カメラのシャッタースピードと画像の明度の関係

カメラのシャッタースピードと画像の明度の関係についての質問です。
シャッタースピードを遅くすれば画像の明度が高くなることは知っているのですが、その関係を定量的に示すとどうなるのでしょうか？
シャッタースピードと画像の明度の関係を表す式などがあれば教えていただきたいです。

No.9 回答者： ほむらはぜ 回答日時： 2018/11/10 18:41

https://aozora-ref.com/shibori-shutterspeed-isok …

この辺りはどうかな？

たぶん、シャッター速度が遅くなれば　”光が入る時間が増えて”　明度が高くなる　と理解しているわけですよね。

あまり数字をだしてもわかりにくいと思うので　まずはリンク先を見て　シャッター速度と絞り　を考えてみてください。（つまりISOは固定としておいて考える）

上記を見た後はこちらが良いかな。
http://www.nikon-image.com/enjoy/phototech/manua …

ここまでくると　シャッター速度が早くても絞りが小さい場合とシャッター速度が遅くても絞りが大きい場合は　明るさ　は同じになることがわかります。

しかし、写真は変わってきます。

明るさ自体は同じですが　
シャッター速度が遅い場合は　水の流れは止めて写せません。
シャッター速度が早い場合絞りは開けることになりますが、絞りをあけることにより被写界深度が浅くなり背景がボケます。（被写界深度はピントが合う距離です）

このように、撮影者の意図で撮影できるように　シャッター速度、絞り、ISOが変えられるようになってます。

ISOは感度です。
上記がわかったらISOもわかると思います。まずは固定としてシャッター速度と絞りの関係を考えてみてください。

No.8 回答者： khngrncr 回答日時： 2018/11/08 20:53

「露出」についての要素は3つ考えていいと思います。

シャッタースピード・絞り値・ISO感度の組み合わせということになります。

シャッタースピードですが、基準は「１秒」シャッターを開きます。

絞り値の基準は「1」です。口径と焦点距離が同じであることを意味します。

ISO（ASA）感度は、とりあえず「100」を基準にします。

シャッタースピードは「１秒」を基準にして1/2秒・1/4秒・1/8秒・1/15（正確には1/16）秒・1/30（1/32）秒・1/60（1/64）秒…となり、隣り合う数値では通過する光の量が1/2倍や２倍になります。

絞り値は「1」を基準に絞り込んでいくと、1.4・2・2.8・4・5.6・8・11・16・22・32…です。こちらもそれぞれに隣り合う数値では通過する光の量は1/2倍や２倍になります。
数値が「1.4」とか「2.8」といった中途半端なものになりますが、これは円の面積の公式（半径の２乗×3.14）からきていると考えていいと思います。光が通るレンズや絞りの穴の形は概ね円形と考えていいので光の量を半分にする・円の面積を半分にする、ということになりますので「ルート２（約１．４）」が関係する数値になります。絞り値の数値の並びは１つおきに1/2倍や２倍、隣同士ではルート1/2倍やルート２倍になっています。

ISO感度は１００・２００・４００・８００・１６００・３２００…となっていきます。こちらも隣り合う数値では1/2倍や２倍になります。

被写体の明るさが晴天の屋外として、ISO感度を１００とした場合、シャッタースピード1/250秒・絞りｆ８が大体の適正露出だと思います（ネガフィルムの外箱には適正露出の目安が書いてありますが「当たらずとも遠からず」でしたね）

よってシャッタースピードを1/500秒にしたら絞り値を5.6（１段開ける）にしてバランスを取ります。

同じ条件でISO感度を200にした場合はシャッタースピードは1/250秒のままで絞り値をｆ11（１段絞る）にするか、絞り値をｆ8のままにするならばシャッタースピードを1/500秒にする（１段速くする）かのいずれか、ということになります。

