デジタルカメラには、「ホワイトバランス」という設定項目がありますね。
これは「白を白くするための機能」と言われますが、「白は白のはずなのに、その白を白くするって、一体どういうこと！？」と思われるかもしれません。
確かに「白は白」であって、赤でも黒でもありません。
なのに、なんで「白」である白をわざわざ「白」にする必要があるのか、そして、なんで「赤を赤にする機能」でもなく、「黒を黒にする機能」でもないのか？
初めての人にとってホワイトバランスは、ちょっと「意味の分からない」機能ではないでしょうか。
この摩訶不思議な機能を理解するには、「そもそも色って何」ってところから入るのが最もわかりやすいでしょう。
なぜなら、プリセットの「蛍光灯」を選択したときにどうなる、「太陽光」を選択したときにどうなる、などと、個別のケースを「たくさん」覚えるよりも、それらを包括した「根本」であれば、「ひとつ」理解するだけで済むからです。
いきなりそんな「根本」なんて、ハードルが高い、と思われるかもしれませんが、それは全く逆で、物事は根本のほうがむしろシンプルだから、理解してしまえば簡単です。
逆に個別の要素のほうが煩雑で、覚えるのが大変です。
そして、根本は「シンプル」であるからこそ、いろいろなケースに応用可能なのです。
写真に限らず言えることですが、「意味も分からず」ただ手順をなぞるだけでは、本当の面白さがわかりません。
同じ「レンガを積む作業」でも、目的を知らずに積むのと、橋を作ると知って積むのでは出来上がりに差が出る、とCMでも言っていますね。
写真も同じことです。
ホワイトバランスひとつとっても、意味を分かっていじるのと、意味も分からずいじるのでは、仕上がりに差が出るハズです。
写真の面白さは、自分がやっていることの「意味を知る」ところから始まります。
パターンを暗記するだけでは、その「意味」までは分かりません。
そして、根本をつかむということは、「意味を理解する」ということです。
というわけで早速、ホワイトバランスもその「根本」をつかみに行きましょう。
根本はシンプルなだけに、覚えておけば何かと応用が利きます。
photo:Yann Gar
目次
そもそも「色の違い」って何？
そもそも「色」の違いってなんでしょうか？
「赤」と「黄色」が違うということは、すぐに分かることだと思いますが、なんで違うかはわかりますか？
それは赤と黄色では「波長」が違うからです。
じゃあ「波長」って何？
ご存知の通り、光は電磁波という「波」の一種ですね。
そして、「波」と言えば、「寄せては返す」です。
砂浜は～ ロマンティッ～ク 寄せて
そして、「寄せては返す」の１サイクルの長さを「波長」といいます。
そして、その波長の違いが、そのまま色の違いです。
ウィキペディアより
いろ～んな波長がある電磁波のなかで、人間の目が「色」としてとらえることができる波長は、だいたい380～780nm（ナノメートル）と言われています。
400nmあたりがだいたい「青紫」、500nmが「緑」、600nmが「オレンジ」、700nmが「赤」となっていますね。
見ての通り、色の違いとはそのまま、「波長」の違いです。
ものが「見える」仕組み
では次に、ものが「見える」って、どういうことでしょうか？
それは、「目」が光を受け止めて、その「波長」の違いを識別している、ということです。
もちろん「光」には、太陽や蛍光灯といった、「発光体」そのものだけではなく、それらの光を受けて跳ね返ってくる「反射光」も含まれます。
イスやテーブルやカーテンといった、それ自体が発光しない普通の「モノ」については、光がそれに当たって跳ね返ってくる「反射光」を目が受け止めて、それを識別しています。
つまり、直接光であろうと、反射光であろうと、モノを見るということは、最終的にはすべて、「光」を目が受け止める、ということです。全ては光です。
人が目で見て識別する「色の違い」は、つまり、人の目が受け止める光の「波長の違い」が全てです。
