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。

回答No.5

E-Dec

技術的なお話が出ているので、結果論だけ述べますと残念ながら現在の高画素のデジカメの
画像をリサイズし、低画素化しても高感度画質でF31fdクラスに及ばないのが事実です。

参考になりそうなサイトをご紹介しておきます。
最新のデータという訳ではありませんが、昨年夏頃の高画素機とF31fdを比較できるという
意味で活用のヒントになるかと思います。
# http://dc.watch.impress.co.jp/cda/review/2007/08/07/6767.html

カメラ内のリサイズとパソコンのリサイズでは画質が異なるかと思いますが、サイト内の
テスト画像を一度リサイズしてF31fdの画質と比較してみてください。
圧倒的にF31fdの高感度画質の方が優れることがお分かりになるかと思います。

画素混合などの手法で記録画素数を落とし、超高感度を実現しているモデルがありますが、
ノイズを除去すると言うよりも、画素間を加算し感度を稼ぐのが大きな目的です。

ご質問はこうなる理由を問うものですので、回答にはなっていませんが、参考まで…

お礼

ご回答ありがとうございます。

紹介されたサイトを拝見させて頂きました。
非常に興味深い内容です。
画素ピッチについての詳しい説明など大変参考になります。
マイクロレンズとか色々と出てくるわけですね。
画像を見比べましたが、F31fdの高感度画質は圧倒的ですね。
ノイズや他とのバランスがいいです。
ノイズを減らしても不自然さがないです。（主観ですが）
熱狂的な支持があるのも理解できます。

回答No.4

eco0838

F100fdはまだわからないけど、
ソニーのW200に付いてるEX高感度モード（300万画素相当）はISO1600でもかなり低ノイズです。
（輪郭の甘い映像になるけど）
http://dc.watch.impress.co.jp/static/2007/09/13/fuji/fuji_w200_03m_iso1600exl.jpg

お礼

ご回答ありがとうございます。

補足

確かに低ノイズですが、ご指摘のように輪郭が甘いですね。
後から言って申し訳ないですが、
ノイズが少ないだけではあまり意味が無いです。
輪郭もしっかり撮れているという事も大事です。

回答No.2

bardfish

※高画素機でもリサイズして縮小すればノイズの出方が綺麗になるか？
デジカメはお持ちですか？お持ちのデジカメで画像を縮小して、縮小前より綺麗に感じるなら可能性は否定できません。
それだったら、JPEGでの記録サイズを最高/最大画質から一つか二つ落とせば良いわけですよね？
画像サイズを最大と最小、画質を両方ともFineの設定で感度を最低と最大で撮り比べてみれば結果はわかると思いますが、検証したことありますか？この手の質問は自分での検証結果を提示した上で質問すると有意義な回答が得られると思います。

F31fdが今でも指示されているのは画素数、画素ピッチ、フォトダイオードの大きさと画質のバランスが非常に優れているからです。

今月号のカメラ雑誌にデジタル一眼のK20D/K200Dの記事で、「前のモデルより画素数アップしたがフォトダイオードの受光面積は変わっていないため画質は維持できている。マイクロレンズの大口径化もしているので集光率はアップしている。」と書かれています。
画素ピッチの中にフォトダイオードと配線が含まれているので、配線に割かれている面積を微細化してその分フォトダイオードにあてられれば画素数がアップしても受光率は変わらないため高感度耐性や画質は維持できます。

しかし、その辺の改良がないまま画素数アップしただけでは画像処理エンジンによる高画質化はあまり期待できません。センサーから出力される画像データが悪いのにソフトで弄ると言うことは「嘘っぽい絵」になりやすいモノ。基本的に「劣化したデータは良くならない」のです。

お礼

ご回答ありがとうございます。
K20D/K200Dの記事なんて興味深いですね。
詳細なご説明、参考にさせて頂きます。

補足

早速のご回答ありがとうございます。

質問の表題は、bardfish様のご指摘のように
「※高画素機でもリサイズして縮小すればノイズの出方が綺麗になるか？」
の方が的確ですね。下手な質問のしかたで申し訳ないです。

検証結果を提示した上で質問というのは、おっしゃる通りです。
ご指摘ありがとうございます。
所有のS8000fdを使用しまして、オートで室内を8Mと4Mで比較してみましたが、
お恥ずかしいながら、その差がわかりません。
１９インチの液晶モニタを見ての感想です。
どちらも同じようなノイズが発生しています。
感覚的には、リサイズして縮小しても、画質は（ほぼ？）同じですね。

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。

回答No.1

fonera

恐れ入ります。

「きれい」の一般的な官能評価基準が定まっていないため、回答は困難です。

ですが、個人的には、F100fdの方が「きれい」に写せると思います。
・F100fdは1/1.6型CCDなので、F31fdの1/1.7型CCDよりも大きい。
・2年の間に、CCDの素子そのものの性能が底上げされた（ダイナミックレンジの向上）
・2年の間に、画像処理エンジンが向上した。（擬色の補正・熱雑音の補正・記憶色に近づける工夫）
デジタルカメラですと（特に暗い室内などを撮る場合は）CCDが光を拾った後の画像処理で、出てくる画が全く違います。
画像処理部分の性能アップが、最終的な出力に大きく影響されます。

逆に、F31fdの方が「きれい」である可能性もあります。
・CCDあたりの１画素サイズが広いので、熱雑音に強い
・CCDあたりの１画素サイズが広いので、ダイナミックレンジ溢れの影響が少ない
・名機だという思いこみ
・評価者の好みに合う出力をする
特に、カメラの写りは、スペック（例えば分解能など）とは関係なく「良い感じにぼける」「好きな色味になる」など、個々人の好みに大きく左右されます。
誰かにとっての最高機種が、古い機種である可能性は十分にあります。

>そうならない理由を教えてください。
最も可能性が高いのは「好みの問題」です。
客観的に見て、F100fdがF31fdに（機能的に）劣っているとは思えません。
しかし、主観的な評価で劣っている可能性は十分にあります。
（「思いこみ」もかなり強力なファクターですが…ブラインドテストを何度かすると判ると思いますので、それは除外しました）

以上、ご参考になれば幸いです。

お礼

ご回答ありがとうございます。
詳細なご説明、参考にさせて頂きます。

補足

早速のご回答ありがとうございます。

「きれい」というのも、抽象的で質問の仕方が悪かったです。
まあ、ノイズが少ないとかそんなところです。

価格コムで、多くの方がF31fdの実質的な後継機が出ないことに失望しています。
それならば、最新の同サイズの同等な性能のCCDを持ったカメラをリサイズして撮れば、
F31fdと高感度での性能が同等以上という事になり問題は解決しませんか？

例えば「D40とD40xどっちがいいですか？」なんていう質問がよくありますが、
高感度の性能が高いD40をすすめる人がいますよね？
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。

なにぶん素人なものですから間違いはご容赦ください。