カワセミ道場 #006

その連写、本当に動体で使えますか？

メカシャッターと電子シャッターを学ぼう

こんにちは、夢雨小梅です。
前回はセンサーの構造や読み出し速度について勉強しました。
裏面照射、部分積層、積層。
そして、同じ画素数や同じ連写速度でも、センサーをどれだけ速く読み出せるかで動体撮影の性能は変わってくる。
今回はその続きです。
テーマはシャッター。
といっても、
カワセミなら1/4000秒！
晴れていれば1/8000秒！
というシャッタースピードの設定を覚える回ではありません。
今回覚えてほしいのは、
メカシャッターと電子シャッターは何が違うのか。
そしてもう一つ。
30コマ、60コマ、120コマという数字だけで、動体撮影に強いカメラだと判断してはいけない。
ここです。
今回はちょっと難しいですwww
でも、これを知っているとカメラのスペック表を見るのが一気に面白くなります。

なんでこんなことまで勉強したの？

センサー、シャッター、読み出し速度、ローリングシャッター……
カワセミ撮影を始めた頃の私は、こんなところまで気にしてカメラを見ていませんでしたwww
でも飛び込みを撮り続けていると、
同じ電子シャッターなのに、なぜカメラによって歪み方が違うのか。
連写コマ数が多いカメラほど、本当に動体撮影に強いのか。
そんな疑問が次々に出てきます。
そして調べ始めたら、どんどん深みにハマりましたwww
ここまで勉強した一番の理由は単純です。
次のZ9が出たとき、本当に買い替える価値があるのか自分で判断したかったからwww
新型カメラが発表されれば、
30コマ/秒！
60コマ/秒！
120コマ/秒！
新型センサー！
新画像処理エンジン！
魅力的な数字がたくさん並びます。
でも、その数字が自分の撮影にどう効くのか分からなければ、本当に進化したのか自分では判断できません。
せっかく高いお金を払うんです。
自分で分かったうえで選んだ方が楽しいでしょwww
今回の道場では、私がカワセミ撮影を続ける中で覚えてきたことを、できるだけ分かりやすく一緒に紐解いていきたいと思います。

まずはメカシャッター

メカシャッターには、先幕と後幕があります。
先幕が走って露光を開始し、その後を後幕が追いかけて露光を終了します。
比較的遅いシャッタースピードなら、
先幕が開く
↓
センサー全面が露光する
↓
後幕が閉じる
という動きができます。
では、1/8000秒のような高速シャッターではどうなるでしょう。
ここが今回、最初に覚えてほしいところです。
1/8000秒だからといって、シャッター幕がセンサーの端から端まで1/8000秒で走っているわけではありません。
かなり単純化して考えると、
先幕が走り始める
↓
約1/8000秒後に後幕が追いかける
というイメージです。
先幕が開き切る前に後幕が追いかけてくるので、二枚の幕の間には細い隙間ができます。
この細い隙間がセンサー上を移動しながら、一枚の写真を作ります。
これがスリット露光です。
つまり1/8000秒という数字は、
センサー上の一点が光を受けている時間。
シャッター幕がセンサー全面を走り切る時間ではありません。
ここ、かなり大事です。

電子シャッターも考え方は似ている

電子シャッターには、当然ながら物理的なシャッター幕がありません。
その代わり、センサー上で電子的に露光を開始し、順番に露光を終了して読み出していきます。
かなり単純化すれば、
メカシャッター
→物理的な先幕と後幕
電子シャッター
→電子的な露光開始と露光終了・読み出し
こんなイメージです。
メカシャッターは物理的な幕を高速かつ正確に動かさなければならないため、機械としての限界があります。
多くのカメラで最高シャッタースピードが1/8000秒程度なのも、この辺りが関係しています。
一方、電子シャッターには物理的な幕がありません。
電子的に露光を制御できるので、1/16000秒や1/32000秒といった非常に短い露光時間も可能になります。
ただし、ここで絶対に勘違いしてはいけません。
1/32000秒で撮れる＝センサー全面を1/32000秒で読み出している
ではありません。
シャッタースピードとセンサーの読み出し速度。
この二つは別物です。
💡厳密には電子シャッターの最高シャッタースピードは、センサー全面の読み出し速度だけで決まるわけではありません。センサーや露光制御の設計なども関係します。