今目の前に見えるあれやこれや複雑微妙な色の違いは全て、光の波長の違いによって描き出されています。
ちなみに光には、「色」の違いのほかに、「強さ（明るさ）」の違いもありますが、今回は「色」の話なので、色だけに着目します。
色が「ある」ということと「ない」ということ
さて、「色」とはつまり、「光の波長」ということでしたが、実際の生活環境のなかでは、１コの波長のみが単一で存在するということはまずありません。
いろ〜んな波長がたくさん飛び交っているのが普通です。
例えば、もっともメジャーな光源といえる「太陽」ですが、その光をプリズムで分解してみると、虹の七色に分解されます。
photo:Han Cheng Yeh
太陽の光からそれだけの色に分かれたということは、太陽の光の中にそれだけの色が含まれていた、ということですね。
それらの色がまんべんなく混在して、同時に目の中に飛び込んでくるから「白色」、つまり「どの色にも偏らない色」と、目には感じられるのです。
そうです、どの波長にも偏らず、「均等に」波長が存在する場合、その光の色は、「白」になります。
パソコンやスマホのモニターは、赤・緑・青の小さな発光体の粒（ピクセル）が集まってフルカラーを表現していますが、その3色が等量に発光する場合の色は「白（グレー）」ですね。
（白とグレーの違いは、光の「強さ」の違いです）
そして、「白」というのは、「どの色でもない色」という意味で、「無彩色」とも呼ばれます。
「白」と「その他の色」の違い
そう考えると、「白」と「その他の色」の違いは、そこに含まれる波長の成分の「偏り具合」であると言えます。
その光の中に、「赤」の成分が多ければ、総体的にその光は赤く見え、「青」の成分が多ければ、青く見えます。
そして、そういった偏りのない、あらゆる波長が均等に存在する色がつまり、「白」です。
すなわち「白（ホワイト）」は、あらゆる色が「バランス」している状態であり、「その他の色」は、特定の色が突出している「アンバランス」な状態、と言えますね。
そして、「ホワイト」は、そのバランスをキープしたまま、光の「強さ（明るさ）」のみを減じていくとグレーになり、その最終的に行き着く先が、光が全くない「黒」です。
光源の色と、物体から反射してくる反射光の関係
さて、光源の色に「バランス」「アンバランス」があるように、それを反射する物体の反射面にもやはり、「バランス」「アンバランス」があります。
リンゴが赤く見えるのは、リンゴがそれを照らす光の「赤の成分」をより多く反射し、その他の色の成分をあまり反射しないからです。
紙が白く見えるのは、それを照らす光の全ての成分を、まんべんなく均等に反射するからです。
つまり、最終的に我々の目に届く光の色の成分は、「光源自体の偏り」と物体の「反射面の偏り」の総和なわけです。
たとえば、リンゴを青い光で照らしたら、ちっとも赤く見えないですよね。
青いリンゴを～抱きしめても～ 思い出さえ～
そもそもの「照らす光」に、赤の成分が無いと、赤を反射したくてもできないのです。
リンゴを赤く見るためには、そもそもの照らす光に「赤の成分」が必ず含まれている必要があります。
同じように紙の白を白く見るためには、それを照らす光が、あらゆる波長が均等に含まれた「白い光」である必要があります。
なぜなら、紙の反射面は全ての色を、まんべんなく均等に反射するから、照らす光に偏りがあれば、それをそのまま反映してしまうからです。
照らす光に青の成分が多ければ、そのまま青の成分を多く反射し、赤の成分が多ければ、そのまま赤の成分を多く反射します。
要するに白い紙は、青の光に照らされれば青く見え、赤い光に照らされれば赤く見えるというわけです。
「人の目」と「カメラのセンサー」の違い
「そんなことはないよ、どんな状況でもリンゴは赤だし、紙は白だよ」と、こうおっしゃる方もいるでしょう。
しかし本当にそうですか？
白い紙をスタバの店内で見る時と、外に出て昼間の陽の光で見る時と、本当に「同じ色」ですか？
よく見ると違いますよね？
