7 TECHNOLOGIES:DIRECT IMAGE SENSOR 高純度の画を生む唯一のカラーセンサー

進化する色の取り込み方式

1907年、フランスのリュミエール兄弟が初めてカラー感光材料を発明し、世界を驚かせました。「オートクローム」と呼ばれるこの手法は、光の3原色であるR・G・Bの粒子状フィルターをガラス板の上に配置し、水平方向に色を記録する方式でした。このRGBフィルターは、ジャガイモのでんぷんを原料とする素朴なものでしたが、今見ても、100年前のものとは思えないほど鮮やかなカラー写真として残されています。

しかしその後、カラーフィルムは色の感光層を垂直方向に配置する方式で発展しながら現在に至っており、オートクロームのように水平展開方式での発展を見ることはありませんでした。時代が変遷し、現在、カメラの主流はフィルムからデジタルに変わりましたが、このデジタル化によって、色の取り込み方式は再び水平展開方式が主流となりました。

一般のデジタルカメラは「モノクロームセンサー」

シグマのSDシリーズ及びDPシリーズ以外の、市場で売られているほぼ全てのデジタルカメラは、基本的にはそれだけでは色を取り込むことができないモノクロームセンサーです。これらのセンサーは色情報を取り込むことができないので、センサー表面にRGBの3原色を規則的に配置したカラーフィルターを配置して、水平方向に色を記録しています。その際、フォトセンシングを行う各フォトダイオードの上には3原色のうちの1色だけのフィルターが配置されるので、1 ピクセルで1色しか取り込むことができず、その他の2つの色情報は切り捨てられてしまいます。

もちろん、このままではオートクローム同様、RGBの粒子がそのまま記録される写真になってしまうので、後段の画像処理工程で「デモザイク」と呼ばれる色の補間処理を行って、各ピクセルが失った色を復元させています。この補間処理は、基本的に隣接するピクセルから失った色を推測で取り込むことによって行われています。

後からの画像処理がディテールを損ねる

こうした画像処理方法は長い年月をかけて改善され、かなりの程度熟成されてきたため、色の補間処理という点では、かなり正確に行われるようになってきました。しかしながら、隣接ピクセルから色を補間するということは、被写体が本来持っている精緻な色のディテールを失うということをも意味します。

さらに、このようなカラーフィルターアレイを使用している一般的なデジタルカメラでは、前述のデモザイク処理時に、偽色と呼ばれる被写体とは何ら関連のない色がつくことがあります。これは、ある一定以上の細かいもの(高周波成分)を写したときに、RGBのフィルターが規則的に配置されたカラーフィルター(一般的には、ベイヤー式フィルターと呼ばれます)との作用によって発生してしまうものです。

このようなベイヤー式カラーフィルターを採用する一般的なデジタルカメラは、この偽色を抑えるために光学ローパスフィルターと呼ばれるもう一つのフィルターをレンズとセンサーの間に配置しています。この光学ローパスフィルターは、撮像レンズで高解像度に結像した像のうち、偽色を発生させる精緻な要素(一定以上の高周波成分)をセンサーの直前でカットする役割を果たすので、偽色の発生は効果的に抑えることができますが、その一方で、当然ながら画像の解像度を落としてしまうことになります。

空気感まで写しとるFoveon X3

デジタルカメラで生成される画像に、何か不自然な印象をお持ちになったことはないでしょうか?非常にエッジが強調されていて、メリハリのある画像だけれども、「何かが違う」と感じたことはないでしょうか。

シグマのSDシリーズやDPシリーズで生み出される画質には、「感動がある」と言われています。その感動とは、一般的なデジタルカメラの画像とは一線を画す、クリアで、精緻な、X3ダイレクトイメージセンサーだけが作り出すことができる独特の画質がもたらすものです。その場の空気感までをも写し込むとも表現されるその独特の画質は、上述の「色補間を必要としない垂直方式カラーキャプチャシステム」と「光学ローパスフィルターを必要としない」ことでのみもたらされます。

一方、色をにじませ、さらに高周波成分をもカットしている一般的なイメージセンサーでは、このシャープネス処理を強めにかけて全体的なメリハリをつけることによって「解像感」を得ているために、全体として不自然な印象の画像に陥りがちな傾向にあります。それなりの色味は後からでも調整することができますが、あらかじめ失われた情報のディテールを取り返すことはできません。X3のピュアでリッチなデータだけ実現する、圧倒的な画質を体感してください。

光と色を捨てず、加えない

SIGMA DPに採用されているX3ダイレクトイメージセンサーは、光の波長を短い方から順に垂直方向に吸収するシリコンの特性を活かして、単板式センサーとしては世界で初めて、カラーフィルターを必要とせずにRGBの3原色が揃ったフルカラーキャプチャを実現したイメージセンサーです。現代のカラーフィルム同様、RGBの色を垂直方向に取り込む方式を採用しています。

「色補間」と「ローパスフィルター」を必要としないX3は、その取り込んだ状態ですでにシャープな画像であるので、後段の画像処理過程でエッジを立たせて輪郭を強調するシャープネス処理を最小限で済ますことが可能です。これが、「X3で撮影された画像は非常に精緻でシャープ感があるが、あくまで自然で、上品な画質」と評価される所以なのです。

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