TANOKAGA! ~たのしい科学~

教科書では語られない科学ネタの紹介・解説を中心とした、学生向けのブログ

このブログについて

TANOKAGA! ~たのしい科学~ へようこそ。
ここは、私が「気になった科学ネタ」「自作した動画教材」などを紹介するブログです。

教科書には詳しく載っていない事柄で、かつ授業で使えるかもしれないネタを中心に記事にしようと思います。 視聴覚素材の利用や、わかりやすい解説で、中学生や高校生が理解できる記事を書いていきたいです。
もちろん、科学に興味を持った大学生以上の方も大歓迎です。 ただ、その道の専門を学んでいる方にとっては、簡単ゆえに物足りないかも知れません。

記事に誤字脱字・間違い・意見等がありましたらコメントまたはメール(下の方にある送信フォームをご利用ください)をお寄せください。できるだけ早く対応します。
また、管理人の職業柄、すべてのコメントは承認制となっております。ご了承ください。


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ハイダイナミックレンジ合成写真(HDR写真)というものをご存じですか?
私は同僚の先生から、「最近流行っている写真」ということで教わりました。それからというもの、HDR写真にハマってしまいました。

HDR写真とは簡単に言ってしまうと、「人間の目で見た風景に近い画像」「絵画的な画像」を作れる合成技法で処理した写真のことです。(この辺りの表現は人によって違うようですが。)

私の初のHDR写真はこちら。

hdr_hakoneyumoto.jpg
箱根湯本のホテルの客室から。外は台風のせいで大雨です。朝に撮影したのでかろうじて光が差しています。

どことなく普通のデジタルカメラ写真とは違う印象を持たれるのではないでしょうか。

HDR写真について詳しく知りたい方は以下から。
そもそもデジタルカメラで撮影した写真や、パソコンモニター上で鑑賞する写真は、実物よりも鮮やかさに欠けると思ったことはありませんか?
それに「黒つぶれ」(暗めの部分が真っ黒に写ってしまう現象)や「白飛び」(明るめの部分が真っ白に写ってしまう現象)を感じることも多いのではないでしょうか。

その原因のひとつに、一般的なカメラやモニターが、「256段階の明るさしか表現できない」ことが挙げられます。
一般的な画像ファイルは、真っ黒な部分を0,真っ白な部分を255として、すべての物体の明るさを256段階(8ビットといいます)に分けて保存しています。

では、実世界の物体の明るさはたった256段階で表現できるのでしょうか?
例えば、人間は暗い部屋に入っても、目をこらせばぼんやりと風景を感じることができますよね。逆に、まぶしい空を見ても、雲や空の色はグラデーションがかって見えるのではないでしょうか?
つまり、我々の目は、256段階以上の明るさを認識できるわけですね。しかしカメラはそうはいきません。性能上、256段階に収まらなかった明るさの部分は、「真っ黒」「真っ白」に変換されてしまうのです。これが「黒つぶれ」「白飛び」です。

HDR合成は、このカメラの性能の限界を補うことができます。
単純に考えればよいのです。カメラは256段階の明るさしか記録できない。ならば、「普通に撮った写真」の他に、「暗めに撮った写真」と「明るめに撮った写真」を用意すれば、暗い部分の256段階と明るい部分の256段階を手に入れることができるじゃないですか。これによって得られる明るさは256×3=768段階!(実際はここまで広く撮影するのは無理です。あくまで例えです。)

このようにして複数枚撮影した、明るさの異なる写真を、専用のHDR合成ソフトで処理することによって、お手軽に「明るい部分から暗い部分までまんべんなく表現された写真」を作ることができるのです。
このソフトは有料の物から無料の物までいくつかありますが、私はLuminance HDRという無料のソフトを使っています。無料ですが簡単です。欠点は、ものすごくメモリを食うところ。メモリ4GBのマシンで5メガピクセルの写真を処理したら、メモリ不足でクラッシュしました・・・。最新のは改善されているのかなぁ。

私の場合、合成した写真を更にPhotoshopで補正して完成させています。
あと、いくら広範囲の明るさを撮影しても、最終的に保存する画像ファイルは256段階の明るさに圧縮されてしまうことに注意。ここでいかに破綻を少なくした画像を作れるかが、合成ソフトやアルゴリズムの腕の見せ所なのでしょう。

最近はHDR写真ブームということもあり、一般的なデジカメやスマートフォンにも合成機能が搭載されてきていますが、私は細かい修正が効くパソコン上での合成が好きですね。

あと、今回公開した写真は朝のものですが、HDR写真の真価は夜景でこそ発揮されると思います。
夜景のHDR写真はこの後の記事で。

みなさんもHDR写真に挑戦してみてはいかが?
今までにない写真のできばえに感動するかも・・・?


今回の記事はHDR合成のしくみについて書いたので、「科学ネタ」カテゴリに入れましたが、以降のHDR関連の記事は「雑記」カテゴリに割り当てる予定です。私の自己満足な写真コレクションを見たい方は「雑記」カテゴリか「HDR写真」タグからどうぞ。
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