画角

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画角(がかく、: Angle of view)は、カメラで撮影される写真に写される光景の範囲を角度で表したものである。視野角とも。また、同時に一般的な視覚の用語である視野(field of view)と区別なく使われることもある。

なお、Viewing angleも日本語では視野角と訳される。こちらは液晶ディスプレイなどで、表示が正常に見える範囲の正面からの角度の2倍を指す。

カメラの画角の計算[編集]

カメラの画角は、以下の3つのパラメータの関数である。

  1. 使用する写真フィルムや光学センサといった撮像面の寸法
  2. 画像を撮像面に投射する写真レンズ焦点距離
  3. レンズの歪みの度合い

歪みがないレンズであれば、フィルムや光学センサの寸法とレンズの焦点距離で画角が決定される。

画角は以下の3つの方法で測定される。

  • 水平(フレームの左端から右端までの)画角
  • 垂直(フレームの上辺から下辺までの)画角
  • 対角線(フレームの一方の角から反対の角までの)画角

歪みのないレンズでは、画角(α)は、上記の3ついずれかの寸法(d)と実効焦点距離(ƒ)から次のように求められる[1]

\alpha = 2 \arctan \frac {d} {2 f} [2]

実効焦点距離は通常、標準の焦点距離(F)と同じであるが、マクロ撮影では拡大率(m)を考慮しなければならず、以下のような関係がある。

f = F \cdot ( 1 + m )

対角線は、水平と垂直の寸法にピタゴラスの定理を適用して、次のように求められる。

d = \sqrt{h^2 + v^2}

ここで、 h は水平の寸法、v は垂直の寸法である。例えば、35mm のフルフレームでは対角線は次のようになる。

d = \sqrt{36^2+24^2} = 43.27\,\mathrm{mm}

レンズの種類と効果[編集]

レンズの種類はその画角を表している。

  • 超広角レンズ、または魚眼レンズ - 最大180°の画角(それよりさらに広いものもある)
  • 広角レンズ - 一般に 100°から60°
  • 標準レンズ - 一般に 50°から 25°
  • 望遠レンズ - 一般に 15°から 10°
  • 超望遠レンズ - 一般に 8°から 1°

ズームレンズはレンズを交換することなく焦点距離や画角を機械的に変化させることができる。

望遠レンズは対象を拡大し、遠くのものを写すが、被写界深度が浅いため、ピントの合う範囲が狭い。逆に、広角レンズは被写体との距離を拡大して写す傾向があり、被写界深度が深いためピントの合う範囲が広い(パンフォーカス撮影に適する。)。

また、広角レンズでは、被写体と正対していない場合に遠近法的な歪みが生じ易い。たとえば、ビルディングを広角レンズで見上げるようにして撮影すると、建物が上にいくほど先細りになって写る。同じ距離から標準レンズで同じ向きで撮影した場合、画角が狭いために画面に入る範囲が狭く、遠近法的な歪みが広角レンズほど生じないのである。

レンズが違えば、被写体を同じ大きさで撮影するには、被写体との距離を変えなければならないため、画角を変更することが間接的に遠近法的歪みも変化させ、被写体とその前景にあるものとの大きさの比も変化させる。

レンズによる画角の違いの実例。以下の写真は 35mm カメラで一定の位置から撮られたもの。
28 mm レンズ
50 mm レンズ
70 mm レンズ
210 mm レンズ

画角angle of view )を angle of coverage と混同している場合が多く見受けられるが、後者の用語はレンズから焦点面に投影する際の角度を意味する。これはビューカメラでの写真技術的にしか意味のない用語である。ビューカメラではレンズの映像が円形であるため、フィルムの寸法よりも大きな円として投影されなければならない。レンズとフィルムの距離が固定されているカメラでは、レンズから投影される像が撮像面とずれることはなく、常に全面に像が投影される。従って、angle of coverage を気にする必要はない。

円形の像を撮影する魚眼レンズは、angle of coverage が通常よりも狭くなっている例である。円形フレームの魚眼レンズの画角はフルフレーム撮影の魚眼レンズとほとんど同じ程度だが、フィルムに投影される像の角度が狭いため、円形の像となり、フィルム全体は使用しない。

主なレンズの画角[編集]

