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3DCG のカメラと現実世界のカメラの相違点

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三次元コンピュータ・グラフィックスの世界は、現実世界を計算式に置き換えて表現しています。何れのプロセスも考え方として現実の世界から学ぶことが多い 3DCG ですが、出来ること、出来ない事もあります。

カメラに関しても同じであり相違点を把握する事は重要です。ここでは、現実世界のカメラレンズと3DCGにおけるカメラの違いについて説明します。

現実世界のカメラと 3DCG におけるカメラの違い

3DCG ソフトのカメラは、ピントや露出を考えなくても、カメラを通したレンダリング(計算)によりイメージを得る事が出来ます。現実世界におけるカメラレンズと 3DCG におけるカメラの大きな違いを幾つか挙げます。

シャッター速度の概念がなく、撮影の失敗がない(露出)

一眼レフ・カメラのマニュアル撮影は、「カメラの仕組み」 で説明したように適切な絞り値とシャッター速度のバランスが悪ければレンダリング結果が暗くなるという事はありません。もちろん、ストロボ撮影という概念もありません。

"単焦点" ではなく "ズーム" レンズ.

単焦点レンズとは焦点距離の移動しないレンズの事です。つまり、撮影者側(視点)が接近しなくては被写体を大きく撮影する事の出来ないレンズです。これに対しズームレンズは焦点距離の移動が可能なレンズです。3DCG におけるカメラの基本設定はズームレンズと同じ扱いです。

設定値は無尽蔵

画角やレンズ焦点距離などの設定は無尽蔵であり、超広角や魚眼レンズの変更は自由に行えます。(無尽蔵ではありませんが現実世界のカメラから見れば無尽蔵)

自由さゆえに何も考えないで設定するとリアリティの低下を招きます。リアリティを追求するのであれば、現実世界のカメラレンズに関する知識は必要です。

ソフトウェアによる違い (レンズの扱い)

フィルム一眼レフの焦点距離 50mm レンズをデジタル一眼レフに装着した場合、焦点距離は 50mm にはならず 約1.5倍 の 75mm 相当のレンズになります。理由は 35mmフィルムと CCD(デジタル一眼) の面積は小さいためです。単純に考えると記録側の面積が異なるため撮影可能なエリアも併せて削られるということです。

35mmフィルムと同じ面積をもつ CCD を搭載した一眼レフも登場したけど最上位機種のみで非常に高価

このフレームの差を埋めるためズームで引いた場合は画角も変化する事になります。つまり、受光体の面積によって同じレンズでも焦点距離は変化するということであり、3DCG ソフト側のカメラで焦点距離 50mm に設定したとしても、基準となる受光対の面積が異なれば焦点距離も異なることになります。

この受光体のサイズはカメラの種類、例えばコンパクトカメラや家庭用ビデオカメラ、一眼レフ、機種によってもサイズは異なり、決まったサイズがある訳ではありません。3Dソフトウェアの場合も同様で、デフォルトの基準値がまちまちなので異なるソフトウェア同士でレンズ焦点距離(数値)を合わせたからと言って画角が正確に一致するという事はありません。

Maya や XSI などのハイエンドソフトは、実際のカメラ、レンズに基いた詳細なンターフェイスが用意されていますが、これらの機能が求められるのは実写合成を目的としたシビアな調整が求められる時に使用します。(なくても何とかなるんだけど)

3DCG においては一般的に写真、映画撮影で使用される 35mm フィルム(受光体の面積)を基準に焦点距離(≠画角)で調整を行います。(35mmは焦点距離ではなく受光体側のサイズです。) これらのサイズはプリセットとして用意されていますが、ソフトウェアによって微妙に異なります。

レンズ焦点距離が被写界深度に与える影響

コンパクトデジタルカメラは、CCD (受光体)の面積が小さく物理的に焦点距離も短くなるため、ボケを生かした撮影には適しません。3DCG における被写界深度は次のページで説明しますが、レンズ焦点距離によっても被写界深度は変化します。

35mmフィルム レンズ焦点距離 31.8mm 2/3 CCD レンズ焦点距離 13.6mm

(クリックで拡大) 上記は、LightWave 3D v9によるサンプルですが、フィルムやCCDなどの受光エリア・サイズの指定はカメラプロパティの フレーム (Aperture Height) で行います。左は、写真、映画で一般的な 35mm フィルム、右は家庭用ビデオカメラで一般的な CCD サイズのプリセット値を使用しています。

35mm フィルムでレンズ焦点距離 31.8mm にした場合、家庭用ビデオカメラに換算するとレンズ焦点距離は 13.6mm に相当します。(Lightwave の場合は自動的に焦点距離が変わる) 被写界深度の値を同じでレンダリングした場合、家庭用ビデオカメラの方が被写界深度が深い事が分かります。

Lightwave のカメラプロパティは必要最小限で分かり易いインターフェイス

レンズによる像の歪曲は発生しない

現実世界のレンズでは像は歪曲(端に行くほど像が歪む)しますが、3DCG におけるカメラにおいてはレンズの歪曲は発生しません。身近な例では、玄関に付いている覗き穴です。周囲を見渡せるように大きく像は歪曲しています。(つまり超広角)

3DCG の場合、超広角に焦点距離を設定しても歪曲は発生しないので魚眼レンズのような効果は得られません。これらの表現は 3DCG ソフト側で何らかの機能として別途、提供されています。 (LightWave 3D v9 で言えば アドバンスドカメラ

一般的にレンズの歪曲を表現したい場合は、レンダリング後に映像編集ソフトや画像処理ソフトで加工するアプローチを取ります。3DCGにおける通常のカメラには歪曲という概念はありません。

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