販売のほうが一息ついたので懸案のImageJによる明るさの計算について一考

距離が倍になると明るさは1／2ではなく1／4になります、
これは避けられない事実ですが、これを計算に入れていないせいではないか？と思ったのがひとつ、

そもそもImageJの計算では明るさの計算方法が違うのではないか？とおもったのもひとつ、

で、試してみたのがこの二枚の写真、シャッタースピードを倍、つまり露出をちょうど半分にした写真はけImageJの計算でどう出るか？

※このページは書きかけです、今後追加や変更を随時行う予定です。

モニターは調整をしてなんぼ

パソコンで写真を見るときに最も知っておく重要なこと、それは
「パソコンのモニターは調整しないと正しく写らない」
ということです。
いくらメーカーできちんとキャリブレーションしてもパソコンのビデオドライバの特性もいちいち違いますし、
例えばノートPCで機械的なところはメーカーでベストに調整されたとしてもそれを見る環境の明るさや環境光の色温度がメーカーで調整した環境と違えばその調整は無意味な物になります。

しかももし部屋の照明などをメーカー推薦の物に変えたとしても経年変化で光色がシフトする場合もあります。
結局最終的には自分がモニターを見る環境で調整する必要があるのです。

人間の目はいい加減

とはいえあまり厳密に調整する必要もありません、人間の目はよく言えば非常に柔軟性に富んでいるので正しくない画像もそれなりに見えてしまいます(^_^;)
しかし、それでもある一定レベルの調整は必要です。

最低限の調整ポイント

とりあえずカラーマネジメント、つまり誰がどんなときでも同じ色は同じ色に見えるというのは理想ですが、それは一時忘れて自分のところだけでも最低限のモニター調整を行いましょう、
そしてこの自分のところだけでしか通用しないと思われたこの最低限の調整さえ行えば人間の目のいい加減さがいい具合に働いてきちんと調整された他の人のモニターや市販のプリンタで印刷された画像はそれなりにイメージした色で表示される事に気がつくでしょう。

白飛び

本来見えているはずの白いレースのカーテン、青空に浮かぶ雲の微妙な影、それらが一緒くたに真っ白になってしまっては撮影者の意図が伝わらなくなりますよね、

黒潰れ

白飛び同様本来見えるはずのくらい部分のグラデーションが一緒くたに真っ黒ではいけません。

ガンマ

真っ黒から真っ白までを明るさでプロットしていくとグラフは直線ではなくカーブを描きますこれがガンマ値です、実はこれも対数に関係しています、でも対数との関係は難しいのではしょります(^_^;)この明るさのカーブが見ている人ごとに違うと画像の黒と白はおなじみ見えても中間値が違う明るさ（色）に見えてしまうのできちんと調整する必要があります。

カラーバランス

最悪明るさやガンマが違っても人間の目は都合良く調整してくれる可能性もありますが、RGBのカラーバランスが崩れるとそうはいきません。

色温度

これは環境光に合わせて調整する必要があります、本来sRGBであれば6500度と決まっていますが、それを見る部屋の照明の色温度も規定されているのが前提なので、現実には部屋の環境光の色温度に応じて適時調整する必要があります。
もちろん部屋の環境光をsRGBの規定に合わせるのも有効ですが、それでもやはり調整は必要です。

sRGB

照射チェック画像の撮り方は簡単です、見たとおりに写ればそれでよいのですから・・・
って、それが一番難しいんですが(^_^;)
（※まだ書き込み途中ですがとりあえずupします、今後加筆修正がかなりはいると思いますのでよろしくお願いします）

写真の特性

デジカメの特性

最初に考えることはデジカメの特性です、
一般的なデジカメは写真がリアルに写るのではなく綺麗に写ることを主眼にチューニングされています、
そこで照射チェック画像のように綺麗に見える必要が無く、一種の測定器として使用する場合は撮れた写真から「綺麗に見えるためのチューニング」を取り除き、「リアルに描写する」ためのキャリブレーションをかける必要があります。

PCモニターの特性

デジカメの画像は一般的にsRGBと規定されています、sRGBで決められているのはカラースペースの他「ガンマ値」および「モニターの色温度」、そして「モニターを見る部屋の照明の色温度」まで規定されています。
正直言うとこれらを全てクリアするのはかなり難しいので、現実的に出来る範囲でこの理想の環境に近づける用に努力することと、更に自分の環境が理想の環境とどれだけ違うのか知っておけば何とかなる物です(^_^;)

ちなみに私の場合モニターは視野角による色の変化が少ないVAパネルの液晶モニターをHueyというキャリブレーターで調整し部屋の照明は昼白色の三波長タイプの蛍光灯の組み合わせです、更に日中は部屋に外光が入るので厳密なチェック等は行わず夜間に行っています。
写真の観賞やレタッチの事を考えてもこれが今のところ一番安上がりでなんとがぎりぎりの線で最低ラインに引っかかっているんではないかと思います(^_^;)
これ以上の事をやろうとすると費用対効果を考えると難しいし・・・

