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写真講座

2020年9月16日 (水)

・AIで画像を拡大する技術の可能性

近年、AIで超解像を行う技術が話題になっています。
以前はGANを用いて高解像度化する技術を紹介しました。

超解像処理が良く使われる分野はテレビなどです。

Sreso-1
図のように、伝送部分で帯域を減らすために
2K(FullHD画質)で伝送し、家庭内の受信機(テレビ)で
アップコンバートすることで4Kを実現したりします。

上の例では2Kから4Kへと、面積で4倍の解像度にアップします。
ただし、2Kにしたときに失われた細かい模様などは
どうしても戻りません。

そこで、GANを用いて、情報がないところに模様を付与して
高解像度化したりする技術が開発されています。

GANではないAIを用いた超解像技術の論文が最近発表されました。
リンク

この方法は、縮小するときのアルゴリズムを探し出して
それをもとに拡大アルゴリズムを構築するというアプローチです。

画像を縮小するアルゴリズムは有名なものが大体決まっています
バイリニアやバイキュービック法

上の図の例でいうなら、放送局で2Kに縮小したアルゴリズムが分かれば
それに合った拡大をすることで、より正確な情報を復元することができます。


ところで、画像の縮小や拡大は関数といえます。
ある特定の値を入れると、特定の値が出力される

Sreso-1_20200916220401

数学で習う関数と同じです。

例えば次のような関数

y = 1/10 x

これはxに入力した値を1/10にして出力するという関数です。
例えばx = 3.14 とすると
出力 y = 0.314になります。

値が小さくなったので縮小と同じようなものです。
3.14という値を元に戻すには、関数がわかっていれば簡単です。
式を変形すると x = 10yなので
y=0.314を代入すれば、もとのxの値は3.14と出力できる。


ただし、画像で考えると
実際には小さくしてつぶれたディティールは復活しない。

y = 1/10 x の関数で同じようなことを考えると下の図のようになります

Sreso-2

小数点第三位を切り捨てる(情報を損失)と、出力0.31から
もとの3.14に戻すことができなくなってしまう。

単純に考えると元の3.14に戻すことは絶対できません。
でも、勘のいい人が見れば、
「ん、1/10して0.31なら、もともとは円周率の3.14なんじゃないか?」
と元の値を推測することができるかもしれません。

画像でも、AIでたくさんの画像を学習させれば
「この縮小方法でこういった画像になっているなら、もとはこんな感じのはずだ」
と、推測することができるようになります。

論文では顔画像で例を示していますが、今後様々な被写体に応用が期待できます。

また、この論文では入出力関数に注目しているのが面白いところで、
これを応用すると、レンズによる収差などでの解像劣化も補正ができそうです。

Sreso-2_20200916220401

レンズも画像を入力して画像を出力する関数と同じです。
レンズの光学系はPSF(点像分布関数)として設計時に求められています。
関数がわかりさえすれば、AIによる推論もあわせることで
収差の軽減もできてしまいます。
また、絞った時の回折ボケも復元ができる。
(各メーカで導入されている回折補正は、F値によってシャープネスを調整する単純なもの)

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2020年9月10日 (木)

・暑い中での撮影支援アイテム

九月になりましたがまだまだ暑い日が続いています。
特にコロナでマスクを着用していると暑さがつらい。

この夏、暑さ対策グッズをいろいろ試してみましたが
その中でよかったものを紹介します。


 

ペルチェ素子で首の大動脈を冷やしてくれる優れもの。
大きさも、首掛けfanよりも小さい。
(iPhoneは大きさ比較用)

Resize175481

ただ、この商品の欠点はバッテリーが内蔵されていないこと。
そのため、スマホ用のモバイルバッテリーなどに
接続する必要があります。
これが結構面倒くさい。

この欠点を補う優れた冷却グッズが以下です


 

腰につけられる送風機です。
単体として、送風機としても使えますが
モバイルバッテリー代わりにもなります。
なので、これを腰につけて、そこから電力をもらって
首の機器につなぐとケーブルもそれほど邪魔にならない。

