2008年02月26日

デジカメ画素数の限界って?

 えっと。
 今日はちょっとしたお遊びをしたいと思いますー。
 デジタルスチルカメラ、いわゆるデジカメのカタログを見ていて思ったのですケド、最近のデジカメはローレンジやミドルレンジがなくて、完全に高画質志向になっているようですねー。
 考えてみれば、わざわざカメラ持ち歩かなくても100万画素くらいの画像ならケータイで撮ればいいですし、もう少し上の300万画素くらいでズームも欲しいなら、動画も撮れるデジタルビデオカメラのスナップショットを使えばいいわけで、空いている領域が高画質領域しかなかったせいではないかと思いますー。
 で。
 高画質志向の今のデジカメの中で、最も画素数の多いものってどのくらいなのか調べたら、1500万画素くらいみたいですねー。
 ところで、デジカメは最大どのくらいの画素数にすることができるのでしょうかー。
 まず最初に限界を迎えそうなのは、撮像素子の密度の問題ですー。
 デジカメが画像を記録する原理って、簡単に言うと光が当たると信号が流れる撮像素子に光を当てて、流れた信号を記録しているわけで、デジカメの中には撮像素子がぎっしり詰まっているわけですー。
 そして、撮像素子は光の当たる面積が広ければ広いほど反応しやすいわけで、あまりに密度が高すぎて光の当たる面積が狭くなってしまえば反応しなくなりますー。
 また、一部の特殊なデジカメを除けば、この撮像素子が記録できるのは単色ですから、YcBcRだろうとRGBだろうと、実際の画素数の3倍の撮像素子が必要になりますー。
 そういうわけで、撮像素子の密度が画素数の上限を決めそうなのですケド、光学補正トカ、ナノテクノロジートカ、あるいは撮像素子の階調増加トカ、色々な技術を駆使すれば解決されてしまいそうですし、最悪デジカメそのものの大きさを大きくするという手段でもなんとかなってしまいそうな気がしますー。
 そうすると、別の要因で画素数の上限を考えなければならないと思いますー。
 そこで、もなみが思いついたのが、画像フォーマットによる限界ですー。
 デジカメで使われている画像フォーマットは、一般に不可逆圧縮で多少画像が劣化しても、大幅なサイズ縮小のできるJPEGで、たまに無圧縮TIFによる記録ができる機種があったりするみたいですー。
 そのうち問題なのがJPEG方式ですー。
 なぜかというと、JPEGの場合、横幅と縦幅のピクセル情報が2バイトしかなく、具体的な数値で言うなら設定できる最大の画像サイズが65535×65535ピクセルだからですー。
 現状は1ピクセルを1画素とカウントして構わないので、JPEGで記憶できる最大画素数は約43億画素(4,294,836,225)となり、これがデジカメの理論的な最大画素数となりますー。
 もちろん、ピクセルの長さを4バイトで記録するTIF画像を使った場合は、この制限は関係ありませんケド、TIF画像は1ピクセルを6バイトで記録します(RGB各色2バイト)ので、画像サイズが1枚あたり約25ギガとなり、現在最速に近いSDカードX160の転送速度は22.5Mですので、記録するのに20分かかる計算になりますから、その点をどうにかしないといけませんね(なお、TIF画像にはかつてフルカラー圧縮可能な画像フォーマットCompression6がありましたケド、論理的に問題があったため廃止され、Compression7が規格されてますケド、対応しているソフトが少なすぎて、事実上使えません)ー。
 余談ですケド、24ビットカラーのビットマップで保存した場合、1ピクセルを4バイトで記録します(RGBQUAD構造体)ので、ファイルサイズは16ギガとなりますー。

