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サボテンとゴールドラッシュ

 ニコンから「D7100」が発表されましたね〜
 ローパスレス2400万画素センサー、1.3倍クロップ、F8光束など新機能盛りだくさん。
特に1.3倍クロップは面白い、FXフォーマットから見ると約2倍のクロップとなり、
撮影画素数は最大約1,540万(4,800×3,200ピクセル)となる。

 でも、今この値段出すなら「D600」買うな。

DSCN0307.jpg
Nikon P7700

 今流行のローパスレス、ではローパスフィルターとはなんぞや。

 一般的なデジカメの撮像素子(CCDやCMOSといったイメージセンサー)は、
輝度を読み取る「輝度センサー」である。
 しかし、これだけでは輝度情報しか得られず、モノクロ画像しか生成できない、
そのため通常は、撮像素子の前にRGBカラーフィルターを置いて、カラー画像を生成しているのである。
(ライカMモノクロームはこのカラーフィルターを持たない)

 つまり、通常の撮像素子にはカラーフィルターは必須(シグマのフォビオンX3センサーは例外)
なのだが、このカラーフィルターは一般的にはベイヤー配列といわれる単純なパターンなため、
周期性のある被写体(柵とか布地とか)を撮影すると、カラーフィルターのパターンと干渉して
「干渉縞(モアレ)」が発生してしまう。

 そこで必要となるのがローパスフィルターだ。
 カラーフィルターの前に2枚のローパスフィルターを置いて、
受光する際にレンズの結像を一度弱めてやる(ボカしてモアレを発生し難くする)。
 しかしそれでは、ボケた画像になってしまうので、カメラ内でシャープネスなどの画像処理を行い、
元のシャープな画像になるように加工している。

 しかし、現在はデジカメの多画素化が進み、従来よりもモアレの発生が少なくなっている。
 これは、画素数が多くなればそれに比例してRGBカラーフィルターのピッチも狭くなるため、
それと干渉してしまう被写体の発生率も低くなり、ローパスフィルターがなくてもモアレが
発生しにくくなるということだ(コンパクトデジカメは随分前からローパスレス)。


 一言でローパスレスといっても様々で、ニコンの「D800E」は、2枚のローパスフィルターを使い、
1枚目でボカし、2枚目でその効果を打ち消すという方法で、ローパス効果を無効化している。
 ペンタックスの「K-5Ⅱs」では、ローパスフィルターを取り除くだけでは撮像素子の受光面の
距離が変わってしまうので、その代わりに屈折効果を持つ光学ガラスを置くことで、
ローパスレスを実現している。
 フジフィルムの「X-Pro1」などは、元々ローパスフィルター自体がなく、
カラーフィルターのRGB配列を変えることによって、モアレの発生を抑制している。

 これらのデジカメは、画素数がそれぞれFXフォーマットで3600万画素、
DXフォーマットで1600万画素と、センサーサイズは違えども画素ピッチが近い撮像素子であるのだ。

 元々モアレというのはデジタルカメラだから発生するものではなく、
印刷業界ではフィルムやプリントをスキャニングする際に発生するものでありました。
 アナログ媒体からデジタル画像に起こすときに発生したモアレは、
フォトショップでボカし(ガウスなど)、アンシャープマスクでシャープネスを強く掛ける
という工程を行っていた。
 特に印刷物をスキャニングした時などはモアレを除去するのにとても苦労します。
 さらに印刷する際にインクが滲む量を考え、紙の質によってシャープネスの量を変えたりしますが、
時には、インクジェットプリンターでプリントする際には考えられないくらい、
シャープネスを掛ける場合もあります。


 余談だが、画素数が増えれば、ローパスレスになったり、解像度が上がったりと利点も多いが、
小絞りによる回折現象も増えてしまうようだ。

 レンズは絞り込むと被写界深度が深くなるため、画面全体の見かけはシャープに見えるが、
パソコンで画像を等倍表示など拡大してみると、絞るに従ってボケていくことがわかる。
 これは、レンズの絞りを小さくすると、絞りの穴を通過した光が絞り羽の裏側に回り込み、
レンズを通る光が拡散して、点像の輪郭がボケてしまうからである。