送風しながら首元を冷やすこともできます。

冷やすときのパワーの設定にもよりますが、
2時間くらいはバッテリーが持ちます。

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2020年9月 8日 (火)

・ヤフオク・メルカリでカメラ用品を買うな

2014年にヤフオクでカメラを買うな
という記事を記載しました。

それから6年、状況が変わっているかといえばそうではありません。
世論的な状況の変化としては
「転売屋は悪!」という風潮が出てはきました。
主にマスクの買い占めやその他もろもろのせいで。

そして2020年現在でもカメラカテゴリ(中古)は50%は悪質転売屋。
そして、ヤフオクだけじゃなく、メルカリにもたくさん出没しています。

初心者はこれらに手を出すのは厳禁です。
金銭的に中古で購入するならば、
マップカメラキタムラフジヤカメラなどの
ちゃんとしたカメラ屋さんのネットショップで買うのが良いでしょう。
(値段も転売屋とほとんど変わりません)

これらのちゃんとしたカメラ屋の中古品で気になるのが商品のランク。
分かりやすいように転売屋が使う表記と並べてみます。

Aランク
転売屋は「新品同等、使用感無し」といった表現をします。

Bランク(ABランク)
転売屋は「極美品、非常にきれいな状態」といった表現

Cランク
転売屋は「美品、光学系は非常にきれい、映りに問題なし」といった表現

それ以下
転売屋は「曇り、チリがわずかに見えます。気にしなければ使えます、
     主観ですので返品はご遠慮ください」

ジャンク品
転売屋は「動作未確認品」といいます。


さて、最近の転売屋は以前ほどあからさまな表現は少なくなってきましたが
それでもヘリコイドの動きが、とか言っている出品者もいるので注意。

また、ショップとして出品している転売屋もいます。
ちゃんと古物商の資格を取ったのでしょうが、
転売している商品自体は悪質です。
悪質転売ショップも記載している内容は個人の転売屋と
同じような文言なので、ショップ・ストアだからといって
安心は禁物。

 

メルカリについては、普通に必要がなくなって出品している人も
多くいる印象ですが、転売屋も散見されます。
基本的にはヤフオクの転売屋と特徴は似ている。


メルカリの転売屋の特徴1:
ヌケが良いとか、ヘリコイドの動きがスムースとか書いてある。
普通の人はヘリコイドなどというワード使いません。

メルカリの転売屋の特徴2:
白背景などで影が映らないように製品写真を撮っている。
不要で手放す人はほとんど家の中で普通に撮っています。

メルカリ転売屋の特徴3;
コメント無しの即購入大歓迎、みたいな文言がある。

メルカリの転売屋の特徴4:
これ一本でどんなシーンもカバー、とか
デザインが優れた逸品みたいな、無駄な製品説明がつらつら書いてある。

メルカリの転売屋の特徴5:
他サイトでも販売しているので、
入札してもない場合はご容赦ください、みたいな文言がある。

メルカリの転売屋の特徴6:
外観コンディション 動作コンディション 光学コンディション
みたいな項目がある

これらの項目の3つ以上当てはまれば確実に悪質転売屋です。

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2020年8月30日 (日)

・ベイヤー配列でのナイキスト周波数

ナイキスト周波数とは、デジタル化するにあたって
それ以上解像できない限界の細かい模様です。
ナイキスト周波数よりも細かい模様はモアレになります。
(ローパスフィルターは細かい模様をぼかすことでモアレを発生しにくくしている)

1_20200830143201

上の図はモノクロセンサーやフォビオンセンサの場合の話です。
実際にはデジカメでは色情報を得るためにベイヤ配列になっています。

53
ベイヤ配列

青と赤の画素は一つおきになっているので、緑に比べて
解像度が低くなります(ナイキスト周波数が低くなる)

ちなみに画像の周波数成分はどの様になっているのか
視覚化するとこんな感じです。

元画像
_raw_imgp1099

周波数成分
Photo_20200830143301

周波数成分で見たときの画像の見かたは
画像中央付近は、低周波成分
画像の端に行くほど高周波成分を意味します。
中央付近が白くなっていますが、これは
画像に低周波成分が多く含まれているという意味。

