デジタルカメラのピクセルの基本

新しい用語が絶えず導入されているため、デジタル カメラ テクノロジの絶え間ない進歩は非常に混乱を招く可能性があります。このチュートリアルは、このデジタル ピクセルの混乱を解消することを目的としています。特に、最初のデジタル カメラを検討している、または購入したばかりの人にとってはなおさらです。センサー サイズ、メガピクセル、ディザリング、印刷サイズなどの概念について説明します。

ピクセル:デジタル画像の基本単位

すべてのデジタル画像は、「PIC」という言葉を組み合わせて発明された、基本的な小規模な記述子である THE PIXEL で構成されています。 トゥーレ EL 点描画の芸術作品が一連の絵の具のしみを使用するのと同じように、何百万ものピクセルを組み合わせて、詳細で一見連続した画像を作成することもできます.

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点描 (しみ)

ピクセル

各ピクセルには、その色または強度を表す一連の数値が含まれています。ピクセルが色を指定できる精度は、ビットまたは色深度と呼ばれます。画像に含まれるピクセルが多いほど、詳細を表現できます (ただし、ピクセルが多いだけでは必ずしも詳細になるとは限りません。これについては後で詳しく説明します)。

印刷サイズ:1 インチあたりのピクセル数と 1 インチあたりのドット数

ピクセルは単なる情報の単位であるため、サイズも指定しない限り、実際のプリントを記述するのには役に立ちません。 ピクセル/インチという用語 (PPI) と 1 インチあたりのドット数 (DPI) は両方とも、この理論上のピクセル単位を実際の視覚解像度に関連付けるために導入されました。これらの用語はしばしば不正確に交換され、デバイスの最大印刷解像度についてユーザーを誤解させます (特にインクジェット プリンターの場合)。

「1 インチあたりのピクセル数」（PPI） 2 つの用語のうち、より直接的な方です。それはまさにそれを説明しています：画像が1インチの距離（水平または垂直）あたりに含むピクセル数。 PPI はデバイスごとに変わらない方法で解像度を表すため、普遍的でもあります。

「1 インチあたりのドット数」（DPI） 最初は一見シンプルに見えるかもしれませんが、1 つのピクセルを作成するために複数のドットが必要になることが多く、これはデバイスごとに異なるため、複雑さが生じます。つまり、特定の DPI が常に同じ解像度になるとは限りません。複数のドットを使用して各ピクセルを作成することは、「ディザリング」と呼ばれるプロセスです。

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ピクセル (上) とディザリング (下)

プリンターはディザリングを使用して、実際よりも多くの色の外観を作成します。ただし、ディザリングでは各ピクセルをさらに小さなドット パターンから作成する必要があるため、このトリックでは解像度が犠牲になります。その結果、同じレベルの詳細を描写するために、画像に PPI よりも多くの DPI が必要になります .

上記の例では、ディザリングされたバージョンが 128 ピクセルの色の外観を作成できることに注目してください。ただし、ドットの色ははるかに少ない (24 のみ)。ただし、この結果が可能なのは、ディザリングされた画像の各ドットがピクセルよりもはるかに小さいためです。

写真ラボで行われるプリントの標準は約 300 PPI ですが、インクジェット プリンターでは、写真品質のために (インクの色の数に応じて) この数倍の DPI が必要です。必要な解像度もアプリケーションによって異なります。雑誌や新聞の印刷物は 300 PPI をはるかに下回る値で済みます。

ただし、特定の画像を拡大しようとすればするほど、その PPI は低くなります...

メガピクセルと最大印刷サイズ

「メガピクセル」は、単純に百万ピクセルです。特定の詳細解像度 (PPI) が必要な場合は、特定のメガピクセル数で達成できる最大印刷サイズがあります。次の表は、いくつかの一般的なカメラ メガピクセルの最大印刷サイズを示しています。

メガピクセル数	最大 3:2 印刷サイズ
	300 PPI で:	200 PPI の場合:
2	5.8"×3.8"	8.7" x 5.8"
3	7.1" x 4.7"	10.6"×7.1"
4	8.2" x 5.4"	12.2"×8.2"
5	9.1"×6.1"	13.7"×9.1"
6	10.0" x 6.7"	15.0"×10.0"
8	11.5"×7.7"	17.3"×11.5"
12	14.1"×9.4"	21.2"×14.1"
16	16.3"×10.9"	24.5"×16.3"
22	19.1"×12.8"	28.7"×19.1"

2 メガピクセルのカメラが 300 PPI で標準の 4x6 インチのプリントを作成することさえできないことに注意してください。一方、16x10 インチの写真を作成するには、なんと 16 メガピクセルが必要です。これは落胆するかもしれませんが、絶望しないでください！多くの人は 200 PPI で提供されるシャープネスに満足しますが、見る距離が長い場合はさらに低い PPI で十分かもしれません (「デジタル写真の拡大」を参照)。たとえば、ほとんどのウォール ポスターは 200 PPI 未満で印刷されることがよくあります。これは、6 インチ離れてからそれらを検査することはないと想定されているためです.

