・AI画像処理の重ね掛けは良くない

最近のAIによる画像処理の技術はすごく、
本来の解像度を超えた画像を出力することができます。

Photoshopのスーパー解像度の記事

GAN超解像の記事

単に解像度を上げるわけではなく、
ノイズを取ったり、ブレをなくしたりすることまで可能です。

例えばこのブレている画像

この画像に対して、Adobeの強化をかけてみました。

左：元　右：強化

ランダムノイズが少なくなり、さらに
解像感も上がっているように見えます。

次に元のブレ画像に対して、
TopazLabのSharpenAIというのをかけてみました。
左：元　右：ShapenAI
 

驚くほどブレが軽減され、ノイズもなくなり解像感も出ている。

じゃあ、両方を適用したらものすごく解像感が出てよい画質になるのではないか！？
試してみました。

左上：元画像　右上：強化
左下：ShapenAI右下：両方

右下の二つのAIを重ね掛けしたものは、
ノイズが逆に増えてしまっています。
しかも、独特のパターンの異様なノイズ。

AIはセンサーから出る周波数や振幅のノイズや手振れのパターンを学習して
その学習結果から、本来の模様なのかノイズなのかを分別して処理しています。
ノイズやブレ成分と判断した部分はシャープに、それ以外はノイズとみなし潰す
というような感じ。

しかし、一回AIでシャープにした画像だと
センサーから出てくるはずのない特殊なパターンを作り出して解像感を上げています。
こういった特殊な解像感は、学習データに含まれていないので、
ノイズなのか解像した被写体なのか判断できず、間違った処理をかけてしまって
逆にノイズが多くなったり解像感が失われたりしてしまう。

野生動物の仕業？

旧碓氷峠のめがね橋に星の軌跡を撮りに行ってきました。
地面が枯葉の積もったやわらかい感じでしたが、撮影中は近くに寄らなかったのでブレるはずはない。

 

しかし、家に帰って比較明合成をしてみると、星の軌跡がガタガタに。

明らかにカメラがブレています。
手ぶれ補正もオフにしているはず…。
そういえば森の中をガサガサ音がしていた。

野生動物が三脚の近くまで来て、それによってブレた可能性が高いです。

今度撮影するときは動物除けの道具を付けておかないと。

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・非球面レンズはなぜ収差を抑えられるのか

最近のカメラ用のレンズだと、安いキットレンズでも非球面レンズが使われています。
非球面レンズを使うと何がいいのかというと、
収差が抑えられて像がしゃっきりするためです。

非球面レンズで抑えている収差は主に球面収差です。
非球面レンズなので、球面なレンズで発生する球面収差が出にくくなる。

球面収差の記事

球面収差はレンズの中心部と周辺部で結像位置が異なる現象です。

図のように、周辺部のほうがレンズに近い側で結像してしまいます。

拡大図

レンズ外側(青とか緑)の光線が、
光軸との交点が左側になっている。
これは、レンズに入射する光線の角度が原因です。

分かりやすいように、レンズ中心に近いオレンジの光線と
周辺部の青の光線を抜き出しました。
入射角が、青の光線だと大きくなっていることがわかります。
球面だと、この角度が大きくなりすぎて、想定よりも光が大きく曲がってしまいます。
これが原因で球面収差が起きる。

じゃあどうすればいいのかというと、
レンズ周辺に行っても入射角がつかないような面を設計すればよい。

このような面であれば光が一点に集まり、球面収差が抑えられます。
この面の形状は非球面で、製造が難しい。

・ミラーレスのレンズを一眼レフにつける

一眼レフのレンズはマウントアダプターを使えばミラーレスにつけられます。
一方、ミラーレスのレンズは一眼レフには付けられません。

これはなぜかというと、フランジバックによるものです。

フランジバックとはマウントからセンサまでの距離です。

上の図が一眼レフ、下の図がミラーレスです。
ミラーレスに一眼レフレンズをつけるためには、
マウントアダプターで一眼レフのフランジバックと同じ長さにすればよい。

長さを合わせるだけなので、マウントアダプターはタダの筒でOK
(AFをさせたりするには電気接点が必要だったりするが)

一方、ミラーレスのレンズを一眼レフにつけようとするには、
このようになってしまいます。

レンズがボディにめり込んでしまう。

じゃあ、ミラーレス用のレンズは一眼レフにつけられないのか？
答えは否。
光を曲げれば付けられます。

上の図のように、普通にレンズをつけると、イメージセンサー上ではボケた像になるが、
光を曲げれば下の図のように結像します。

身近にある凹レンズといえば、近視用のメガネ。
一眼レフにメガネをかければミラーレス用レンズでもこんなにくっきり！

※毎年恒例、4/1エイプリルフールネタです。