cedec 2012　実践！シネマティックレンズエフェクト

実践！実践！シネマティックレンズエフェシネマティックレンズエフェ

クトクト―― 光学に基づいたボケ味の表現光学に基づいたボケ味の表現――

―― アナモルフィックレンズエフェアナモルフィックレンズエフェクトクト――

シリコンスタジオ株式会社シリコンスタジオ株式会社リサーチ＆デベロプメント部リサーチ＆デベロプメント部

川瀬正樹川瀬正樹[email protected]@siliconstudio.co.jp

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本日の内容本日の内容

• 光学に基づいたボケ味の表現• アナモルフィックレンズエフェクト• まとめ

• リアルタイムデモリアルタイムデモ

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光学に基づいたボケ味の表現光学に基づいたボケ味の表現

• レンズの収差とボケ味• CEDEC 2008 案• 収差マップ改良• 口径食• 高速化• 実装結果

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アナモルフィックレンズエフェアナモルフィックレンズエフェクトクト• アナモルフィック（アナモフィック）レ

ンズ• アナモルフィックレンズの特徴• アナモルフィックレンズフレア• 楕円ボケと周辺減光• 縦横フォーカスのズレ• その他


従来とは一線を画す表現のために従来とは一線を画す表現のために

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ボケ味（ボケ味（ BokehBokeh ））

• 主にレンズの収差に起因するボケの風味主にレンズの収差に起因するボケの風味– 収差および補正しきれない残存収差による個収差および補正しきれない残存収差による個

性性• 本来は歓迎されないアーティファクト本来は歓迎されないアーティファクト

– 写真らしさを感じさせる要因の一つ写真らしさを感じさせる要因の一つ

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さまざまなボケ味さまざまなボケ味

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• CEDEC 2008 CEDEC 2008 で提案した手法の実装で提案した手法の実装• なぜシミュレーションをするのか？なぜシミュレーションをするのか？

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なぜシミュレーションするのかなぜシミュレーションするのか？？• ボケ画像をマッピングするだけでは駄目ボケ画像をマッピングするだけでは駄目

か？か？

• 実際のレンズで起こるボケ味実際のレンズで起こるボケ味– フォーカス前後でのボケ味の変化フォーカス前後でのボケ味の変化– 複雑な口径食の変化複雑な口径食の変化– 絞りの状態によるボケ形状の変化絞りの状態によるボケ形状の変化– さまざまなレンズの個性の表現さまざまなレンズの個性の表現

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非常に複雑な変化がある非常に複雑な変化がある

• アーティストが設定するには限界があるアーティストが設定するには限界がある

• シミュレーションなら比較的容易に利用でシミュレーションなら比較的容易に利用できるきる– アニメーションを手付けしなくても良いアニメーションを手付けしなくても良い– 誰でもある程度のリアルさを手軽に表現できる誰でもある程度のリアルさを手軽に表現できる

• 厳密に正しい必要はない厳密に正しい必要はない– 変化がそれらしく自動的に起こることが重要変化がそれらしく自動的に起こることが重要

• もちろん正確に越したことはないもちろん正確に越したことはない

球面収差球面収差

Spherical aberrationSpherical aberrationCEDEC 2008CEDEC 2008 復習復習

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球面収差球面収差

• Spherical aberrationSpherical aberration• レンズ中央と周辺での焦点距離のズレレンズ中央と周辺での焦点距離のズレ

– 屈折した光線が等距離に焦点を結ばない屈折した光線が等距離に焦点を結ばない• 球面レンズで発生球面レンズで発生

– レンズの屈折面が球面であるために発生レンズの屈折面が球面であるために発生

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球面収差の原理球面収差の原理

• 周辺部ほど焦点距離が近くなる周辺部ほど焦点距離が近くなる

レンズ中央以外の実際の焦点距離レンズ中央以外の実際の焦点距離

近軸理論上の焦点距離近軸理論上の焦点距離

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球面収差によるボケ方球面収差によるボケ方

光線の収束光線の収束

光線がもっとも収束する距離（実質的な焦点面）光線がもっとも収束する距離（実質的な焦点面）

近軸理論上の焦点距離近軸理論上の焦点距離

シャープな前ボケ（輪郭強調）シャープな前ボケ（輪郭強調）ソフトな後ボケソフトな後ボケ

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球面収差の補正球面収差の補正• ダブレットレンズ（ダブレットレンズ（ Doublet lensDoublet lens ）を利用）を利用

– 凸レンズと凹レンズの二枚を組み合わせる凸レンズと凹レンズの二枚を組み合わせる• 凹レンズでは収差が逆になることを利用して打ち消す凹レンズでは収差が逆になることを利用して打ち消す

– 完全な補正はできない完全な補正はできない

• トリプレットレンズ（トリプレットレンズ（ Triplet lensTriplet lens ）を利用）を利用– ダブレットにさらに一枚レンズを加えて過剰な補正を打ち消すダブレットにさらに一枚レンズを加えて過剰な補正を打ち消す– 完全ではないがかなり良好な補正が可能完全ではないがかなり良好な補正が可能

• 非球面レンズ（非球面レンズ（ Aspherical lensAspherical lens ）を利用）を利用– 屈折面が球面ではない特殊なレンズ屈折面が球面ではない特殊なレンズ– 球面収差については完全な補正が可能球面収差については完全な補正が可能

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ダブレットによる適正補正ダブレットによる適正補正

• 完全な補正はできない完全な補正はできない• 補正しない場合と逆に近いボケ味（より複雑）補正しない場合と逆に近いボケ味（より複雑）

– 前ボケはソフトでかつ中央部がやや暗い前ボケはソフトでかつ中央部がやや暗い– 後ボケはシャープでかつ中央部がやや明るい後ボケはシャープでかつ中央部がやや明るい

レンズの中央以外の焦点距離レンズの中央以外の焦点距離

光束がもっとも収束する距離（実質的な焦点面）光束がもっとも収束する距離（実質的な焦点面）

前ボ前ボケケ

後ボ後ボケケ

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球面収差曲線（縦収差曲線）球面収差曲線（縦収差曲線）

• 中央から離れた周辺光の焦点位置のズレ中央から離れた周辺光の焦点位置のズレ– レンズへの光線の入射高を縦軸に、焦点距離を横軸にとるグラフレンズへの光線の入射高を縦軸に、焦点距離を横軸にとるグラフ

• 横軸の揺れ幅が小さい（縦の直線に近い）ほど良好な補正横軸の揺れ幅が小さい（縦の直線に近い）ほど良好な補正– シャープなフォーカスシャープなフォーカス– フラットなボケフラットなボケ

補正無し補正無しダブレットダブレットトリプレットトリプレット非球面レンズ非球面レンズ

レンズの中心レンズの中心

レンズの周辺レンズの周辺側側

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球面収差の方向とボケ味球面収差の方向とボケ味

補正無し補正無しダブレットダブレットトリプレットトリプレット非球面レンズ非球面レンズ

レンズの中心レンズの中心


前ボ前ボケケ

後ボ後ボケケ

レンズレンズ側側

レンズの反対レンズの反対側側

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球面収差の方向とボケ味球面収差の方向とボケ味

• レンズ端（グラフ上側）の焦点距離がレンズ側（グラフ左側）にずれる場合レンズ端（グラフ上側）の焦点距離がレンズ側（グラフ左側）にずれる場合– 前ボケがシャープ（輪郭）前ボケがシャープ（輪郭）

• レンズ端の焦点距離がレンズと反対側（グラフ右側）にずれる場合レンズ端の焦点距離がレンズと反対側（グラフ右側）にずれる場合– 後ボケがシャープ（輪郭）後ボケがシャープ（輪郭）

• 適切に補正されている場合適切に補正されている場合– 前ボケの中央はやや暗くなる前ボケの中央はやや暗くなる– 後ボケの中央はやや明るくなる後ボケの中央はやや明るくなる

前ボ前ボケケ

後ボ後ボケケ

レンズレンズ側側

補正無し補正無しダブレットダブレットトリプレットトリプレット非球面レンズ非球面レンズレンズの中レンズの中心心


レンズの反対レンズの反対側側

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球面収差の補正とボケ味球面収差の補正とボケ味

• 高度な補正ほどシャープなフォーカス高度な補正ほどシャープなフォーカス– ピントがくっきりと合うピントがくっきりと合う

• 一般に高級なレンズの方がフラットなボ一般に高級なレンズの方がフラットなボケケ

軸上色収差軸上色収差

Axial chromatic aberrationAxial chromatic aberrationCEDEC 2008CEDEC 2008 復習復習

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軸上色収差軸上色収差

• Axial chromatic aberrationAxial chromatic aberration– またはまたは Longitudinal chromatic aberrationLongitudinal chromatic aberration

• 光の波長による焦点距離のズレ光の波長による焦点距離のズレ– 屈折した光が等距離に焦点を結ばない屈折した光が等距離に焦点を結ばない

• 波長によって屈折率が異なるために発生波長によって屈折率が異なるために発生–分散（分散（ DispersionDispersion ））

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軸上色収差の原理軸上色収差の原理

波長ごとの焦点距離波長ごとの焦点距離

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軸上色収差のボケ方軸上色収差のボケ方

周辺部の光線の収束周辺部の光線の収束

前ボケ前ボケ後ボケ後ボケ

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軸上色収差の補正軸上色収差の補正

• 色消しレンズ色消しレンズ• ダブレットやトリプレットで補正ダブレットやトリプレットで補正

–分散特性の異なるレンズの組み合わせ分散特性の異なるレンズの組み合わせ– 複数の波長（色）を一定の距離に結像できる複数の波長（色）を一定の距離に結像できる– 全波長域での完全な補正はできない全波長域での完全な補正はできない

