ベイヤー センサー。 シグマ、ベイヤーセンサー採用のLマウントフルサイズカメラ

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ベイヤー センサー

元の画像• ベイヤー色フィルターで色付けされた画像• 欠落した色情報などを補って最終的に得られた画像 1976年に出願された ()の特許(米国特許第3971065号)では、輝度に敏感な波長である緑の光素子と、色差に敏感な波長である赤と青の素子が組み合わされている。 人間の目の生理的特性を模倣するため、バイヤーは緑用の素子を赤・青の2倍使用した。 人間のは、M型・L型錐体細胞の組み合わせで輝度を認知するが、これらは日中の視界では緑色の光の波長に最も敏感である。 これらセンサー素子の個々の画素から得られた値は、補間されるなどの処理を経て、最終的にはピクセルで構成された画像を得る。 ベイヤーは特許を登録する際に、・・といったの色フィルター組合せも提案している。 この構成は、当時は実現に必要な染料が存在しなかったため実用化されなかったが、近年では数例のデジタルカメラで採用されている。 新たなCMY染料の大きな利点は、光吸収特性が大幅に改善されるということである。 すなわち、量子効率が高くなる。 ベイヤーフィルタを使用したカメラから出力される無加工形式 のデータは、ベイヤー配列どおりの画像となる。 各画素センサーには、フィルター越しに赤・緑・青の光の三原色のうちどれか一色の情報のみが記録されるため、各画素からのデータには赤・緑・青の各値は完全には含まれていない。 フルカラー画像を得るには、さまざまな種類の『デモザイク処理』を行なって、ピクセルごとの赤・緑・青の各値を補完する。 ある画素の値を推定するためには、各色ごとに対応する周辺の画素の値を利用する画像処理手法を用いる。 画像処理手法の違いによって、最終的に得られる画像の生成品質や演算速度は影響を受ける。 これは、カメラ内部で完結するや画像の生成処理、またはセンサーから直接得られるRAWデータをカメラ外部で処理する際について言えることである。 デモザイク処理 [ ] デモザイク処理は、様々な方法で行うことができる。 簡単な方法としては、近くにある同じ色を担当する画素のカラー値で補間するやり方がある。 例えば一旦、画像を露光して各画素を読み込む。 緑のフィルタが貼られた画素は、緑の光を観測できる。 この画素に於ける赤と青のデータは、近隣の画素データから補完される。 緑の画素ひとつに対する赤・青のデータは、近くにあるそれぞれの色担当の画素2つ分で補完される。 このシンプルな手法は、一定の色や滑らかなの領域であればうまくいくが、シャープなエッジに沿って目立つ色や明るさの急激な変化がある領域では、色のにじみなどの不自然さが発生する可能性がある。 このため、他のデモザイク方法では高コントラストのエッジを識別し、またがずに補完するなどの手法を取る。 他のアルゴリズムでは、三原色の各色が高度に対応付けされているように、明るさが変化しても画像内の領域の色は比較的一定であるという仮定に基づいている。 したがって、まず最初に三原色のうち緑の画像情報が補間され、ついで赤、そして青の画素情報が補間される。 これ以外に、赤と緑・青と緑それぞれの色の比率が一定となるように画像内容についての異なる仮定を行い、欠けている色の数値を推測する方法がある。 現象 [ ] デジタルセンサーの解像度の限界に近い繊細な表現を持つ画像は、デモザイク処理の際のアルゴリズムの関係で、被写体の表現を正しく再現しきれない結果が生成される事がある。 典型的な症状としては、繰り返しパターンに於けるの発生や、色・ピクセル表現でののような文様の発生が上げられる。 [ ] よく知られており、望ましくない現象としては、色フィルタ群からデモザイク処理を行なう際に発生する「偽色」が典型である。 この典型的な現象は、色が急激に・または電線などが横切る画像において、エッジに伴う色の不自然な変化として現れる。 偽色の発生の防止や除去には、様々な方法が存在する。 最終画像の生成の前・デモザイク処理の際に色相遷移の滑らかな補間が行われる事で、偽色の発生が防止される。 また、デモザイク後に偽色を除去することができる他のアルゴリズムもある。 これらは、赤と青の色空間を補間するためのより強固なデモザイク処理アルゴリズムを使用することで、画像の偽色を除去する利点がある。 仮に、すべての画素で色を完全に捉える事のできる理論的に完璧なセンサーであっても、モアレや他の不自然な画像現象の発生はゼロにはできない。 これは、試料に離散的な中での連続信号が含まれるシステムに於いては避けられない結果である。 この理由から、事実上大半のデジタルセンサは、光学(OLPF)またはアンチエイリアシング(AA)フィルタを組み込んでいる。 これはセンサーの直前に接する薄い層で、センサーの分解能よりも細かく任意の潜在的な問題の発生を、詳細をことで効果的に動作する。 調整 [ ] 初期のRGBWフィルタパターン 2007年6月14日には、ベイヤーフィルタの代替技術を発表した。 光センサのカラーフィルタパターンに当たる光の量を多く集めるために「パンクロマチック」セルと呼ばれる部品を用いることで可視光のすべての波長への感度を高め、デジタルカメラ内の画像センサの光に対する感度を増加させるというものである。 エドワード・T. 全体的に高い赤外線感度を含むものだが、コダックの特許出願が先だった。 このようなセルは、CMYW(シアン、マゼンタ、黄、白)「RGBW」(赤、緑、青、白)とされていたが、コダックはそれらと新しいフィルタパターンとを比較していない。 「EXR」カラーフィルタアレイ [ ] EXRセンサー 富士フイルムのEXRカラーフィルタアレイは、CCD(SuperCCD)とCMOS(BSI CMOS)の両方が製作されている。 SuperCCDと同様、フィルタは45度回転した配置である。 ベイヤーフィルターの設計とは異なり、同じ色を検出する二つの隣接する受光素子が常にある。 この配列の設計の主な理由は、隣接する二つの受光素子の情報を統合することで、見かけの受光感度が向上する「ビニング」と呼ばれる手法を用いている事である。 他の理由としては、二種類の異なる露光をセンサーで記録し、それを統合することでさらに大きいダイナミックレンジの画像を生成できる事があげられる。 下層部の回路は、センサの交互の列から自分の情報を取る2の読み出しチャンネルを有する。 結果的に、受光素子の各半分のための異なる露光時間で、2つの交互のセンサーのように振る舞うことができるということである。 これらの受光素子の半分は、意図的に露出不足することが可能である。 このため、露出場面での明るい領域をすべて取り込むことができる。 この保持されたハイライト情報は、色情報を受け持つ受光素子との狭い間隔を利用し、「完全な」露出を記録しているセンサーの他の半分からの出力とミックスすることができる。