35mm判SLR・35mmフルサイズDSLRの焦点距離と画角[編集]

以下の表は、35mm判SLR[5]用レンズの焦点距離[6]と各画角を表にしたものである。

なお、35mmフルサイズDSLRのイメージセンサーのサイズは、35mm判SLRより若干小さい場合もあるが無視できる範囲である。

35mm判SLR・35mmフルサイズDSLRの焦点距離と画角
焦点距離 (mm) 14 20 24 28 35 50 85 100 105 135 180 200 300 400 500 600 800 (1200)
対角線 (°) 114.2 94.5 84.1 75.4 63.4 46.8 28.6 24.4 23.3 18.2 13.7 12.36 8.25 6.19 4.96 4.13 3.10 (2.07)
垂直 (°) 81.2 61.9 53.1 46.4 37.8 27.0 16.1 13.7 13.0 10.2 7.63 6.87 4.58 3.44 2.75 2.29 1.72 (1.15)
水平 (°) 104.3 84.0 73.7 65.5 54.4 39.6 23.9 20.4 19.5 15.2 11.4 10.29 6.87 5.15 4.12 3.44 2.58 (1.72)

フォーマット別の35mm判換算の焦点距離イメージ[編集]

APS-HサイズAPS-Cサイズフォーサーズシステムマイクロフォーサーズシステム)のDSLRは、35mmフルサイズDSLRに比べて、イメージセンサーのサイズが小さく、焦点距離に対する画角は狭くなる。よって、35mm判換算の焦点距離イメージ(有効撮影画角)は望遠よりとなる。

35mm判の焦点距離との換算は、撮像素子の有効サイズから算出される係数を掛ければ得られる(カメラのモデル毎に有効サイズが微妙に異なるとして「近似値」などと表現する者もいる。詳細は、35mm判換算焦点距離#35mm判換算焦点距離の求め方を参照)。

3次元デジタルアート[編集]

3次元コンピュータグラフィックスを表示するには、3次元のモデルを2次元の画面に3次元投影する必要があり、そのために一連の数学的な計算が行われる。3次元グラフィックスの画角は従って設定しだいで容易に変更され、ソフトウェアによっては画角を架空のレンズの焦点距離で表したりしている。90°以上の画角も可能であり、魚眼レンズ的な効果も容易に実現される。

映画撮影[編集]

映画やテレビなど動画の撮影技法のひとつとしてズームによって画角を意図的に変化させるという手法がある。画角を狭くしていくカメラワークをズームインまたはズームアップ、画角を広くしていくカメラワークをズームバックあるいはズームアウトという。

ビデオゲーム[編集]

主観視点のゲーム(特にレースゲーム)では、画角を 90°以上に広げ、映し出される世界を意図的に広く見せ、体感速度を上げようとする。これは例えば速度を上げるのと合わせて徐々に行ったり、何らかの「ターボブースト」のような設定でそのような状態になるようにする。これ自体は興味深い視覚効果だが、同時にこれによってゲームエンジンハードウェアの性能以上にスピードを表現することが可能となっている。例えば、Grand Theft Auto: San Andreasでそのような技法が使われている。

ファーストパーソン・シューティングゲームのプレイヤーは画角を広げ(通常より 20°から 30°広い)、周囲をより広範囲に渡って見ようとする場合がある。

脚注[編集]

  1. ^ 歪みのあるレンズでは画角の計算はもっと複雑であり、実際問題としてあまり役に立たない。
  2. ^ 三角関数であることから明らかなように、画角と焦点距離は線形な関係ではない。このため広角レンズでは焦点距離が少し変化しただけで画角が大きく変化し、望遠レンズではあまり変化しない。なお、大まかには反比例で近似できるため、1つ画角を記憶しておけば概算を行う事は容易い。
  3. ^ SLR…Single-Lens Reflexの略
  4. ^ DSLR…Digital Single-Lens Reflexの略。
  5. ^ 35mm判SLR…36mm × 24mmフォーマットの35mm判フィルムを用いる一眼レフカメラ
  6. ^ レンズの焦点距離は、2010年現在キヤノン・ニコン・ソニーから発売されている35mm判用単焦点レンズを基準とする。

外部リンク[編集]