ガンマ値

コントラストのような物だと思ってください(^_^;)

色温度

説明が大変だ(^_^;)そのうちご説明できれば・・・

人間の特性

目の特性

人間の目は明るさや色にとても柔軟に対応します、いわゆる慣れというやつですね、
その上CCDでいう画素毎に感度が変化します、下の図の詳細はこちらのサイトから引用したものです、
※コピペでは著作権の問題があるのでリンク先の画像を元に自分で作りました(^_^;)
もっともデジタルではこのようにシンプルな物だと簡単に同じ物が作れちゃうの著作権上重要なのはこの画像じゃなくて
このような画像に決定した作者の方の発想の部分なんですが・・・、作者の方に敬意を表します。

さて、まずは左の図の赤い点に集中してしばらく画像を見てください、その後右の画像で同様に赤い点に集中して画像を見ます。
するといかがでしょう？
本来一面グレーの背景のはずなのに緑色のリングが現れるはずです。そしてよく見ると赤い点の周りは赤紫色になっています。

これは左の画像を見ていると目の一部分が緑に対する感度が下がって赤と青に対する感度が上がり、黒い部分では全ての色に対して感度が上がります。
そしてこの調節にはちょっと時間がかかるので、右の図を見ると感度調整が追いつかずに違った色が見えてしまうわけですね。

記憶（脳）の特性

次に、
人間の記憶という物はいい加減な物で「不要と判断された物は忘れ、必要な物は何とか憶えているけど、実は自分の都合の良いように記憶する」というとんでもない特性を持ちます(^_^;)

写真をちょっとかじった方ならお分かりかと思いますが、夕焼けは実際より赤く記憶され、海や青空は実際より青く記憶され、花は実際よりも鮮やかに記憶され、好きな女の子は実際より綺麗に記憶され(^_^;)全てが万事この調子です。

したがって、一般的なデジカメはこのいい加減な記憶に従うように現実より鮮やかに写るようなセッティングが施されています。

目の慣れと記憶（脳）の特性を考慮した照射画像

さて、とすると目の慣れと記憶の特性を考慮しつつ正しい明るさの照射チェック画像を撮影するのは結構難しい問題です。
デジカメで撮りっぱなしで一切の調整をしないなんていうのはもってのほかです、
もちろんライトや画像毎に違った調整を行ってしまっては比較画像の意味をなしません。

そこで、決まったキャリブレーションを行ってなおかつ人間の目の慣れや記憶を考慮しても正しく写るシチュエーションを設定するのです。

それが私の場合あの公園の駐車場のあの画角とあの距離というわけです。

これに関してはデジカメ系の掲示板にも誤解されている方がほとんどですが、思ったような写真が撮れないのをカメラのせいにしている人が多くいます、
しかしそれはカメラのせいではなく、そのような写真が撮れないシチュエーションに問題があるということに気がついていないのです。

目の慣れといい加減な人間の記憶のために撮影者の記憶の中ではどんなシチュエーションでも必ず思ったような映像が記憶されているだけで、
実際にはその瞬間には人間の目にもそのようには映っていないことに気がついていないんですね。

そこで上手なカメラマンはどうするか？主題以外をごっそりはぎ取ってしまうんですね、
まわりに主題以外の物が写っているとそれに惑わされて主題の印象が薄くなったりしまうので。
例えば被写界深度の浅いレンズで主題以外を徹底的にぼかすとか、
派手な発色をするフィルムで主題の色を強調するとか、
もちろん機材にとらわれずに例えば被写界深度の浅いレンズが無くても背景のシンプルな場所で撮るとかは出来るわけです。

で、逆に言えば主題以外の物を写り込ますことにより撮影現場のシチュエーションを再現し、そこから見る人の意志をコントロールすることも出来るわけです。

例えば暗い公園で撮った事が分かる写真なら「ああ、こういう暗い公園ではこのように明るく見える訳か」といった感じで。

人間の目とデジタルカメラでは波長の感度特性が違うから色によっては同じ明るさに写らないのでは？

というご質問をいただきましたが
結果から言うと「デジカメのカラーバランスはきちんと人間の目に合わせてあるから明るさや色は全く同じ」となります。
そもそもカメラ自身の感度特性が違ったとしてもそれをきちんと人間の目と同じ感度特性に合わせるのが当たり前で、
もし違っていたらそのデジカメはかなり適当なデジカメか、もしくははなから特殊用途のデジカメと言うことになります。

だいたい違っていたら見たとおりに写らないではないですか(^_^;)

この辺については文系の私では説明しきれないので以前にわかりやすく教えていただいた事がありますのでそのサイトをご紹介しますので参考にしてください。
http://f42.aaa.livedoor.jp/~bands/purple/purple.html

