画像解像度

画像解像度とは、画像の詳細レベルを指します。この用語は、デジタル画像、フィルム画像、その他の種類の画像に適用されます。「高解像度」とは、画像の詳細がより鮮明であることを意味します。画像解像度はさまざまな方法で測定できます。解像度は、線同士がどれだけ接近していても目に見える解像度を維持できるかを定量化します。解像度の単位は、物理的なサイズ（例：1mmあたりの線数、1インチあたりの線数）、画像全体のサイズ（画像の高さあたりの線数、単に線数、TVライン、またはTVLとも呼ばれます）、または対角に関連付けることができます。単一の線の代わりに、暗い線と隣接する明るい線で構成される線対がよく使用されます。たとえば、1mmあたり10本の解像度は、5本の暗い線と5本の明るい線が交互に並ぶ、つまり1mmあたり5本の線対（5 LP/mm）を意味します。写真レンズは、ほとんどの場合、1mmあたりの線対で示されます。

種類

デジタルカメラの解像度はさまざまな方法で説明できます。

ピクセル数

解像度という用語は、デジタル画像におけるピクセル数と同義であると考えられることが多いが、デジタルカメラ分野の国際規格では、イメージセンサーに関しては「総ピクセル数」、完全にキャプチャされた部分については「記録ピクセル数」と呼ぶべきと規定されている。したがって、CIPA DCG-001では、「記録ピクセル数 1000 × 1500」などの表記が求められている。[1] [2]同じ規格によると、イメージセンサーまたはデジタルカメラの「有効ピクセル数」は、最終的な画像に寄与するピクセルセンサーの数（その画像には含まれないが、画像フィルタリングプロセスをサポートするピクセルを含む）であり、エッジ周辺の未使用または遮光されたピクセルを含む総ピクセル数とは対照的である。

高さNピクセル、幅Mピクセルの画像は、画像の高さあたりNライン、つまりN TVライン未満の解像度を持つことができます。しかし、ピクセル数を「解像度」と呼ぶ場合、慣例的に2つの正の整数の組み合わせでピクセル解像度を表します。最初の数値はピクセル列（幅）の数、2番目の数値はピクセル行（高さ）の数です。例えば、7680 × 6876のようになります。もう1つの一般的な慣例的な表現は、画像内のピクセルの総数で解像度を表すもので、通常はメガピクセル数で表されます。メガピクセル数は、ピクセル列とピクセル行を掛け合わせ、100万で割ることで計算できます。その他の慣例には、長さ単位あたりのピクセル数や面積単位あたりのピクセル数（1インチあたりのピクセル数や1平方インチあたりのピクセル数など）で表すものがあります。これらのピクセル解像度はどれも真の解像度ではありませんが（説明が必要）、広く解像度と呼ばれており、画像解像度の上限として機能します。

以下は、ピクセルが鋭い四角形として不適切にレンダリングされた場合に、同じ画像が異なるピクセル解像度でどのように表示されるかを示した図です (通常は、ピクセルからの滑らかな画像の再構築が望ましいですが、ピクセルの図解では、鋭い四角形の方が要点がわかりやすくなります)。

幅2048ピクセル、高さ1536ピクセルの画像は、合計2048×1536 = 3,145,728ピクセル、つまり3.1メガピクセルになります。これは2048 x 1536、つまり3.1メガピクセルの画像とも呼ばれます。この画像は、幅約28.5インチで印刷すると非常に低画質（72ppi）になりますが、幅約7インチで印刷すると非常に高画質（300ppi）になります。

カラーデジタルカメラの画像センサーに搭載されるフォトダイオードの数は、多くの場合、生成される画像のピクセル数の倍数になります。これは、カラー画像センサーのアレイからの情報を用いて1つのピクセルの色を再構成するためです。出力ピクセルごとに3色すべてを生成するには、画像を補間またはデモザイク処理する必要があります。

空間解像度

ぼやけや鮮明さという用語はデジタル画像に使用されますが、画像をキャプチャして表示するハードウェアを参照するには他の記述子が使用されます。

放射線医学における空間分解能とは、画像診断装置が2つの物体を区別する能力のことです。空間分解能が低い技術では、比較的近接した2つの物体を区別することができません。

1951 USAF 解像度テスト ターゲットは、イメージング センサーとイメージング システムの空間解像度を決定するために使用される古典的なテスト ターゲットです。
左側の画像は右側の画像よりもピクセル数が多くなっていますが、空間解像度は依然として劣っています。

画像内の線をどれだけ細かく解像できるかを表す指標は空間解像度と呼ばれ、これは1インチあたりのピクセル数（ppi）で表されたピクセル解像度だけでなく、画像を作成するシステムの特性に依存します。実用上、画像の鮮明さは画像内のピクセル数ではなく、空間解像度によって決まります。実際、空間解像度とは、単位長さあたりの独立したピクセル値の数です。

民生用ディスプレイの空間解像度は、1インチあたり50～800ピクセルラインの範囲です。スキャナーでは、空間解像度と1インチあたりのピクセル数を区別するために、光学解像度が使用されることがあります。

リモートセンシングにおいて、空間解像度は通常、回折、収差、焦点の不完全さ、大気の歪みによって制限されます。画像の地上サンプル距離（GSD）、つまり地球表面上のピクセル間隔は、通常、分解可能なスポットサイズよりもかなり小さくなります。