シャッタースピード・絞り・ISO感度の相互関係はそれぞれに1/2倍・２倍ということになります。

最近のデジタルカメラは、中間の数値が出るので混乱しやすいですが…

とても大まかな説明ではありますが、ご参考になればと思います。

No.7 回答者： isoworld 回答日時： 2018/11/08 10:03

画像がどのような明るさで写るかは、ＩＳＯ感度、シャッター速度（逆の言い方をすると露出時間）、レンズの明るさ（Ｆ値）で決まります。

ＮＤフィルターなどを付けているときは、それも関係します。

レンズの明るさ（Ｆ値）は、F1.4、F2、F2.8、F4、F5.6、F8、F11、F16、F22 が一区切り（１段）と覚えることです（カメラをやるときの常識です）。シャッター速度を1/125秒から２倍（１段上）の1/250秒にすると取り込める光量は半分になりますから、画像を同じ明るさに保とうとすると、Ｆ値を１段下げなければなりません。１段は、２倍または半分を意味します。これもカメラをやるときの常識です。

No.6 回答者： tsukin-cyclist 回答日時： 2018/11/08 09:49

明度(明るさ)は、センサーへの露光量に比例します。

露光量と露光時間には、

露光量=照度×時間

の関係が成り立ちます。つまり同じ照度の光源(被写体)を撮影する場合、その照射時間(シャッター速度により変化する露光時間)が長いほど明るく(露光量が増える)なります。

で、写真の世界では照度とか露光量を簡潔に表現するため、露出量(Exposure Value = EV値)と言うものを使います。これは文字で書くと大変なので、開設されているページへのリンクを貼っておきます。

http://photo.nyanta.jp/EV.html

見てもらえばわかりますが、同じ露光量を得るためには絞りを1段絞る(口径で1/1.4、面積で1/2にする)と千三サーに入射される照度も1/2になるので、時間を倍にすることになります(例えば1/60秒を1/30秒)。

No.5 回答者： kuma-gorou 回答日時： 2018/11/07 21:50

No４

誤解を招く回答に付、一旦回答を撤回します。

No.4 回答者： kuma-gorou 回答日時： 2018/11/07 21:01

露出の明るさを示す数値として、EV値（exposure value）が用いられます。

シャッタースピードを１段早くすると、EV値は１つ減り、シャッタースピードを１段遅くするとEV値は一つ増えます。

EV値は、明るさが2倍、4倍、8倍と増えるにつれて、1、2、３と増え、逆に明るさが1/２、1/4、1/8と減ると、-1、-2、-3と減っていきます。

絞り値がF1、露光時間が1秒のときの露出値はEV０ですから、絞りf2.8、シャッタースピード（SS）1/30秒で適正露出となる時（絞りは固定）
SS 1/30秒＝EV８
SS 1/60秒＝EV7
SS 1/125秒＝EV6
SS 1/30秒＝EV8
SS 1/15秒＝EV9
SS 1/8秒＝EV10
となります。

No.3 回答者： XR500 回答日時： 2018/11/07 20:20

水道に例えて言うと、コップに水を注ぐ場合

蛇口を捻る量（これが絞り）が同じなら
水を出している時間（これがシャッター速度）が長ければ長いほど
水（これが光、つまり画像の明るさ）の溜まる量が多くなる。

関係を表すとすれば、水を出している時間が倍になれば水の量も倍になる、ということ。
同時に、蛇口を捻る量が大きくなれば短い時間でも同じ量の水を出せる、ということです。

No.2 回答者： ShowMeHow 回答日時： 2018/11/07 19:02

絞りが一定であるとした場合、

シャッタースピードｘレンズに当たっている光量＝明度
みたいなことかな。

シャッタースピードが2倍になるというのが、
1/250→1/125　っていう意味だとすると、
素子に当たる光の量も2倍になる。

No.1 回答者： fakeflake 回答日時： 2018/11/07 18:42

単純です。

シャッタースピードが2倍になれば、撮像センサーに当たる光の量は半分になります。3倍ならば1/3、4倍で1/4です。遅くなった場合はその逆です。