今までそんなこと気にもかけなかったから気づかなかっただけで、電球のオレンジっぽい光に満ちたスタバの店内と、日中屋外の太陽光の下では、確かに「同じ紙」の色が違って見えます。
そうです、人間は目の網膜というセンサーがとらえた色を「そのまま」見るわけではなく、「脳」という画像処理エンジンを通して見るのです。
「脳」という高性能画像処理エンジンによって、補正されて見えてしまうのです。
人間の脳には、これまでの経験の蓄積があり、「これはこうだった、あれはああだった」という、経験に照らし合わせながら生きています。
そうでなければ、マクドナルドで注文ひとつするのにも、毎回メニューの説明から入らなければいけません。
マクドナルドで何の説明もなく毎回スムーズに注文が完了するのは、これまでの経験の蓄積があるから、無意識にそれに照らし合わせて行動しているからです。
「色」についても、これまであらゆる光源下で見てきた、あらゆる色の膨大な蓄積があり、無意識にそれに照らし合わせて見ています。
ほとんど自動的に補完してしまうのです。
しかし、カメラはそんなことしません。
センサーに当たった光の色を、そのまんま数値に変換します。
そこには経験も蓄積もありません。文字どおり「機械的に」変換するだけです。
ですから、オレンジっぽい電球の下で撮影した写真は、そのオレンジっぽさを忠実に反映し、蛍光灯の下で撮影した写真なら、人間の目が感じないようなグリーンの突出した波長も忠実に反映した写真になります。
ホワイトバランスとは
さてようやく「ホワイトバランス」ですが、これはそんな、「補完作用」のないデジカメのための「補完作業」なのです。
人間は勝手に脳ミソが補完してくれますが、機械はそんなことしませんので、そこは人間の手で補完してあげる必要があるのです。
「アンタそれ黄色く写してますけど、ほんとはそれ白だからね」と教えてあげる必要があるのです。
そして、機械君にどのように教えてあげるのかというと、機械君はすべての色をRGB（赤・緑・青）の３色の「数値」で把握していますので、そこはやはり「数値」で教えてあげます。
まず、白いものを写します。
白というのは、「全ての色がバランスしている状態」でしたね。
ですから、その写したものを「白だよ」と教えるためには、「いま君が写したそれは、RGBすべて一緒だよ」と教えてあげればいいのです。
つまり、白い部分のRGB全ての数値を同じにすればいいのです。
ホワイトバランスの仕組み
「白」というのは、光源の偏りを忠実に反射する色でしたね。
ですから、ある光源下で白いものを撮ったその数値が、「R＝248 G=212 B=203」とか出れば、それは光源の光が赤に偏っている、ということを表しています。
ですから例えば、その３つの数値の平均をとって「R＝221 G=221 B=221」としてやれば、その赤に偏っていたアンバランスな光源を、バランスの取れた「白色光」の光源で撮ったように変換することができるのです。
その場の状況を「白色光に照らされた状況」に、カメラ内で変換することが出来るのです。
なぜ「ホワイト」バランスなのか
さて、最初の質問、「白は白のはずなのに、その白を白くするって、一体どういうこと！？」ですが、これについてはもうお分かりですね。
「白色光ではない光源下では、デジカメでは白は白に写らないから、白を白だと教えてあげる必要がある」
ということですね。
そして、赤を赤にすることによってバランスを取るのではなく、白を白にすることによってバランスを取るのは、白だけがバランスの取れたニュートラルな状態だからですね。
「赤」と呼べるのRGBの数値の組み合わせは、いくらでも考えられますが、「白」は、「全ての数値が同じ」という組み合わせだけです。
白以外のアンバランスなものに基準を取るのではなく、「真ん中」である白を基準に取り、そこからのズレでその他全ての色の位置を把握するわけです。
色がない「白」は、全ての色を内包した、いわば「すべてがそこから始まる色」です。
