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2010年2月 7日 (日)

ベイヤー配列センサの画素数について(スキャナカメラ その後^2)

その昔、業務用に開発販売されていたイスラエルのメーカー Leaf社のPhaseOneというデジタルカメラがありました。4x5(しのご)バックパックの位置にラインセンサを配置し、レンズ結像面=フィルム領域をスキャンする方式のカメラです。
スタジオで、MacintoshからSCSIで繋いで、スキャン!なんていう使い方でした。
スキャン時間は一般的なイメージスキャナと同様に、数十分かかるためかなり使い勝手は悪く、かつ静止画のみとなるわけですが、商品カタログ作成など商用写真の分野では大活躍していました。センサユニットのバックパックとケーブルとソフトだけなのに、確か600万円くらいしましたよね。(%1)

さて、PhaseOneはカメラの画素数を何画素のデジカメと言っていたのだろうか。。

じつは、「スキャナカメラ」を自作されている方が、そのカメラの画素数をどう表現すれば良いのか、、難題を抱えているようです。^^;)
スキャナカメラとは、PhaseOneのように、ラインセンサをレンズ結像面にて機械的に走査し、2次元画像を得るカメラのこと。

このところ、raspyさんという偉大なる開拓者が、EPSONのGT-S620という安価なイメージスキャナを分解して、スキャナカメラを自作され、かつそのカメラで撮影した巨大なデジタル画像(%4)をWebにアップするに至りました。そして、スキャナカメラの自作への強い動機付けを受けた、またまた偉大なる方々がその後を追い、自作の輪が広がり始まっています。

そこで、議論になっているのが、スキャナカメラの画素数を、何画素のカメラと呼ぶか。。

以前、FOVEON(%3)が発売された時も言及しましたとおり、現在のデジカメのエリアセンサの大半は、ベイヤー配列のセンサを使っています。(%2)

G R G R
B G B G
G R G R
B G B G

こんなかんじです。
この絵に描いたセンサ構造であれば、4x4=16画素の画像データが供給されます。そのデータ量は、1画素当たりの階調値を0~255(8bit=1Byte)とすれば、16Byteになります。
しか〜し、保存されたJPEG画像をPhotoshopで開いた時には、Red,Green,Blue各色毎に16画素有り、16x3=48Byteの画像となっています。つまり、3倍にデータが水増しされています。

例えば、コントラストの高い画像として、文字情報を含む地図を接写する、といった仕事を行うと、デジタルカメラとイメージスキャナの差がてきめんに現れます。
主観的な実感としては、デジタルカメラの画素数を約1/4に換算した時に、ほぼ、イメージスキャナの画素数と同じになります。以前私も実験したことがあります。
具体的には、2200万画素のデジタルカメラを使って接写した地図の解像度感は、およそイメージスキャナの600万画素相当の画像と同じ感じになります。
2000 x 3000 pixel のフルカラー画像、300ppi(pixel per inch)でスキャンする画像であれば、A4サイズ(7 x 10 inch)くらいです。
2200万画素のデジカメをお持ちの方は、ぜひやってみて下さい。

ですので、「ベイヤー配列デジカメ換算であれば、xx画素相当」という言い訳的な(^^;)前置きを入れれば、まあ許されるのかなと思います。
でもまあ、問題は、画素数以前に、センサ1画素サイズまで分解するレンズをそもそも使っているのか、という点が忘れられてしまうといけないなあと思う次第です。
デジカメのベイヤー配列もうそっくさいですが、6400dpiというイメージスキャナもうそっくさいですもんね。(爆笑)
そういえば、D-imageというミノルタが以前出したデジカメで、3板式(?)のセンサを使っているデジタルカメラがありました。その時も、画素数は、Red,Green,Blueのセンサの画素数を全部足して表現していたような。。設計者としては、苦しかったろうなあ。

■スキャナカメラを自作されているみなさんのblog:
http://d.hatena.ne.jp/spyuge/
  raspyさんの作ったスキャナカメラのYuTube動画
  raspyさんの学研講演のYuTube動画 その1 その2
http://d.hatena.ne.jp/yahho-1/
  http://scancam.dip.jp/index.html(URL Error 2011-5)
http://d.hatena.ne.jp/YAKU/
  YAKUさんの作ったスキャナカメラのYuTube動画

■画素数に関する記事:
http://imeasure.cocolog-nifty.com/blog/2008/04/post_0cb0.html
http://imeasure.cocolog-nifty.com/blog/2009/06/post-fbc2.html
http://www.phaseone-japan.co.jp/aboutus.shtml
http://www.sigma-dp1.com/jp/main.html
http://journal.mycom.co.jp/articles/2008/04/09/dp1/
Wikipedia Foveon X3

■補足:
%1)PhaseOne
DNPが日本で販売サポートしているようです。
1億3千万画素で480万円(税別)
1万pixelのラインセンサを使用しているようです。

PowerPhase FX ユーザーズガイド

http://imeasure.cocolog-nifty.com/photos/fig/powerphasefx_photo.png

このユーザーマニュアルおもしろいですねえ。

レンズの周辺減光を補正するtoolもソフトウェアに含まれているようです。

http://imeasure.cocolog-nifty.com/photos/fig/uniform_light_tool_.png

%2)ベイヤー配列

ベイヤー配列、3板式カメラなどのキーワードを図説で書いてある密度の濃いpdfを見つけました。

奈良先端科学技術大学院大学 情報科学研究科の2008年テキスト (文責・・?)

%3)FOVEON

SIGMAが採用したエリアセンサ。スキャナカメラと同じように、被写体を投影した撮像面上にて「同一箇所」にて、Red,Green,Blue各階調画像情報をサンプリングしている。

http://imeasure.cocolog-nifty.com/photos/fig/foveon_vs_bayer.png

画像出典:

http://is-education.naist.jp/Data/Syllabus/2008/TeachingMaterial/info-0016_1224399846.pdf

%4)raspyさんの巨大なデジタル画像

http://www.flickr.com/photos/82772083@N00/3877531861/sizes/o/in/photostream/
9275x7667pixel, 7千100万画素(Bayer配列DSC的に言うならば 2.8億画素、FOVEON的には 2億画素 ^^)
http://www.flickr.com/photos/82772083@N00/3562456293/sizes/o/

(追加 2010.3.7) PhaseOneと同じ、ラインセンサ方式のデジカメ

http://www.betterlight.com/

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コメント

いちのせ様
こんにちは、YAKUです。
こちらにとっては大変光栄なお申し出の件ですが、
よろしければ、MOメディアに入れてお送りしたいのですが、いかがでしょうか? 
今、メルアド入れましたのでお知らせください。

再びご紹介ありがとうございます。
画素はなんだかんだいって一番指標になりますもんねー。多い画素で言いたくなります(笑)。

YAKUさん
データありがとうございました。
コメントをYAKUさんのblogにします。

raspyさん
YuTubeでraspyさんのお姿を拝見しましたヨ。ますますのご活躍を祈念しております。

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