『開放F値の場合の光学解像力(※上限の目安、各焦点距離において)』のクチコミ掲示板

[ありがとう、世界]

P900について、望遠鏡や双眼鏡の光学分解能(の上限の目安)で知られている「ドーズ限界」を流用して、撮像「面」について推算してみました。

※全ての条件でのF値の検討ではなく、あくまでも各焦点距離における開放F値ですので、そこはご容赦ください。


もし、焦点距離によって「解像力の違い」を感じたら、このスレを思い出して見てください。


(「(撮)像面解像力」の単位はF値と同じように無次元ですが、あえて言えば「dot(ドット)」)

※ドーズ限界は、分解能として「角度(秒)」のみなので、「そのまま」では一般に使い道があるような無いような感じなので、換算により表現を替えてカメラに当てはめてみたわけです。

※当然ながら、実際のレンズ解像力に制約されるのですが、一定以上については 250本/mm( = 500dot/mm = 25万dot/mm)で仮定して制約した値を入れています。

さて、
数値が「何となく少ない」と思われるかしれませんが、実は同じぐらいの撮影像素子で、同じぐらいのF値であれば、(撮)像面解像力の値も同じぐらいになります。



※P900の換算fと開放F値の情報は [18684327]で「sige3さん」からいただきました。
御礼申し上げます。


ところで、
本件は下記のスレが発端となっており、記録画素数が16Mと8Mの結果的な違いについて多々の意見や検討がありますので紹介させていただきます。

・16Mと８Mの比較テスト
http://s.kakaku.com/bbs/K0000749556/SortID=18671424/Page=2/

書込番号：18684909　スマートフォンサイトからの書き込み

[ありがとう、世界]

P900【光学解像力(の上限)】焦点距離と開放F値から有効口径を求めて

すみません、推算の表をアップできていませんでした(^^;


また、ドーズ限界なので、広角側への適用には問題があると思うのですが、幸か不幸か、広角側ではドーズ限界達成するために必要なレンズ解像度が困難な値になっていました。

その対策として、レンズ解像度は先の書き込みのように250本/mmで制約するようにしています。


※グラフを見ると解像力の落ちかたにビックリするかとと思いますが、先も書きましたように、同じぐらいの撮像素子サイズで同じぐらいのF値ならば結果も同じぐらいになります。


また、すでにお気づきの方がいらっしゃるかもしれませんが、
実は焦点距離に殆ど関係なく、
・撮像素子サイズ
・F値
・それらの係数
だけで、殆ど同じ計算ができてしまいます。

※中１程度の計算式になるので、気になる方がいらっしゃいましたら記します。

書込番号：18685314　スマートフォンサイトからの書き込み

[sige3]

焦点距離が長くなると撮像面で実用的に表現できる（表現できるドット数よりやたらと多い記録ドット数は意味が無いだろうと言う意味で）ドット数はすくなくなりますね。
この状況は表の必要となるレンズ解像度に対応していると思います。
しかし、この値では記録ドット数とどのように対応しているか直ちにはわからないと思います。
それで提案ですが、
１．ドーズ限界に対応して最低必要となる記録ドット数の項目を設ければ、その焦点距離において１６Mも必要か、８Mで十分かの判断が端的にわかりやすいと思います。
２．この分析に関連して今まで、いろいろご説明頂いたわけですので、それらをひもとけばよいのですが、いまこの機会に各項目要素をまとめて頂ければより理解が容易になるかと思います。

質問
焦点距離が長くなると、撮像面のドットあたりの解像度が落ちる（撮像面上でぼけてくる）わけですが、これを端的に表現する項目はなになりますか。
なるほど、焦点距離がながくなるとこのようにぼけてくるのだと！

書込番号：18685517

[ありがとう、世界]

早速のレス、ありがとうございます。

また、焦点距離ならびに開放F値の情報ありがとうございました。

さて、
〉１．ドーズ限界に対応して最低必要となる記録ドット数の項目を設ければ、その焦点距離において１６Mも必要か、８Mで十分かの判断が端的にわかりやすいと思います。

レンズ解像度や画像エンジン(画像処理)による機種別の差異を考慮すると、一概には言えないのです。

しかし、表中の「(撮)像面解像力」の値の2倍程度が目安になると(推測ではなく)憶測しています。

〉２．この分析に関連して今まで、いろいろご説明頂いたわけですので、それらをひもとけばよいのですが、いまこの機会に各項目要素をまとめて頂ければより理解が容易になるかと思います。