唯一のバランスの取れた白から、バランスを崩すことによって、あらゆる色が無限に生まれます。
白がすべての色の中心、というわけですね。
「ホワイト」と「グレー」の違い
さて、今までホワイトバランスは、「白」を基準にお話してきましたが、実際に手動でホワイトバランスを取る際は、「グレー」を取る、と言ったりしますね。
ここでは「ホワイト」と「グレー」の違いについてチェックしておきましょう。
なぜ「グレー」か？
実際にホワイトバランスを取るときは、「白いもの」ではなく、いわゆる18％グレーの「グレーカード」を写したりしますね。
それはなぜかと言うと、白は色のバランスの取れた無彩色の中でも、輝度で言うと「明るい方向」に振られています。
つまり、白は、「色」においてはバランスがとれていますが、「輝度」のバランスが取れていないのです。
輝度のバランスとはつまり、明るすぎる「白」でもなく、暗すぎる「黒」でもなく、その中間の「グレー」ということです。
「グレー」でホワイトバランスを取る意味
では、白でも黒でもなく、その中間のグレーでホワイトバランスを取る意味とはなんでしょうか。
２点、ご説明します。
色ごとの輝度のバラつきに対応するため
ホワイトバランスを取るための基準は「無彩色」である必要はありますが、その無彩色の中でも、明るいほうの偏り、つまり「白」を基準に取ると、撮影時の露出によってはRGBの一部のみが白トビということもありえます。
例えばタングステン光のように赤（R）だけが突出して高輝度の場合、Rだけがカメラの許容範囲を超える露出で記録不能となる一方、その他のGとBがカメラの許容範囲に収まる露出であれば、本来と異なるカラーバランスになってしまいます。
ほんとは赤はもっと赤いはずなのに、カメラの許容範囲を超えてしまうと、上限でストップしてしまい、本来の数値よりも低い数値になってしまうからです。
そしてそういった、RGBの輝度のバラつき具合は、一部高輝度・一部低輝度といろんなバラつき方があるので、上下どちらにバラついたとしても、同じように吸収できるちょうど真ん中、つまり18％グレーで取るのがベスト、となるわけです。
輝度ごとの色のバラつきに対応するため
また、光の色は、明るい「高輝度域」のバラつき方と、「中間域」のバラつき方、そして暗い「低輝度域」のバラつき方で、バラつき具合がまた違ったりします。
高輝度域では赤が勝っているけど、低輝度域ではシアンが勝っている、というように。
実際、商品撮影で厳密に色を合わせる場合には、グレーチャートを写しこんで、輝度域ごとにホワイトバランスを合わせたりします。
そして、１回でホワイトバランスを取るなら、白や黒といった偏った位置で取るよりも、それらから等量の位置にある「グレー」が、もっとも平均的な値が得られる、ということになりますね。
18％グレーの「18％」とは？
ちなみに、ちょうど中間のグレーは「18％グレー」と呼ばれています。
「なんで18％というハンパな数字が真ん中なの？普通真ん中なら50％じゃない！？」
と思われるかもしれませんが、これは写真における露出の単位である「段」が、「半分」とか「倍」とかによるものです。
どういうことかと言いますと、たとえば「100」という明るさがあったとすると、その１段下の明るさは、半分の「50」です。
そして、その「50」の１段下の明るさは、50の半分の「25」です。
というように、ある明るさの１段上は「倍」、１段下は「半分」なのです。
これを反射率に言い直すと、100の明るさを100反射するのが「反射率100％（真っ白）」、100の明るさを全く反射しないのが「反射率0％（真っ黒）」です。（実際はあり得ませんが、理論上の話です）
そして、反射率100％から１段ずつ下がってくると、
「100％」「50％」「25％」「12.5％」「6.25％」「3.125％」…となります。
そうすると、「真っ白」と「真っ黒」のちょうど中間の反射率が、だいたい「18％」となり、「白と黒のちょうど中間のグレー」が「反射率18％のグレー」となるのです。