• 二次スペクトルが発生（残存色収差）二次スペクトルが発生（残存色収差）

– レンズの枚数や素材によって大きく性能が異レンズの枚数や素材によって大きく性能が異なるなる

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アクロマート（アクロマート（ AchromatAchromat ）レ）レンズンズ• Achromatic doubletAchromatic doublet

–低分散（クラウンガラス）の凸レンズ低分散（クラウンガラス）の凸レンズ– 高分散（フリントガラス）の凹レンズ高分散（フリントガラス）の凹レンズ–２つの波長を同じ距離に結像できる２つの波長を同じ距離に結像できる

• 例えば赤／青例えば赤／青• 他の波長（緑など）は補正できない他の波長（緑など）は補正できない

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アクロマートダブレットによるアクロマートダブレットによる補正補正

• 赤と青の焦点距離を一致させた場合赤と青の焦点距離を一致させた場合– 緑その他を一致させることはできない緑その他を一致させることはできない

• もし赤と緑を一致させるともし赤と緑を一致させると– 青は補正され過ぎて赤と緑の焦点距離からずれる青は補正され過ぎて赤と緑の焦点距離からずれる

波長ごとの焦点距離波長ごとの焦点距離

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補正なし補正なし



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色消しレンズによる補正色消しレンズによる補正

• 一般に球面収差の補正も同時に行う一般に球面収差の補正も同時に行う• それぞれの特徴が組み合わさったボケ味となるそれぞれの特徴が組み合わさったボケ味となる

– 球面収差の残存収差球面収差の残存収差• ソフト／シャープなエッジソフト／シャープなエッジ• 中央の暗部（穴）／鋭いピーク（芯）中央の暗部（穴）／鋭いピーク（芯）

– 軸上色収差の残存色収差軸上色収差の残存色収差• 同心円状の着色同心円状の着色

• ⇒⇒着色されたエッジや芯着色されたエッジや芯

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収差が補正されたボケ収差が補正されたボケ

• アクロマートによる補正アクロマートによる補正– 広く利用されている広く利用されている– 典型的な補正典型的な補正

• 前ボケに赤や紫のソフトな前ボケに赤や紫のソフトな輪郭が出やすい輪郭が出やすい

• 後ボケに緑や黄のシャープ後ボケに緑や黄のシャープな輪郭が出やすいな輪郭が出やすい


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赤いソフトな輪郭の前ボケ赤いソフトな輪郭の前ボケ

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緑のシャープな輪郭の後ボケ緑のシャープな輪郭の後ボケ

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収差が補正されたボケ収差が補正されたボケ

• 絞りが大きくピンボケが少ないボケ絞りが大きくピンボケが少ないボケ–大きな絞りで微妙にピントの外れたボケ大きな絞りで微妙にピントの外れたボケ– 残存収差が目立つ残存収差が目立つ

• フォーカスから遠い（大きな）ピンボケフォーカスから遠い（大きな）ピンボケ–大きなピンボケほど残存収差は軽減される大きなピンボケほど残存収差は軽減される

実装へ実装へ

CEDEC 2008 CEDEC 2008 での設計での設計

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テクスチャとしての設計テクスチャとしての設計

• ボケ形状は一般に二次元の情報ボケ形状は一般に二次元の情報– 二次元フィルタのカーネル二次元フィルタのカーネル

• レンズからの距離方向と合わせると三次元必要レンズからの距離方向と合わせると三次元必要– 金太郎飴のようなボリュームテクスチャ金太郎飴のようなボリュームテクスチャ– できれば二次元テクスチャに抑えたいできれば二次元テクスチャに抑えたい

• つまりはボケカーネルを一次元に抑えたいつまりはボケカーネルを一次元に抑えたい

• 等方的なカーネルなら一次元で良い等方的なカーネルなら一次元で良い– 円形絞り（同心円状のボケ）円形絞り（同心円状のボケ）– ボケの中心からの距離だけで決まるボケの中心からの距離だけで決まる

• ⇒⇒まずは円形絞りに限定まずは円形絞りに限定

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収差の反映収差の反映

• 球面収差と軸上色収差を考慮球面収差と軸上色収差を考慮– 色収差のために波長ごとにレイキャスト色収差のために波長ごとにレイキャスト

• 収差情報は波長別に用意収差情報は波長別に用意– 球面収差曲線は入射高と収束距離の関係を示す球面収差曲線は入射高と収束距離の関係を示す– レンズの屈折位置と結像点を結ぶ直線が光線の軌跡レンズの屈折位置と結像点を結ぶ直線が光線の軌跡

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テクスチャのマッピングテクスチャのマッピング

• 縦一列がレンズから等距離の光束の分布を表す縦一列がレンズから等距離の光束の分布を表す– 縦一列を切り出して環状にマッピング縦一列を切り出して環状にマッピング– これが実際のボケの画像となるこれが実際のボケの画像となる

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スペクトルをもっと細かく適用スペクトルをもっと細かく適用

• 数十種類以上の波長に分離数十種類以上の波長に分離– 収差の程度とテクスチャ上の分解能による収差の程度とテクスチャ上の分解能による– 収差パラメタはとりあえずＲＧＢから線形補間収差パラメタはとりあえずＲＧＢから線形補間

• 本来は波長で滑らかに変化するパラメタを用意すべき本来は波長で滑らかに変化するパラメタを用意すべき

• 最後にＲＧＢ値に変換最後にＲＧＢ値に変換

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収差によるボケ味の再現収差によるボケ味の再現

• 球面／色収差によるボケの特徴の再現球面／色収差によるボケの特徴の再現– ソフトフォーカスソフトフォーカス

• 完全にはフォーカスしない完全にはフォーカスしない

–赤いシャープなエッジをもつ前ボケ赤いシャープなエッジをもつ前ボケ–青～紫のソフトなエッジをもつ後ボケ青～紫のソフトなエッジをもつ後ボケ

• 右側はフォーカス付近の拡大右側はフォーカス付近の拡大

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ダブレットレンズのテクスチャダブレットレンズのテクスチャ

• 適当に作った収差曲線を使用適当に作った収差曲線を使用• 目的のレンズのデータがあればそれを利目的のレンズのデータがあればそれを利

用用–波長ごとの屈折後の光路さえ判れば生成可能波長ごとの屈折後の光路さえ判れば生成可能

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ダブレットレンズの収差マップダブレットレンズの収差マップ

• 右側はフォーカス付近の拡大右側はフォーカス付近の拡大

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ダブレット補正によるボケ味の再ダブレット補正によるボケ味の再現現• よく見られるタイプの補正レンズ（写真との比よく見られるタイプの補正レンズ（写真との比

較）較）– 前ボケに赤～紫のソフトなエッジと中央部の減衰前ボケに赤～紫のソフトなエッジと中央部の減衰– 後ボケに緑～黄のシャープなエッジと芯後ボケに緑～黄のシャープなエッジと芯

前ボケ前ボケ後ボ後ボケケ

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ダブレットによる補正（ダブレットによる補正（ 1/3″1/3″ＣＣＣＣＤ）Ｄ）• コンパクトデジカメなどの小型ＣＣＤカメラ用コンパクトデジカメなどの小型ＣＣＤカメラ用

レンズレンズ– グラフは縮尺が異なる（グラフは縮尺が異なる（ 3535㎜㎜フィルムのフィルムの 1/61/6 程度）程度）– 球面収差に比べ色収差の割合を大きくした球面収差に比べ色収差の割合を大きくした

• これはあくまで私的な経験則による判断これはあくまで私的な経験則による判断

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ダブレットによる補正（ダブレットによる補正（ 1/3″1/3″ＣＣＣＣＤ）Ｄ）• 基本的な性質は大型のダブレットと同じ基本的な性質は大型のダブレットと同じ

– 前ボケに赤～紫のソフトなエッジと中央部の減衰前ボケに赤～紫のソフトなエッジと中央部の減衰– 後ボケに緑～黄のシャープなエッジと芯後ボケに緑～黄のシャープなエッジと芯

• 色収差によるエッジ部の着色がやや強い色収差によるエッジ部の着色がやや強い

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ダブレットによる補正（ダブレットによる補正（ 1/3″1/3″ＣＣＣＣＤ）Ｄ）• コンパクトデジカメの写真との比較コンパクトデジカメの写真との比較

前ボケ前ボケ後ボ後ボケケ

改良改良

より実用的な方法へより実用的な方法へ

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CEDEC 2008 CEDEC 2008 案の問題点案の問題点

• 円形（開放）絞り限定円形（開放）絞り限定–多彩な絞りの状態を表現できない多彩な絞りの状態を表現できない

• テクスチャに無駄が多いテクスチャに無駄が多い– もっとも重要なフォーカス付近の情報が少ないもっとも重要なフォーカス付近の情報が少ない– フォーカス付近に詳細なテクスチャが別途必要フォーカス付近に詳細なテクスチャが別途必要

