜそれが機能するのかを見てみましょう。光線が空気から水へのように、密度の低い媒体から密度の高い媒体へと通過するとき、光線は垂線に向かって屈折（曲がる）します。図1を参照してください。ガラスから空気のように、密度の高い媒体から密度の低い媒体に移動すると、垂線から離れて屈折します。次に、虫眼鏡のような単純な凸レンズを視覚化します。その断面を図2に示します。中心以外の場所でレンズに入る光線は、垂線に対して斜めになるため、中心に向かって屈折します。レンズが現れると、レンズは反対方向に曲がっています。光線は垂線から離れる方向に曲がっていますが、中心に向かってさらに曲がっています。
物体から反射する光線をレンズを通してトレースすると、レンズの反対側にある物体の反転画像が形成されることがわかります（図2）。暗い部屋に入って、明るく照らされた窓に虫眼鏡を向け、その後ろに白い紙をかざすと、窓の反転画像を見ることができます。画像を見つけるには、紙をいじってレンズに近づけたり遠ざけたりする必要があります。これにより、理解しなければならない最初のポイントに到達します。
レンズの前の物体までの距離とレンズの後ろの画像の距離の間には反比例の関係があります。レンズの前にある物体が近いほど、画像はレンズの後ろに遠くなります。逆に、物体がレンズから離れるほど、画像はレンズに近くなります。これが、カムコーダーレンズの焦点を合わせる必要がある理由です。集束機構により、レンズをチップに近づけたり遠ざけたりして、さまざまな距離にある物体の画像をチップに落とします。
これにより、レンズの焦点距離がわかります。緩やかに湾曲したレンズは、かなり後ろに大きな画像を形成します。焦点距離の短いレンズは、中央が鋭く湾曲しているか太くなっているため、その後ろに比較的近い小さな画像を形成します。ズームレンズによって焦点距離が変わるため、画像のサイズが変わります。
露出
チップが画像を形成できるようにするには、特定の量の光が必要です。バケツに水を入れるようなものです。蛇口を少しずつ開くだけで長時間開くことも、大きく開いて同じサイズのバケツをいっぱいにすることもできます。 1つの壁に小さな穴しかない窓のない部屋にいると想像してみてください。あなたが新聞を読もうとしているなら、あなたは困難になります。紙を穴に近づけると効果的です。また、穴のサイズを大きくすると効果的です。ここで、これらの不思議なF値が登場します。
レンズの内側には、開口部のサイズを変更するためのアイリスがあります。 F値は、レンズの焦点距離をレンズ開口部の直径で割ったものです。レンズの虹彩開口部が10ミリメートルで、焦点距離が20ミリメートルの場合、F値は2（20/10）になります。焦点距離が16mm、開口部が2mmの場合、F値は8になります。これにより、画像の明るさを普遍的に測定できます。たとえば、f / 8では、どの焦点距離のレンズでも同じ画像の明るさ、つまり同じ露出が得られます。画像の明るさはF値に反比例することに注意してください。大きな数字は焦点距離に比べて小さな穴であり、小さな数字は焦点距離に比べて大きな開口部を表し、より明るい画像を提供します。
一方、シャッタースピードも露出に影響します。シャッタースピードが長いほど、薄暗い画像に反応してチップのピクセルが電荷を蓄積する時間が長くなります。シャッタースピードを短くすると、十分に明るい画像があれば、動く物体の画像がより鮮明になります。
被写界深度
今、すべての混乱を引き起こすもののために。まず、それを定義しましょう。レンズは特定の距離にある物体に焦点を合わせる必要があると言ったことを思い出してください。近くまたは遠くにあるオブジェクトは、次第にぼやけていきます。被写界深度は、オブジェクト平面の前後の合計距離であり、その上でオブジェクトは許容できるほどシャープになります。たとえば、カムコーダーが10フィート離れたオブジェクトに焦点を合わせている場合、8〜15フィートのオブジェクトは許容範囲内でシャープになる可能性があります。この7フィートのゾーンは、被写界深度です（図3）。
4つのルールを述べてから、それらを詳細に調べてみましょう。1）絞りが小さくなる（F値が大きくなる）と被写界深度が深くなります。 2）被写界深度は、距離が長くなるにつれて大きくなります。 3）画像サイズが小さくなると被写界深度が深くなり、4）距離が長くなると焦点面の後ろの被写界深度の割合が大きくなります。
最初の2つのルールはあまり物議を醸していません。たとえば、f / 2では、被写界深度は非常に浅く、場合によっては数インチしかありません。 f / 16では、被写界深度は数フィートから数百フィートになる場合があります。数インチから数フィートの非常に密接に焦点を合わせると、被写界深度は非常に浅くなります。小さな絞りを使用して遠くの風景に焦点を合わせると、オブジェクトは数フィート離れたところから無限遠まで焦点が合う場合があります。
ルール3では、混乱から完全な敵意に移行します。通常、「焦点距離が短くなると被写界深度が深くなる」と言われています。画像サイズは焦点距離に反比例するため、2つのステートメントは同等であるように見えますが、実際には同等です。私が選んだ形は、画像サイズが同じであれば、焦点距離に関係なく被写界深度が同じになるという事実を強調しています。これは非常に多くの写真家が激しく論争するものですが、いくつかの例を見てみましょう。
確かに、固定位置に立ってカムコーダーを物体に向けると、長い焦点距離にズームインするよりも、レンズを広角にズームバックした方が被写界深度が深くなります。ただし、クローズアップにズームインしてフッテージを記録してから、短い焦点距離にズームバックし、画像サイズが同じになるようにカムコーダーを近づけると、被写界深度は同じになります（図4）。画像内のオブジェクトの相互の相対位置が変化し、これは被写界深度の変化と混同されることがよくあります。これは、有名なヒッチコックの「Vertigo」効果で起こっていることです。カメラを動かしながらズームすることで、被写体の画像サイズが維持されます。まだ懐疑的ですか？サイドバーを参照してください。
最後に、非常に近くに焦点を合わせている場合、被写界深度は焦点面の前後でわずか数インチになります。 50フィートに焦点を合わせている場合、オブジェクトの前の被写界深度は数フィートになる可能性がありますが、オブジェクトの後ろの深さは数フィートになるか、無限に伸びる可能性があります。
OK、それで何？
これらすべての実際の使用法を見てみましょう。クローズアップの場合、画像サイズが大きいほど被写界深度が深くなるため、絞りを小さくする必要があります。動きが少ない場合は、シャッタースピードを遅くすると効果的です。あなたが得ることができるすべての光を手配します。近く、速く、薄暗いと悪い状況になります。
被写体が邪魔な背景から分離する必要がある場合は、大きな絞りを使用したり、近づいたり、ズームインして画像を大きくしたりすると、すべて背景の焦点がぼけてしまいます。より速いシャッタースピードまたはニュートラルデンシティフィルターを使用してカムコーダーに入る光の量を制限することにより、より大きな絞り（アイリス）を強制することができます。
近くのオブジェクトと遠くのオブジェクトの両方が重要なシーンでは、取得できるすべての被写界深度が必要になります。小さい画像サイズ、必要に応じて広角ショットが役立ちます。また、被写界深度の多くは、焦点面の前よりも後ろにあります。中間の距離に焦点を合わせますが、近くのオブジェクトの焦点がずれないように注意してください。目は前景よりも背景の柔らかさに耐えることができます。
いずれにせよ、光学系をよく理解すればするほど、撮影するビデオをより細かく制御できるようになります。