FinePix F300EXR ： 画像処理について [2. 道具（カメラ）]
"FinePix F300EXR Maniac"を読まれた、もありんさんから質問をいただきました。その内容は同冊子の表１の私の計算上の画素ピッチを見られて、もありんさんが画像サイズのL（1200万画素）に対してM（600万画素）、S（300万画素）では「必要な数の画素をピックアップして使用」と考えていたのに対して、私の書いた内容は「CCD全面の画素を使用」（画素混合、下記のリンク先のOkutomi Lab参照）と読めるのですが、実際のところはどうなのでしょうか? というものでした。
その時はあまり考えず、PCのディスプレイで撮影画像を等倍で見て気持ちのよい画像サイズを選んだら表のようになったこと、そしてFinePix内部の歪曲収差の補正などを考えると全画素使った後、リサイズすると考えた方がしっくりくる、といった内容でお返事しました。
少し、私の頭の中の整理の意味で書いてみます。
1. CCDのデータ転送方法
CCDの原理から撮像素子から直接、データを飛び飛びで読むことはできず、全面のデータを読み込むことになると思います。
2. スーパーCCDハニカム
2000年代、FUJIFILMはスーパーCCDハニカムを売り物としてきました。
スーパーCCDハニカムは下記のリンク先のFUJIFILM RESEARCH & DEVELOPMENT の技術紹介で「スーパーCCDハニカムのカラー信号処理の特徴は、CCD上に存在する画素（実画素）の間に新たな画素を生成することである」と書かれるように画像処理の対象となるデータは、基本的にこの生成後の画像処理用のメモリー上に存在するといえます。
その後に登場したFUJIFILMのEXR技術はカラーフィルタのデザインと画素混合の技術で構成されるもので、上記のスーパーCCDハニカムと同様、実画素から計算上で作り上げた画像データを処理していることになります。また、FinePix F11で撮影時に液晶モニターに表示される画像と記録される画像の比較でカメラ内部で歪曲収差の画像補正を行われているのを知り、このような各種の画像処理で画質低下を少なくするには基の画素数が十分にあることが必要なため、画像処理の前段階で画像データを間引くことは考えにくいものです。
3. PhotoShopによるシミュレーション
FinePix F200EXR、F300EXR、いずれも購入前、FUJIFILMの各カメラのサンプル画像をダウンロードしてPhotoShopを使い、「リサイズして納得いく画質になるかな」を実験しています。最終的な決定は実機を購入後に行っていますが、F200EXRは600万画素、F300EXRは300万画素というのはこのシミュレーションを通して予め、心の準備をした上で決定しています。
PhotoShopによるリサイズの処理は一種の画素混合といえます。このシミュレーションは大きくは外れていないように思います。
なお、PhotoShopではもありんさんの書かれた「画素をピックアップ」の処理はできませんので比較評価はできません。
ビデオカメラなどに用いられていた3CCDや、SIGMAのFoveon X3のように1画素の中にRGBの情報を得られる方式に対して、広く用いられるベイヤー方式（スーパーCCDハニカムもその一種）では一つの画素でR, G, Bのいずれかの情報しか得られず、近くの画素からデータをもってきて必要なRGBの情報にまとめあげています。ベイヤー方式で生成された画像の１画素に着目するとかなりの部分が虚構で成立しているといえます。しかし、それが集まると本当に見えてきます。FinePix F300EXRを私が300万画素の記録画素数で設定することで気持ちよく使っているのもそのためかもしれません。
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新構造イメージセンサー「スーパーCCDハニカム」の原理と応用」
FUJIFILM RESEARCH & DEVELOPMENT (No.46-2001)
http://www.fujifilm.co.jp/rd/report/rd046/pack/pdf/ff_rd046_005.pdf
撮像システム技術 富士フイルム
http://www.fujifilm.co.jp/corporate/jobs/aboutus/technology/03/review04.html
・1999年10月21日のスーパーCCDハニカム登場に関するニュースリリースはWeb落ちしているため、代わりに・・
FUJIFILM 企業情報 ニュースリリース 人間の眼のメカニズムに近づいた画期的なCCD「スーパーCCD ハニカム EXR」新開発
http://www.fujifilm.co.jp/corporate/news/article/ffnr0225.html
「デジタルカメラの高性能化を支えるイメージセンサ技術」（KEC情報 No.210, 2009 JUL.）
http://www.kec.jp/committee/johoshi/pdf/jyohoshi_210-7.pdf
Pixel mixture (画素混合) (Okutomi Lab).
http://www.ok.ctrl.titech.ac.jp/res/PM/PM-ja.html
シグマに聞く「フォビオンの三層CMOSセンサー」 メーカーに聞く デジタルカメラのココが知りたい!!