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テクスチャの無駄を少なくテクスチャの無駄を少なく• 深度ごとに光束の最大の広がり（ボケのサイズ）で正深度ごとに光束の最大の広がり（ボケのサイズ）で正規化規化– 収差が大きいタイプのフォーカス付近は依然やや無駄が多い収差が大きいタイプのフォーカス付近は依然やや無駄が多い

• この画像はフォーカス付近をかなり拡大しているので無駄が多くこの画像はフォーカス付近をかなり拡大しているので無駄が多く見える見える

• 実際にはあまり気にするほどではない実際にはあまり気にするほどではない

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最適化した収差マップ最適化した収差マップ• 収差およびその補正タイプ収差およびその補正タイプ

– 円形にマップした際の明るさが一定になるように正規化して格納円形にマップした際の明るさが一定になるように正規化して格納– 実際の格納値はさらにそれを二乗根して精度を有効活用実際の格納値はさらにそれを二乗根して精度を有効活用

• このスライドの画像は判りやすいようにさらに一部を少し明るく補正このスライドの画像は判りやすいようにさらに一部を少し明るく補正

球面収差補正なし球面収差補正なし

ダブレット補正（過剰補正）ダブレット補正（過剰補正）

非球面レンズ（色収差補正なし）非球面レンズ（色収差補正なし）

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最適化した収差マップ最適化した収差マップ

ダブレット補正（タイプ２）ダブレット補正（タイプ２）

収差なし（現実には存在しない）収差なし（現実には存在しない）

ダブレット補正ダブレット補正

トリプレット補正トリプレット補正

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多彩な絞り形状の表現多彩な絞り形状の表現

• 絞り形状の表現は重要絞り形状の表現は重要–５～８枚程度の絞りが一般的５～８枚程度の絞りが一般的– 絞りの状態によって円形から変化絞りの状態によって円形から変化

• 三次元テクスチャにする？三次元テクスチャにする？–金太郎飴のようなテクスチャ金太郎飴のようなテクスチャ– 絞り形状との組み合わせが多彩絞り形状との組み合わせが多彩– できれば二次元のままに抑えたいできれば二次元のままに抑えたい

• つまりボケカーネルは一次元のままに保ちたいつまりボケカーネルは一次元のままに保ちたい

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光軸からの距離で依存フェッチ光軸からの距離で依存フェッチ• 絞り形状から収差マップを間接参照絞り形状から収差マップを間接参照

– ルックアップテーブル生成ルックアップテーブル生成– 絞り形状テクスチャに光軸からの距離を格納絞り形状テクスチャに光軸からの距離を格納

• 絞りの中心からの距離？絞りの中心からの距離？

• 幾何光学では色変化は同心円状になるはず幾何光学では色変化は同心円状になるはず– 実際には絞り形状に依存して変化してい実際には絞り形状に依存して変化してい

る？る？

• 回折の影響を考慮？回折の影響を考慮？– 厳密には波動光学が必要厳密には波動光学が必要– 両方の組み合わせ両方の組み合わせ

• 同心円状の収差同心円状の収差• 回折による絞り形状依存の模様回折による絞り形状依存の模様

– 本来は回折の模様は絞るほど顕著になる本来は回折の模様は絞るほど顕著になる– 絞るほど減少する収差とは逆の性質絞るほど減少する収差とは逆の性質

– 実用上は波動光学はほぼ不用実用上は波動光学はほぼ不用• 絞りの形に参照距離を歪ませるだけでも充分絞りの形に参照距離を歪ませるだけでも充分

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光軸からの距離で依存フェッチ光軸からの距離で依存フェッチ• 中心からの距離を格納するのではなく中心からの距離を格納するのではなく

– 絞りのエッジ部分までの距離の比率を格納絞りのエッジ部分までの距離の比率を格納• これでほぼ充分な画像にマップできるこれでほぼ充分な画像にマップできる• 実装の都合上白黒反転して格納している実装の都合上白黒反転して格納している

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収差マップの間接参照マップ収差マップの間接参照マップ

• あらゆる絞り形状に対応できるあらゆる絞り形状に対応できる– ボケ（収差）マップとは独立に用意できるボケ（収差）マップとは独立に用意できる– 絞り具合による羽根のカーブも再現可能絞り具合による羽根のカーブも再現可能

• 絞りの状態ごとにそれぞれ用意絞りの状態ごとにそれぞれ用意

– さらには星型やハート型など何でも可能さらには星型やハート型など何でも可能

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• 各種絞り羽枚数と絞りの状態各種絞り羽枚数と絞りの状態開放絞り開放絞り絞り込んだ状態絞り込んだ状態

４枚絞り４枚絞り

５枚絞り５枚絞り

６枚絞り６枚絞り

７枚絞り７枚絞り

少し絞った状態少し絞った状態

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• 開口部分だけをマスクしたもの（確認用開口部分だけをマスクしたもの（確認用））開放絞り開放絞り絞り込んだ状態絞り込んだ状態

４枚絞り４枚絞り

５枚絞り５枚絞り

６枚絞り６枚絞り

７枚絞り７枚絞り

少し絞った状態少し絞った状態

口径食口径食

Optical VignettingOptical Vignetting

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口径食口径食

• 口径食（口径食（ Optical VignettingOptical Vignetting ））– 画面の端のボケの一部が欠ける画面の端のボケの一部が欠ける

• ボケがレモン形や半月形のようになるボケがレモン形や半月形のようになる

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口径食の原因口径食の原因

• レンズの鏡筒によって光が遮られるためレンズの鏡筒によって光が遮られるため–斜めから来た光がフィルムに届かない斜めから来た光がフィルムに届かない– その分光量が落ち周辺減光を引き起こすその分光量が落ち周辺減光を引き起こす

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ff

ffa’a’

b’b’

前ボケ（実際の大きさ）前ボケ（実際の大きさ）

合焦位置合焦位置

欠けない範囲

欠けない範囲

完全蝕完全蝕

部分蝕部分蝕

フィルム位置フィルム位置レンズの絞りレンズの絞り

レンズ後部による口径食（前ボケ）レンズ後部による口径食（前ボケ）f f のの 3.0 3.0 倍の距離にフォーカス倍の距離にフォーカスf f のの 2.0 2.0 倍の距離の光点のボケ倍の距離の光点のボケ

6363

ff

ffa’a’

b’b’

後ボケ（実際の大きさ）後ボケ（実際の大きさ）

欠けない範囲

欠けない範囲

完全蝕完全蝕

部分蝕部分蝕

レンズの絞りレンズの絞り

レンズ後部による口径食（後ボケ）レンズ後部による口径食（後ボケ）f f のの 3.0 3.0 倍の距離にフォーカス倍の距離にフォーカスf f のの 6.0 6.0 倍の距離の光点のボケ倍の距離の光点のボケ合焦位置合焦位置

フィルム位置フィルム位置

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ff

ffa’a’

b’b’



欠けない範囲

欠けない範囲

完全蝕完全蝕

部分蝕部分蝕

フィルム位置フィルム位置レンズの絞りレンズの絞り

レンズ後部による口径食（前ボケ）レンズ後部による口径食（前ボケ）f f のの 3.0 3.0 倍の距離にフォーカス倍の距離にフォーカスf f のの 2.0 2.0 倍の距離の光点のボケ倍の距離の光点のボケ

65

ff

ff


欠けない範囲

欠けない範囲

完全蝕完全蝕

部分蝕部分蝕


レンズ後部による口径食（後ボケ）レンズ後部による口径食（後ボケ）f f のの 3.0 3.0 倍の距離にフォーカス倍の距離にフォーカスf f のの 6.0 6.0 倍の距離の光点のボケ倍の距離の光点のボケ合焦位置合焦位置


a’a’b’b’

66

口径食の比較口径食の比較

• レンズ前部による口径蝕とケラレレンズ前部による口径蝕とケラレ– 後ボケどうしの大小による比較後ボケどうしの大小による比較

• レンズの条件はまったく同じレンズの条件はまったく同じ– 同じ近距離にフォーカス同じ近距離にフォーカス

• 少し離れた距離の光点の後ボケ（小さい後ボケ）少し離れた距離の光点の後ボケ（小さい後ボケ）• さらに離れた距離の光点の後ボケ（大きい後ボケさらに離れた距離の光点の後ボケ（大きい後ボケ

））

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ff

ff

欠けない範囲

欠けない範囲

完全蝕完全蝕

部分蝕部分蝕



b’b’a’a’

f f のの 2.0 2.0 倍の距離にフォーカス倍の距離にフォーカスf f のの 3.0 3.0 倍の距離の光点のボケ倍の距離の光点のボケ



レンズ前部による口径食（後ボケレンズ前部による口径食（後ボケ））

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ff

ff

欠けない範囲

欠けない範囲


完全蝕完全蝕

部分蝕部分蝕


合焦位置合焦位置a’a’




69

口径食の比較口径食の比較

• レンズ前部による口径蝕とケラレレンズ前部による口径蝕とケラレ– 前ボケと後ボケの比較前ボケと後ボケの比較

• レンズの条件は同じレンズの条件は同じ– 同じ距離にフォーカス同じ距離にフォーカス

• フォーカスより近い光点（前ボケ）フォーカスより近い光点（前ボケ）• フォーカスより遠い光点（後ボケ）フォーカスより遠い光点（後ボケ）• ボケの大きさは同じ（前ボケ／後ボケだけの違いボケの大きさは同じ（前ボケ／後ボケだけの違い