また、クロス状に白い領域が伸びていますが、
これは縦方向と横方向の高周波成分が多く含まれるという意味です。

ナイキスト周波数との関係はこんな感じになります。
2_20200830143301
ナイキスト周波数より低い部分(円の内側)がナイキスト領域で、
この範囲であれば正しく解像する。

ベイヤセンサだとナイキスト領域は以下のようになります

3_20200830143301

モノクロセンサに比べるとかなりナイキスト領域が狭く、
RとB画素は1/4の面積しかありません。
これは、青と赤の細かい模様だと
すぐにモアレが発生することを意味しています。

 

2020年8月17日 (月)

・KANI Pertial Soft Focus Filterを確認

KANIフィルターの新製品のハーフソフトフィルター
ついに手に入れました。

KANIの商品ページ

開発に時間がかかったのと、
人気商品ですぐに売り切れてしまうので
なかなか手に入れることができなかった製品。

同様の製品でKenkoから
ハーフプロソフトンAというものが発売されており、
それと比較をしてみました。


 

KANI Pertial Soft Focus Filter
Resize175453

kenko ハーフプロソフトンA
Resize175454

どちらの写真も同じ設定、同じパラメータで現像しています。
レンズ焦点距離は28mmです。

等倍拡大比較
左KANI 右Kenko
_raw_imgp9768_1_all

等倍だとよくわかりますが、KANIのほうがソフト効果がけっこう強め。
その影響で、小さな星が消えてしまっています。
引きで見ると、同じ露出設定にも関わらず
KANIフィルターはKenkoフィルターに比べて少しオーバー。
星がソフト効果で広がって全体が明るく見えるのだと思われる。

好みの差もありますが、
20mmより広角な場合は、KANIフィルター。
それ以上の焦点距離になると、
より効果の弱いKenkoのフィルターと
使い分けるのが良さそうです。

KANIフィルターのHPではソフト効果が弱め、と記載があるので
Kenkoのものよりさらに弱いのかと思っていたので
意外な結果となりました。

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2020年8月12日 (水)

・ペンタプリズムのガラス

先日、ペンタックスが
ファインダーにこだわる、一眼レフでやっていく
といった声明を出しました。

ペンタックスはミラーレスで失敗したので
ミラーレスはやりたくない、ってのがあると思いますが、
光学ファインダーは間違いなく良いものを作っています。

私自身も最近の撮影では、夜景だ、蛍だ、花火だ、で
光学ファインダーを覗く撮影機会が減っています。
それでも、光学ファインダーのある、ペンタックスのカメラは
撮影していて楽しいし、ものとしての愛着もあります。

動体撮影用でソニー、マウントアダプタ遊びでパナソニックの
ミラーレスも持っていますが、やはりミラーレスは
「撮影道具」としてしか認識できません。仕事ならいいだろうけど。

そしてペンタックスが光学ファインダーにこだわって
新しい梢材を用いたペンタプリズムを開発したと発表しました。
社名の由来にもなっていたペンタプリズムの加工は
非常に難しいものです。

 

ペンタミラーとペンタプリズムでは
ペンタプリズム機のほうがファインダー倍率は大きい。
これはミラーでは空気中を光が通過するのに対し、
プリズムでは屈折率の大きなガラス中を通過するためです。

屈折率の大きな物質の中を進むとなぜ倍率が上がるのか。
ファーカシングスクリーンから接眼レンズの先の眼までを
わかりやすく図示しました。

Prism-6

カメラのサイズなどの制約で、フォーカシングスクリーンから
眼までの物理的な距離はほぼ一定になります。
上の図では、ペンタ部分の反射は省略していますが、
屈折率の大きなプリズムを用いると光路長を長くできるので
接眼光学系の焦点距離を短くすることができます。

望遠鏡でもそうですが
接眼レンズの焦点距離が短いほど倍率が上がります。

よって、光路長が長くなる高屈折率のガラスを用いたほうが
ファインダー倍率が大きくしやすくなります。
ペンタックスの新しい一眼レフではペンタプリズムに
高屈折ガラスを用いることでファインダー倍率を上げました。