💡文字だけで申し訳ありませんwww

本当はこのスリット露光、イラストを交えて説明したかったんです。
文章だけより図があった方が絶対分かりやすい。
そう思って何度か作ってみたのですが……
正確で、なおかつ初心者にも分かりやすい図を作るのが難しすぎて挫折しましたwww
もし、
先幕と後幕？
スリットが走る？
電子シャッターも似たようなことをしてる？
この辺りがまだイメージしづらい方は、カメラ部TVさんの
電子シャッターは本当に高速なのか？
スリット露光がわかる
という動画が非常に分かりやすいので、ぜひ参考にしてみてください。
私もシャッターについて勉強していたときに、とても参考になりました。
ちなみに……
完全に腹落ちするまで5回くらい見ましたwww
一度で全部理解できなくても大丈夫です。
今回まず覚えてほしいのは、
シャッタースピードとセンサーの読み出し速度は別物。
これです。

では、読み出し速度って何？

前回も登場した読み出し速度。
電子シャッターでは、センサーの各ラインを順番に読み出して一枚の画像を作ります。
そこで重要になるのが、
一枚の画面を端から端まで読み出すのに、どれくらい時間がかかるのか。
例えば同じ1/8000秒で撮影していても、読み出しの速いセンサーと遅いセンサーでは結果が違います。
画面上部を記録した瞬間と、画面下部を記録した瞬間には時間差があるからです。
その間にもカワセミは動いています。
ここから高速動体撮影で大きな問題が出てきます。

💡自分のカメラの読み出し速度って、どこを見ればいいの？

ここまで読んで、
私のカメラって何秒なの？
と思いますよね。
ところが困ったことに、センサーの読み出し速度はメーカーのスペック表にそのまま載っていないことが多いです。
そこで一つの手掛かりになるのが、
電子シャッター使用時のフラッシュ同調速度、X同調です。
Nikonはこの辺りが比較的分かりやすい。
例えば私が使っているZ9。
Z9にはメカシャッターがありません。
フラッシュ同調速度は通常1/200秒で、設定によって1/250秒も使用できます。
そしてZ6III。
電子シャッター使用時のフラッシュ同調速度は1/60秒です。
外部測定では静止画電子シャッターの読み出し速度が、
Z9　約1/270秒級
Z6III　約1/70秒級
とされています。
並べてみると、
Z9
読み出し：約1/270秒級
X同調：1/200秒
設定により1/250秒
Z6III
読み出し：約1/70秒級
電子シャッター時X同調：1/60秒
こうして見ると関係が分かりやすいですよね。
もちろん、
X同調速度＝センサー読み出し速度
ではありません。
メーカー側の制御やマージンなどもあるので、X同調速度だけを見て正確な読み出し時間を求めることはできません。
でも電子シャッターで通常のフラッシュを画面全体に同調させるには、それだけ高速にセンサーを走査する必要があります。
なので、
電子シャッター時のX同調速度は、そのカメラの読み出し性能を知る一つの手掛かりになる。
私は新しいカメラが発表されたとき、ここも見るようになりましたwww
30コマ/秒‼︎
だけじゃなく、
ところで電子シャッターのX同調は何分の1秒？
こんなところを見ると、そのカメラの違った一面が見えてきます。

読み出しが遅いと何が起こる？

例えばカワセミが高速で飛んでいるとします。
画面上部を読み出したときのカワセミと、画面下部を読み出したときのカワセミでは、すでに位置や翼の形が変わっています。
それを一枚の写真としてつなぎ合わせる。
すると、
嘴が曲がる。
翼の形がおかしい。
体が斜めに伸びる。
こうした現象が起こることがあります。
これがローリングシャッター歪みです。
ここで重要なのは、
SSを1/8000秒にしたから解決するわけではない
ということ。
1/8000秒なら、一部分を見れば翼の動き自体はしっかり止まっているかもしれません。
でも画面の上と下を記録した時刻が違う。
すると、
動きは止まって見えるのに、形が歪んでいる。
こんな写真が出来上がります。

じゃあ読み出しが遅いカメラは電子シャッター禁止？

ここも、そんな単純な話ではありません。
むしろカワセミ撮影では、ここが面白いところです。
例えばセンサー全面の読み出しに1/150秒かかるカメラがあったとします。
1/150秒。
カワセミの飛翔を撮るには遅そうですよね。
でも20m先のカワセミが、画面の高さの10％程度しか占めていなかったらどうでしょう。
ものすごく単純化して考えれば、カワセミの頭から尾までを走査する時間差は全面の約10％。
1/150秒の10％なら、
約1/1500秒。
カワセミそのものに生じる時間差は、かなり小さくなります。
つまり、
読み出しの遅いカメラだから電子シャッターは全部ダメ！
という話ではありません。
被写体が画面の中でどれくらいの大きさなのか。
これもローリングシャッターを考えるうえで重要なんです。

