【カメラ・イメージセンサ】撮影時に起きる現象・特性一覧

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工学

カメラで撮影するときにはたくさんの現象などが起こり、画質の低下に繋がったり、大きな問題になります。それぞれの原因や特徴を紹介します。

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センサに起きる現象や特性一覧

暗電流

暗電流は受光面に光が当たっていないのに流れる電流のことで、これにより画素内で本来求める信号とは別に電荷が蓄積されることでノイズの原因となります。

クロストーク

クロストークはある画素から周辺の画素へ電荷が漏れたり、信号転送中に信号が互いに干渉したりすることで、ノイズや誤動作の原因となります。

シェーディング (周辺減光)

シェーディング (周辺減光)はセンサの出力画像の隅が中央部に比べて暗くなってしまう現象です。口径食やコサイン4条測により発生すると考えられています。

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: pier-569314_1920-1024x683.jpg
※シェーディング (周辺減光)の再現

色収差

色収差は光がレンズを通るときに光が周波数により分散するために画像で色がずれてしまう現象です。

パープルフリンジ

パープルフリンジは強い光が当たる部分と暗い部分の境界に紫色が出てしまう現象です。色収差やブルーミング、画像処理などにより発生すると考えられています。

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: IMGP3139a-1024x681.jpg
※パープルフリンジ( http://foveon623.blog119.fc2.com/blog-entry-631.html より引用)

スミア

スミアは強い光が受光面に当たったときに、斜めから入った光などが隣の画素に電荷が蓄積されたり、フォトダイオード以外の信号線や垂直CCDなどで電荷が発生し、それにより画素の周辺が白くなったり、縦に白い筋ができたりする現象です。

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: スミア-1024x683.png
※スミアの再現

ブルーミング

ブルーミングは受光面に強い光が当たることでフォトダイオードで発生した電荷が飽和し、周辺の画素や垂直CCDに漏れ、周辺の画素が白く飽和したり、縦に白筋が発生する現象です。

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: dawn-3361172_1920-1024x612.png
※ブルーミングの再現

高輝度黒反転

高輝度黒反転はCMOS特有の現象で、強い光が当たったときに出力信号が黒に反転してしまう現象です。極めて強い光が当たるとフォトダイオード (PD)の電荷がフローティングディフュージョン (FD)に漏れ出し、電荷を蓄積してしまい、そのFDを相関二重サンプリング (CDS)の基準としてしまい、結果として信号である差分が0に近くなってしまうため信号が黒として出力されてしまいます。

高輝度黒反転
※高輝度黒反転の再現

フレア

フレアは強い光がレンズやカメラ内部で反射してセンサに当たることで写真全体のコントラストが下がって白くなる現象です。

Flare
※フレア

ゴースト

ゴーストは強い光が複数のレンズやカメラ内部で反射した光がセンサに当たることで本来はない虹のような光の環や玉ができる現象です。

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: planet-581239_1280-1024x576.jpg
※ゴースト

光条 (光芒)

光条 (光芒)は太陽などの撮影時に生じるダイアモンドのような光の筋のことです。これは絞りに角があるために生じます。

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: dawn-190055_1280-1024x682.jpg
※光条 (光芒)

ローリングシャッター歪み

ローリングシャッター歪みはCMOS特有の現象で、各行で読み出す時間にずれにより画像が歪んでしまう現象です。被写体が高速で動く場合などに顕著に表れます。

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: db758d3c68.jpg
※ローリングシャッター歪み
( https://minkara.carview.co.jp/userid/1329862/blog/25805059/ より引用)

残像

残像は文字通り被写体が動いている場合などに、動いた軌跡に残像が残る現象です。

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: people-692005_1920-1024x683.jpg
※残像

フリッカー

フリッカーは蛍光灯の照明下などでの撮影時に発生する現象です。蛍光灯は通常、人間の目ではわからない高速でオン、オフを繰り返しています。撮影時にセンサを露光する期間に蛍光灯がオフのときが支配的になってしまった場合などに写真が暗くなったりします。またCMOSイメージセンサは行毎に別の時間で露光をするため縞模様が発生したりします。これがフリッカーで、撮影するたびに明るさが変わったりします。露光する時間を長くすることでこの影響を小さくできます。

flicker
※フリッカー

モアレ

モアレはモニターや網戸などの被写体の模様のパターンとイメージセンサの画素配列が干渉すること縞模様が発生します。

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: IMG_20200331_222439-1024x568.jpg
※モアレ (モニターを撮影)

ノイズ

ノイズは本来求める信号とは別に、必要のない情報のことです。ノイズが多いと画質が悪くなります。

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