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ベイヤー配列とは?RGBはそれぞれ平等ではなかった

ベイヤー センサー

イメージセンサーは、デジタル一眼レフカメラ選びにおいて最も重要なファクターです。 では、そのイメージセンサーのよしあしを判断する基準は一体何でしょうか。 市場に出回る多くのカメラは、画素数の多寡によって画質の高さを競いあってきました。 もちろん、画素数は写真の解像度を決定づける重要な要素のひとつであることは事実です。 しかしシグマは、従来のサイズや構造はそのままに、画素数だけを語る「画質」論では、本質的でない議論に終始してしまうと考えてきました。 なぜならば、デジタルカメラの画質において、根本的な影響を与えうる要因は、「センサー構造の違い」だからです。 これまでシグマが手掛けてきたすべてのデジタルカメラには、初代からX3ダイレクトイメージセンサーが搭載されてきました。 シグマ以外の、市場で売られているほぼすべてのデジタルカメラのセンサーは、基本的には、それだけでは色を取り込むことができないモノクロームセンサーなのです。 それらのセンサーでは、色の情報を取り込めないため、センサーの表面にRGBの3原色をモザイク状に規則的に配置したカラーフィルターを介在させ、水平方向に色を記録しています。 その際、フォトセンシングを行う各フォトダイオードの上には3原色のうちの1色だけのフィルターが配置されているために、1ピクセルで本来の3原色のうちの1色しか取り込むことができず、その他の2つの色情報は切り捨てられているのです。 もちろん、このままでは各ピクセルにはRGBそれぞれ1色ずつの情報しか取りこまれないため、後段の画像処理工程で「デモザイク」と呼ばれる色の補間処理を行い、各ピクセルが失った色を、隣接するピクセルの数値から演算処理を行って、おそらくこの色であろうという推測で、取り込めなかった色を復元させているのです。 この画像処理方法は長い年月をかけて改善され、かなりの程度まで熟成されてきたため、色の補間処理という点では、相当程度、正確に行われるようになってきました。 しかし、隣接ピクセルの情報から演算を行っての色の補間は、本来、被写体が持っている、精緻な色やディテールを失うことでもあるのです。 上記の図にあるような、モザイク状のカラーフィルターアレイを使用している一般的なデジタルカメラでは、前述の「デモザイク」によって、「偽色」と呼ばれる、被写体とは何ら関連のない色が生じることがあります。 これは、ある一定以上の細かいもの(高周波成分)を写したときに、RGBのフィルターが規則的に配置された一般的なカラーフィルター(ベイヤー式フィルター)との作用で発生するものです。 この問題を解決するため、ベイヤー式カラーフィルターを採用する一般的なデジタルカメラは、偽色を抑えるために、光学ローパスフィルターと呼ばれる、もう一つのフィルターを、レンズとセンサーの間に配置しています。 この光学ローパスフィルターは、撮像レンズで高解像度に結像した像のうち、偽色を発生させる精緻な要素(一定以上の高周波成分)をセンサーの直前でカットする役割を果たすために、偽色の発生は効果的に抑えられますが、その一方では、当然ながら、最終的な画像の解像度を落としてしまうことに繋がっているのです。 シグマのデジタルカメラが生み出す感動的なまでの画質。 一般的なデジタルカメラのそれとは一線を画した、X3ダイレクトイメージセンサーだけが作り出す独特の画質感を評して、「感動画質」、あるいは「Fine detail」といった言葉を耳にします。 その場の空気感までも写し込んだかのような、臨場感あふれる画質は、先に述べた「色補間を必要としない垂直方式のカラーキャプチャシステム」と、「光学ローパスフィルターを必要としない」という、このセンサーが持つ、原理的特性によってもたらされるものです。 色をにじませ、さらに高周波成分をも切り捨てる他のイメージセンサーでは、シャープネス処理を強めにかけて、全体的なメリハリをつけることで「解像感」を担保しているために、全体として不自然な印象の画像に陥りやすい傾向があります。 それなりの色味は、後からでも調整することができます。 しかし、そもそも撮影時点で失われてしまっている光と色の情報のディテールは、後から取り返すことは、決してできません。 一般的なデジタルカメラ特有の、エッジが強調された、メリハリはあるけれども、どことなく違和感を与える画像の理由はここにあるのです。

