※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:ISO(ASA) 感度と Latitude は?)
ISO(ASA) 感度と Latitude は?
2013/05/10 22:04
このQ&Aのポイント
ISO(ASA) 感度と Latitude について気になる点があります。
ISO 100 の具体的な光の量について知りたいです。
最近のデジタルカメラの ISO 感度と画像エンジンの処理ビット幅について疑問があります。
ISO 感度選択は感覚的に「ISO 感度を高く (大きく) すれば暗い Scene を撮るのに便利だが、一定以上では Noise が増える」としか理解していないのですが、実際のところ「ISO 100 では XX Lumen (或いは Candela) の光を残留 Noise と同値で取得できる」といった Image Sensor ならではの値がさっぱり判りません。
ISO 100 とはいったい何 Lumen (或いは Candela) なのでしょうか?
昨今の DSLR (Digital Single Lens Reflection) Camera 用 APS-C (Advanced Photo Sensor - Compact) Image Sensor は基本感度が ISO 200 になっているようですが、拡張 Mode では ISO 51200 なんて設定が可能なものまで現れています。・・・勿論、Noise が盛大に発生し、Noise Filter によるベタ塗りのような処理と合わせて、解像度はかなり低下してしまうのでしょうが・・・。
一方、画像 Engine の処理 bit 幅は 12bit から 14bit、16bit、更には 22bit なんてものも出てくる始末・・・確かちょっと前の LECIA Digital-Module-R に用いられている KODAK Kaf-10010ce の Saturation Level は 400keV (kilo Electron Volt) だった筈ですから、同 Level の Image Sensor ならば 19bit で既に 1eV を切ってしまいます。
勿論 Up Conversion に伴う Quantum Noise を Filtering するための Over Sampling と Digital Filtering を重ねる余裕を持たせているからなのでしょうが、ISO 51200 でも S/N (Signal to Noise Ratio) 48dB の 8bit JPEG 出力を得られる (51200/200=256=2 の 8 乗=) 8bit 分が上乗せされた 8bit + 8bit=16bit の Dynamic Range が本当に Image Sensor の Analog 出力時点で実現されているものなのでしょうか?
趣味としている Audio では確かに単体での計測上は 20bit の Dynamic Range を実現している Ope'Amp' IC Chip などがあるのですが、回路を組んでしまうと 16bit の Dynamic Range でさえも夢物語に近いものです。・・・16bit の CD (Compact Disc) 再生でさえも困難な世界ですので、私は 20bit だの 24bit だのの Audio には見向きもしないのですが(笑)・・・。
最近、友人より SIGMA DP2X を安価で譲り受けたのですが (現在、修理中(泣))、故障が発生するまでの 300 Shot ほどの試写で感じたのは「DP2X の ISO 感度設定は ISO 400 が限界、ISO 200 もおいそれと選ぶ気は起きず、ISO 100 が標準・・・でも、解像感、雲などの階調表現は愛機 PENTAX Kr による画像を遥かに凌駕している(^_^;)」というもので、初代 Foveon X3-F19 Image Sensor の Typical Dynamic Range は 61dB、DP2X に用いられている Foveon Fx17-78-F13 Image Sensor の S/N 値は公開されていませんが、Photo Diode 面積が初代 Sensor の 70% ぐらいになっていますし、A/D Converter/Amplifier 部の性能が向上したという情報は得ていませんので 3dB 落ちの 58dB ぐらいでしょうか。・・・・・・ISO 100 ならば 2EV ぐらい露出をいぢっても 8bit JPEG 出力に問題はなさそうですが、ISO 400 では余裕がなくなりそうですね。
同じ 12bit RAW 出力の愛機 PENTAX Kr は ISO 800 でも 2EV 程度の後処理に余裕で耐えられるだけに、(800/200=4=2 の 2 乗) の 2bit と 2EV 分の 2bit を上乗せした 8bit + 4bit=12bit を保証できる 12bit RAW 出力が伊達ではない事が判ります。
・・・とは言え PENTAX Kr でも ISO 1600 以上にするには勇気が要るもので「実用限界は ISO 3200 ぐらいかな」と感じているのですが、SR (Shake Reduction) による 2EV 分以上の Slow Shutter 対応力と合わせると SIGMA DP2X の気難しさがひしひしと感じられます。・・・まあ ISO 400 でも撮れそうもないと思ったら Film Camera のように「素直に諦めれば良い」だけなのですが(^_^;)。
・・・というわけで「ISO 感度選択幅と実効 Dynamic Range 幅 (Latitude) とは eV Electron Volt) や Lumen 或いは Candela といった単位ではどれくらいのものになるのだろうか?」と疑問に思った次第です。
Airy Disk 同士の中心と円周が重なる距離を解像限界と定義して d=1.22λF (d:解像限界 λ: 光の波長 F: 絞り値) を導いている Rayleigh III (レイリー 3 世) の式により 7.8μm Pitch では F16/F11/F8 (R/G/B) が得られるのですが「この時の F 値 (絞り値) は実際の光束値とどう対応するのか?」「ISO 感度選択では対応できないものなのか?」といった疑問もあるのですが(汗)、この辺りも関係するのであれば御教授願えれば幸いです。
宜しく御願い致します。
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お礼
おおおっ! CIPA の標準化規定書じゃあないですか! これですっ! これっ!(笑)。 この手の勉強は高額の受講料を払って現場の技術者に教わる講習会でもなければ部外者には縁遠いものですが、 Video 機器製作業界に飛び込んだ際に Oscilloscope 使って Analog Video 信号の調整から実習する講習を受けた昔を思い出します(^_^;)。 当時も受け取った資料を読んだだけでは理解が追い付かず、帰宅後に Internet で用語解説や平易な解説が紹介された Page を漁ったものですが、御紹介の PDF 資料も記されている数値や式を噛み砕いて理解する頃には質問に記した疑問が晴れそうです。 ためになる参考資料、有難うございました(^_^)/。