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[nikomat 12261] Re: JVC Digital Camera
日浦です．
> やぁ、rin@NewFM2です。
> > In message[nikomat 12256] Re: JVC Digital Camera
> > やぁ、rin@NewFM2 さん <rin@nims.nec.co.jp> wrote:
> > > > こくぼさん
> >
> > > > ＲＧＢＧＲ・・・
> > > > ＧＢＧＲＧ・・・
> > > > ＢＧＲＧＢ・・・
> > > >
> > > > このうちの ＲＧ
> > > > ＧＢ の４ヶで通常の１画素を構成します。
> >
> > > このような説明がWebにも載っていましたが、
> > > 具体的には色フィルタをどのようにずらしてやるのでしょうか?
> >
> > 演算だけずらしてやるのではないでしょうか？4つずつで一組のところで、同
> > じ画素を複数の組に使う。上の図だと左上の4つと、右と下に一画素ずつずら
> > した4つといった具合いに。そうするとCCDの画素数はそのままで演算だけで出
> > 力画素数が上がると。
これはこくぼさんのご説明に関するコメントですよね．
まず最初に言えるのは，おそらくビクターのものは物理的動作が
入って居るだろうということです．
というのは，（以下で書きますが）普通デジカメは全画素読み出し
なので，一度ＣＣＤから明度値を読み出してしまえば，あとはＣＰＵで
どういう演算をしようと限界は変えられないからです．
> そうすると、フレームがずれるのでブレた映像になりません?
画像を縦横倍の解像度にして，隙間にずれた画像をはめ込むとピッタリ
というわけですね．
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基本的に，ＣＣＤの読み出しは，デジカメと，普通のビデオ用で
違います．
デジカメは基本的に「全画素読み出し」と言って，上のこくぼさんの
図で言えば，それぞれのＲ，Ｇ，Ｂを別々の値として読み出します．
後はＣＰＵでうまく補間して，画素毎のＲＧＢ値に変換します．
（ある種の近似をするわけだから，白黒３００万画素に比べ，
カラー３００万画素は解像度が劣る）
一般的なビデオ用はこれとは違うんですね．
まず，ＮＴＳＣビデオは，飛び越し操作というのがあります．
つまり1/30 秒の画像１枚を，偶数番目のラインと奇数番目のライン
をわけて順に伝送するわけです．
そこでどういう処理をするかというと，
ＲＧＢＧＲ・・・(1)
ＧＢＧＲＧ・・・(2)
ＢＧＲＧＢ・・・(3)
ＧＢＧＲＧ・・・(4)
これのうち (1) と (2) の値を縦に混ぜて読み出します．
次の走査線では (3) と (4) の値を混ぜて読み出します．
という風に縦に２画素づつ足して読んでいくわけですね．
（この値から，輝度信号，色差信号を計算するのに，さらに
左右の隣同士の計算をするので，結果的には，１つの値
を決定するのに４画素が絡んでくることになる．普通は，
ＮＴＳＣビデオの場合，シアン・マゼンタ・イエローの
補色フィルタが多いんですが）
次（のフィールド）には，飛び越し操作なので，１画素ずらして，
(2)+(3), (4)+(5), .. という風に読んでいきます．
こういう計算をすることによって，画素数が縦に約 500 画素の
ＣＣＤを使って，走査線 525 本（画像が入ってるのは 500本程度）
の画像ができ上がります．ずれるのは「織り込み済み」なんですね．
こくぼさん：
> ならば、３００万画素は本当に３００万画素なのでしょうね。
> 昔の３０万画素とか言ってたＣＣＤは、ＲＧＢ別々に数えて
> 約３０万個でしたから、４個一組で数えると全然足りないのが実状でした。
確かにＮＴＳＣビデオ用のＣＣＤは３０万といっても，読み出すときに
勝手に画素値が混ざってしまうので，嘘っぽいですよね．
実際，ＮＴＳＣ（走査線525本，水平 768 サンプルとかも多い）に比べて，
計測（ＦＡ）用の全画素読み出しカメラというのがありまして，これは
出力フォーマットがＶＧＡ（640*480)なんですが，見違えるように綺麗です．
（ＮＴＳＣがタコなんで，あたりまえか）
こくぼさんがおっしゃる技術，つまり読み出し時の画素値の結合関係を
変えるという技を使えば，最終的には全画素読み出しの画像に近づいて
くると思います．
デジカメはそういう意味では混ざらず出てくるので，３００万といえば
そうですが，各色３００万あるわけじゃないんで，３００万画素×３の
３板式に比べると劣るでしょうね．
あと思い出しましたが，デジカメのＣＣＤでも，液晶ファインダー
でフレーミングするときに高速読み出しが出来るようになってますが，
こういうときは画素値をＣＣＤ上で統合して読み出せるようになっている
ものがあります．（オンチップビニングといいますが）
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> > CCDのDレンジってネガ以上に広いと思うのですが、
> > それ以上に広げて何を撮るのだろう?