 まー、そんなわけで、もなQが求めたところ、デジカメの理論限界は今の画素数の3000倍くらいはあるという数値が出ましたので、当分は心配しなくてよさそうですー。

名無したん:↓>撮像素子の密度 ちゅうかネタにマジレス(ry
名無し様:つーか、レンズの限界点やCCDの大きさは無視ですか?
名無し様:W53CA画質そんなにきれいじゃないですよー。デジカメの写真見たことないけど。
ゆらβ様:検証お疲れ様です。となると次はHDD搭載デジカメですか…。
名無し様:デジカメを最高画質で使うのは最初だけ。
もなみ:試しに1280x960のTIF写真をzipで圧縮したら3,702,784→3,085,524でしたので、焼け石に水かと思いますー。
kaiou様:是非、ここのコメントも43億まで(やめなさい
ゆらβ様:TIFF + .zipで保存するエンジンが搭載できたらどうでしょう?
もなみ:コメントで回答しますねー。
名無し様:ネタに・・・
名無し様:どうでもいいけど画素数≠画質 デジカメと携帯カメラを画素数で比較するのもどうかと
名無し様:くるもなげとー




posted by もなみ9歳 at 17:18| Comment(7) | TrackBack(0) | もな見
この記事へのコメント
>名無し様:どうでもいいけど画素数≠画質 デジカメと携帯カメラを画素数で比較するのもどうかと
このへんは、料理に似ていますねー。
いかに素材が良くても、料理人の腕が悪ければそれを生かすことができませんー。
ですから、画質を決める際に、赤色補正やノイズ除去など、取得した画像をいかに処理するかというエンジン側が重要であることは承知していますー。
ただ、いくら料理人が優れていようと、素材が駄目なら限界があるように、いくらエンジンが優秀でも、有効画素が50万画素では1024×768の画像は綺麗に作れないというのもまた事実なのですー。

あと、ケータイにはこういう機種もありますので、忘れずにー。
http://k-tai.casio.jp/products/w53ca/
Posted by もなみ at 2008年02月26日 20:09
ハッセルやマミヤの中判機だと2000〜4000万画素までありますね

>50万画素では1024×768の画像は綺麗に作れないというのもまた事実
その通りですが、現状の極端な高画素礼賛もどうかなぁ、と思います
基本的に画素数が上がるほどノイズを拾いやすくもなりますし
コンデジだとハード面での大きさの制限がありますので、悪戯に高画素化を進めるのはよろしくないと思うんですよねぇ
Posted by at 2008年02月26日 20:59
>ハッセルやマミヤの中判機だと2000〜4000万画素まであります
この記事を書くために色々と調べたのですケド見つかりませんでしたー。
すでに4000万クラスに突入してるんですねー。
勉強になりましたー。

>基本的に画素数が上がるほどノイズを拾いやすくもなります
これは「密度」による問題ですねー。
本文が思ったより長くなったのでばっさりとカットしたのですケド、小面積で感知するためには高感度にしなければならず、高感度にすれば誤感知やちょっとした光がノイズになるわけでー。
そのへんは、もな兄あたりに語らせると数時間は語ってくれると思います(もな兄は昔、デジカメに同封されている画像補正&取り込みソフトの作成に関係していました)ー。
もなみにはそんなに語る気力はありませんケドねー。

>悪戯に高画素化を進めるのはよろしくないと思う
これについては同意ですケド、ぶっちゃけCPUのクロックと同じようなもので、消費者様がそれを求めている以上、他社との競争に勝つために高画素化は進みまくると思いますー。
Posted by もなみ at 2008年02月26日 21:42
ハッセルブラッド公式
ttp://www.hasselblad.se/
マミヤ公式
ttp://www.mamiya.co.jp/
ハッセルH3Dの日本語紹介
ttp://www.takeinc.co.jp/take_digital/syohin/hassel/take_digital_hassel.html
あたりで仕様確認できますよん
マミヤはMAMIYA ZDってのがその筋で有名だったり

>もな兄は昔、
もな兄様の正体が万能委員長な気がしてなりませんw
Posted by 名無し at 2008年02月26日 22:18
1.6億画素もありますよー。
http://www.roundshot.ch/xml_1/internet/de/application/d438/d925/f934.cfm
ここまでいくともうなんだかわかんないですけどw
Posted by よっすぃ at 2008年03月02日 22:28
width: 465mm, height: 175mm, depth: 95mm 4.5 kgなんてデジカメは、重くて大きくて持てませんよー・・・

Posted by もなみ at 2008年03月03日 08:29
人の目は3000万画素程度しか識別できないので、それ以上に画素数を増やしてもわれわれには認知することはできませんよ。orz
Posted by at 2009年10月19日 15:45
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