デジカメの画素数設定でCCD素子の性能を引き出せるでしょうか？

800万画素のコンパクトデジカメを購入予定ですが、L版程度の大きさにしか印刷しないため、800万画素も必要ないかと思っています。
CCD素子のサイズは１／２．３インチです。
一般的に、L版サイズでは400万画素もあれば十分と言われていますが、
この800万画素のデジカメで設定によって記録サイズを400万画素に押さえれば、400万画素CCDと同等の性能を得られるのでしょうか？

800万画素CCDのデジカメで、400万画素の記録する場合、CCD素子全体で受光したものを記録するのか、CCD素子の一部（400万画素）で受光したものを記録するのかが知りたいのですが、ご存じでしたら教えていただけないでしょうか？

No.10 ベストアンサー 回答者： yamame3497 回答日時： 2008/12/07 20:50

No.8のyamameです

＞２画素分で同じ受光面積になりません

800万画素の２画素分（Ａ、Ｂ）の受光面積は、400万画素の１画素分（Ｃ）より受光面積が小さいです。
(A+B)＜Cということです。

受光素子の表面には、光を受けるフォトダイオード以外に、素子毎にトランジスタやダイオード、抵抗、各素子の干渉を防ぐ緩衝帯（クリアランス）があり単純に計算するとこれら付帯領域の占有面積が、800万画素では約２倍に増加してしまいます。
画素に割り当て可能な面積に比べ実際に受光可能な面積比を開口率といい
例えば400万画素が８０％ならば８００万画素は６０％になってしまいます。
※画素数が少ないほど素子の大きさ及び緩衝帯幅は、大きくなる傾向がるのでそれ程極端に落ちない

また、800万から400万画素に落としても２次元素子のため水平、垂直の画素数共0.707倍となり１／整数倍ではなく２画素分足すことは不可能です。単純な加算処理の為には、縦横２画素で４画素（1/4倍縮小）必要です。
このため単純な間引きではなく全画素からの近接補完（４画素マトリクス）となります。（モノクロなら単純に間引く方法も有るがカラーだと出来ない

※高感度モードで画素数が1/4（縦横1/2）となるのは、４画素のアベレージ（平均値）です。（カメラの仕様による）
※信号成分は、平均値で残りますがランダムノイズは、平方根で減衰します。４画素アベレージならノイズ成分は、半分に減衰します。（視覚感度は、対数なので見た目はそれ程落ちません。
※固定パターンノイズは、減衰しません。

＞何を基準にした1/3なのか、分かりかねますが…。

現在の多くのデジカメのカラーは、入射光をRGBの加色３原色に分解しています。
各画素にRBGの受光素子が有る訳ではなく、各画素にはRGBの内１色が割り当てられているので、３画素で全色分となります。（例外としてシグマ傘下となったFoveon X3、ビデオカメラでは、RGB毎にCCDを持った３CDDカメラがある。

また、画素数を越えた細かい画像が入力されると偽像（モアレ）が発生し特にRGBで受光位置の異なるCCDは、偽像の発生が顕著なので解消の為にローパスフィルターが設けられています。
ローパスフィルターは、RGBの各画素に同じ光量が入るようにする為のぼかし効果なので解像度が落ちます。
ですので、1/3以下となります。
※実際は、RGBで縦横のマトリクスを組んでおり３ｘ３のマトリクス演算をしているはずなので実際は、面積比で1/9近くに落ちていると思われる。
※ローパスフィルターにより甘い画像となるので後処理でエッジエンハンス（微分）による救済をしているが本来滑らかな諧調の画像まで強調されてしまう副作用がある。

＞L版にどの位の解像度が必要か？
前記回答者さんが商業印刷について触れられておりますが、印刷の場合は諧調表現が出来ないので網点（新聞の写真のあれです）に置き換えられます。網点の細かさが表現可能な解像度となる訳ですが、グラビア等で300lpi(line per inch)を十分に活かすには、元原稿に４倍位の解像度が求められ1200～2400dpiの元原稿が多く用いられます。

現在、個人が一般的に利用できるインクジェットプリンターの出力は、お世辞にも高画質とは言い難いですが、今後も高画質化が進むと思われるので現時点の出力品質で保存画質を決めない方が良いかも知れません。

ちなみに写真印画紙の画質だと1200dpi以上あると思います。（リニアーなので単純な比較は出来ません。

＞jpeg保存による劣化
画像の保存は、RAWで保存できない限りjpegによる保存となります。
jpegは８ｘ８（64）画素のブロック毎に圧縮され解像度及び諧調が削減されるためブロックノイズと言われるものが発生します。
これまで使ってきたデジカメでは、330万画素までブロックノイズを確認しています。次に使用したのが600万画素ですがブロックノイズは、気になりませんでした。
何れも実使用は、RAWでしたので動作確認時程度でしか確認しておりません。
また、600万画素で気にならなくなったのは、圧縮技術の進歩によるかもしれません。