））

70


ff

ff


欠けない範囲

欠けない範囲


完全蝕完全蝕

部分蝕部分蝕


a’a’


レンズ前部による口径食（前ボケレンズ前部による口径食（前ボケ））

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ff

ff


欠けない範囲

欠けない範囲

f f のの 3.0 3.0 倍の距離にフォーカス倍の距離にフォーカス無限遠の光点のボケ無限遠の光点のボケ

完全蝕完全蝕

部分蝕部分蝕





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画像画像のの

中心方向中心方向

画像画像のの

周辺方向周辺方向

レンズ前部による口径食（絞り：レンズ前部による口径食（絞り：大）大）

絞りの状態絞りの状態

後ボケ後ボケフォーカフォーカスス

前ボ前ボケケ

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画像画像のの


画像画像のの



レンズ前部による口径食（絞り：レンズ前部による口径食（絞り：小）小）

後ボケ後ボケ前ボ前ボケケ

フォーカフォーカスス

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画像画像のの


画像画像のの



レンズ後部による口径食（絞り：レンズ後部による口径食（絞り：大）大）

後ボケ後ボケフォーカフォーカスス

前ボ前ボケケ

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画像画像のの


画像画像のの



レンズ後部による口径食（絞り：レンズ後部による口径食（絞り：小）小）

後ボケ後ボケ前ボ前ボケケ

フォーカフォーカスス

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口径食の動き方についての考察口径食の動き方についての考察

• 鏡筒によるもう一つの絞りとみなせる鏡筒によるもう一つの絞りとみなせる– 絞りと口径食の重った部分が有効なボケ形状絞りと口径食の重った部分が有効なボケ形状

• 絞りも鏡筒（による口径食）も同じ光軸を絞りも鏡筒（による口径食）も同じ光軸をもつもつ– ボケが画面中央にあれば口径食も中央にあるボケが画面中央にあれば口径食も中央にある– ただしただし

• ボケとは大きさが異なるボケとは大きさが異なる• ボケとは異なる速度比で移動するボケとは異なる速度比で移動する

• 具体的にはどのように動くのか？具体的にはどのように動くのか？

77

口径食の動きの前提口径食の動きの前提• レンズの状態が同じなら周辺減光の状態は同じレンズの状態が同じなら周辺減光の状態は同じ• ボケの大きさによって欠ける距離は異なるボケの大きさによって欠ける距離は異なる• ボケが画面中央なら口径食も中央ボケが画面中央なら口径食も中央

前ボ前ボケケ

後ボケ後ボケ

絞り後部での口径食絞り後部での口径食

前ボ前ボケケ

後ボケ後ボケ

絞り前部での口径食絞り前部での口径食

78

口径食の動きの前提口径食の動きの前提• 周辺減光は口径食を起こす鏡筒の影周辺減光は口径食を起こす鏡筒の影

– つまり鏡筒部分のピンボケつまり鏡筒部分のピンボケ– 半分欠ける画面中央からの距離は同じ半分欠ける画面中央からの距離は同じ

• 欠け始めと欠け終わりの距離が絞りによって変化欠け始めと欠け終わりの距離が絞りによって変化

絞り：大絞り：大絞り：小絞り：小

鏡筒のピンボケ


79

ff

ff

aa

a’a’

bb



f f のの 3.0 3.0 倍の距離にフォーカス倍の距離にフォーカス

欠けない範囲

欠けない範囲

完全蝕完全蝕

部分蝕部分蝕


部分蝕部分蝕

鏡筒の縁の鏡筒の縁のピンボケ範囲ピンボケ範囲

絞りのどの部分を通っても絞りのどの部分を通っても鏡筒に遮られるため、鏡筒に遮られるため、外部の光は一切届かない外部の光は一切届かない


b’b’

絞りのどこを絞りのどこを通っても鏡筒通っても鏡筒にに遮られない遮られない

ほぼ開放絞り（前ボケ）ほぼ開放絞り（前ボケ）f f のの 2.0 2.0 倍の距離の光点のボケ倍の距離の光点のボケ

80

ff

ff

aa

a’a’b’b’

bb


欠けない範囲

欠けない範囲

完全蝕完全蝕

f f のの 3.0 3.0 倍の距離にフォーカス倍の距離にフォーカス合焦位置合焦位置

部分蝕部分蝕


部分蝕部分蝕

絞りのどこを絞りのどこを通っても鏡筒に通っても鏡筒に遮られない遮られない

鏡筒の縁の鏡筒の縁のピンボケ範囲ピンボケ範囲

絞りのどの部分を通っても絞りのどの部分を通っても鏡筒に遮られるため、鏡筒に遮られるため、外部の光は一切届かない外部の光は一切届かない


さらに絞った状態（前ボケ）さらに絞った状態（前ボケ）f f のの 2.0 2.0 倍の距離の光点のボケ倍の距離の光点のボケ

81

口径食の動きの前提口径食の動きの前提• 周辺減光の始まる位置と終わる位置周辺減光の始まる位置と終わる位置

– 画面中央からの距離画面中央からの距離• 鏡筒のピンボケなのでボケサイズの計算で求まる鏡筒のピンボケなのでボケサイズの計算で求まる

– 半分欠ける位置とピンボケとしての半径半分欠ける位置とピンボケとしての半径

絞り：大絞り：大絞り：小絞り：小



82

口径食の動きの考察口径食の動きの考察

• 口径食の大きさ口径食の大きさ– ボケに対する相対的な大きさも一定ではないボケに対する相対的な大きさも一定ではない– ボケの大きさと後ボケ／前ボケかによって変ボケの大きさと後ボケ／前ボケかによって変

化化

83


ff

ff


欠けない範囲

欠けない範囲


完全蝕完全蝕

部分蝕部分蝕


a’a’


レンズ前部による口径食（前ボケレンズ前部による口径食（前ボケ））

口径食に対する


ボケのサイズ

ボケのサイズ口径食の

サイズ

口径食のサイズ

84

ff

ff


欠けない範囲

欠けない範囲

f f のの 3.0 3.0 倍の距離にフォーカス倍の距離にフォーカス無限遠の光点のボケ無限遠の光点のボケ

完全蝕完全蝕

部分蝕部分蝕







ボケのサイズ

ボケのサイズ



85

口径食の大きさと動き口径食の大きさと動き

• これらの条件からこれらの条件から– 口径食の大きさと動きが求まる口径食の大きさと動きが求まる

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口径食の大きさと動き口径食の大きさと動き• 前ボケの上端が青い破線より下がると前ボケの上端が青い破線より下がると

– ボケの上端から欠け始める（口径食の上端が青い破線に一致）ボケの上端から欠け始める（口径食の上端が青い破線に一致）• 前ボケの下端が灰色の破線より上がると前ボケの下端が灰色の破線より上がると

– ボケの下端から見え始める（口径食の上端が灰色の破線に一致）ボケの下端から見え始める（口径食の上端が灰色の破線に一致）• 後ボケの場合後ボケの場合

– ボケが負の大きさと考えれば同じボケが負の大きさと考えれば同じ

前ボ前ボケケ

後ボケ後ボケ


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口径食の大きさと動き口径食の大きさと動き• 前ボケの上端が青～（灰マイナス錯乱円径）まで移動前ボケの上端が青～（灰マイナス錯乱円径）まで移動

– 口径食の上端が青～灰まで移動する口径食の上端が青～灰まで移動する• かつ、ボケが画面中央にある場合かつ、ボケが画面中央にある場合

– ボケの中心と口径食の中心は一致（同じく画面中央）ボケの中心と口径食の中心は一致（同じく画面中央）

前ボ前ボケケ

後ボケ後ボケ


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ここから方程式を解くとここから方程式を解くと• レンズの状態で固定されるパラメタレンズの状態で固定されるパラメタ

– rr: : 口径食（鏡筒の影）のボケ半径口径食（鏡筒の影）のボケ半径• 周辺減光開始から終了までの距離の半分周辺減光開始から終了までの距離の半分

– dd:: 画面中央から周辺減光の中央までの距離画面中央から周辺減光の中央までの距離• ピンボケが無い場合のイメージサークルの半径ピンボケが無い場合のイメージサークルの半径

• ボケ半径に依存するパラメタボケ半径に依存するパラメタ– bb: : ボケ半径（後ボケは負のスケールとする）ボケ半径（後ボケは負のスケールとする）– ee: : 口径食半径（後ボケでは負のスケールとなる）口径食半径（後ボケでは負のスケールとなる）– PP((x,yx,y)): : 画面中央を原点とするボケ（処理中のピクセル）の中心座標画面中央を原点とするボケ（処理中のピクセル）の中心座標

• 口径食半径は口径食半径は

• 口径食の中心座標は口径食の中心座標は

br

dbe

br

ryxPyxPe

),(),(

dd

rr

rr

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前方と後方の口径食の違い前方と後方の口径食の違い

• 絞り前部と後部での口径食の違い絞り前部と後部での口径食の違い– 前ボケと後ボケを逆にするだけ前ボケと後ボケを逆にするだけ

• つまりボケサイズの符号を反転して計算するだけつまりボケサイズの符号を反転して計算するだけ

前ボ前ボケケ

後ボケ後ボケ

絞り後部での口径食絞り後部での口径食

前ボ前ボケケ

後ボケ後ボケ


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口径食の適用口径食の適用• 生成するボケスプライト上の座標系に変換生成するボケスプライト上の座標系に変換• テクスチャあるいは円の公式でマスクを生成テクスチャあるいは円の公式でマスクを生成• ボケにマスクを適用することで口径食を表現ボケにマスクを適用することで口径食を表現

