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円形レンズが長方形の画像を生成するのはなぜですか?

<ブロック引用>

円から四角形を切り抜くのは公平に思えます。重要な写真情報は失われますが、美的価値はあまりないからです。ぼやけたエッジのない長方形の方が魅力的です。

光は円に落ちますが、生成される影は長方形です。これはなぜですか?それは審美的かつ実用的な理由によるものであり、科学と慣習の両方に適合する理由です。

円形レンズを選ぶ理由

レンズの唯一の目的は、光を収束させることです。キャプチャしたい視野に存在するオブジェクトは、カメラのレンズに太陽の光または人工光を反射します。次に、カメラはそれらの光線を曲げて、その中心に一致する小さな領域に向けて焦点を合わせます。

画像の品質は、主に明るさとシャープネスによって決まりますが、レンズが吸収する光の量に比例します。最良のレンズは、視界内のビジュアルによって反射される光をできるだけ多く吸収するレンズです。このようなレンズは、被写体が薄暗い場合でも申し分のない画像を生成します。実際、私たちの目の瞳孔は、暗い環境では拡大して領域を拡大し、したがって光の吸収を増加させます.

自然は完璧とはほど遠いものですが、確かに倹約家であり、そのため驚くほど効率的です。リソースを無駄にすることはめったにありません。 (たとえば、キリンの消化器系は不必要に迂回しているため、常にではありません。)したがって、人間の目が網膜に光を収束させるために使用する凸レンズが円形であることは驚くことではありません。眼鏡技師は、吸収を最大化する最適な形状が円であることをはるか昔に発見しました。

クレジット:Piotr Krzeslak / Shutterstock

長方形レンズは、その使用が吸収、したがって明るさとシャープネス、したがって画像の品質を犠牲にすることを伴うという理由だけで嫌われています.さらに、長方形レンズによって生成される画像はレンズの向きによって変化しますが、円形レンズによって生成される画像は明らかに変化しません。しかし、カメラが円形レンズを採用する理由は、科学的な理由だけではありません。長方形のレンズを使用するよりも、円形を使用する方がはるかに実用的です。円形レンズは、最も簡単であるという単純な理由で、はるかに安価に製造できます。 製作する。長方形のレンズと比較すると、円形のレンズは移動、回転、研磨がはるかに簡単です。

眼鏡は長方形のレンズで固定されていると主張することができますが、長方形、六角形、またはあなたの特異な自己を喜ばせる可能性のあるその他の形状のレンズは、実際にはより大きな円形レンズから彫られています.そうは言っても、写真の形を決めるのはレンズではなくセンサーです。

なぜそのようなレンズは長方形の写真を生成するのですか?

光線はレンズによってセンサー上に集束されます。レンズの唯一の目的は、光を収束させることです。残りの作業 (画像の構築) はセンサーによって行われます。レンズは丸みを帯びていますが、センサーは常に長方形です。古いカメラのセンサーは長方形のフィルムで、それを他のフィルムに縫い付け、ストリップを巻き上げてテープを形成していました。現在、センサーはデジタル シグナル プロセッサ (DSP) と呼ばれる長方形のチップです。

(写真提供:ウィキメディア・コモンズおよび PxHere)

科学と慣習の両方に準拠する理由から、写真は長方形であることを忘れないでください。科学から始めましょう。レンズが光を円形センサーに収束させると仮定しましょう。問題は、このようなセンサーが生成する画像の品質が、収束点から遠ざかるにつれて悪化することです。画像は中央付近が最も鮮明ですが、円の端は品質が最も低い領域 (より暗く、ぼやけ、汚れている領域) を表しています。

もちろん、犯人はセンサーではなくレンズです。光が中心に向かって収束するため、光の端が失われ、品質が低下します。ただし、上記の実用的な理由から、円形レンズを破棄することはできません。それが私たちにできる最善のことです。素晴らしい画像を得るために、手を加えなければならないのはセンサーです。

重要な写真情報は失われますが、美的価値はあまりないため、円から長方形をトリミングするのは公平に思えます。ぼやけたエッジのない長方形は、間違いなくより魅力的です。望ましくない領域を含めるよりも、それらを完全に除外する方が明らかにより合理的です.

また、今日、プロセッサーを構成する電子機器は、ダイシングされた半導体ウエハー上に構築されています。円を描くのは、かなりの骨の折れる作業です。実際、1 つを彫刻すると、端を形成する材料が無駄になります。より大きなウェーハは、物体を詰めるのに最適な形状である六角形にさいの目に切ることができます。ハチの巣が六角形だと思うのはなぜですか?ただし、六角形は全体をまっすぐにカットするのが簡単ではないため、これはプロセスを面倒にします。長方形は最適な形状ではないかもしれませんが、全体を真っ直ぐにスライスすることができ、不均衡にスライスすることはほとんど不可能です.

科学がたまたま慣習と一致したことは非常に偶然ですが。最初のセンサーが長方形の形状で作られた主な理由は、長方形のフレームで写真を見ることに慣れているためです。歴史を通して、円形の紙やキャンバスはビッグフットと同じくらい珍しいことがわかっています.長方形の画像はより露出度が高く、包括的であるため、より直感的で見やすくなっています。円形レンズが長方形の画像を生成することを余儀なくされた理由は、単に慣例の問題です.それはただ死ぬだけではなく、まったく死ぬことのない古い習慣です。

(写真提供:Pixabay)

最後に、長方形のセンサーが実際に優れているわけではないことに注意してください。 .下の画像は、Carl Stoermer のアルバムを構成するいくつかの画像の 1 つです。 19世紀にオスロ周辺でスパイとして彼が密かに撮影した円形の画像が含まれており、洗練された円形センサーを利用した珍しいカメラを使用しています。このリンクにアクセスして、前例のない鮮明な画像に驚嘆してください。これは、センサーが各画像の中央または最も細かい領域のみをトリミングしたためです。これは、長方形の世界に不本意ながら住んでいる、円形でより鮮明な画像の愛好家をいまだに動揺させています。しかし、スティッチング、作成、そして最終的には円形のアルバムへのアクセスがいかに奇妙で面倒なことか想像してみてください。その驚くべき美しさを疑う人は誰もいませんが、それを生成することは非常に非現実的であり、型にはまらない .

(写真提供:パブリック ドメイン)


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