まとめ
１．低画素数のカメラの方がノイズに対して有利。高画素数カメラの画素数を落としても同じにならない
２．多くのデジカメの解像度は、公称解像度の1/3以下である
３．プリント出力は、表示画質以上の解像度が必要となることがある
４．現在のプリント品質で保存画質を決めない方が良い
５．jpegで保存する場合は、330万～600万画素以上が必要らしい

この回答へのお礼

事情があり、お礼が大変遅くなってしまいました。
申し訳ございませんでした。

1/3の仕組みがよく分かりました。
様々な点、再度ご回答ありがとうございました。

お礼日時：2008/12/17 22:19

No.9 回答者： sionn123 回答日時： 2008/12/05 22:55

　evacuateさん　こんばんは

　すべてのデジカメは、基本的には１つの画素数でしか撮影できない事をご存知ですか？？？たぶんevacuateさんは、「ほぼ全てのデジカメは色々な画素数を設定して撮影出来るけど、これってどう言う事？？？」と言う疑問をもたれたかと思います。

　すべてのデジカメはレンズを通った光をセンサーが拾い電気信号化して、映像エンジンと呼ばれるデジカメの頭脳で加工して電気信号から画像データー化するわけです。したがって電気的な画像の入り口である「センサー」の性能でしか電気信号化する事が出来ないので、冒頭で記載したとおり「カメラに搭載しているセンサーの画素数でしか基本的には撮影出来ない」と言う事になります。

　ところで多くのデジカメでは、色々な画素数で記録する事が出来ますよね。これってどう言う事なのでしょうか？？？これは映像エンジン内で加工する段階で、無くても同じ画像（色合い的に）に見える可能性の高い画素から間引いて少ない画素数の画像データーを作っているにすぎないんです。以上でお解りになったかと思いますけど、800万画素機の８００万画素設定での撮影と同じカメラの400万画素設定の撮影では、ＰＣのモニター上でたとえば200％とか400％とかの拡大表示をすれば、４００万画素設定での画像の方が色合いが少ない事が解かります。これは400万画素分色合いを間引いているのでいたしかたない事なんです。

　多くの方は画質＝画素数と考えている様ですけど、正確には画質＝１画素の大きさなんです。１画素の大きさが大きい程１画素が拾う光情報量が増えますから、ノイズが少なくてより現物に忠実な色合いを表現する事が可能です。ですから同じセンサーサイズで方や800万画素・方や400万画素のセンサー搭載機があったとすれば、400万画素のセンサー搭載機の方が綺麗な色合いでノイズが少ない画像が仕上がる事が解かると思います。
　以上でお解りになったかと思いますけど８００万画素機で400万画素設定での撮影画像と400万画素機の400万画素設定の画像では後者の方が綺麗な画像に仕上がるハズです。

　一般にＬ～2Ｌ版にプリントする場合、200万画素あれば必要十分と言われています。これは商業印刷で使われている３００ＤＰＩで印刷するとしてＬ版の８９ｍｍｘ１２７ｍｍが３．５インチｘ５インチですから、１０５０ピクセルｘ１５００ピクセルつまり１５７．５万画素になるからです。ですから400万画素で撮影した画像をＬ版にプリントするばばあい約半分の画素数に作り替えないとＬ版のサイズにならない事が解かります。したがってトリミングする事を考えても400万画素あれば必要十分以上の画素数である事が解かります。
　ところで800万画素機の400万画素設定の画像でも400万画素機の400万画素設定の画像でもＬ版にプリントする場合は約半分の画素を間引いた結果のプリントなので、出来上がりサイズの大きさが小さい事もあって見た目では差が現れないと思います。化学的に細かく調べれば、間引く量が少ない400万画素機の４００万画素設定の方が綺麗（色合いが多い）と言う結果になるかと思います。

　以上が簡単な説明ですけど、ご質問の「800万画素機を400万画素設定で撮影すれば400万画素機を400万画素のセンサーと同性能を得られるか」ですけど、答えは「得られません」です。細かく科学的に見ればセンサーサイズが同じなら後者の方が綺麗な画像が作れるセンサーと言う事になります。
　「800万画素機を400万画素設定にして撮影した場合、センサーをどう使うか」ですけど、どんな設定で撮影しようともセンサー全体で拾った光情報をを使う事になります。

