『画像サイズと画質』のクチコミ掲示板

写真をパソコンのディスプレイで見る場合ですが３２６４や２５６０など
大きな画像サイズで撮ることは有意義なのでしょうか
試しに各サイズで撮って６４０×４８０に縮小して比較しましたが画質差は
全く見分けがつきません。
縮小しないでも比較してみましたが、どれも差は分かりませんでした。
この各種の小さな画像サイズはＡ２の内部で、どのような処理をして
作りだしているのか、どなたかご存じありませんか。

書込番号：2937873

新聞の広告によると、今日発売の「アサヒカメラ」の付録には何と書いてあるか楽しみです。書店へ行きましたが、「アサヒカメラ」「デジタルカメラマガジン」は置いてありませんでした。「デジタルカメラマガジン７月号」は昨日定期購読で送られてきたので斜め読み済みです。「アサヒカメラ７月号」は毎年購入しています。（これが自己紹介のつもりです。）

「画像サイズと画質」については、言及できませんが、「小さな画像サイズはＡ２の内部で、どのような処理をして作りだしているのか、どなたかご存じありませんか。」について私の理解しているところを記述します。

　まず撮像素子のサイズ(画素数）ですが、Ａ２の場合
(3264+a)*(2448+b)=7990272+c
になります。（カタログしかＡ２の情報源を私は有していません。）この撮像素子上の画素ピッチに対応するローパスフィルタ(LPF)が光学系に入っています。ちなみに光学LPFは水晶で作るそうです。
　なぜLPFが必要かということについて明確に記述された雑誌、デジカメ本を私は見たことがありません。
　これを説明するためには「標本化定理（サンプリング定理）」と「標本化周波数（サンプリング周波数=fs）」という言葉の定義が必要です。２次元の画像を撮像素子の画素でサンプリングし、その後デジタル処理するから「デジタルカメラ」なのです。私がこの概念に到達するまで赤外カットフィルタのことをLPFと呼んでいると思っており、なぜ周波数の低い光（電磁波）をカットするのにローカットではなく、ローパスというのか不思議でなりませんでした。

　標本化定理を簡単にいうと、「標本化したい信号の最大周波数はfsの1/2以下でなければならない」となります。逆に（正しく）言うと「標本化したい信号の最大周波数の２倍以上のfsで標本化すれば、元の信号に戻すことができる」となるのかな・・・。fs/2をナイキスト周波数というそうです。
　よって、LPFのカットする（空間）周波数は画素ピッチから決まるfsの半分以下でなければならない、ということが標本化定理から決定されます。

　ここからが画素数を小さくするところに入ります。
　(7990272+c)画素からＡ２の場合、
3264*2448=7990272
2560*1920=4945200
2080*1560=3244800
1600*1200=1920000
640*480=307200
約1280*960=11.8万
約640*480*3=92.2万
の画素数の画像を作っています。
　話を簡単にするため、800万画素から(1600*1200=)192万画素に変換する方法（いきなり「変換する」という表現をしましたが、「作り出す」ということです）について記述します。
　簡単に考えると3264の画素を一つおきに使って1600、2448の画素を一つおきに使って1200にすればよいように思えます。（音の世界ですが、15年くらい前まで私もこう考えていました。）
　これは、撮像素子上の画素ピッチが２倍になって標本化したことになります。画素ピッチが２倍になるということはfsが半分になったということを意味します。しかし、撮像素子についている光学LPFのカットする周波数は、(7990272+c)画素のときと変わりはありません。ということは、fsがfs/2に変化したのに、LPFはfs/2のままです。
　ここで先程簡単に説明した標本化定理によると、標本化周波数fs/2の場合には、信号の最大周波数は(fs/2)/2=fs/4以下でなければならない、ということになります。しかし、LPFではfs/2より大きい成分しかカットしていません。これでは、標本化定理を満足していません。つまり、fs/4〜fs/2の信号成分が含まれたまま、fs/2で標本化したことになります。不具合として何が起こるかというと「折り返しノイズ」が発生します。

　では、どうやって画素数を小さくするのでしょうか。一般的な表現方法だと思いますが、画素数を小さくする事を「間引く」と表現します。逆に大きくする場合には、「補間する」という表現を使って説明します。
　だいぶ長くなってきたので、端折って説明します。

　fsでサンプリングした約800万画素から、デジタルフィルタを用いて信号に含まれるfs/4〜fs/2の周波数成分を取り除き、約192万画素に変換します。
　ここでは、fsが整数倍の関係に当たるので話が簡単になりました。（簡単にするために(1600*1200=)192万画素で説明しました。）
　(2560*1920=)4945200画素のように
3264:2560=51:40
2560:1920=4:3
と整数倍の関係にないときには、（縦方向の）
4:3=12/3:12/4
という最小公倍数のサンプリング周波数（この場合12fs）にデジタルフィルタで補間（アップサンプリング）して画素数を増やしてから、3fs/4のサンプリング周波数での画素数に間引きます（ダウンサンプリング）。厳密にいうと、この方法では莫大なハードウエアを必要とするので、実際の方法は違うと思いますが、原理の説明ということで・・・。

　もっと正確に言うと、ベイヤ配列の色フィルタが光学系に入っていて、１画素にはRGBのどれか一色の光しか入らないので、800画素の内訳が以上の説明とは異なります。

　以上です。図が描けないので、回りくどい言い回しになってしまいました。説明しようとすると、私自身の理解度がばれますね。
　これを書いている間にもっと簡潔な説明でのレスがついているかもしれません。誰かもっと簡潔な説明をお願いします。

書込番号：2938860

解像度が問題になっていると理解しています。

大量のピクセル数を縮小するアルゴリズムはいくつかあるようです。
また、デジカメ自身が、大サイズで撮像するときと、小サイズで
縮小する時のCCDの使い方や縮小の仕方もいろいろ方法があるよう
です。昔、オリンパスのカメラが、小さいサイズで撮影するときも、
フルのCCDを使って撮影し、縮小するときは、すべてのデータを
使ってきちんと縮小していることを売りにしていました。というこ
とは、他のカメラは、小サイズの撮影の時には、CCDを有効に使って
いなかったのではないかと理解しています。最近は、どうなのかは
わかりません。（オリンパスの高級デジカメE15というような名称
だったと思います。）

私自身は、画質を追求する時は、最大解像度で、RAWで撮影し、Photoshop
で、縮小するようにしています。詳しくはわかっていないのですが、せっか
くの800万画素カメラを100万画素カメラとしてしか使わないのはもったい
ないかなと思うからですが、実は、確かめたわけではありません。

なお、ホームページなどに表示するための目的の場合は、トリミングのこ
となども考慮して、1〜2サイズ大きなピクセル数で撮影するようにして
います。

本当のところどうなのかな、と思うのですが、メーカーはあまり公表した
くないような部分のようにも思うのですが・・・。

かんちゃん

書込番号：2939178

sei___　さん　]s-kanchan さん　ありがとうございます。
実際にどのような方法かはメーカーが公開しないと分からないですね。
あるデジカメは小さいサイズて撮ると明らかに画質が落ちました。
Ａ２は目立たないようなので目的に応じた使い分けが良さそうですね。
ホームページ用は２倍以上のから縮小することにしています。

書込番号：2941432

A2の3264×2448(800万画素)で撮影したものを「上信越の風景」というHPでは400×300にして加工して掲載されています。画質の参考にみてみてください。

書込番号：2942331