大きく写せば話は変わる

同じカメラでも、カワセミが画面いっぱいに写っていたらどうでしょう。
画面の上から下までカワセミが存在する。
そうなると頭を読み出した時刻と尾を読み出した時刻の差が大きくなるので、ローリングシャッター歪みも目立ちやすくなります。
さらにもう一つ。
カワセミを追ってレンズを振ったときの背景。
飛んでいるカワセミを追いかけて、超望遠レンズを横に振ります。
カワセミ自体は画面内で小さいので、それほど歪んで見えない。
ところが背景は画面全体に存在しています。
センサーを読み出している間にもカメラ自体が動いているので、背景の木や建物が斜めに傾いたり歪んだりすることがあります。
カワセミは普通なのに、
背景だけグニャッwww
こんなことも起こるわけです。

じゃあ、どのくらい速ければ使えるの？

ここに絶対的な線を引くことはできません。
被写体の速度、大きさ、移動方向、カメラの振り方によって変わるからです。
ただ、カワセミ撮影という用途だけで私なりの目安を作るなら、
1/200～1/300秒級
かなり高速。高速動体でも電子シャッターを積極的に使いやすい領域。
1/100～1/150秒級
画面内で小さく写るカワセミなら、十分実用になる可能性がある。
1/60～1/80秒級
条件付き。被写体サイズや動き、パンによる背景の歪みまで意識したい。
それよりさらに遅くなるなら、高速動体ではメカシャッターを使う意味が大きくなる。
私はこんなふうに考えています。
もちろん、これは絶対的な基準ではありません。
むう的カワセミ撮影の目安www
くらいに考えてください。

30コマ/秒だから動体に強い？

さて。
ここからが今回、一番言いたかったところですwww
カメラのスペック表を見ると、
電子シャッター30コマ/秒！
なんて書いてあります。
めちゃくちゃ動体に強そうですよね。
でも……
その30枚、一枚を何秒で読み出しています？
ここを見てほしい。
連写速度とセンサーの読み出し速度は別物です。
例えばCanon EOS R7。
電子シャッターでは最高約30コマ/秒。
メカシャッター／電子先幕では最高約15コマ/秒です。
数字だけ見れば、
電子30コマ一択じゃん！
と思いますよね。
でも電子シャッターでは、被写体や撮影条件によってローリングシャッター歪みが発生する可能性があります。
だから高速動体なら、
30コマ欲しいから電子！
だけではなく、
歪みを抑えたいから15コマのメカを使う。
これも立派な選択肢です。
シャッターの仕組みを理解していれば、自分の撮影に合わせて選べるんです。

ミドルクラスじゃダメなの？

全然そんなことはありません。
例えばNikon Z6III。
24MPの部分積層型CMOSセンサーを搭載しています。
Z9ほど高速ではありませんが、静止画電子シャッターの読み出しは外部測定で約1/70秒級。
これを、
Z9より遅いからダメ！
で終わらせる必要はありません。
先ほどのカワセミの大きさの話を思い出してください。
遠距離で小さく写るカワセミなら、カワセミそのものを走査する時間差はもっと短くなります。
条件を理解したうえで電子シャッターを使う。
問題が出そうならメカシャッターを使う。

仕組みを知っていれば選択肢が増えるんです。

そして私のZ9も斬りますwww

ここまで他のカメラを例にしてきました。
自分のカメラにも同じことを言わなければフェアじゃありませんwww
Z9にはハイスピードフレームキャプチャー＋があります。
C60なら約60コマ/秒。
C120なら約120コマ/秒。
120コマですよwww
数字だけ見れば、
カワセミ撮るならC120最強じゃん‼︎
となりそうです。
私は使いませんwww
ここで知っておいてほしいのが、ハイスピードフレームキャプチャー＋は、私が普段使っている通常のRAW20コマ/秒とは記録方式もセンサーの読み出し条件も違うということです。
C60/C120はJPEG記録。
C120では約11MPになります。
つまり、普段私が使っている45MPのRAWを、そのままの条件で毎秒120枚読み出しているわけではありません。
Z9は通常の静止画撮影では約1/270秒級という非常に高速なセンサー読み出しが大きな武器です。
ところが高速連写では、記録する画素数やデータ形式、センサーの読み出し方法が通常のRAW20コマ/秒と同じではありません。
ここは動画撮影にも似た考え方です。
Z9も動画では撮影モードによって静止画RAWほど高速な全面読み出しにはならず、外部測定では約1/70秒級となる条件もあります。
Z6IIIの静止画電子シャッターが約1/70秒級でしたよね。
そして、この読み出し速度の違いが影響するのが、
ローリングシャッター歪みとAFです。
ここまで読んできた方なら、もう理由は分かってきたと思いますwww
読み出しに時間がかかれば、画面の上と下を記録する時間差が大きくなる。
つまり高速で飛ぶカワセミでは、ローリングシャッター歪みの影響も大きくなりやすい。
そしてもう一つがAF。
これは私自身がカワセミで何度も使い比べた実感ですが、ハイスピードフレームキャプチャー＋では通常のRAW20コマ/秒よりAFの歩留まりが落ちます。
高速で画像を読み出して記録しながら、その間にもAF演算を続けなければならない。
コマ数を増やすことと、一コマ一コマのAF精度を高く保つことは同じではありません。
だから私の場合、
コマ数は増える。
RAWは失う。
モードによっては画素数も減る。
読み出し条件も変わる。
ローリングシャッターの影響も変わる。
そして実際に使うとAFの歩留まりも落ちる。
だったら私は、
RAW20コマ/秒を選びます。
120という大きな数字より20を選ぶ。
スペック表だけ見れば120の方が凄い。
でもカワセミの飛び込みを撮るという私の目的では、20の方が使いやすい。
連写コマ数だけでは動体撮影能力を判断できない。
これが今回伝えたかったことを、一番分かりやすく表しているかもしれません。