>
> ネガの方が遥かに広いような気がします。
> ネガは、シャッター速度と絞りで受ける光量を決められてしまいますが、
> ＣＣＤは電子シャッターが効かせます。
> 明るい場合は電子シャッターで対応できるので、見かけ上対応できる光量には
> 幅ができます。
> でも、同一画面内での輝度差を考えた場合には、ネガのＤレンジの方が遥かに
> 広かった気がします。
> フィルムスキャナーでネガ読みとりの調整が大変なのも、このためかと？？
> （ネガは暗いので光量の問題もありますが、日浦さんご指摘のように
> ＣＣＤは暗い側にはノイジーで弱いです）
>
> ＞＞だから多重露出は明暗（名案）かも！！
難しい問題ですね．
フィルムには画素がありませんから．
基本的にネガは，明暗の階調がたくさん取れます．非常に暗くても
なんらかの濃度変化がフィルム変化に現れやすいということですね．
しかしある１点（非常に微小な一点）の濃度値を見ると，これには
粒子とか色素のノイズがかなり乗っていて，この微小な濃度変化は
このノイズに埋もれてしまってるでしょう．
しかしこれを，ある面積で見てやると，この粒子のざらつきが平均化
されて，ある意味のある濃度変化が生じていることが見て取れます．
・・という風に，フィルム全体で評価して，「どれぐらいの濃淡が
フィルム上に現れるのか」ということを計測すると，非常に優れた
階調性を持っていることになります．
＃そういう意味では，白黒フィルムは「超高解像度の二値画像の
＃ディザリングで濃淡を表現している」と言えなくはない．
しかしこれをＣＣＤで考えると，ある画素値はせいぜい 8bit で，
ノイズも乗っているので，対したダイナミックレンジがないように
思えます．だけど，これもフィルムと同じように，画素値を平均
して考えると，8bit 以上の濃淡が出せます．（ちょうど，ビット
数の少ないディスプレイで，ディザリングで画像を出すようなもん
ですね）
まえのメールで，「Ｎ画素を平均化すると，ノイズはルートＮになる」
ということを書きましたが，乱暴に 512*512 画素の画素値を平均化
すると，ノイズは 1/512 になるので，8bit のデジタル画像が
17bit の濃淡値を持つということも，まあ言えなくないです．
では同じ面積比（というか，画面面積に対する画素の面積）で考えると
どうなのかというと，実は ３００万画素程度のＣＣＤだと，ノイズ
レベルという観点ではネガとそう大差がないところまで来ているのかも
しれないなぁと思ったりします（ちゃんと評価したことないです）．
これ考えるためには，フィルム感度とか絡んでくるので（フィルムが
微粒子だと，それだけ単位面積辺りのノイズは減るので），ＣＣＤを
合わせないといけないとかいう問題になりますが．
＃フィルムの場合，こういうＳＮ比的な考え方は実はあまりされてなくて，
＃単に「濃度の階調」という目でみられることが多いので，階調が多いと
＃考えられているのかもしれない．
それと，常温ではＣＣＤはそこそこですけど，マイナス３０度ぐらいに
冷却しちゃうとまさに無敵です．
参考
ＣＣＤの読み出し原理など
http://www.nikon.co.jp/main/jpn/photography/konno/01_j.htm
ＣＣＤの簡単な構造
http://www.world.sony.com/JP/Fun/DigitalDream/dv/dv1.html
ソニーＣＣＤのデータシート
（通常ビデオ用，全画素読み出し型それぞれあるので，
比べるとよく分かる）
http://www.sony.co.jp/~semicon/japanese/33003.html
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日浦 慎作 Shinsaku HIURA
大阪大学大学院 基礎工学研究科
システム人間系専攻 システム科学分野
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