最近のデジカメの「ダイナミックレンジ拡大」機能の真実を教えてください。

質問

【概要】
最近のデジカメについている「ダイナミックレンジ」拡大機能で、
白とびと黒とびが同時に抑制できるとされているのはなぜですか？

単に画像を眠くしているだけなのですか？
トーンカーブをいじって特定の明度域を強調しているのですか？
HDR合成みたいな不可逆的な画像加工をしているんですか？

【詳細】
色諧調の再現性が増えない限りは、ダイナミックレンジが拡大できるわけがありません。

最近デジカメでは、よくハイダイナミックに対応した高光量対応のCCDがウリにされますが、
そもそも、どんなに最大受光レベルが小さいセンサーであっても
絞りを強めるとか、減光フィルタを噛ますとか、
露出をマイナスにしていけば「白とび」は解決できるはずではないのでしょうか？

そして「白とび」を抑えるためにハイライト側に寄れば、
その一方で、データとして再現できない暗部の諧調が「黒とび」となるのは必然で、
画像側のダイナミック：色諧調が24bitで一定である限りは、
「白とび」と「黒とび」はトレードオフの関係になるはずです。

しかし、ダイナミックレンジ拡大に対応したデジカメや、
HDR（ハイダイナミックレンジ）合成に関する記事を読んでいると、
これらの技術が、「白とび」と「黒とび」を同時に解決するというような
ありえない解釈がよく見かけられます。

新聞記事や投稿サイト、wikiまでがこれら誤った？解釈で埋め尽くされていて、
正しい情報が抽出できません。
特にHDR合成なんかはヒドイ状況です。

データとしての実際のダイナミックレンジ拡大と、
CCDのダイナミックレンジ拡大が誤って同一視されているのも原因のひとつでしょう。

最近のデジカメの場合、どういった原理で、同じ24bitの画像で、
ダイナミックレンジ拡大を「再現」しているのでしょうか？

回答No.1

bardfish

>単に画像を眠くしているだけなのですか？
>トーンカーブをいじって特定の明度域を強調しているのですか？
>HDR合成みたいな不可逆的な画像加工をしているんですか？
おそらく、これらの処理を複合的に独自のアルゴリズムで処理しているのでしょう。

各メーカー非公開なので詳細は不明。ただし、イメージセンサーのダイナミックレンジが拡大されている訳ではなく、拡大されたように画像処理している点は各社共通だと思います。

ソニーやペンタックスでは補正幅の違う画像を複数枚撮影して画像処理エンジンでHDR合成しているようです。補正幅はカメラが計算して判断しているのでしょう。その為HDR合成を利用した撮影では処理時間に2秒～10秒かかるようです。
キヤノンはコントラスト補正も行っているようです。

結局のところ処理アルゴリズムが公開されていないのでそれらの機能をOFFにした状態と比較してどのような処理が施されているか想像するしかありません。その過程で癖もわかるはずですから有効活用するためには利用する側もそれなりに研究する必要があります。

キヤノンは高度な自動化が施されているようで何も考えなくても良いかもしれませんが、あまりにも進んだ自動化は人間の意図通りにいかないこともあるので不便に感じることもあります。そういうときは機能をOFFにして自分の経験と勘に頼った撮影をした方が良い結果になることの方が多いはず。

お礼

ご回答ありがとうございます。

>これらの処理を複合的に独自のアルゴリズムで処理している
やはり、HDR合成のような画像処理が施されているのですね。

>各メーカー非公開なので詳細は不明
>どのような処理が施されているか想像するしかありません
やはりそうですよね…。
詳細までは求めないので、どんな加工が入り込んでいるかぐらいはオープンにしてほしいものですね。
あとネット上にあふれてる誤った解釈はメーカーで何とかして欲しい。変なポピュリズム？に発展しそうです。

デジカメの画像処理で、シャープネスが色相が知覚的に加工されるのが普通であるように、
「HDR合成」的な加工も、皆が気づかないレベルで普通に行なわれているのかもしれませんね。
逆になぜもっと「HDR合成」機能はデジカメに取り入れられないのでしょうか？
フィルムカメラ由来のメーカーの潔癖とかでしょうか？

>機能をOFFにして自分の経験と勘に頼った撮影
加工用にはRAW画像を使いたいと思います。

※追加の疑問
こちらも、よく同一視されていますが（wikiのHDR合成の項とか）、
(1)オートブラケットなどで得た補正幅の違う画像を「合成」してダイナミックレンジを稼ぐ（情報量を豊かにする）ことと、
(2)「HDR合成」を行なう（誇張する）こと
は、別のアプローチですよね？

このあたりの解説も同時に頂けると非常に助かります！！