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口径食の適用口径食の適用• 俗にぐるぐるボケなどと呼ばれる状態俗にぐるぐるボケなどと呼ばれる状態

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回折リング？回折リング？

• ボケに現れる同心円状の模様ボケに現れる同心円状の模様

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前ボケ　前ボケ　 f/1.4f/1.4

• 一見内側からケラレているようだが一見内側からケラレているようだが– 絞ってみると絞ってみると……

94


• 実は外側からケラレていることが判る実は外側からケラレていることが判る– つまりこのレンズは絞りの後方でケラレていつまりこのレンズは絞りの後方でケラレてい

るる

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• 絞り（ボケ径）よりも鏡筒の口径の方が絞り（ボケ径）よりも鏡筒の口径の方が小さい小さい– 実質的に鏡筒によるケラレが絞りになってい実質的に鏡筒によるケラレが絞りになってい

るる

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ボケに見える同心円状の模様ボケに見える同心円状の模様

• 一見絞りによる回折リングに見えるが一見絞りによる回折リングに見えるが……

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ボケに見える同心円状の模様ボケに見える同心円状の模様• 実はケラレに対して同心円になっている実はケラレに対して同心円になっている• 絞りによる回折リングはもっと細かい絞りによる回折リングはもっと細かい

– 外周部以外はほぼ見えない外周部以外はほぼ見えない

98

口径食の回折リング口径食の回折リング• 口径食テクスチャにリングを付けるだけ口径食テクスチャにリングを付けるだけ

– 実装は非常に簡単実装は非常に簡単• それほど効果的ではないそれほど効果的ではない

– 縮小バッファの解像度などの問題縮小バッファの解像度などの問題– 場合によってはアーティファクトが発生する場合によってはアーティファクトが発生する

高速化高速化

実用化のために実用化のために

100

パフォーマンスの問題パフォーマンスの問題• 極めて負荷が高い極めて負荷が高い

– 大量のスプライトを描画するため大量のスプライトを描画するため

• 特に解像度の与えるインパクトが大きい特に解像度の与えるインパクトが大きい– 一般的なポストプロセス（主にギャザーベース）一般的なポストプロセス（主にギャザーベース）

• おおよそ面積に比例した負荷となるおおよそ面積に比例した負荷となる• サイズが倍になるとおおよそサイズが倍になるとおおよそ 44倍（面積の倍（面積の 22乗）の負荷乗）の負荷

– スキャッターベーススキャッターベース• 面積に比例したサイズを面積に比例して描画面積に比例したサイズを面積に比例して描画

– おおよそ面積のおおよそ面積の 22乗の負荷乗の負荷• サイズが倍になるとおおよそサイズが倍になるとおおよそ 1616倍（面積の倍（面積の 44乗）の負荷乗）の負荷

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仮にフルＨＤにそのまま描画する仮にフルＨＤにそのまま描画するとと• 仮に仮に 1920×10801920×1080 に対して処理するとに対して処理すると

– 全体が全体が 3030 ピクセル程度に均等にボケている場ピクセル程度に均等にボケている場合合

– 1920×10801920×1080 に対してそれぞれに対してそれぞれ 30×3030×30 を生成を生成– フルＨＤ画面全体をフルＨＤ画面全体を 900900回フィルする負荷とな回フィルする負荷とな

るる– 100×100100×100 ピクセルのボケならピクセルのボケなら 1000010000回相当！回相当！

• 如何にＧＰＵが速くなっても高速化は必須如何にＧＰＵが速くなっても高速化は必須

102

縮小バッファの活用縮小バッファの活用

• ½×½½×½ 以下のサイズのバッファを使用以下のサイズのバッファを使用– フルＨＤではもう少し小さい方が良いフルＨＤではもう少し小さい方が良い– 解像度が解像度が 1.51.5倍変わるだけでも負荷は倍変わるだけでも負荷は 55倍にな倍にな

るる• ボケの大きさに応じて階層化ボケの大きさに応じて階層化

– ½×½½×½、、 ¼×¼ ¼×¼ 、、……• 通常通常 22 レベル～レベル～ 33 レベル程度レベル程度

– それぞれの解像度ごとにスプライト生成を実行それぞれの解像度ごとにスプライト生成を実行

• これだけでも数十～数千倍の高速化これだけでも数十～数千倍の高速化

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縮小バッファの弊害縮小バッファの弊害

• 小さなボケを表現できない小さなボケを表現できない– 収差の目立つフォーカス付近のボケ収差の目立つフォーカス付近のボケ– 収差が大きいため重要度も高い収差が大きいため重要度も高い

• フォーカス付近はコンポジット時に処理フォーカス付近はコンポジット時に処理– フル解像度で数十点をサンプリングフル解像度で数十点をサンプリング

• ギャザーベースギャザーベース• 決して軽い処理ではない決して軽い処理ではない

– スプライト生成処理と比較すると誤差レベルスプライト生成処理と比較すると誤差レベル

– エッジ処理は行わなくてもあまり問題はないエッジ処理は行わなくてもあまり問題はない• 大きいボケは処理しないため大きいボケは処理しないため

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縮小バッファの限界縮小バッファの限界

• 縮小バッファの解像度には限界がある縮小バッファの解像度には限界がある– ボケ形状の表現力を維持する必要があるためボケ形状の表現力を維持する必要があるため

• 特に小さなボケの表現が難しい特に小さなボケの表現が難しい

– いたずらに解像度を下げることはできないいたずらに解像度を下げることはできない

• 縮小バッファを使ってもまだ負荷が高い縮小バッファを使ってもまだ負荷が高い–解像度切り替わり付近の大きなボケがネック解像度切り替わり付近の大きなボケがネック

• 同解像度でもボケが同解像度でもボケが 22倍になると負荷は倍になると負荷は 44倍にな倍になるる

105

もう少し高速化したいもう少し高速化したい• 全ピクセルに対してボケ生成する必要はあるか？全ピクセルに対してボケ生成する必要はあるか？

– 各解像度に対してある程度以上大きいボケ各解像度に対してある程度以上大きいボケ• アーティファクトがそれほど目立たないアーティファクトがそれほど目立たない• もっとまばらな生成でも大丈夫？もっとまばらな生成でも大丈夫？

• 高速化処理高速化処理– 各解像度に対してある程度以上大きいボケの場合各解像度に対してある程度以上大きいボケの場合

• 明るさを明るさを 44倍にして倍にして 2×22×2 ブロックにブロックに 11回だけ生成回だけ生成• この場合の色ソースは一つ下の階層を使用この場合の色ソースは一つ下の階層を使用

– ミップマップと同等の処理ミップマップと同等の処理

• これでもっとも負荷の高い部分がこれでもっとも負荷の高い部分が 44倍高速化され倍高速化されるる– ボトルネック部分が集中的に高速化ボトルネック部分が集中的に高速化

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その他の高速化案その他の高速化案

• 重要度の低い部分も重要度の低い部分も 2×22×2 ブロックにブロックに 11回生成回生成–色の変化の少ない（周波数の低い）領域色の変化の少ない（周波数の低い）領域–色がある程度以上暗い領域色がある程度以上暗い領域

• 最初に縮小バッファを生成する際にマーク最初に縮小バッファを生成する際にマーク–縮小元縮小元 2x22x2 ブロック内の色の変化をチェックブロック内の色の変化をチェック

• ボックスフィルタではなくポイントサンプルボックスフィルタではなくポイントサンプル• ある程度以下のスケールでしか変化しないならマークある程度以下のスケールでしか変化しないならマーク

–解像度ごとにそれぞれマスクを生成解像度ごとにそれぞれマスクを生成• マスクされたピクセルは簡略化マスクされたピクセルは簡略化

– 2×22×2 ブロックにブロックに 11回だけボケのスプライト生成回だけボケのスプライト生成

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重要度の低い領域の簡略化重要度の低い領域の簡略化明るさの差の多いピクセルのマスク明るさの差の多いピクセルのマスク元画像元画像

最終結果（簡略化ピクセルを緑に着色）最終結果（簡略化ピクセルを緑に着色）

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重要度の低い領域の簡略化重要度の低い領域の簡略化

• 効果はやや微妙効果はやや微妙– もともと負荷の低い領域もともと負荷の低い領域

• 大きなボケは既に簡略化で高速化済み大きなボケは既に簡略化で高速化済み• それほど高速化には寄与しないそれほど高速化には寄与しない

• アーティファクトが比較的目立つアーティファクトが比較的目立つ–小さなボケを小さなボケを 2×22×2 ブロックにブロックに 11回生成回生成– モザイク状のノイズが発生しやすいモザイク状のノイズが発生しやすい

