デジカメの画素とCCD |
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これは私の推測ですが、CCDの画素は光の種類を多分、光の強さ
を細かい時間的な変化で検知して、色と強さを計算していると思います。
銀塩フィルムでは色毎に感じる物質の粒子がフィルムに付着して
いますが、CCDは色として検知することはできないようです。
時間の経過により変化する光の強さ変化をを、精密な時計で計測
できれば、光の強さの波は細かい複雑な波形になります。 それは
数学的にいくつかの正弦波に分解できます。 正弦波の周波数(また
は波長)により色が決まり、正弦波の振幅により、その色の強さが
決まります。 これにより多数の色の種類と強さの組み合わせが分か
ります。
周波数の計測には、精密な時計が必要です。 今のパソコンでは
それが可能です。 光ケーブルが、電線より多量のデータを送れる
ようになったのも、パソコンが進歩したのも、理由は精密の時計の
進歩があります。 CCDで計測するのは、色の周波数と強さです。
音楽がレコードからCDに変わったのも同じ原理です。
デジカメの1画素が何バイトくらいかと、ちょっと計算したら、数
バイトかと思いきや、どうも1バイトないようです。
ソニーの330万画素のデジカメで、フル画素でなく、200万画素
で660KBくらいになります。 660,000を2000,000で割ると、
画素あたり0.33バイトになります。 この数字は0.45バイト
ぐらいにいくかもしれないが、1画素1バイトない、2〜3画素で1
バイトを形成しているということは意外でした。
いま1バイトが8ビットか、16ビットか分かりませんが、8ビットなら
限られた容量の中で、画面の座標値と色、明るさにどう配分して
いるかがです。 明るさを優先させる場合、色数のビット数を減ら
すために、ギラギラした画面になることはうなづけることです。
デジカメの1画素が約0.45バイトということは、カメラに
関係なく、JPEGの規格がそうなっているのだと思います。
これはあくまでデジカメに関することで、普通の一眼レフの
フィルムの粒子とは関係ないことです。
O.45バイトというのは、0.5かもしれません。
撮影したファイルのKBとピクセルの比から割り出した数字
です。 ソニーと富士フィルムのデジカメで大体そうでした。
前に、計算したら1画素(ピクセル)は、1バイトより小さいと書き
ました。 大体パソコンでの情報の単位は、バイトと教えられてきた
ので驚きました。 ここで1バイトは8ビットと16ビットがあり、どちら
かと考えましたが、8ビットだと、1バイト256ビットで、わずかな信号
しか伝えられません。 色の種類が512もあるので、それでは
不十分です。 1バイト16ビットなら、256X256=65536ビットで
しょう。
ここで、ソニーのデジカメのカタログを見ると、DXPが10とか、12
とか、14ビットと書いてあります。 DXPは
Digital Extended Pro-
cessor の略で、CCDで捕らえた光というアナログ信号をデジタル
信号に変えるA/Cコンバーターとあります。 これがすなわち1画素
の大きさであるような気がします。 1バイト18ビットとすると、1バイト
より少し小さいので、辻褄が合います。 1画素には、A/C変換した
データの他に、データの番地などデータを管理するデータが少し加わ
っても、1バイトよりは小さくなります。
CCDは日ごと小さくなっています。 CCDとそれを支えるミニコンピュ
ータ以外の外形、レンズなどは全く同じで、CCDの画素数だけが違う
デジカメが、各社から発売されています。 ソニーでは200、320、400
万画素、オリンパスでは200、320万画素と320、500万画素の2つの
組み合わせ、ニコンでは320、400万画素などである。
最近、CCDの小型化にレンズの小型化が追いつけないように感じて
いましたが、レンズも小型化してきました。 このシーソーゲームは、
これからも続くでしょう。 市販のデジカメの中には、CCDが小さいものと、
レンズが小さいものが並存するでしょう。
CCDが小型するのはいいのですが、一つだけ困った現象が出てきて
います。 それは、ISO撮影感度の低下です。 画素が小さくなるほど、
1画素の面積が小さくなり、受ける光の量が小さくなるからです。
銀塩フィルムを使った普通のカメラではISO1600などと高感度のフィルム
が出現し、今やISO400を使うのが普通になっています。 夏場のよほど
光が強い時以外はISO400を使っても明るすぎることはないです。
手ぶれによる失敗を避けるためには、ISO400を使うことを推奨します。
デジカメでは、撮影感度を上げるために、識別する色の種類を減らしたり、
明るさの感度の段階を減らして、それを犠牲にして暗い光に対応します。
だからカタログには、手動で高感度に設定すると、多少ギラツキがあると
述べています。
さらに高感度を必要とするときは、たて横となり合わせの4枚の画素を合わ
せて1枚の画素と見立てて、4倍の光量を使います。 高画素のカメラでも
画素数は4分の1になります。