根幹は「ドーズ限界」なので、これは秀逸なHPがいろいろありますので、そのリンクを貼るほうがよいかもしれません。

ただし、ドーズ限界からの流用部分については(私が光学系を専攻していないし全く無縁の業種なので)好き勝手にやっているのですが、そこは三角関数以外は義務教育レベル計算で済むように簡略化しましたので、そのあたりは機会があれば説明したいと思っています。


〉焦点距離が長くなると、撮像面のドットあたりの解像度が落ちる（撮像面上でぼけてくる）わけですが、これを端的に表現する項目はなになりますか。

「有効(口)径」になります。
しかし、

〉なるほど、焦点距離がながくなるとこのようにぼけてくるのだと！

と思われるかどうかは、有効(口)径と焦点距離との相関を、どのように「観察するか」によるのですが、
やはり「実感が伴うかどうか？」というところは非常に重要かと思います。

それについては、「過度な望遠倍率を売りにしている粗悪な双眼鏡や望遠鏡」を買ってきて、有効口径が変わらないのに倍率だけがどんどん大きくなるとどうなるのか？
ということを「体感すること」非常に重要かと思います。

書込番号：18685757　スマートフォンサイトからの書き込み

[ありがとう、世界]

別の回答になりますが、

「F値を見るだけ」でも、(撮)像面解像力と相関を把握できると思います。


※もっと詳しいレス作成中でしたが、操作ミスで消滅してしまいました・・・。

書込番号：18686150　スマートフォンサイトからの書き込み

[sige3]

それでは、この表を実用的にどのように使えば(見れば）よいのでしょうか。
残念ながら少なくとも私には宝の持ち腐れでございます。

書込番号：18686681

[ありがとう、世界]

グラフの赤い線の値(見ためでは高さ)が大きくなる条件を選べば(光学解像力の上で)有利になる、
少なくともそのようにグラフを見ていただければ十分かと。

書込番号：18686703　スマートフォンサイトからの書き込み

[sige3]

例えば1000mm ならば、妥当な記録ドット数をどれくらいと見積もりますか？

書込番号：18686870

[恒]

換算f（多分デジカメフルサイズの同画角に相当するに変換したものの事だろう）を用いた段階で光学的には意味のないものとなってます
これではトリミングした、あるいはプリントしたものを切っただけで被写体の解像力がたちまち変化してしまう事になります（マジックとしては面白そう）

ちなみにドーズ限界とは望遠鏡の分解能を肉眼で観察した実験式（経験則）で当然ながら有効口径と分解能は比例してます、理論的にはレイリー限界がありますが分解するの定義が違うだけ

書込番号：18687804

[ありがとう、世界]

sige3さん、
〉例えば1000mm ならば、妥当な記録ドット数をどれくらいと見積もりますか？

先のレスのように一概には言えませんが、表で290万ですので記録画素数は倍の600万(6M)は必要だと思いますので、P900の仕様ならば8M以上になると思います。


恒さん、レスありがとうございます。

〉換算f（多分デジカメフルサイズの同画角に相当するに変換したものの事だろう）を用いた段階で光学的には意味のないものとなってます

換算fは、実焦点距離だけでは他の人から解りにくいので記載しているだけです。

肝心の有効(口)径は実焦点距離から求めているのでご安心ください。

また、ドーズ限界云々で「画角」の概念は出てこないのですが、「像側→有効面」あるいは「対物側→撮影範囲(面)」相当ではどうなるのか？
ということで、画角も求めています。

多くの場合は、画角よりも換算fのほうが感覚に合うでしょうから、その意味でも換算fを記していますが、先のとおり、有効(口)径は実fを使っています。


ということで、

〉これではトリミングした、あるいはプリントしたものを切っただけで被写体の解像力がたちまち変化してしまう事になります（マジックとしては面白そう）
↑
この心配は関係ないと思います。


〉ちなみにドーズ限界とは望遠鏡の分解能を肉眼で観察した実験式（経験則）で当然ながら有効口径と分解能は比例してます、理論的にはレイリー限界がありますが分解するの定義が違うだけ

どちらも存じております。レイリー限界を使うと、ドーズ限界の場合よりも何割引きかになるのはご存じですか？

後述の件を含めて、目安としてはドーズ限界を使うほうが「それらしい値」になりますが、レーリー限界を使うと、嘘臭くなるぐらいに「前提条件」を設定しなければなりません。
(もちろんよく知られた簡単なほうのレーリー限界ではなくて、有効口径に直接関わっているほう)