• 色の変化の少ない領域でも目立ちやすい色の変化の少ない領域でも目立ちやすい

• 結果的にはあまり有効ではなかった結果的にはあまり有効ではなかった

結果紹介結果紹介

110

• ダブレット補正ダブレット補正

５枚絞り（後ボケ）５枚絞り（後ボケ）

111

• ダブレット補正（タイプ２）ダブレット補正（タイプ２）


112

• 非球面レンズ（軸上色収差補正なし）非球面レンズ（軸上色収差補正なし）


113

• トリプレット補正トリプレット補正


114

７枚絞り（後ボケ）７枚絞り（後ボケ）• f/2f/2 （開放絞り）（開放絞り）

– 鏡筒前方による口径食が発生している鏡筒前方による口径食が発生している

115

７枚絞り（後ボケ）７枚絞り（後ボケ）• f/3.5f/3.5

– 少し絞ったことにより口径食が減る少し絞ったことにより口径食が減る

116

７枚絞り（後ボケ）７枚絞り（後ボケ）• f/10f/10

– 口径食がなくなり収差もかなり少なくなる口径食がなくなり収差もかなり少なくなる

117

５枚絞りダブレット補正５枚絞りダブレット補正• フォーカス付近の後ボケフォーカス付近の後ボケ

– ３線ボケと呼ばれるタイプのボケ方３線ボケと呼ばれるタイプのボケ方

118

• 球面収差補正なし球面収差補正なし

５枚絞り（前ボケ／後ボケ）５枚絞り（前ボケ／後ボケ）

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• 非球面レンズ（色収差補正なし）非球面レンズ（色収差補正なし）


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５枚絞り（前ボケ）５枚絞り（前ボケ）

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アナモルフィックレンズエフアナモルフィックレンズエフェクトェクト

Anamorphic Lens流行りすぎ？流行りすぎ？

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アナモルフィックレンズとは？アナモルフィックレンズとは？• アナモル（アナモフィック）フィックレンズアナモル（アナモフィック）フィックレンズ

– Anamorphic LensAnamorphic Lens• 横方向のみを圧縮／伸長する特殊なレンズ横方向のみを圧縮／伸長する特殊なレンズ

– 円柱レンズ円柱レンズ– 標準的なフィルムでワイド撮影／投影する仕組み標準的なフィルムでワイド撮影／投影する仕組み

• 映画でよく使われる映画でよく使われる– 横方向を圧縮して撮影横方向を圧縮して撮影

• フィルムに映った像は横が圧縮されて縦長になるフィルムに映った像は横が圧縮されて縦長になる– 映写機でスクリーン投影時に伸長映写機でスクリーン投影時に伸長

• 元のアスペクト比に伸ばして再生する元のアスペクト比に伸ばして再生する• 結果としてアスペクト比の正しいワイド映像となる結果としてアスペクト比の正しいワイド映像となる

145

何故アナモルフィックレンズ？何故アナモルフィックレンズ？

• 映画フィルムの有効活用映画フィルムの有効活用– 上下のトリミングよりもフィルムを無駄なく上下のトリミングよりもフィルムを無駄なく使える使える

– 画質面で有利画質面で有利• 当時の撮影装置／上映装置を流用できた当時の撮影装置／上映装置を流用できた

– アナモルフィックレンズを装着するだけで対アナモルフィックレンズを装着するだけで対応可応可

146

映画のアスペクト比映画のアスペクト比• スタンダードサイズスタンダードサイズ

– 1:331:33～～ 1.371.37 程度程度– 昔の標準映画昔の標準映画

• 1:371:37 あるいはあるいは 1:331:33 のフィルムで撮影のフィルムで撮影• 一般には縦送りの一般には縦送りの 35mm35mm標準フィルム標準フィルム

– 写真用写真用 35mm35mm フィルムの半分の面積（＝画質）フィルムの半分の面積（＝画質）– IMAXIMAX もアスペクト比はもアスペクト比は 1.33:11.33:1

• ただしただし 70mm70mm でさらに横送りなので遥かに（数倍）高画質でさらに横送りなので遥かに（数倍）高画質• ビスタサイズビスタサイズ

– 1.66:11.66:1～～ 2:12:1 程度程度– ビスタビジョンビスタビジョン

• 特殊な横送りの特殊な横送りの 35mm35mm で撮影で撮影• 写真用フィルムと同画質写真用フィルムと同画質• これを標準のこれを標準の 1.5:11.5:1 程度にトリミング程度にトリミング

– 上映用の縦送りの上映用の縦送りの 35mm35mm に縮小焼付けに縮小焼付け– 上映は上映は 1.85:11.85:1 （（ 1.66:11.66:1～～ 2:12:1 ）程度）程度

– その他のビスタサイズその他のビスタサイズ• 単に単に 35mm35mm標準サイズからトリミングしたもの標準サイズからトリミングしたもの

147

映画のアスペクト比映画のアスペクト比

• スコープサイズスコープサイズ– いわゆるワイドスクリーンいわゆるワイドスクリーン

• 2:12:1 以上のかなりの横長以上のかなりの横長• 主にアナモルフィックレンズを利用主にアナモルフィックレンズを利用

– シネマスコープ（シネスコ）シネマスコープ（シネスコ）• 2.35:12.35:1• 元祖アナモルフィック方式元祖アナモルフィック方式• 他社にも類似の方式がいくつか他社にも類似の方式がいくつか

– パナビジョンパナビジョン• 2.4:12.4:1• シネスコより優れたアナモルフィックレンズで主流にシネスコより優れたアナモルフィックレンズで主流に

– 現在でもよく使われている現在でもよく使われている

148

アナモルフィックレンズ（撮影アナモルフィックレンズ（撮影用）用）• レンズ先端に接続レンズ先端に接続• 画像が左右に圧縮される画像が左右に圧縮される

– このレンズの場合このレンズの場合 1.33x1.33x

149

アナモルフィックレンズの特アナモルフィックレンズの特徴徴

特にＳＦ映画でよく見られる特にＳＦ映画でよく見られる

150

アナモルフィックレンズの特徴アナモルフィックレンズの特徴• レンズフレアレンズフレア

– 横方向に伸びる特徴的な（青白い）レンズフレア横方向に伸びる特徴的な（青白い）レンズフレア– 複雑なレンズゴースト複雑なレンズゴースト– 周辺に楕円形（横長）の明るいフレア周辺に楕円形（横長）の明るいフレア

• 映画ではあまり見られない映画ではあまり見られない– 自主制作映像などでよく見られる自主制作映像などでよく見られる

• アナモルフィックレンズの鏡筒内のスペキュラー反射アナモルフィックレンズの鏡筒内のスペキュラー反射• 周辺減光と同じ原因だが反射によって逆に明るくなる周辺減光と同じ原因だが反射によって逆に明るくなる

• 歪曲収差歪曲収差– 横方向に強く発生横方向に強く発生– 特に左右の端の方で顕著に歪む特に左右の端の方で顕著に歪む

• 色収差色収差– 横方向に強く発生横方向に強く発生– 特に左右の端で着色が起きやすい特に左右の端で着色が起きやすい

• フォーカスのズレフォーカスのズレ– 完全にはフォーカスしないことがある完全にはフォーカスしないことがある

• 特に近距離フォーカス時特に近距離フォーカス時– フォーカス前後で上下や左右に伸びたボケが入れ替わるように発生するフォーカス前後で上下や左右に伸びたボケが入れ替わるように発生する

151

アナモルフィックレンズの特徴アナモルフィックレンズの特徴• グレアが横方向に扁平グレアが横方向に扁平

– グレアがレンズの比率に従って全体的に横長になるグレアがレンズの比率に従って全体的に横長になる• 周辺減光周辺減光

– 画面の左右端で周辺減光が起きやすい画面の左右端で周辺減光が起きやすい– 複数の要因でアスペクト比の異なる周辺減光が発生複数の要因でアスペクト比の異なる周辺減光が発生

• フィルムグレイン／デジタルノイズフィルムグレイン／デジタルノイズ– 粒子やノイズも比率に従って横長になる粒子やノイズも比率に従って横長になる

• ボケの形状の変化ボケの形状の変化– ある程度絞った状態では横長の（絞り形状の）ボケある程度絞った状態では横長の（絞り形状の）ボケ– 開放絞りに近い状態では縦長の楕円形のボケ開放絞りに近い状態では縦長の楕円形のボケ

• フォーカスによる画角の変化フォーカスによる画角の変化– 縦横で異なる比率で変化する縦横で異なる比率で変化する– 昔の映画など昔の映画など

• 奥にフォーカスすると縦方向の画角が広角に大きく変化する奥にフォーカスすると縦方向の画角が広角に大きく変化する• 近くのものは横方向にあまり圧縮されない近くのものは横方向にあまり圧縮されない

– 程度はおそらくレンズ依存程度はおそらくレンズ依存

152

アナモルフィックレンズ的なフィアナモルフィックレンズ的なフィルタルタ• 擬似アナモルフィックレンズ効果擬似アナモルフィックレンズ効果

– アナモルフィックレンズに似た効果を得るフアナモルフィックレンズに似た効果を得るフィルタィルタ

– 楕円形のケラレと横フレアを起こさせる楕円形のケラレと横フレアを起こさせる• CineMorph FilterCineMorph Filter

153

アナモルフィックレンズフレアナモルフィックレンズフレアア

複雑なレンズゴースト複雑なレンズゴースト

154

アナモルフィックレンズフレアアナモルフィックレンズフレア• 横方向に長く伸びるフレア横方向に長く伸びるフレア

– 映画などではしばしば青白い横フレアが見られる映画などではしばしば青白い横フレアが見られる

155

アナモルフィックレンズフレアアナモルフィックレンズフレア• 横方向に線対称にゴーストが発生横方向に線対称にゴーストが発生• 画面中心に点対称に並ぶゴーストも横に伸びる画面中心に点対称に並ぶゴーストも横に伸びる