　以上何かの参考になれば幸いです。　

この回答へのお礼

レンズを通して入った光を受光面（画素の集合）が受け、AD変換して量子化するのですよね。
受光面の区分数（総画素数）は、CCDの製造段階で決まるものですから、元々ある決められた画素数（今回の場合800万画素）でしか撮影（受光）できないことは分かります。
「画質＝画素数」となるのは低画素数の場合の話で、一定以上の画素数になるとこれが通用しないことも分かります。
なぜなら、受光素子を小さくすればその分ノイズの影響を受けやすく、本来の色情報を再現しにくくなるからです。
ですので、カメラの設定によって記録画素数を減らした場合、例えば800万画素から400万画素に変更した場合に、800万画素のうち400万画素をただゴミとして捨ててしまうのか、それとも800万画素から得た情報を元になるべく忠実に色再現できるように400万画素に減らすのか、が知りたかったのです。
すなわち、隣り合う2つの画素A、Bに注目して、最終的に記録される情報をCとすると、
A＋BーA＝C　（画素Aの情報はゴミとして捨てる）
となるのか
（A+B）÷２＝C（A,Bの情報を考慮してCを導き出す）
が知りたかったのです。

質問文が分かりづらくて申し訳ありませんでした。

他の方からもご指摘いただきましたが、データは間引かれてしまうのですね。
しかし、ただ間引くのではなく、きちんと選んで間引くのですね。
教えていただき、ありがとうございました。

お礼日時：2008/12/06 02:39

No.8 回答者： yamame3497 回答日時： 2008/12/05 00:12

＞この800万画素のデジカメで設定によって記録サイズを400万画素に押さえれば、400万画素CCDと同等の性能を得られるのでしょうか？

同じではありません。その場合は、受光部の開光面積が４００万画素の方が大きく有利なので低ノイズです。ですので暗い所で撮影すると顕著です。

＞800万画素CCDのデジカメで、400万画素の記録する場合、CCD素子全体で受光したものを記録するのか、CCD素子の一部（400万画素）で受光したものを記録するのかが知りたいのですが、ご存じでしたら教えていただけないでしょうか？

前者が既に指摘されておりますが800万画素とは、見かけだけの実力で実際はその1/3以下です。
メーカーは、画素数が多い方が広告効果がるので補完画像で太らしておりますが、空間縮小して無駄な補完分を捨てた方がシャープな画になったりします。（1/4くらいにした方が本来の実力に近い）
後は、その縮小方法が問題となりますが、現状、DPE(又は、プリンター)に任せるのが今のところ最善かと思います。

400万画素で記録する場合でも複数画素から近似合成してるので実質上差障り無いと思われます。
しかし、解像度を落として画質の改善があるかどうかはの後処理（メーカーの設計思想）に依存しますので同一機種を持ってないと回答するのは困難です。

この回答へのお礼

>受光部の開光面積が
1画素あたりの受光面積ということでしょうか。
やはり暗部では特にノイズが目立つのですね。

＞実力で実際はその1/3以下
何を基準にした1/3なのか、分かりかねますが…。
写真屋さんでのプリントは違うものなのですね。
デジタルデータを扱う以上、ノイズ処理は重要になってきますよね。

ありがとうございました。

お礼日時：2008/12/06 01:43

No.7 回答者： foobar 回答日時： 2008/12/04 05:51

800万画素のデジカメで400万画素に記録するときには、一旦800万画素分を取り込んで、そこから400万画素の画像データを作ります。

800万画素のデジカメで400万画素の記録サイズ
ノイズ等の問題以外に、撮像素子の色の割り振りの問題もあるので結構面倒です。
今の800万画素のデジカメでは、800万画素のモノクロの撮像素子の直前に赤、緑、青の格子状のフィルタを置いて、赤に200万画素、緑に400万画素、青に200万画素の画像データを作って、それを補完合成してフルカラーの画像データにしています。400万画素のデジカメだと赤に100万、緑に200万、青に100万。（ごく一部、フルカラー対応の画素を実現した撮像素子を使っている機種もありますが）
どちらのデジカメでもフルカラー400万画素(赤、緑、青それぞれ400万画素）を作るにはデータが不足していますので、不足分は補完（800万画素のほうは、単純な補完では済まないのですが）で補っています。
この影響が現われてくる場合もあります。