これは、
・波長設定で変わるけれども、仮にドーズ限界と同じ式にするには、可視光よりも短波長になってしまう(^^;

・エアリーディスクの分離の違いを比較すると、レーリー限界の基準よりもドーズ限界の基準相当のほうが「分離が判りにくい」→結果として分解能の「数値」は良いように「見える」。
↑
MTFのコントラスト比がレーリー限界では数%〜10%ぐらいのようですが、ドーズ限界では何%ぐらいかご存じですか？


なお、撮像素子の画素ピッチは、視細胞より小さくなっていますが、一般のデジカメで、特にズームレンズの「レンズ解像度」は 250本/mmでもなかなか難しいようで、
500dot/mmとすると2ミクロンになるので、視細胞のピッチと比べて大差ないようで、レンズ解像度がずっと良くならない限りは、まだ「ドーズ限界が現役」になるのでは？と思います。

ちなみに、昨年ですが「4/3型の交換レンズの評価記事(数本)」を見ますと 80〜120本/mmぐらいだった記憶があります。

書込番号：18689258　スマートフォンサイトからの書き込み

[ありがとう、世界]

(念のため)

〉これではトリミングした、あるいはプリントしたものを切っただけで被写体の解像力がたちまち変化してしまう事になります

「位置」の問題であれば、つまり、レンズ中心とレンズ端に相当する部分の場合、当然ながら解像力は異なります。
(初心者クラスで知っていることなので、注釈するまでもないかと。今までに何度か注釈しましたが、当たり前なので最近はしていません)

主旨は「一般に【分解能→秒(角)】で示されても、全然実感を伴わない」ので、よく言えば「意訳」したような感じ、悪くいえば「濫用」です(^^;

書込番号：18689279　スマートフォンサイトからの書き込み

[セラミックぱん]

表をみると、P900と同じ撮影素子のデジカメは
1600万画素でも多すぎ、新発売されているような2000万画素もいらなくて1200万画素あれば十分でそれ以上の画素数で記録することは画像を単に拡大して保存しているということとあまりかわりがないですか？

JPGオンリーのデジカメでは300mm以上の望遠では400万画素程度で保存するのがある意味最適で1600万画素のJPEGから縮小するとかえって画質劣化が生じるかも、ということなんでしょうか。

（知識０のまったくの素人です）

書込番号：18690464

[ありがとう、世界]

セラミックぱんさん、レスありがとうございます。

〉表をみると、P900と同じ撮影素子のデジカメは 1600万画素でも多すぎ、新発売されているような2000万画素もいらなくて1200万画素あれば十分でそれ以上の画素数で記録することは画像を単に拡大して保存しているということとあまりかわりがないですか？

レンズ解像度を250本/mmで想定しても700万ぐらいですから・・・数字が大きい＝良さそう＝実態？難しいこと解らないし、みんな買ってるし・・・そんな悪循環の繰り返しかも?

・・・それでも「良心的なほう」かもしれません。
ビデオカメラでは「約1/6型(対角約「3」mm)で有効約200万画素ぐらいなのに、
静止画「1000万」画素記録の機種」
が出ました・・・消費者をバカにするのもここまで来たか・・・と(^^;


〉JPGオンリーのデジカメでは300mm以上の望遠では400万画素程度で保存するのがある意味最適で1600万画素のJPEGから縮小するとかえって画質劣化が生じるかも、ということなんでしょうか。

「倍ぐらい」は必要だと思っていますし、画像処理ソフトやハードの仕様によるところを無視できないですね。

そもそも、単板ではSIGMAの三層式(Foveon)を除けば、画素毎に「ほぼ全ての情報」を持っているわけではないけれど、
隣接する画素の情報を計算して「1画素を導き出している」ので、結果的に倍画素ぐらいは必要になるかと。

都市伝説化した「四画素必要説」はどうかと思いますけれど(^^;

書込番号：18692168　スマートフォンサイトからの書き込み

[セラミックぱん]

ありがとう世界さん

お返事ありがとうございます。
素人なので詳しいことはわかりませんが、
勉強になりました。

僕もいろんなサイズで撮ってみて画質がどうなるか比べてみようと思います。

書込番号：18701834

[ありがとう、世界]

セラミックぱんさん、ご丁寧にありがとうございます(^^)

望遠側でトリミングをしない前提条件なら、8M常用で特に支障ないかと思います。

書込番号：18703182　スマートフォンサイトからの書き込み