ただ、高屈折率のガラスは加工が難しくなります。
屈折率が高いもののほうが基本的に硬くなります。
ダイヤモンドが一番高く屈折率2.4。

ペンタプリズムではダハ面の加工が特に精密さを要求されます。

Prism-2

レンズからの光がどのようにペンタプリズムで反射するかの図

Prism-1

Prism-2_20200812150301

Prism-3

Prism-4

Prism-5

ダハ面で2回反射します。
ここの部分の精度は少なくとも0.0055度以上が要求される。
制度が悪いとファインダーの中央に縦筋が見えてしまいます。

イメージ図
Prism-1_20200812150301

なので、ペンタプリズムに使用するガラスは
一般的なBK7から変えようとすると、
専用の工程が必要になり非常に難しくなってしまいます。
これをクリアしたということは、
ペンタックスは光学メーカとしての実力をまだ持っているということです。

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2020年8月 6日 (木)

・IRセンサとは

IRセンサーを搭載したカメラが出てきました。
このIRセンサとは赤外線(InfraRed)を感知するものです。


赤外線センサが付いていると何が良いのかというと、
ホワイトバランスの精度が上がります。

ホワイトバランスとはそもそも何なのかというと、
光源の色を推定する技術です。
昼間の太陽光、夕方の太陽光、電球、蛍光灯、、、
いろいろな光源がありますが、全部違う色です。
白だと思っていても意外と白くない。

Irsenser-4

光に様々な色がついていても、
グレーのものをグレーに写すのがホワイトバランス。

しかし、実際の世界では物の色は
物体に反射した光として見えています。

Irsenser-1

なので、グレーカードがないと光源の色なのか
物体の色なのか判断ができない。

Irsenser-2
青い布?青い光源下にあるグレーの布?

Irsenser-1
青い布?青い光源下にあるグレーの布?

その場にいれば、光源が青いのか、布が青いのか判断できますが
写真だけではわかりません(カメラも判断できない)

なので、実際に青いものなのに、光源の色だと判断して
色をグレーにしてしまうというミスもありえます。
こういうミスをしないようにホワイトバランス技術者は色々考えます。
一般的なのが、明るければ太陽光、暗ければ人工光という判断。

Irsenser-3

ただし、夕方など暗くなってきても太陽光のときがあります。
その時は、別の情報を使って
ホワイトバランス(光源推定)を行わなければいけません
よく使われる手法が「緑っぽければ人工光」
水銀灯や蛍光灯は緑っぽい光です。

このとき、前述の青い布の問題と同じように、
「被写体が緑」なのか、「光源が緑」なのか、カメラは判断できません。

Irsenser-5

そうすると、人工光の緑を補正してグレーにしようとするので
太陽光下のシーンは画像全体がマゼンタっぽくなってしまいます。

Irsenser-6

こういうミスを無くすために、ホワイトバランス技術者は
更にいろいろ考えます。
植物の葉っぱが入っているシーンは高周波成分が多い(細かい模様が多い)
から、高周波成分が多いときは太陽光って判断しよう。とか。
ただそうすると、人工光で細かい模様が多いシーンでミスってしまいます。


そんなときに光源の種類を判断するのに役立つのが
IRセンサーです。

赤外線を含む光で主なものは太陽光です。
人工光は(白熱電球以外は)赤外線を含まない。
これによって、人工光か太陽光か切り分けができるので
正しいホワイトバランスにすることができます。

20161121_whats_awb

今回は暗い太陽光下での例を出して説明しましたが、
同様に明るい人工光下でも同じような問題を
IRセンサを使って解決できます。

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2020年7月30日 (木)

・HEIF形式の画像ってなに

α7SIIIがHEIF形式の画像を保存できるようになりました。
発音はヒーフです。

そもそも何なのかというと、
jpegやTIFFとかPNGに代表される画像のフォーマットの一つです。

jpegはよく見るけど、HEIFなんて見たことない?
いえ、日本人のかなりの人がこのHEIFファイルを使っています。
実はiPhoneで写真を撮ったときの画像形式がHEIFです。

iPhoneの画像をパソコンに移すと*.jpgってなるけど?
PCだとHEIF形式の画像が開けないことがあるので
転送すると自動的にHEIFからJPEGに変換するようになっています。

