画質は画素数だけでは決まらない!?画質を決める要素とイメージセンサーの関係

画素と画質の関係のアイキャッチ カメラ

画質が良いかを画素数で判断する方は多いと思いますが、実は画素数が多いからと言って画質の良い、と必ずしもそうなるわけではありません。

むしろ技術的には画素数が増えるほど画質が悪くなる可能性が出てきます。

広告などで「○○万画素!!」と言った宣伝のされ方が多いので画素数が多いほどすごい!というイメージを持っている方も多いと思います。

実際にはプロが使うような高価なハイエンドモデルのカメラのほうが安価なエントリーモデルよりも画素数が少ない場合もよくあります。

今回はなぜ画素数が多いからと言って全てが高画質にならないのかイメージ図を用いながら解説していきます。

画質とは?

画質とは言葉のとおり画像の質です。
画像の質を決める要素はたくさんあるのでまずはこちらから紹介していきます。

解像度

Aの文字のdpiによる解像度の違いイメージ図

解像度とは画像における画素の密度を表します。密度が高ければ高いほどきれいな写真になります。

単位は「dpi」を使います。dpiは「ドットパーインチ(dot per inchi)」の頭文字をとった単位となっており、1インチあたりいくつドット(画素)があるかを意味しています。

上のイメージ図のように解像度が高いほどきれいに映ります。

ちなみにヒトの目では、被写体から30cm離れると300dpi程度までしか認識できないそうです。

階調

2色、8色、32色、256色の階調の違いイメージ図

使用できる色の数で色の変化や濃淡、明るさの変化がどのように表現できるかどうかを表しています。

使える数が多いほど滑らかに表現することができて、使える数が少ないほど色の変わり目がはっきりとした不自然な写真になってしまいます。

画像ファイルによく使われるJPEGファイルは256階調に対応しています。256階調は光の3原色のそれぞれに256色使えることを表していて、組み合わせとしては256の3乗で1677万色使えることを表しています。

RAWデータでは16384階調に対応しているものもあるのでその場合、約4兆3980億色ものデータを持つことができます。

高画質のまま編集できるRAWデータとは?JPEGとRAWのメリット・デメリット
画像ファイルにはJPEGやPNG、GIFといった形式があることを知っている人も多いと思いますがカメラでも撮った写真をどのような形式で保存するか決めることができます。 通常は最も一般的なJPEG形式で保存されていると思いますが画質を気に...

コントラスト

庭園の休憩所と草木の写真のコントラストの違いによる印象の違い比較
明るい場所と暗い場所の差が大きいか小さいかを表しています。

コントラスト(明暗の差)が大きいほどクッキリとメリハリのある写真になり、差が小さいほどぼんやりとした写真になります。

ダイナミックレンジ

暗い屋内から明るい外を撮った写真でカメラと人間の目のダイナミックレンジ(キレイに写せる明暗の差)の違い説明イメージ
白とび、黒つぶれが起きずにキレイに写せる明暗の範囲を表しています。

カメラはヒトの目よりダイナミックレンジが狭いので明るい場所を撮ると暗い場所が真っ暗になり、逆に暗い場所を撮ると明るい場所が真っ白になってしまうことがあります。

明るすぎて真っ白になることを「白とび」、暗すぎて真っ暗になってしまうことを「黒つぶれ」と言います。

ノイズ

高感度で撮影した三日月

画像に点や線が映り込んだり、色が変わったりザラザラしたりしていないか。

画質を決める要素は画素数だけではなく、一般的にイメージセンサーで光を受け取る量が増えるほど画質が良くなります。

そのため、レンズやイメージセンサーのサイズ・性能なども画質に影響します。
写真のノイズを理解して画質の劣化を防ごう!ノイズの種類と対策
写真には様々なことが原因でノイズが入り込んでしまいます。 ノイズには火の玉のように写るものや全体的にザラザラするようなものもあります。 それぞれの原因と対策を知っていればより思い通りの写真が撮れるようになります。 そこで、今回は代表的...