そして、18%グレーは「ちょうど真ん中のグレー」なので、それを撮影した画像のヒストグラムの山がちょうど中間にくれば、露出も適正であるという判断もできます。
物事の基準は「真ん中」から
「色」にしても「露出」にしても、「真ん中」を基準にすると、上にずらしたい場合にも下にずらしたい場合にも、どの方向にずらすにしても同じように対応できるので、ベストです。
「写ルンです」は、ISO感度も絞りもシャッタースピードも固定ですが、その設定は、
- ISO感度＝400
- 絞り＝F＝10
- シャッタースピード＝1/140秒
となっています。
これは、露出オーバーになった場合でも、アンダーになった場合でも、同程度対応できる「ちょうど真ん中の露出」だからでしたね。
今回の話で言うと、「色」についての真ん中は「白色光」であり、「露出」についての真ん中は「18%グレー」です。
まとめ
さて、今回はホワイトバランスについての、ごく基本の基本でした。
ホワイトバランスは、「好みの色にするための機能」という使われ方が多く、その根本的なところはあまり話題にされないので、今まで「なんとなく」だった方は、少しクリアになったのではないでしょうか。
それでは、今一度おさらいしておきましょう。
ホワイトバランスとは
まず、写真に写ったり人間の目にモノが見えたりするためには、「光」が必要です。
そして、その光はさまざまな「波長」によって成り立っています。
そしてその波長の違いはそのまま、光の「色」の違いです。
そして、光の色には、あらゆる波長が均等に含まれた「白色光」と、ある特定の波長に偏った「色のある光」に分けられます。
そして、リンゴや紙、イスやテーブルといった「モノ」は、そんな光を「反射」することによって、色を表現します。
しかし、白色光以外の「波長に偏りがある光」は、その偏りを反射時に反映してしまうので、モノ本来の正確な色を再現できません。
白色光だけがどの色にも偏ってないので、モノ本来の色を正確に描き出すことができます。
そして人間の目は、光源の色に多少偏りがあったとしても、ある程度補正して見てしまいますので、光源の違いによる「違った色」を、違った色だと認識しません。
でも、機械であるカメラのセンサーは、受け止めた光の色を機械的に数値に変換するだけなので、光源の違いによる「違った色」を、違った色のまま認識します。
それを本来の色、つまり白色光下のニュートラルな色に変換する作業。
それが「ホワイトバランスを取る」ということです。
ホワイトバランスの取り方
ホワイトバランスを取る方法は、「白いもの」を撮影し、それが「白」であることを、カメラに教えてあげる、という方法です。
「白いもの」は光源の色の偏りを正確に反映するので、その偏りを補正することによって、その光源に照らされた画面全体の偏りを補正する、というわけです。
そして、実際にホワイトバランスを取るときは、「白いもの」ではなく、18%グレーの「グレーカード」を撮影する場合がよくあります。
それは、18%グレーが、露出におけるちょうど真ん中であり、RGBの輝度のバラつきが上にズレたとしても、下にズレたとしても、そのズレを最大限吸収できる位置だからです。
また、輝度域ごとの色のバラつきに対しても、中間の18%グレーを基準にすることによって、もっとも平均的な値を取ることができます。
というわけで、ホワイトバランスの根本的な仕組みでした。
ホワイトバランスは、特に初めての人にとってはわかりにくい機能だと思いますので、この記事でまず「そもそも何？」というところを理解していただければと思います。
仕組みに対する理解が深まると、その機能をコントロールしている感覚も深まり、より写真に深みが増してきます。そして、撮る面白さも増してきます。
ホワイトバランスについては、オートやプリセットなど、また、色温度との関係や色カブリとの関係など、まだまだ詳しく解説できる要素があるので、次の機会にはそのあたりを解説したいと思います。
今回はこのへんで。
