5. ノイズのない写真を撮影する方法

ノイズとは何か

ノイズはデジタル技術の副作用です。カメラのセンサーが画像信号を取り込む際、その信号のごく一部にエラーが生じ、ノイズになります。画像の中では、ノイズは正常な画素に混ざったランダムなザラザラした画素として現れるため、ノイズは画像の自然で滑らかな移り変わりとくっきりしたシャープさを損ないます。

暗い部分ではノイズが多くなります

デジタルでは、ノイズは常に低い値を持つため、ノイズは明るい部分よりも暗い部分にはるかに多く存在します。ノイズはセンサーが取り込む信号量よりもゆっくり増えるエラーなので、多くの階調で表される明るい部分では、ノイズのS/N比（SNR）が高くなります。一方、暗い部分は少ない階調で表されるため、S/N比は低くなります。

S/N比が高いことは画質が高いことを意味し、これこそがデジタル写真で目指したい目標です。

露出不足にするとノイズが増える理由

画像は画素で構成され、画素はさまざまな明暗の階調で表示されて、デジタル画像の最も明るい部分から最も暗い部分までのディテールを再現します。上で述べた最も明るい部分から最も暗い部分までの光の差をダイナミックレンジといい、絞りの段、つまりf値の段、略して「段」で測ります。カメラがこの光のデータをRAWファイルに記録するとき、各光の領域の各段は、その領域に合った明るさを持ついくつもの階調で表されます。

デジタルでは、画像の明暗の各領域の各段は、画像ファイルが持つ階調（例：14ビットのファイルは16,384段階の階調）を均等に分け合うのではなく、次のアルゴリズムに従います：最も明るい領域の1段目は画像ファイルが持ちうる全階調の50%を占め、2段目は残りの50%、つまり全体の25%を占め、続く3段目は残りの50%、つまり全体の12.5%を占め、以下同様に、最後の段、つまりセンサーが捉えられる最も暗い領域の光を担う段まで続きます。

デジタルカメラはこのようにデータを記録するため、デジタル写真では非常に重要な2つのことを覚えておく必要があります： 1. 1段アンダーで撮ると画像の階調の50%を失い、2段アンダーで撮ると75%もの階調を失います。 2. 明るい部分は画像ファイルの階調の大半を占め、暗い部分よりノイズが少ないため、明るい部分を優先して露出を決めてください。 注意：自動測光で撮影すると、スポット測光、中央重点測光、マルチパターン測光のどれを使っても、いずれの場合も最適にはなりません。

記録される階調が少ないほど、ノイズが多くなります

ノイズは階調の総数に占める誤差の割合なので、ファイルに記録される階調が少ないほどノイズは多くなり、逆に記録される階調の総数が多いほどノイズは少なくなります。最適な露出で撮影すれば（カメラのセンサーが許す最大の数の階調を画像ファイルに記録すれば）、ノイズは最も少なくなり、画像はセンサーが許す限りきれいになります。

こちらも参照：ヒストグラムで露出を最適化する方法

現像で画像を明るくするとノイズが増える

画像を明るくする必要があるということは、画像が暗く、最も明るい領域の段にデータがない、またはデータが少ないということです。上で分析したとおり、1段目（最も明るい段）だけでセンサーが捉えられる画像の階調の50%を占めるため、そこが最適化されていないと階調の損失が大きすぎます。これがノイズを最も多く生む、よくあるケースです。

そのうえ、暗い部分はもともと明るい部分よりノイズを多く含んでいるため、明るくするとノイズがあらわになります。処理で明るくするほど、ノイズは目立ちます。

解決策：カメラのセンサーが許す最も最適な露出で撮影する

画像の階調をできるだけ多く画像ファイルに記録するには、明るい部分に合わせて露出を決め、ヒストグラムがグラフの右端にちょうど届くようにするべきです。こうすると、画像が表現したいよりも明るくなることがありますが、RAWファイルを現像するときに画像を暗く調整できるので、それで問題ありません。画像を暗くしても画質は下がらず、ノイズも増えません。

これは、逆光の写真、日の出、日没、夜の街の長時間露光、月や星など、暗い部分が多い写真ではさらに重要です。

現像でホワイトバランスを変えるとノイズが増える

現像で色を変えることでもノイズが現れるのは、色ごとに明るさの階調が異なり、たとえば黄色は青より明るい階調を持つからで、そのため、ホワイトバランスで色温度のK値を上げるときのように、暗い階調の色（例：青）から明るい階調の色（例：黄色）へ変えると、同時に画像の明るさも上げることになり、その結果ノイズが増えますが、色による明るさの変化はわずかなので、色を変えることによるノイズへの影響も、変化の大きさにもよりますが小さなものです。

解決策：撮影時にホワイトバランスを正しく設定する

表現したいとおりにホワイトバランスを設定し、現像で大きく調整する必要を減らしましょう。

迷ったときは、暖かいホワイトバランスは寒色のホワイトバランス（K値が低い）より明るい階調を持つので、思っているより少し暖かめ（K値が高め）のホワイトバランスを使うとよいでしょう。処理でホワイトバランスを補正するときは画像を暗くするだけなので、ノイズは増えません。ヒストグラムで露出を最適化する方法に従って撮影すれば、画像をさらに明るくしなくても明るさに余裕があります。

センサーが熱くなるとノイズが増えます

センサーが熱くなると、センサー内のフォトダイオードでリークが起きてエラーが生じ、それがノイズになります。

解決策：カメラのセンサーを冷たく保つ

• カメラを日なたに置きっぱなしにするのは控え、必要なときは傘で日陰を作りましょう。
• ライブビューはセンサーを使い続けてセンサーを熱くするため、ライブビューの長時間使用は控えましょう。
• シャッターが開いたままになり、センサーが働き続けて熱くなるため、狙った効果に必要な時間より長く露光するのは控えましょう。

画像をトリミングまたは拡大するとノイズが増えます

同じサイズで、ほかの条件もすべて同じく最適な場合、画像がセンサーの全面を使っている、つまりトリミングせずにそのまま撮影されたものであれば、その画像のデータ量が最も多くなります。広く撮ってあとからトリミングすると、切り取った部分は画像のより小さな一部となり、同じサイズで表示やプリントをすると、拡大されたトリミング画像はデータが少ないため、トリミングしていない画像よりもノイズが目立ちます。

ISO感度を上げるとノイズが増えます

ISO感度を上げると、センサーの信号を増幅し、ノイズを多く生みます。初期設定のISO感度を使いましょう：フルサイズ機では通常100、APS-C機でも通常100です。

ただし実際には、狙ったシャッタースピードに設定する必要があるときは、画質に影響を与えずにISO感度を±2段の範囲で変えることもできます。さらに、新しい世代のカメラではISO 1600以上も使え、それでも画像は初期設定のISO感度とほぼ同じくらい良好です。たとえば、カメラの初期設定のISO感度が100だとします。その場合、50、100、200から400まで使っても画像は良好です。

センサー上のダイオードの密度が高くなるとノイズが増えます

同じ画素数では、小さなセンサーはダイオードが密に配置されているため、大きなセンサーのように間隔が広い場合よりも熱を持ちやすく、リークしやすく、ノイズが出やすくなります。カメラを買うときは、予算が許すなら、APS-C機よりフルサイズ機を買うとよいでしょう。同様に、センサーサイズが同じでほかの条件も同じなら、画素数が低いカメラのほうがノイズは少なくなります。