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解像度?画素数?画面の単位がイマイチわからない人向け画像処置の基礎知識

順番に読むときっとわかるようになる!・・・はず。

更新日: 2017年05月22日

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この記事は私がまとめました

bloomvisionさん

最近はデジカメで手軽に写真を撮影できるので、つくづく便利な世の中になったもんだと感じています。今回、このレポートを作成するにあたり、「写真素材 足成」さんからポートレート写真をお借りしました。

さてさて、この写真のサイズですが、
横300ピクセル縦458ピクセルに加工しています。

わかりやすくするために拡大してみました。
拡大すると正方形の升目に色がついているのがわかるでしょうか?
この色のついた升目一つ分が「1pixel(ピクセル)」になります。

pixel(ピクセル)とは?

コンピュータで画像を扱うときの、色情報(色調や階調)を持つ最小単位、最小要素。
ちなみに最小単位は「1ピクセル」なので、0.5ピクセルなど少数点がつくようことはないと考えてください。

画素数ってのはなんですか?

画像をデジタルデータで表すためには、画像を細かく分割して、その分割したものを1つの色で表示する必要があります。このときの分割した領域(面積)を「画素」というのです。この分割を多くすればするほど元の画像に近くなりますし、逆に分割を少なくすればモザイクのようになってしまいます。つまり、画素数が多ければ細かく微細な色の変化も表現できるようになるわけです。デジタルカメラの性能を比べるときに、画素数が使われるのは、こういった理由からなのです。

画素数と画質の関係より引用
http://aska-sg.net/shikumi/003-20050112.html

横方向のピクセル数×縦方向のピクセル数=画素数

まずは上記の計算方法を覚えておいてください。

では最新機種「OLYMPUS OM-D」のスペック表を参考にしてみましょう。

有効画素数って何?

実際に使用される画素数のこと。なので仕様に表示されている画素が違うことがあるのでチェックしましょう

撮像素子ってなんだよ!!

デジタルカメラなどのイメージセンサーを構成する、光の強弱を電気信号に変換する個々の電子部品のこと。
スペック表で見ると4/3型 Live MOSセンサー(新 16M Live MOSセンサー)ってなってます。
で、Live MOSセンサーなんだ?ってことになりますよね。これは後述することにして、一般的にセンサーにはCCDとかCMOSとか Live MOS呼ばれてるものがあります。

CCDとは?

一般的に光に対する感度が非常によいということが挙げられます。イメージセンサーの感度は、光に対してどの程度敏感に信号電荷が発生するかといった点と、それぞれの素子から得た画像にどれだけノイズとなるデータのばらつきが出てしまうかということに影響されますが、CCDイメージセンサーでは、フォトダイオードが光を電荷にし、それをCCDが転送することで、内部の電荷はほぼ完全に転送され、ノイズがほとんど発生しないという有利な点があります。

CMOSとは?

周囲より極端に明るい被写体を撮影した際に白飛びする現象がない点や転送速度が早いなどの特長がある反面、低照度状況では素子そのものが不安定になりやすく、撮影した画像にはノイズが多くなる傾向がある。

Live MOSとは?

開発元はどこなの?的な問題や謎は多いのですが、特徴としてはCCDとCMOSの良いとこ取りだそうです。CCD並みの高感度とCMOS並みの低消費電力を併せ持ってるってことのようです。

大きな撮像素子なら1画素あたりの受光量も余裕があり、写真の画質も上がります。小さな撮像素子に無理矢理たくさんの画素を詰め込めば、1画素あたりの受光量は減り、どうしても無理が出ます。

引用
http://takuki.com/gabasaku/CCD.htm

35mmフィルムサイズ/36mm×24mm

35mmフィルムカメラ一般的なサイズフルサイズモデルなどと呼ばれているのがこのサイズ

【このサイズを採用している主なメーカ】
ニコン D800/D800E
CANON EOS 5D Mark III /EOS 5D Mark II
ライカ LEICA M9-P

APS-Cサイズ/23.4mm×16.7mm

昔、APSフィルムってのがあったんです。
そのサイズを撮像素子面積の基準としています。

【このサイズを採用している主なメーカ】
ニコン
CANON
SONY
ペンタックス K-5 /K-30/K-01
富士フイルム

フォーサーズ(4/3)/17.3mm×13.0mm

オリンパスとパナソニックが採用している規格
「OLYMPUS OM-D」はこのサイズですね。

画素数:カメラ部有効画素数1605万画素、総画素数 約1720万画素

ということで、このカメラでは17.3mm×13.0mmの範囲に光を集めて、1605万画素分の情報を記録することができるということになりますね。
もう一度基本に戻って「横方向のピクセル数×縦方向のピクセル数=画素数」なので
これを計算すると4608 x 3456=15,925,248画素が最大ということになります・・・。

4608 x 3456=15,925,248ってあれ?
有効画素数16,050,000なはず。
計算が合わない・・・・。

はい。デジタルカメラのカタログ等表記に関するガイドラインというものがあるんです。

有効画素数:上記ガイドラインより抜粋

カメラの性能を表現する場合には必ず本定義に従った有効画素数を用いる。従って、撮像素子単体の仕様上の有効画素数は 定義が異なるため用いない。

本定義(有効画素数)
レンズからの光を受光する撮像素子のうち、その出力情報が最終的に静止画像として出力されるデータに有効に反映される画素の数。 リングピクセルも含めて良い。(カメラの仕様)

リングピクセル:フィルタ処理に必要とされるイメージエリア周 辺の合理的且つ最小限の画素
イメージエリア:カメラから出力される静止画像領域を撮像素子 (焦点面)上に置換した領域

ex)「有効200万画素(又は、2.0M画素)」、「有効画素数31 5万(又は3.2M)」

画素補間をおこなわないカメラの場合でも、リングピクセルを含めた場合には、最大記録画素数よりも若干大きめの値となる。

多板式の場合は、必ず有効画素数と使用撮像素子数を明記する。 空間的にサンプリングされる画素の合計(リングピクセルを含 めてもよい)を併記する場合は、表記した画素数が合計画素数 であることを明記し、ユーザーに誤解を生まないよう十分な説明文を付ける。

ex)「有効画素数34万画素×3」、「有効画素34万 3CCD」

動画撮影時に利用される手ブレ補正用のエリアは含まない。

受光素子(ラインセンサーを含む)の位置を空間的にもしくは 光学的に移動して撮像する方式の場合は、必ず有効画素数とサ ンプリングポジション数を明記する。サンプリングされる画素 の合計(リングピクセルを含めてもよい)を併記する場合は、 表記した画素数が合計画素数であることを明記し、ユーザーに 誤解を生まないよう十分な説明文を付ける。

ex)ラインセンサーの場合「有効画素数1000画素×1500」「有効画素数1000画素×1500ステップ」
ex)エリアセンサーの場合 「有効画素数34万画素×4」「有効画素数34万画素×4ステップ」

オプティカルブラックは含まない。

数値は、有効数字3桁以下を四捨五入しても良い。

ということで、数字が若干食い違うのはそのためなのだと思います。
以下の図も参考にしてみてください。

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