天文学では、空間分解能を観測点における秒角あたりのデータ点で測定することがよくあります。これは、画像内の物体間の物理的距離は物体からの距離に依存し、これは関心のある物体によって大きく異なるためです。一方、電子顕微鏡では、線分解能または縞分解能は隣接する平行線間（たとえば、原子の面間）で検出できる最小の分離距離であるのに対し、点分解能は、たとえば隣接する原子の列として検出および解釈できる、隣接する点間の最小の分離距離です。前者は標本の周期性を検出するのに役立つことが多く、後者は（実現がより困難ですが）個々の原子がどのように相互作用するかを視覚化するための鍵となります。

立体 3D 画像では、空間解像度は、立体カメラの 2 つの視点 (左カメラと右カメラ) によって記録またはキャプチャされた空間情報として定義できます。

スペクトル分解能

ピクセル エンコーディングはデジタル画像に保存される情報を制限します。カラー プロファイルという用語はデジタル画像に使用されますが、画像をキャプチャして表示するハードウェアを参照するには他の記述子が使用されます。

スペクトル分解能とは、スペクトルの特徴と帯域を個々の成分に分解する能力です。カラー画像は、異なるスペクトルの光を区別します。マルチスペクトル画像は、従来の一般的なRGBカラー画像の3倍以上のスペクトルを測定して保存することで、 スペクトルまたは波長のより微細な違いを分解できます。

時間解像度

時間分解能 (TR) は、時間に関する測定の精度です。

映画用カメラと高速度カメラは、異なる時点の出来事を捉えることができます。映画で使用される時間解像度は通常24～48フレーム/秒ですが、高速度カメラは50～300フレーム/秒、あるいはそれ以上の解像度を持つ場合もあります。

ハイゼンベルクの不確定性原理は、粒子の運動量に関する情報の測定または存在によって、あらゆる精度で粒子の座標に関する情報の最大空間解像度に課せられる基本的な制限を説明しています。

この根本的な制限は、走査型電子顕微鏡を使用した場合に遭遇する可能性のある、原子レベル以下のスケールでの最大画像解像度に影響を与える要因となる可能性があります。

放射分解能

放射分解能は、システムが強度の違いをどれだけ細かく表現または区別できるかを決定するもので、通常はレベル数またはビット数で表されます。例えば、コンピュータ画像ファイルでは8ビットまたは256レベルが一般的です。放射分解能が高いほど、少なくとも理論上は、強度または反射率の微妙な違いをより正確に表現できます。実際には、実効的な放射分解能は、表現ビット数ではなく、ノイズレベルによって制限されるのが一般的です。

さまざまなメディアでの解決

これは、様々なメディアの従来のアナログ水平解像度の一覧です。この一覧には一般的なフォーマットのみが含まれており、珍しいフォーマットは含まれていません。また、実際の画質は機器やテープによって異なるため、すべての値は概算値です。比較を容易にするため、すべての値はNTSC方式に基づいています（PAL方式の場合は、480を576に置き換えてください）。アナログ方式では、一般的に彩度解像度が低くなります。

  • アナログと初期のデジタル[3]

多くのカメラやディスプレイは、色の成分を互いにオフセットしたり、時間解像度と空間解像度を混同したりします。

PPIピクセルんん
800100031.8
300100084.7
2001000127
721000352.8
PPIピクセルんん
8003150100
3001181100
200787100
72283100
PPIピクセルんん用紙サイズ
3009921 × 14008840 × 1186A0
3007016 × 9921594 × 840A1
3004961 × 7016420 × 594A2
3003508 × 4961297 × 420A3
3002480 × 3508210 × 297A4
3001748 × 2480148 × 210A5
3001240 × 1748105 × 148A6
300874 × 124074 × 105A7
300614 × 87452 × 74A8
  • 現代のデジタルカメラの解像度
    • デジタル中判カメラ – 単一の大型デジタルセンサー（複合型ではない） – 80 MP（2011年以降、2013年現在） – 10320 × 7752 または 10380 × 7816（81.1 MP）。[8] [9] [10] [11]
    • 携帯電話 – Nokia 808 PureView – 41 MP (7728 × 5368)、Nokia Lumia 1020 – 同じく41 MP (7712 × 5360)
    • デジタルスチルカメラ – Canon EOS 5DS – 51 MP (8688 × 5792)

参照

参考文献

  1. ^ [1] 2017年2月2日アーカイブ、Wayback Machineカタログにおけるデジタルカメラの仕様表記に関するガイドライン。「『解像度』という用語は、記録画素数には使用してはならない」
  2. ^ ANSI/I3A IT10.7000–2004 写真 – デジタルスチルカメラ – ピクセル関連仕様の報告に関するガイドライン
  3. ^ “ビデオ解像度比較表”. 2017年8月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年1月15日閲覧。
  4. ^ 「コダック VISION3 500T カラーネガフィルム 5219/7219/SO-219」（PDF） 2015年7月。
  5. ^ [2] フィルム解像度の分析
  6. ^ 画像の鮮明さを理解するパート1A：フィルムとレンズの解像度とMTF曲線、ノーマン・コーレン著
  7. ^ 「/Filmインタビュー：IMAX幹部が『ハンガー・ゲーム2 キャッチング・ファイア』とIMAXの誤解について語る」Slash Film、2013年12月2日。 2013年12月17日閲覧。
  8. ^ “Phaseone”. 2012年3月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  9. ^ 「Leaf Aptus Medium Format Digital Backs」www.mamiyaleaf.com . 2015年9月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年11月6日閲覧。
  10. ^ DxO. 「Phase One IQ180 デジタルバック：テストとレビュー – DxOMark」www.dxomark.com。
  11. ^ フォレット、ピーター。 「メガピクセル計算機 – toolstudio」。web.forret.com。
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