この回答へのお礼

難しい！！
具体的にどのような影響が現れるのかはわかりませんが、様々な要因がある、ということでとどめさせてください(-д-;)
私の知識不足です。

ありがとうございました。

お礼日時：2008/12/06 01:25

No.6 回答者： yoyox 回答日時： 2008/12/04 01:58

単純にS/N比の問題であれば、CCDサイズが同じであれば画素数の少ない方が有利ですよね。

800万画素のCCDから得たデータから400万画素の画像に処理して保存する方法では、ネイティブの400万画素のCCDに対してS/N比は劣るでしょうね。

2画素を結合しても劇的に画質が向上するわけではないです。
ガウス分布だとか確率論の話になってきます。

いやはや、無駄に画素数を求める風潮はうんざりですね。
ライトユーザーにはそれが一番アピールしやすいんでしょうけど。

この回答へのお礼

おっしゃるとおり、S/N比が気になっていました。
800万画素→400万画素にしたときに画素を間引くのでなければノイズは減少するだろうと思ったのですが、実際はさほどでもないのですね。

ケータイのカメラの画素数も増えていますよね。
SHARPのケータイが800万画素でしたか。
同じ800万画素のデジカメとケータイカメラの写真を見比べれば、画質の差なんて一目瞭然だと思うのですが、ケータイユーザーは気にとめないのかも知れませんね。
私の友人でも　高画素数＝きれい　と思っている方が多いです。

技術革新のためにも、高細化を全面的に否定するわけではないのですが、現時点で出しうる本来の高画質カメラも作って欲しいと思います。

お礼日時：2008/12/06 01:12

No.5 回答者： uu11212891 回答日時： 2008/12/04 01:37

こちらにして下さい。

http://www.sigma-photo.co.jp/camera/dp1/dp1_spec …
http://kakaku.com/item/00503711135/

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2008/12/06 00:55

No.4 回答者： netring 回答日時： 2008/12/04 01:21

no.2です。

確かに２画素を１画素になるように電気的接続してやれば低画素数ながら画質向上の可能性は有ります。
現に２画素を１画素としたカメラも有るようですが、これを記録時に切り替えられる様になったカメラは今まで見たことが有りません。
またそのような記事も知りません。
残念ながら今の所はこれ以上の事がわかりませんのでご容赦を。

この回答へのお礼

再度投稿ありがとうございます。

高画素数の需要がある限り4～600万画素程度の高性能コンパクトカメラはメーカーも作らないのかも知れませんね。
妥協点をもう少し探ります…。

お礼日時：2008/12/04 01:31

No.3 回答者： uu11212891 回答日時： 2008/12/04 01:14

受光量が2倍になればノイズも減るのではないかと思うのですがどうでしょうか

　　↑
ならないんです。2さんがお答えのように、半分はお休みになるのです。

この回答へのお礼

ここのカテの方はご回答が素早い！！
大変助かります！！

１／２．３インチに800万画素では頑張りすぎですよね。
世代が古いと、手ぶれ補正等の機能面で劣るので比較的新しい機種で見ているのですが、
解像度の割に素子が小さいか、価格がべらぼうかのいずれかでなかなかほしい物が見つかりません('～`；)
でもメーカーが作る気配がない以上、画素数と素子サイズは妥協するべきですよね…。

お礼日時：2008/12/04 01:25

No.2 回答者： netring 回答日時： 2008/12/04 00:31

記録する時に画素数を間引くだけですから画質が向上することはあり得ません。

情報量は半分になるだけです。

この回答への補足

データサイズ（情報量）が減少するのは理解できるのですが、
受けた光をデータに換算する過程で、
2画素で受光したうちの1画素を捨てるのか（800万画素のうち400万画素を間引く）
2画素で1画素分の役割をするのか（本来800万画素の受光面を400万画素の受光面と仮想する）
では画質に差があるのではないかと考えました。
受光量が2倍になればノイズも減るのではないかと思うのですがどうでしょうか？

補足日時：2008/12/04 00:39

No.1 回答者： yoyox 回答日時： 2008/12/04 00:31

製品によってまちまちなので参考程度に。

＞ 記録サイズを400万画素に押さえれば、400万画素CCDと同等の性能を得られるのでしょうか？

明るい場所で静止したものを撮るといった、
カメラにとって好条件での撮影でしたらあまり差は出ないでしょう。


＞800万画素CCDのデジカメで、400万画素の記録する場合、CCD素子全体で受光したものを記録するのか、CCD素子の一部（400万画素）で受光したものを記録するのかが知りたいのですが

ズーム機構が光学ズームであれば前者の場合が多いです。
デジタルズームでは必ず後者になりますが。

この回答へのお礼

デジタルズームを利用する予定はありません。
ズーム時ではなく、単に最高記録解像度800メガピクセルの設定を400メガピクセルに変更した時を想定して質問させていただきました。
参考にさせていただきます。
ありがとうございました。

お礼日時：2008/12/04 00:54