0
ここを「元のフォーマットのまま」にするとHEIF形式のまま
PCに保存される。

HEIFにはいろいろな利点があるが、
個人的にはbit数とHDR対応という部分が大きいと思う。
長らく使われていたJPEGはRGBそれぞれ8bitの256階調で画像が作られます。
しかし、HEIFは10bit扱える。

bit数について色々書いた記事。

bit数が増えると何が良いかというと、
まず、空とかのグラデーションの階調飛びが起こりにくくなります。

Resize175434

また、RAWで撮影しておくと12bitとか14bitの情報が残っているのですが
10bitでもjpegの4倍の情報量があるので、
画像処理をしたときの破綻が起きにくくなります。
つまり、RAW保存しなかった場合にも後からの編集に耐えやすくなります。


HDR対応とは、HDR対応モニタで見ると、
輝度の高いキラキラした部分などの表現が格段に良くなります。
最近のスマホは(格安以外)ほとんどHDR対応したディスプレイになっているので
スマホで画像を見る際に恩恵が受けられます。
写真文化が紙ベースからディスプレイベースに変わってきているので
古い規格にしがみつく必要もありません。

今後は写真展とかもディスプレイに表示するというのが主流になってくるかもしれません。
※そもそもコロナで、写真展のスタイルがバーチャルが主流になることも考えられる。

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2020年7月27日 (月)

・スピードブースターとは

マウントアダプターの中にはスピードブースター
というアイテムがあります。


 

必殺技のような名前ですが、写真用語では「スピード」というと
F値が小さく、明るい、というような意味で使われることが多いです。
明るいレンズをハイスピードレンズと呼んだりする。

スピードブースターも同様に
マスターレンズのF値を小さくするアダプタです。
例えばF2.8のレンズにつけると、F2.0相当になったりします。
そんなことできるの!?と思うかもしれませんが、
仕組みはテレコンバーターの逆です。

Speedb-1
テレコンは焦点距離を長くする代わりに、
F値が暗くなります。
また、イメージサークルが広がるという副作用もあります。
例えばx1.4のテレコンであれば、
200mmF2.8のレンズが280mmF4.0になります。

スピードブースターはその逆。
Speedb-2
焦点距離が短くなる代わりに、
F値が明るくなります。
またイメージサークルが小さくなるという副作用があります。
例えば、フルサイズのイメージサークルを持つレンズを、
APS-Cサイズに小さくする代わりにその分光を集められるので
明るくなるのです。
C社から、動画用にRマウント用のスピードブースターが発売するとか?

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2020年7月22日 (水)

・新しい演色評価指標

長い間、照明の色再現性を評価する指標として
CRIという指標でRaという値が使われてきました。

・色再現と光源

・演色性が高くてもすべての色が再現できるわけではない

この演色性の高いLED照明は高価でなかなか手の出る品物ではありませんでした。
しかし、最近ではAmazonをはじめ、ネット通販でかなり格安に購入することができます。


 

ただし、中国製の安いLEDの中には気を付けなければいけないものもあります。
LEDであればRa=98あれば演色性がかなり高いもの、といえるのですが、、、。

標準演色評価数Raは下の図の1-8番のパッチの色再現だけ見ます。
9-15番のパッチを含めたものを特殊演色評価指数と呼ばれます。
日本人の肌の平均の色がNo15のパッチなので、日本のJIS規格でのみ用いられます、

14_20200722221401

安い照明の中には、この8個のパッチの色さえ良くなるように製造されたものがあります。
そうすれば演色性Ra=98と、あたかも高品質なLEDのように謳えます。
確かに測定の数値上はRa=98なのですが、パッチ以外の色は全然ダメということもある。


そこで新しく提案された規格がTM-30-15というものです。
この規格では99色のパッチが用いられます。
また、規格の中に指数としては
Rf:色忠実度指数
Rg:色域指数
という二つの値があります。
色の忠実度だけでなく、
各色相がどの方向に色が回ってしまうかも算出ができます。

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