Panasonic LA7200 Anamorphic Lens Flare by Andrei JikhPanasonic LA7200 Anamorphic Lens Flare by Andrei Jikhhttp://vimeo.com/9493224#at=0

http://vimeo.com/9493224#at=0

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何故このようなフレアになるのか何故このようなフレアになるのか？？• アナモルフィックレンズの構成アナモルフィックレンズの構成

– シリンドリカルレンズ（円柱レンズ）の組みシリンドリカルレンズ（円柱レンズ）の組み合わせ合わせ• カマボコ型のレンズカマボコ型のレンズ

– 横方向のみ屈折して圧縮される横方向のみ屈折して圧縮される– 縦方向には原則として屈折しない縦方向には原則として屈折しない

157

アナモルフィックレンズゴースアナモルフィックレンズゴーストト• レンズゴーストレンズゴースト

– スフェリカルレンズ（通常のレンズ）の場合スフェリカルレンズ（通常のレンズ）の場合• 画面中心を原点とした点対称に並ぶ画面中心を原点とした点対称に並ぶ

– レンズの屈折が同心円状のためレンズの屈折が同心円状のため– アナモルフィックレンズ内部のゴーストアナモルフィックレンズ内部のゴースト

• 画面中央の縦線に対して線対称に（横方向に）並ぶ画面中央の縦線に対して線対称に（横方向に）並ぶ– レンズの屈折が横方向のみのためレンズの屈折が横方向のみのため

158

横方向に長く伸びるフレア横方向に長く伸びるフレア

• 横方向の回折とゴースト横方向の回折とゴースト– アナモルフィックレンズ内の乱反射／屈折アナモルフィックレンズ内の乱反射／屈折

• 反射／屈折像には横に伸びた像が含まれる反射／屈折像には横に伸びた像が含まれる

– 横長像を含む全てのゴーストが横方向に並ぶ横長像を含む全てのゴーストが横方向に並ぶ• 結果結果

– 全体としては非常に横長のフレアとなる全体としては非常に横長のフレアとなる

159

横フレアの（しばしば青白い）横フレアの（しばしば青白い）着色着色• 一般的なレンズゴーストの場合一般的なレンズゴーストの場合

– レンズコーティングの色の虚像が並ぶレンズコーティングの色の虚像が並ぶ– 典型的には典型的には

• 青／紫／緑系など青／紫／緑系など

• アナモルフィックレンズの場合アナモルフィックレンズの場合– 同じくレンズコーティングの色同じくレンズコーティングの色

• なぜ青が多いのか？なぜ青が多いのか？– 映画で好んで使われているレンズがそうだから映画で好んで使われているレンズがそうだから– 好まれる理由はかっこいいから（本当です）好まれる理由はかっこいいから（本当です）

• 青いコーティングの古いタイプのレンズが好んで使われてい青いコーティングの古いタイプのレンズが好んで使われているる

• 反射防止が弱くフレア（ゴースト）も発生しやすい反射防止が弱くフレア（ゴースト）も発生しやすい

160

横フレアが点対称位置にも現れ横フレアが点対称位置にも現れるる• 通常のレンズのゴースト通常のレンズのゴースト

– 画面中心を原点に点対称に虚像が並ぶ画面中心を原点に点対称に虚像が並ぶ

• アナモルフィックレンズの後方に通常のレンズアナモルフィックレンズの後方に通常のレンズ– アナモルフィックのフレア結果にゴーストが発生アナモルフィックのフレア結果にゴーストが発生

• 結果として結果として– 横に伸びた青っぽいフレアが点対称位置にも現れる横に伸びた青っぽいフレアが点対称位置にも現れる

• 通常のレンズのコーティングによりさらに着色される通常のレンズのコーティングによりさらに着色される• 多少異なる色に変調される多少異なる色に変調される

161

アナモルフィックレンズゴーストアナモルフィックレンズゴースト実装実装• 横長の虚像横長の虚像

– 横方向に再帰的にブラーを適用横方向に再帰的にブラーを適用–適当なところで着色する適当なところで着色する

162

アナモルフィックレンズフレアアナモルフィックレンズフレア

• 横方向に長く伸びる青白いフレア横方向に長く伸びる青白いフレア

163

アナモルフィックレンズゴーストアナモルフィックレンズゴースト実装実装• 横に並ぶゴースト横に並ぶゴースト

– 点対称スケーリングの代わりに線対称に点対称スケーリングの代わりに線対称に• シェーダは共通化できるシェーダは共通化できる

– 点対称の原点を画面中央から上下方向にずら点対称の原点を画面中央から上下方向にずらすす• フラグによって原点を対象ピクセルのｙ座標に移フラグによって原点を対象ピクセルのｙ座標に移

動動– ｙ座標が同じ位置に揃うと自動的に線対称となるｙ座標が同じ位置に揃うと自動的に線対称となる

• 画面中央との間をパラメタで補間するとよい画面中央との間をパラメタで補間するとよい– 微妙に高さのずれた横方向のゴーストも再現できる微妙に高さのずれた横方向のゴーストも再現できる

164

アナモルフィックレンズフレアアナモルフィックレンズフレア• 横方向に線対称のゴースト横方向に線対称のゴースト

– 画面中心に点対称に並ぶゴーストも横に伸びている画面中心に点対称に並ぶゴーストも横に伸びている

165

グレア全体のアスペクト比グレア全体のアスペクト比

• 例えばグレア生成用の縮小バッファサイ例えばグレア生成用の縮小バッファサイズズ– 横方向を短く（縦方向を長く）する横方向を短く（縦方向を長く）する

• これだけで横に扁平なエフェクトを生成これだけで横に扁平なエフェクトを生成可能可能

166

グレアのアスペクト比グレアのアスペクト比• 通常のレンズ通常のレンズ

167

グレアのアスペクト比グレアのアスペクト比• アナモルフィックレンズアナモルフィックレンズ

– グレア全体が横方向に扁平グレア全体が横方向に扁平

168

ゴーストの表現力の向上ゴーストの表現力の向上

• これは通常のレンズ部分のゴーストこれは通常のレンズ部分のゴースト– レンズは平面ではないレンズは平面ではない

• ゴーストの点対称スケールは光路によって変化ゴーストの点対称スケールは光路によって変化• 引き伸ばされたり縮小されたりする引き伸ばされたり縮小されたりする

– レンズは光軸に対して完全に対象形レンズは光軸に対して完全に対象形• スケールも画面中央からの距離に依存して変化スケールも画面中央からの距離に依存して変化• 同心円状に変化する同心円状に変化する

• よりリアリティのあるゴースト表現よりリアリティのあるゴースト表現– ゴースト生成時の点対称スケールを変化ゴースト生成時の点対称スケールを変化– 画面中央からの距離に依存して非線形に変化させる画面中央からの距離に依存して非線形に変化させる

169

ゴーストの点対称スケールゴーストの点対称スケール• 一様なスケール一様なスケール

170

ゴーストの点対称スケールゴーストの点対称スケール• 中央からの距離によって非線形スケール中央からの距離によって非線形スケール

171

楕円ボケと周辺減光楕円ボケと周辺減光

複雑な口径食複雑な口径食

172

ボケが楕円形になるボケが楕円形になる• 主に縦長の楕円形のボケが発生する主に縦長の楕円形のボケが発生する

Anamorphic Lens Shots - Before & AfterAnamorphic Lens Shots - Before & Afterhttp://vimeo.com/16350276

http://vimeo.com/16350276

173

縦長楕円ボケ縦長楕円ボケ

• 本来ならボケも横方向に伸びるはず本来ならボケも横方向に伸びるはず– アナモルフィックレンズの圧縮比率でアナモルフィックレンズの圧縮比率で– 絞り込んでいる場合はそうなる絞り込んでいる場合はそうなる

• 絞りが開放に近い状態絞りが開放に近い状態– アナモルフィックレンズによる口径食が発生アナモルフィックレンズによる口径食が発生

• レンズ前方で口径食が発生レンズ前方で口径食が発生

– 楕円形の口径食楕円形の口径食• レンズの状態によっても変化レンズの状態によっても変化• 物理的には楕円ではない物理的には楕円ではない

174

縦長楕円ボケの実装縦長楕円ボケの実装

• 口径食を楕円形にかけるだけ口径食を楕円形にかけるだけ– 口径食シミュレーションの応用口径食シミュレーションの応用

• 口径食によって自動的に楕円ボケが発生口径食によって自動的に楕円ボケが発生• 周辺減光も自動的にシミュレーションできる周辺減光も自動的にシミュレーションできる

• 実際にはレンズの状態によって楕円も変実際にはレンズの状態によって楕円も変化化– シミュレーションは難しいシミュレーションは難しい– あまり気にしなくても問題ないあまり気にしなくても問題ない

