2009年11月18日水曜日

デジカメ買っちゃった

 つい勢いで人生初のデジカメを買ってしまった。(携帯カメラ除く)
 で、いろいろと知らないパラメーターが数多くあった。オートで設定してくれるモードもあるが、それじゃつまらない!!

 というわけで、デジカメをマスターするために、デジカメの画像が出力されるまでの機構をかるく考えてみた結果を以下に記してみます。

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 まずは、数式。

●ユーザー設定可能パラメーター
 Iso: ISO感度(銀塩フィルム換算値らしい) = 100~

 F: 絞り 2.8~

 Ss: シャッタースピード 1/1600~

●デジカメの性能係数
 Exc: ISO感度の銀塩→デジタルの変換係数。デジカメの性能に依存する。= 0.0001ぐらいとしとく

 MaxSs: デジカメの持つ撮影可能な最高シャッタースピード。デジカメの性能に依存する。= 1 / 3200ぐらいとしとく

●入力/計算途中/出力
 In: レンズに入る光(色)[入力]

 Ana: アナログで取得される値の最終結果

 Smpi: デジカメのCCD?が1回のサンプリングで取得できる色

 MSNnum: マルチサンプリング数

 DIso: デジタルISOとでも勝手に名付ける。要するにスケーリング係数。

 Raw: 生データ

 filtering()関数: デジタルズームや色補正などのフィルタリング処理

 Out:  最終結果[出力]

 としたとき、

Ana = In x ( 1 / F )

DIso = Iso x Exc
Smpi = Ana x DIso
MSNum = Ss / MaxSs

Raw = i=1 MSNum ( Smpi )

Out = filtering( Raw )


 だいたいこのような計算式で最終的な絵が出てくると思われる。
 数式の書き方としていろいろ間違ってる気がするけど、雰囲気から読んでほしい。
 以下、各行の説明。

● Ana = In x ( 1 / F )
 絞りは開けば開くほど大きな光が入ってくる。
 F値は小さいほど絞りが開くことになる。
 おそらくF=1.0のときに全開だと推測されるので、入力の光にF値の逆数をかければ取得できる光が算出出来るだろうと考えた。
 ここまでがアナログで処理される部分である。
 今回に関してはあまり重要でない。


● DIso = Iso x Exc
 Exc値がかなり重要。結局はそのデジカメの持つポテンシャルはこの係数に集約するといってもいい。
 Exc係数が大きければ大きいほど、一度に取得できる光の量が多くなるのでより多くの情報を取得でき、ノイズもより軽減される。
 また、シャッタースピードを下げる必要もなくなるので手ブレ防止にもつながる。と、いいことづくめ。
 どっかでみたコンパクトデジタルカメラvsデジタル一眼レフの画像比較を見ると、コンデジのExc値はかなり低いのではないかと感じた。


● Smp = Ana x DIso
 1回のサンプリングでデジカメが得られる値。
 ある意味、そのデジカメの限界値がここ。

● MSNum = Ss / MaxSs
● Raw = i=1 MSNum ( Smpi )

 フィルムのカメラはシャッタースピードの時間だけシャッターを開いてフィルムに焼きつけるわけだが、デジタルカメラではそうはいかない。
 デジタルカメラはその一瞬一瞬の値しか取得できないので、何回~何百回と撮影して、それを合成して1枚の画像とする。
 その回数を決めるのがこの式だ。
 回数を重ねれば重ねるほど画像は明るくなる。
 ただ、明るくするというだけならIso感度を上げればよいだけである。では、ここは何をしているのか?というと、主にノイズの除去である。
 1回のサンプリングで得られる画像は十分な光量がなければノイジーになってしまう。
 しかし、ノイズというのはランダムで発生するため、同じシーンのを何十何百と撮影し合成することで平均化され、ノイズ感が減っていくわけだ。
 よって、元の画像(Smp)にノイズが少なく、十分な光量があるのであれば、ここの回数は減らすに越したことはない。
 で、ここで得られる結果が生画像(Rawデータ)だ。


● Out = filtering( Raw )
 デジタルカメラはそこでは終わらない。
 さらにその画像に対して、シャープネスや色調補正などのフィルタリングして、画像をより良く見せようとする。
 フォトレタッチソフトを持っていない人には、うれしい機能だろう。
 あとで、PCで自分で画像加工したいと思ってる人には不要なフィルタも多数あると思う。
 で、ここで得られた結果が、最終的に保存される画像になる。と。


 以上のことから、撮影するときの注意点を優先度で並べると以下のようになる。


・F値は焦点可能距離を変えることが出来るパラメーター?のようなので絵作りに利用していきたいところ。
 しかし、暗い場所での撮影などどうしても光量がほしい場合は、絵作りよりもノイズを減らすほうを優先して絞りを開けることのほうが重要であると思われる。

・ISO値は低く出来るなら低くしたほうが良い。
 なぜなら、高くしてもCCD?性能の限界値を突破できるわけではないから。
 ノイズを減らして光量を得たい場合はシャッタースピードを長くしてマルチサンプリングするべきである。

・光量の調節は基本的にシャッタースピードで行うべきである。
 シャッタースピードは短ければ短いほど手ブレを防げるのでよいが、最重要ではない。
 ただし、ブラーを効果として使いたい場合はその限りではない。が、そうそうあるシチュエーションでもないだろう。


 以上が、グラフィクスプログラマーの私が導き出した答えだ。

※いかんせん、デジカメに関しては届いてから一晩しかたってない初心者なので、間違ってても保証はできない。
※デジタルIsoとかExcとか私が式の都合上作った造語なので、デジカメ界隈でどう言われているのかは知らないので、真に受けないでほしい。

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 まぁ、いろいろ間違ってるだろうな~。
 机上の空論なので、いろいろ検証してみたい。

 内蔵メモリだけだと2枚しか画像が取れないので、まだテストで4枚しか撮影してないんですよ。
 今日SDカードが届いたので、これからいろいろとテスト撮影してみるつもり。