じゃあフラッグシップは何が違うの？

ここまで理解すると、各社のフラッグシップを見る目も少し変わってきます。
高速な積層型センサー。
あるいは、さらに高速な読み出しを実現するセンサー。
なぜそんな高価なものを搭載するのか。
単純に連写コマ数を増やすためだけではありません。
電子シャッターでも高速動体をできるだけ正しい形で記録する。
ここにも大きなお金がかかっています。
だから、
フラッグシップじゃなきゃカワセミは撮れない！
という話ではありません。
高速読み出しなら電子シャッターを積極的に使う。
そこまで速くなければ条件を理解して使う。
読み出しが遅く、歪みが問題になるならメカシャッターを使う。
それでいいんです。

💡読み出し速度はEVFにも効いてくる

最後にもう一つ。
ここまでセンサーの読み出し速度を、主に撮れる写真の話として説明してきました。
でも高速なセンサーや、それを処理する仕組みの恩恵はそれだけではありません。
EVFでカワセミを追うときにも関係してきます。
最近ではブラックアウトフリーを謳うカメラも増えました。
でも私は、
ブラックアウトフリー＝全部同じ
だとは思っていません。
特にZ9。
私がZ9を使っていて、今でも凄いと思っている部分の一つがEVFです。
カワセミを追ったときの遅延の少なさ。
連写中にも像が途切れず、被写体を追い続けられる。
高速動体では、この差がかなり大きい。
Z9ではNikonがデュアルストリーム技術と呼ぶ仕組みを採用し、撮影画像の記録とライブビュー表示のデータを並行して処理しています。
これがZ9のReal-Live Viewfinderにつながっています。
カワセミのような小さくて速い被写体では、
AFが合う。
連写できる。
それだけでは足りません。
そもそもファインダーの中で追い続けられるのか。
ここも立派な動体性能です。

大きな数字だけ見ない

今回はかなり難しい稽古になりましたwww
全部を覚える必要はありません。
今回の道場で一つだけ持ち帰ってもらうなら、
連写速度とセンサー読み出し速度は別物。
これだけでも十分です。
30コマ/秒！
60コマ/秒！
120コマ/秒！
という数字を見たとき、
すげぇ‼︎
だけで終わらず、
で、センサーの読み出し速度は？
と思えるようになったら、今回の稽古は成功ですwww
そして、
電子シャッターで問題なく使えるのか。
条件を理解すれば使えるのか。
素直にメカシャッターを使った方がいいのか。
自分の撮影に合わせて判断できるようになる。
私がセンサーやシャッターについて勉強し始めた理由も、結局ここでした。
次のZ9が出たとき、
新型だから欲しい！
ではなく、
センサーの読み出しは？
RAWでは何コマ？
AFは？
EVFは？
そして、
これは私のカワセミ撮影に、本当に効く進化なのか？
自分で判断したい。
その方がカメラって絶対面白いでしょwww
少し難しい回でしたが、ここまで読んでいただきありがとうございました。
次回のカワセミ道場も、一緒に稽古していきましょう！

今回登場した機材

今回の記事では、私が実際にカワセミ撮影で使用しているNikon Z9とZ6IIIを例に、電子シャッターやセンサー読み出し速度について紹介しました。
Z9は決して安いカメラではありません。
でもカワセミの飛び込みを追い続けていると、高速な積層型センサー、電子シャッター、AF、そしてReal-Live Viewfinder。
それぞれが単独で存在しているのではなく、全部が動体撮影のためにつながっているカメラなんだと感じます。
一方のZ6IIIは、部分積層型センサーを採用しながらメカシャッターも残しているので、撮影条件に合わせて使い分けられるのが面白いところ。
カメラ選びでは連写コマ数だけでなく、
自分が何を撮りたいのか。
そこから選んでみてください。
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