高画素機でもサイズを落とせばF31fdよりきれい？

質問

そんなわけないですよね？
暗い室内でもキレイに撮れるという名機のF31fdよりも、
1000万画素クラスの画素ピッチ的にキツイ高画素機でも、４メガくらいに落とせば、
CCDや画像エンジンが最新のマシンの方がキレイに撮れる気がします。
例えば　F100fd　あたりとかです。
そうならない理由を教えてください。

回答No.3

fonera · ベストアンサー

恐れ入ります。
ある特定のメーカや機種の話ではないようですので、一般的な話になると前置きします。

>それならば、D40xを6Mにリサイズすれば同等になるかと思います。（微妙にCCDが違いますが）
>素人的な考えですが、これは画質的に同じにならないのですか？
>高感度性能とか、ノイズの事です。

>という事なので、技術的に、理論的な観点から、
>何故、縮小リサイズして撮影してもノイズが少なくならないのか知りたいです。

まず、一般的な撮像素子とノイズの話から始めます。

ざっくりと言えば、CCDやCMOSといった撮像素子（イメージセンサ）は、
光を感じるバケツをびっしりと敷き詰めているイメージが最も正しいです。（バケツ自体は光の粒を受け止めるだけなので、「赤しか通さない蓋」の様な様々な蓋が付いていると思って下さい。（カラーフィルター式のものは、ですが））

よく言われるイメージセンササイズに対する、１画素あたりのサイズというのは、この「バケツのサイズ」の事です。
バケツのクチが小さくなれば、当然拾える光の粒は減ります。また、バケツ自体を作るのも難しくなってきます。
バケツ４つを１組にしてバケツ１つと同じ性能が出せるか？と言われれば微妙なところですし、リサイズしての撮影時にハード的にそういう処理をしてはいません。（そもそもの、バケツのクチの広さ・バケツに貯められる光の量・バケツの性能が異なる）

これが、高密度CCDの出力をリサイズしても低密度CCDと同じにならない第一の理由です。

次に、ノイズ（高感度ノイズ）についてです。
様々な理由がありますが、ノイズが発生するのは主に熱雑音と撮像素子そのもののノイズ（所謂ショット雑音）です。
先ほど説明した、イメージセンサのバケツ。このバケツは実は機械なので動いているだけで少しづつ熱を出します。また前回溜まった光の粒がほんの少しこびり付いていたりとか、バケツリレーで溜まった光の粒を隣に渡すときにほんの少し減ったりします。
この手の微妙な光の粒の増減や、熱による誤動作は、普段は無視できるほどに小さいです。しかし、部屋が暗かったり夜だったりして「バケツに光を少ししか貯められない・光を貯めるのに時間がかかる」ような状況だと、とたんに問題になります。これが、一般的に言われるところの高感度ノイズの問題です。
さて、上記の説明でおわかりかとは思いますが、バケツそのもののノイズが、画像として出てくるノイズになります。つまり、バケツの数が増えれば増えただけ、ノイズが多くなります。

これが、高密度CCDの出力をリサイズしても低密度CCDと同じにならない第二の理由です。

***
ここまでは純粋に機械的な話でしたが、ソフトの話になると若干違います。
高感度ノイズの低減には、いくつか手法があります。たとえば明らかに周囲と異なる明るさを示す画素は間違っているとして修正してしまうとか、予め真っ暗な状態で同じだけの時間撮影を行ってみて、それでも出てきた明るさ（光の粒を取り込まないのに、光の粒が読み出せると言うことは、それはノイズだと見なして良い）を間引いて出力してやるとかです。

ソフトウェアでも、似たような処理が行えます。
なぜしていないかというと、カメラに組み込むには処理が重かったり、時間がかかる割に効果が小さかったり、そもそもリサイズして撮影して欲しくなかったり:-Pといった要因があるからです。
（所謂RAW画像と呼ばれているものをPCのソフトで時間をかけて弄ると高感度ノイズが減らせるのは、処理に時間がかけられるからだったりします）

イメージセンサといっても色々ありますので、一般的な話になるとどうしてもざっくりとした回答になってしまいます。ご参考になれば幸いです。

お礼

早速のご回答ありがとうございます。
今回もすごく詳細で大変ありがたいです。
バケツを使ったご説明で大変わかりやすいですね。
完全に理解できたわけではないですが、
これでだいぶ疑問が解消されました。
素人の何気ない質問に長々とお付き合いいただき
ありがとうございました。