カメラと画像のアスペクト比

上記の印刷サイズの計算では、カメラの縦横比、つまり最長と最短の寸法の比率を想定しています。 、35 mm カメラに使用される標準の 3:2 です。実際、ほとんどのコンパクト カメラ、モニター、テレビ画面の縦横比は 4:3 ですが、ほとんどのデジタル一眼レフ カメラは 3:2 です。ただし、他にも多くのタイプが存在します。ハイエンドのフィルム機器の中には、1:1 の正方形の画像を使用するものもあり、DVD ムービーは 16:9 の縦長の比率です。

これは、カメラが 4:3 の縦横比を使用していて、4 x 6 インチ (3:2) のプリントが必要な場合、メガピクセルの一部 (11%) が無駄になることを意味します。カメラの比率が目的の印刷寸法と異なる場合は、これを考慮する必要があります。

あまり一般的ではありませんが、ピクセル自体も独自のアスペクト比を持つことができます。特定のビデオ規格と以前の Nikon カメラでは、ピクセルの寸法が歪んでいます。

センサー サイズ:すべてのピクセルが同じように作成されるわけではありません

2 つのカメラのピクセル数が同じであっても、ピクセルのサイズが同じであるとは限りません。より高価なデジタル一眼レフとコンパクト カメラの主な違いは、前者の方がデジタル センサー領域がはるかに大きいことです。これは、一眼レフ カメラとコンパクト カメラのピクセル数が同じ場合、一眼レフ カメラの各ピクセルのサイズがはるかに大きくなることを意味します。

コンパクト カメラ センサー

一眼レフ カメラ センサー

なぜピクセルの大きさを気にするのですか? ピクセルが大きいほど、光を集める領域が多くなります。これは、一定の時間間隔で光信号が強くなることを意味します。

これにより通常、信号対雑音比 (SNR) が改善され、より滑らかで詳細な画像が作成されます。さらに、画像のダイナミック レンジ (カメラが黒くならずにハイライトをクリッピングすることなくキャプチャできる明暗の範囲) も、ピクセルが大きいほど大きくなります。これは、各ピクセル ウェルがいっぱいになって完全に白くなる前に、より多くのフォトンを含むことができるためです。

下の図は、現在市場に出回っているいくつかの標準的なセンサー サイズの相対的なサイズを示しています。ほとんどのデジタル一眼レフのクロップファクターは (35 mm フィルムと比較して) 1.5X または 1.6X ですが、一部のハイエンドモデルには、実際には 35 mm と同じ面積のデジタルセンサーが搭載されています。インチで示されているセンサー サイズのラベルは、実際の対角線サイズを反映していませんが、代わりに「イメージング サークル」のおおよその直径を反映しています (十分に活用されていません)。それでも、この数値はほとんどのコンパクト カメラの仕様です。

できるだけ大きなセンサーを使用しないのはなぜですか? より大きなセンサーを使用することの主な欠点は、センサーがはるかに高価であるため、常に有益であるとは限らないことです.

他の要因はこのチュートリアルの範囲を超えていますが、次の点についてはさらに読むことができます:大きなセンサーは、同じ被写界深度を達成するために小さな開口部を必要としますが、特定の開口部での回折の影響も受けにくくなります.

同じセンサー領域により多くのピクセルを詰め込むのは良くないということですか? これにより、通常はより多くのノイズが生成されますが、これはコンピューター モニターで 100% で表示した場合に限られます。実際のプリントでは、メガピクセルが大きいモデルのノイズは、画面上ではよりノイズが多いように見えますが、はるかに細かい間隔で配置されます (「画像ノイズ:周波数と大きさ」を参照)。通常、この利点により、より大きなメガピクセル モデルに移行する際のノイズの増加が相殺されます (いくつかの例外を除きます)。