 それゆえ、以前1200万画素のデジカメを使っていて、新しく1600万画素のデジカメにしたら、
レンズも絞り値も変えてないのに「なんだか以前よりボケている」なんて言うのは、
画素数が上がったゆえの回折によるボケが原因のひとつとして挙げられる。
 もちろん、カメラとレンズの相性もあるかもしれないが、カメラ内で行われるシャープネス処理なども、
同じセンサーを使ったデジカメでもクラスが違えば、エントリー向けは「撮って出し」が
メインだからシャープネスをきつくして、ミドル機はパソコンでの加工も想定して
シャープネスは緩めてるとか、そういった味付けもメーカー側は意図的に変えてくるのかもしれない。

 1/1.6型~2/3型くらいの撮像素子を持った高級コンデジでは、概ね絞り値をF2.8より絞ってしまうと
回折現象が発生し、「コンデジはもはや絞らない」が常識になりつつある。
 一般的にDXフォーマット機では絞り値がF8くらいからが回折スタート値ともいわれ、
従来、F9~11くらいの絞り値で出ていなかった回折現象が、
高画素になったことでF9くらいの絞り値でも現れることがあるのかもしれない。

 特に最近のデジタル専用設計レンズは絞り開放から十分に高性能なので絞り込みすぎは禁物だし、
センサーの画素ピッチが小さくなるほど回折の影響を受けやすくなるから、
高画素カメラほど、この回折現象に神経を使う必要が出てくる。
(最近では回折現象を軽減する点像復元技術を持ったカメラも出ている)
 画素数が大きいほどむやみに絞り込むのは危険で、どんなときでも高画素イコール高画質とは
なりえないのが現代のデジカメの姿といえる、これからはデジカメを新しく買ったら、
どの絞り値で画質が最高になるか確認したほうがいいのかもしれない。


 話を戻すと、先ほどまでの話は光学的にモアレを除去し、デジタル的にシャープネスをかける
方式だったが、オリンパスの「E-5」や「E-P3」は4/3フォーマットの撮像素子で1200万画素あり、
これをフルサイズに換算すると約4800万画素に相当する。
(「OM-D」は1600万画素なので約6400万画素に相当)
 それゆえ、「E-5」以降のオリンパス機はローパスレスではないかとも言われていて、
「ファインディティール処理」という画像処理技術が、カメラ内でボカシもシャープネスも同時に
行われてると言われています。

 今後は各メーカー、「D800」と「D800E」、「K-5Ⅱ」と「K-5Ⅱs」のような選択肢をもった
デジカメが増えていくのかもしれないし、さらなる高画素化と画像処理技術が進めば、
「ローパスフィルター」など死語になってしまうかもしれないですね。
 
 

Comments

モアレと色偽が混じってるような。 
センサーはサンプリングしてるのでカラーフィルターが無くてもモアレは出ます。画素ピッチの半分(ナイキスト周波数)より高い周波数は折り返してモアレになるのね。モノクロセンサーでもOLPFは本来いるはず。
カラーフィルターで出るのは色偽。ベイヤーだと横が2/3、縦が1/2周期の信号に対して色のモアレが出るのかな?(うろ覚えなんで数字は適当。)

元々2つの周期を重ねて出るうなりがモアレ。アナログ時代のフォトリソ印刷でも網点かけるところで発生するし、アナログTVはモアレの嵐だった。

なんてインチキうんちくはおいといて、ローパス無くしただけだと解像度は増えても解像感はあまり上がらないはず。併せて化粧直しをしてるらしいよ。RAWはどうするんだろうか?

それにしてもローパス取って確実にコストダウンのはずなのに、商品単価が上がるってメーカーぼろ儲けと思う今日この頃。(OLPFって部品としては結構高いよ。)
Yoshiyukiさん 
補足説明ありがとうございました〜
まぁ、カラーフィルターのないのはフォビオンとMモノクロームくらいですしね。
ローパスがあってもなくてもエスカレーター撮れば必ずモアレ出るし、解像感も主観が多くを占める感がありますしね。

 
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管理人の”Chamber"(チェンバー)といいます。日記を中心に、最近買った物や今使っているオススメのモノを紹介したり、居候ネコ「もこ」の日常をレポートします。

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