http://aska-sg.net/maker_int/makers-004-20081022.html
第5章 CCDの原理（国立天文台）
http://www.nao.ac.jp/kimiten/2006/5-ccd.pdf
技術資料：高感度カメラの原理と技術（浜松ホトニクス）
http://jp.hamamatsu.com/resources/products/sys/pdf/jpn/dctn1.pdf
FFT-CCDエリアイメージセンサの 特性と使い方
http://jp.hamamatsu.com/resources/products/ssd/pdf/tech/fft_ccd_kmpd9002j06.pdf
・ CCDイメージセンサの概要が解説
CCDイメージセンサ - Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/CCD%E3%82%A4%E3%83%A1%E3%83%BC%E3%82%B8%E3%82%BB%E3%83%B3%E3%82%B5
CMOSイメージセンサの動作原理（トランジスタ技術 2003年2月号） 抜粋
http://www.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/trsample/2003/tr0302/0302sp1.pdf
気になる○○教えます デジカメの「しくみ」 目次
http://aska-sg.net/shikumi/index.html
第８回 「スーパーCCDハニカム」って何？ その１ ～手ブレ・被写体ブレに強いCCD～ デジカメの「しくみ」#02
http://aska-sg.net/shikumi/008-20050518.html#02
その時はあまり考えず、PCのディスプレイで撮影画像を等倍で見て気持ちのよい画像サイズを選んだら表のようになったこと、そしてFinePix内部の歪曲収差の補正などを考えると全画素使った後、リサイズすると考えた方がしっくりくる、といった内容でお返事しました。
少し、私の頭の中の整理の意味で書いてみます。
1. CCDのデータ転送方法
CCDの原理から撮像素子から直接、データを飛び飛びで読むことはできず、全面のデータを読み込むことになると思います。
2. スーパーCCDハニカム
2000年代、FUJIFILMはスーパーCCDハニカムを売り物としてきました。
スーパーCCDハニカムは下記のリンク先のFUJIFILM RESEARCH & DEVELOPMENT の技術紹介で「スーパーCCDハニカムのカラー信号処理の特徴は、CCD上に存在する画素（実画素）の間に新たな画素を生成することである」と書かれるように画像処理の対象となるデータは、基本的にこの生成後の画像処理用のメモリー上に存在するといえます。
その後に登場したFUJIFILMのEXR技術はカラーフィルタのデザインと画素混合の技術で構成されるもので、上記のスーパーCCDハニカムと同様、実画素から計算上で作り上げた画像データを処理していることになります。また、FinePix F11で撮影時に液晶モニターに表示される画像と記録される画像の比較でカメラ内部で歪曲収差の画像補正を行われているのを知り、このような各種の画像処理で画質低下を少なくするには基の画素数が十分にあることが必要なため、画像処理の前段階で画像データを間引くことは考えにくいものです。
3. PhotoShopによるシミュレーション
FinePix F200EXR、F300EXR、いずれも購入前、FUJIFILMの各カメラのサンプル画像をダウンロードしてPhotoShopを使い、「リサイズして納得いく画質になるかな」を実験しています。最終的な決定は実機を購入後に行っていますが、F200EXRは600万画素、F300EXRは300万画素というのはこのシミュレーションを通して予め、心の準備をした上で決定しています。
PhotoShopによるリサイズの処理は一種の画素混合といえます。このシミュレーションは大きくは外れていないように思います。
なお、PhotoShopではもありんさんの書かれた「画素をピックアップ」の処理はできませんので比較評価はできません。
ビデオカメラなどに用いられていた3CCDや、SIGMAのFoveon X3のように1画素の中にRGBの情報を得られる方式に対して、広く用いられるベイヤー方式（スーパーCCDハニカムもその一種）では一つの画素でR, G, Bのいずれかの情報しか得られず、近くの画素からデータをもってきて必要なRGBの情報にまとめあげています。ベイヤー方式で生成された画像の１画素に着目するとかなりの部分が虚構で成立しているといえます。しかし、それが集まると本当に見えてきます。FinePix F300EXRを私が300万画素の記録画素数で設定することで気持ちよく使っているのもそのためかもしれません。
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新構造イメージセンサー「スーパーCCDハニカム」の原理と応用」
FUJIFILM RESEARCH & DEVELOPMENT (No.46-2001)
http://www.fujifilm.co.jp/rd/report/rd046/pack/pdf/ff_rd046_005.pdf
撮像システム技術 富士フイルム
http://www.fujifilm.co.jp/corporate/jobs/aboutus/technology/03/review04.html
・1999年10月21日のスーパーCCDハニカム登場に関するニュースリリースはWeb落ちしているため、代わりに・・
FUJIFILM 企業情報 ニュースリリース 人間の眼のメカニズムに近づいた画期的なCCD「スーパーCCD ハニカム EXR」新開発
http://www.fujifilm.co.jp/corporate/news/article/ffnr0225.html
「デジタルカメラの高性能化を支えるイメージセンサ技術」（KEC情報 No.210, 2009 JUL.）
http://www.kec.jp/committee/johoshi/pdf/jyohoshi_210-7.pdf
Pixel mixture (画素混合) (Okutomi Lab).
http://www.ok.ctrl.titech.ac.jp/res/PM/PM-ja.html
シグマに聞く「フォビオンの三層CMOSセンサー」 メーカーに聞く デジタルカメラのココが知りたい!!
http://aska-sg.net/maker_int/makers-004-20081022.html
第5章 CCDの原理（国立天文台）
http://www.nao.ac.jp/kimiten/2006/5-ccd.pdf
技術資料：高感度カメラの原理と技術（浜松ホトニクス）
http://jp.hamamatsu.com/resources/products/sys/pdf/jpn/dctn1.pdf
FFT-CCDエリアイメージセンサの 特性と使い方
http://jp.hamamatsu.com/resources/products/ssd/pdf/tech/fft_ccd_kmpd9002j06.pdf
・ CCDイメージセンサの概要が解説
CCDイメージセンサ - Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/CCD%E3%82%A4%E3%83%A1%E3%83%BC%E3%82%B8%E3%82%BB%E3%83%B3%E3%82%B5
CMOSイメージセンサの動作原理（トランジスタ技術 2003年2月号） 抜粋
http://www.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/trsample/2003/tr0302/0302sp1.pdf
気になる○○教えます デジカメの「しくみ」 目次
http://aska-sg.net/shikumi/index.html
第８回 「スーパーCCDハニカム」って何？ その１ ～手ブレ・被写体ブレに強いCCD～ デジカメの「しくみ」#02
http://aska-sg.net/shikumi/008-20050518.html#02
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