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イメージセンサーは、デジタル一眼レフカメラ選びにおいて最も重要なファクターです。 では、そのイメージセンサーのよしあしを判断する基準は一体何でしょうか。 市場に出回る多くのカメラは、画素数の多寡によって画質の高さを競いあってきました。 もちろん、画素数は写真の解像度を決定づける重要な要素のひとつであることは事実です。 しかしシグマは、従来のサイズや構造はそのままに、画素数だけを語る「画質」論では、本質的でない議論に終始してしまうと考えてきました。 なぜならば、デジタルカメラの画質において、根本的な影響を与えうる要因は、「センサー構造の違い」だからです。 これまでシグマが手掛けてきたすべてのデジタルカメラには、初代からX3ダイレクトイメージセンサーが搭載されてきました。 シグマ以外の、市場で売られているほぼすべてのデジタルカメラのセンサーは、基本的には、それだけでは色を取り込むことができないモノクロームセンサーなのです。 それらのセンサーでは、色の情報を取り込めないため、センサーの表面にRGBの3原色をモザイク状に規則的に配置したカラーフィルターを介在させ、水平方向に色を記録しています。 その際、フォトセンシングを行う各フォトダイオードの上には3原色のうちの1色だけのフィルターが配置されているために、1ピクセルで本来の3原色のうちの1色しか取り込むことができず、その他の2つの色情報は切り捨てられているのです。 もちろん、このままでは各ピクセルにはRGBそれぞれ1色ずつの情報しか取りこまれないため、後段の画像処理工程で「デモザイク」と呼ばれる色の補間処理を行い、各ピクセルが失った色を、隣接するピクセルの数値から演算処理を行って、おそらくこの色であろうという推測で、取り込めなかった色を復元させているのです。 この画像処理方法は長い年月をかけて改善され、かなりの程度まで熟成されてきたため、色の補間処理という点では、相当程度、正確に行われるようになってきました。 しかし、隣接ピクセルの情報から演算を行っての色の補間は、本来、被写体が持っている、精緻な色やディテールを失うことでもあるのです。 上記の図にあるような、モザイク状のカラーフィルターアレイを使用している一般的なデジタルカメラでは、前述の「デモザイク」によって、「偽色」と呼ばれる、被写体とは何ら関連のない色が生じることがあります。 これは、ある一定以上の細かいもの(高周波成分)を写したときに、RGBのフィルターが規則的に配置された一般的なカラーフィルター(ベイヤー式フィルター)との作用で発生するものです。 この問題を解決するため、ベイヤー式カラーフィルターを採用する一般的なデジタルカメラは、偽色を抑えるために、光学ローパスフィルターと呼ばれる、もう一つのフィルターを、レンズとセンサーの間に配置しています。 この光学ローパスフィルターは、撮像レンズで高解像度に結像した像のうち、偽色を発生させる精緻な要素(一定以上の高周波成分)をセンサーの直前でカットする役割を果たすために、偽色の発生は効果的に抑えられますが、その一方では、当然ながら、最終的な画像の解像度を落としてしまうことに繋がっているのです。 シグマのデジタルカメラが生み出す感動的なまでの画質。 一般的なデジタルカメラのそれとは一線を画した、X3ダイレクトイメージセンサーだけが作り出す独特の画質感を評して、「感動画質」、あるいは「Fine detail」といった言葉を耳にします。 その場の空気感までも写し込んだかのような、臨場感あふれる画質は、先に述べた「色補間を必要としない垂直方式のカラーキャプチャシステム」と、「光学ローパスフィルターを必要としない」という、このセンサーが持つ、原理的特性によってもたらされるものです。 色をにじませ、さらに高周波成分をも切り捨てる他のイメージセンサーでは、シャープネス処理を強めにかけて、全体的なメリハリをつけることで「解像感」を担保しているために、全体として不自然な印象の画像に陥りやすい傾向があります。 それなりの色味は、後からでも調整することができます。 しかし、そもそも撮影時点で失われてしまっている光と色の情報のディテールは、後から取り返すことは、決してできません。 一般的なデジタルカメラ特有の、エッジが強調された、メリハリはあるけれども、どことなく違和感を与える画像の理由はここにあるのです。

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