175

楕円形の口径食シミュレーショ楕円形の口径食シミュレーションン• 絞り：大絞り：大

– 楕円形に口径食が起こっている状態楕円形に口径食が起こっている状態

176

楕円形の口径食シミュレーショ楕円形の口径食シミュレーションン• 絞り：小絞り：小

– 口径食が発生していない状態の横長のボケ口径食が発生していない状態の横長のボケ

177

楕円形の口径食シミュレーショ楕円形の口径食シミュレーションン• 絞りが口径食でほぼケラレている状態

– ほぼ楕円形のボケ

178

楕円形の口径食シミュレーショ楕円形の口径食シミュレーションン• 絞ると絞り形状が見えてくる

– レンズ前方でケラレるので内側から絞り形状が見えてくる

179

楕円形の口径食シミュレーショ楕円形の口径食シミュレーションン• 絞ると絞り形状が見えてくる

– レンズ前方でケラレるので内側から絞り形状が見えてくる

180

楕円形の口径食シミュレーショ楕円形の口径食シミュレーションン• 口径食がなくなった状態

– 絞り形状がほぼ見えている状態では横長のボケとなる

181

周辺減光周辺減光

• アナモルフィックレンズによる口径食アナモルフィックレンズによる口径食– 縦長楕円の口径食による周辺減光縦長楕円の口径食による周辺減光–左右の端の方で起こりやすい左右の端の方で起こりやすい

• 中央付近では常にケラレている状態中央付近では常にケラレている状態

• 後方の通常のレンズによる口径食後方の通常のレンズによる口径食– 横方向の圧縮比率によって横長の口径食横方向の圧縮比率によって横長の口径食

• コサインコサイン 44乗則乗則– レンズによって異なるレンズによって異なる– 強くは発生しないのであまり気にしなくても良強くは発生しないのであまり気にしなくても良

いい

182

縦横フォーカスのズレ縦横フォーカスのズレ

183

完全にはフォーカスしない完全にはフォーカスしない

• アナモルフィックレンズは横方向のみをアナモルフィックレンズは横方向のみを圧縮圧縮– 理想的には完全にフォーカスする理想的には完全にフォーカスする– 実際には微妙にズレが生じる実際には微妙にズレが生じる

• 主に近距離フォーカス時主に近距離フォーカス時

• 完全にはフォーカスしない完全にはフォーカスしない– 縦横で微妙にフォーカスがずれる縦横で微妙にフォーカスがずれる

• フォーカス前後で左右／上下に伸びたボケが発生フォーカス前後で左右／上下に伸びたボケが発生– フォーカスを挟んで縦と横のブラーが入れ替わるようフォーカスを挟んで縦と横のブラーが入れ替わるよう

に変化に変化

184

手前にフォーカス手前にフォーカス

• このレンズでは後ボケは横に伸びているこのレンズでは後ボケは横に伸びている

185

中間にフォーカス中間にフォーカス

• 完全にフォーカスする場所がない完全にフォーカスする場所がない

186

奥にフォーカス奥にフォーカス

• このレンズでは前ボケは縦に伸びているこのレンズでは前ボケは縦に伸びている

187

アナモルフィックフォーカスのアナモルフィックフォーカスの実装実装• 実装は非常に簡単実装は非常に簡単

– 縦横でフォーカスを微妙にずらす縦横でフォーカスを微妙にずらす–錯乱円（ボケ）サイズを縦横別々に計算する錯乱円（ボケ）サイズを縦横別々に計算する

188

微妙な後ピン（縦方向はフォーカ微妙な後ピン（縦方向はフォーカス）ス）• 横方向のみフォーカスせずに前ボケが発生横方向のみフォーカスせずに前ボケが発生

189

フォーカス付近（不完全なフォーフォーカス付近（不完全なフォーカス）カス）• 完全にはフォーカスできない完全にはフォーカスできない

– 横方向のフォーカスが微妙に前ピンで僅かに後ボケが発生横方向のフォーカスが微妙に前ピンで僅かに後ボケが発生– 縦方向のフォーカスが微妙に後ピンで僅かに前ボケが発生縦方向のフォーカスが微妙に後ピンで僅かに前ボケが発生

190

微妙な前ピン（横方向はフォーカ微妙な前ピン（横方向はフォーカス）ス）• 縦方向のみフォーカスせずに後ボケが発生縦方向のみフォーカスせずに後ボケが発生

191

その他その他

いくつかの簡単な表現いくつかの簡単な表現

192

横方向に強い歪曲収差横方向に強い歪曲収差

• 画面の左右端がより強く歪曲する画面の左右端がより強く歪曲する– 画面中央は横方向に太く、端は横方向に潰れ画面中央は横方向に太く、端は横方向に潰れ

るる–歪曲収差処理の際歪曲収差処理の際

• 横方向の画角をより広いとみなして処理横方向の画角をより広いとみなして処理

193

歪曲収差シミュレーション比較歪曲収差シミュレーション比較• 通常レンズ通常レンズ

194

歪曲収差シミュレーション比較歪曲収差シミュレーション比較• アナモルフィックレンズアナモルフィックレンズ

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横方向に強い色収差横方向に強い色収差

• 画面の左右端が強く色収差を起こす画面の左右端が強く色収差を起こす–倍率色収差処理を横方向に（より強く）適用倍率色収差処理を横方向に（より強く）適用

196

色収差シミュレーション比較色収差シミュレーション比較• 通常レンズ通常レンズ

197

色収差シミュレーション比較色収差シミュレーション比較• アナモルフィックレンズアナモルフィックレンズ

198

色収差シミュレーション比較色収差シミュレーション比較• 通常レンズ通常レンズ

199

色収差シミュレーション比較色収差シミュレーション比較• アナモルフィックレンズアナモルフィックレンズ

200

まとめまとめ

conclusionconclusion

201


• 収差を含んだ光路分布マップを作成収差を含んだ光路分布マップを作成• 絞り形状のルックアップテーブル経由で絞り形状のルックアップテーブル経由で

マップマップ• スプライトを錯乱円に従ってスキャッタスプライトを錯乱円に従ってスキャッタ

リングリング• 口径食のシミュレーション口径食のシミュレーション

202

評価評価• 従来とは一線を画すリアリティの被写界深度表現が可従来とは一線を画すリアリティの被写界深度表現が可能能– 収差を含むボケ味の再現収差を含むボケ味の再現– フォーカス位置によるボケ味の変化フォーカス位置によるボケ味の変化– 絞りの種類や状態のさまざま組み合わせの再現絞りの種類や状態のさまざま組み合わせの再現– 複雑な口径食の変化など複雑な口径食の変化など

• 負荷は非常に高い負荷は非常に高い– ハイエンドＰＣなら充分リアルタイムハイエンドＰＣなら充分リアルタイム– しかしゲーム中に使うにはまだ負荷が高いしかしゲーム中に使うにはまだ負荷が高い

• カットシーンレベルなら充分利用できるカットシーンレベルなら充分利用できる– さらなる高速化の余地ありさらなる高速化の余地あり

• 例えばクォリティを少し犠牲にすればかなり高速化は可能例えばクォリティを少し犠牲にすればかなり高速化は可能

• アーティファクトがやや目立ちやすいアーティファクトがやや目立ちやすい– 収差表現とケラレによる着色収差表現とケラレによる着色– 縮小バッファ解像度の切り替わり時など縮小バッファ解像度の切り替わり時など

• あまり極端に大きなボケは表現しない方が無難かもあまり極端に大きなボケは表現しない方が無難かも

203

アナモルフィックレンズエフェアナモルフィックレンズエフェクトクト• アナモルフィックレンズの特徴の再現アナモルフィックレンズの特徴の再現

– （青白い）横フレア（青白い）横フレア– 横方向へのゴースト横方向へのゴースト– 横フレア結果が点対称に並ぶゴースト横フレア結果が点対称に並ぶゴースト– 全体的に横長に扁平したグレア全体的に横長に扁平したグレア– 縦長楕円形のケラレが起こるボケ表現縦長楕円形のケラレが起こるボケ表現

• ケラレの起こらない場所では横長ボケケラレの起こらない場所では横長ボケ

– 縦横のフォーカスのズレ縦横のフォーカスのズレ• フォーカス前後で縦や横方向へのブラーが発生フォーカス前後で縦や横方向へのブラーが発生

– 横方向の強い歪曲収差横方向の強い歪曲収差– 横方向の強い色収差横方向の強い色収差

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評価評価

• 全体的に実装は非常に簡単全体的に実装は非常に簡単– 従来のポストプロセスのちょっとした応用従来のポストプロセスのちょっとした応用

• パフォーマンス的な問題は少ないパフォーマンス的な問題は少ない– ボケ味のシミュレーションだけは非常に遅いボケ味のシミュレーションだけは非常に遅い–無理なら被写界深度処理を縦に伸ばすだけで無理なら被写界深度処理を縦に伸ばすだけで

もも• 縦長楕円形のボケだけでもそれらしくは見える縦長楕円形のボケだけでもそれらしくは見える

• ＳＦ映画的なシーンには最適ＳＦ映画的なシーンには最適–最近のＳＦ映画での過剰な演出も再現できる最近のＳＦ映画での過剰な演出も再現できる

• 実用性は非常に高い実用性は非常に高い

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cedec 2012 実践！シネマティックレンズエフェクト

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cedec 2012　実践！シネマティックレンズエフェクト