ただし、デジカメによっては現実にリアルな描写をする事より、見栄えがよい方を優先する画像処理を行う場合や設定があるので
その場合正しい明るさを表すことは出来ません、ので
もしかするとそのようなデジカメを使っているために出てきたお話のように思えます。
コンパクトデジカメの場合画像処理に手抜きを行ってる例もいとまがありませんし・・・

したがって、正しいカラーバランスおよびトーンカーブで処理されたデジカメの画像での明るさの測定はカラーバランスまで考慮したもっとも正確な明るさ測定器ともいえます。
なにしろ人間の見た目と同じですからもっとも正確な明るさ比較です。

それに対し照度計は基本的に色を識別せずに広いレンジの波長を計りそこから人間の目と感度を相似形にしていますが
それが果たして正しいのかを客観的に判断することが一般家庭ではまず無理です。

基本的にはデジカメ撮って出しの画像は信用できないのできちんとキャリブレーションが必要になるのは計測機器として当たり前ですが、
それでも照度計でキャリブレーションの結果を目にすることは難しいのに比べ、デジカメの場合画像を目の前にしながらキャリブレーション結果を現実と比較できるという強みがあります。

ただしデジカメで撮影した画像を元に明るさを比較するにはいくつか注意があります。

・白飛びさせない

何度も言っていますが白飛び寸前の明るさを100とした場合、白飛びさせたらその部分は明るさが１20なのか200なのか1000なのか全く判別できません、

・周辺光がきっちり現実の見た目通りの明るさになるようにキャリブレーションする

多くのデジカメは事実よりも見栄えを優先するためコントラストを上げて暗い部分をつぶす傾向にあります。
「実際には周辺光が明るく見えたのに写真に写すと写ってない」と多くの人が体験していることだと思いますが、
それをそのままにして「写真には写っていないけど実際には周辺光がありました」とコメントで済ますのは無責任というほかありません、
レタッチ疑惑をおそれてカメラ責任を丸投げするのは卑怯ともいえます。
見た目と同じようになるように責任を持ってキャリブレーション（レタッチ）する勇気が必要です。

・シチュエーションに応じた明るさにキャリブレーションする

屋外で照射チャック画像を撮影すると周辺の風景も写りますがこれが重要です。
つまりどのような場所で撮ったかが分かれば万人の目の慣れを考慮した明るさになるわけです。
「目が暗いところに慣れた時の明るさです」と書かずとも、同じ状況に置かれた場合には同じ明るさに見えるというわけです。
百聞は一見にしかずと言いますが、コメントで説明するより確実ですし、コメントなんて見ない人にも有効です。

※２００９．７．９追記

色空間

このグラフは色空間を表します、
内側の色の付いた三角形が一般的なデジカメで撮影できて、PCモニターで見ることの出来るsRGBの色空間で、
外側のおむすびのような三角っぽいのが人間の目で見ることの出来る色空間です。
※このグラフは光そのものを表した物ではなく、いつもの照射チェック画像をグラフにした物です。


さて、私は過去にデジカメ関連で色空間については飽きるほど書いてきましたし、上の方に書いたリンクにも書いていますが、
実はデジカメの画像をPCで見た場合その色空間は人間の目より少し狭くなっています、
上のグラフ言えば色の付いた三角形の外側でなおかつおむすびのような三角の間にある点（ドット）がそれですね。

上の方で「デジカメのカラーバランスはきちんと人間の目に合わせてあるから明るさや色は全く同じ」と書いていますが、

厳密に言えばこのように人間の目で見える色がデジカメやそもそもPCの画面ではちゃんと見えていないという事が起こります。

ただしグラフの周辺部にいけばいくほど人間の目ではその識別が難しくなることと、sRGBの外側の色はsRGBの中に近似色で再現されるので白を基準にすると明るさに関してはその差は無いと言っても良いでしょう。

このようにデジカメの画像を元に明るさを比較する際に白色を中心とした波長の白色LEDではまったく問題ないのですが、

赤色LEDや青色LED等は単色で波長が極端に狭いので（単波長）わずかな誤差があっても現実とPCモニター上の色がずれてしまう事があります。
もしその色がsRGBの色空間の内側にある色であれば色がずれているのはモニターやデジカメ画像の生成段階におけるキャリブレーションがきちんと行われていないと言うことになります。
基本的には人間の目で見た色とモニターで見た色が同じくなるように調整する必要があります。

実は色に関してはモニターを見る部屋の環境光も影響したりするのですが、本当にきりがありませんね(^_^;)

我々が知っておけばよい範囲としては単波長のLEDの色を合わせるのは難しい
でも白を中心とした白色LEDの明るさの比較には問題ない。
といったところでしょうね。

ちなみに、色の付いた三角形の中の線が交わった部分が白です。
フィラメントバルブのグラフの中の点が広範囲に散らばっているのが分かると思います、フィラメントの光は割と波長が広いのでこのようになります。

Cool Whiteは水色～青部分が多いのが特徴ですね、
Neutral Whiteになるとその部分は減って黄色～赤部分が増えてますね。