イメージセンサー(撮像素子)とは?

コンパクトデジタルカメラのイメージセンサー写真
イメージセンサーは光を電気信号に変えるカメラの「眼」とも言える非常に重要な部品です。

信号の読み出し方によってCMOSとCCDの2種類に分かれます。

CCDは高感度でノイズが少ないですが高価で消費電力が大きいです。CMOSは安価で省電力ですがCCDに比べて性能では一歩劣るといった特徴があります。

画素(ピクセル)とは?

イメージセンサー内の画素のイメージ図
画素(ピクセル)はイメージセンサーの色の情報を持っている部品で、ピクセルとも言います。

画素数が増えると色の変化や明るさの変化の細かい部分まで表現することができるので滑らかな写真になります。

画素数

イメージセンサーの画素数が多い場合と少ない場合の違いイメージ図
画素数はこの画素(ピクセル)の数を指してます。

階調があって色の情報をたくさん持つことができても、例えば画素数が35と少ないと滑らかに表現することができなくなります。

800万画素というとイメージセンサーの横に3456個、縦に2406個の画素が並べてあることになります。

ピクセルとドット

画像の幅と高さを言う際は、画素ではなく例のようにピクセルを使うのが一般的です。(例:320×240ピクセル)

ピクセルと同じような意味の言葉で「ドット」という言葉がありますが、ピクセルとは少し意味が違います。

例えば、320×240ピクセルの画像を100%のサイズで印刷した場合、320×240ドットの画像になります。これを200%のサイズで印刷した場合は640×480ドットの画像になります。

ピクセルはデータとして持っているサイズ、ドットは実際のサイズと考えればわかりやすいかもしれません。

画素数が多い=画質が良い、とはならない理由

ここから本題である画素数が増えるとどうなるかと言うことを解説していきます。

まず、画素数が増えると滑らかに表現できることはゆるぎない事実です。

ここで、もう一つ画質を決める上で重要な要素があります。それがイメージセンサーが取り込む光の量です。

この受け取る光の量が少ないと電気信号に変換したときにノイズが発生したりと画質が悪くなってしまいます。逆に言えばたくさんの光を取り込むことができれば画質の良い写真が撮れることになります。

1画素の受光部と仕切りと回路のイメージ図

ここで重要なのは1画素の前面全てが受光部にはなれないということです。

実際には仕切りと回路が必要でどちらも前面に配置しなければなりません。そのため、受光できない部分が出てきてしまいます。
  • 仕切り:画素同士の区切りや回路の絶縁に必要
  • 回路:光を電気信号に変えた後、その電気信号をカメラ本体に送るために必要

1画素の構造を少し細かく見てみるとイメージになりますがこのように受光できない部分があります。

画素数が増えることで仕切りも増えますので結果的に受光できない部分が増えてしまいます。

4画素と64画素の1画素あたりの受光部サイズの比較イメージ図

更にこの回路ですが技術的にある大きさよりも小さくすることが難しいため、画素数が多くなってくるほど回路の割合が多くなってしまいます。

ここまでの説明で、画素数が増えると滑らかに表現できるかわりに受光量が減ってしまうということを何となくわかってもらえたと思います。

画質を重視するならイメージセンサーのサイズで確認しよう

1/3型のサイズ

画質が画素数だけで決まらないなら何を見ればいいの?ということですが答えは簡単。イメージセンサーの大きさです。

イメージセンサーが大きければ同じ画素数でもより多くの光を取り込むことができるため、より画質の良い写真を撮ることができます。

しかし、イメージセンサーが大きくなると価格が上がり、カメラ本体のサイズも大きくなってしまいます。

イメージセンサーのサイズと画素数のバランスが大事なように、本体のサイズ、価格と画質とのバランスも自分に合ったものを選ぶことが大事です。

イメージセンサーのサイズにはいくつか規格があるので下の記事でご紹介しています。
一眼レフのイメージセンサーサイズはスマホの50倍!?センサーサイズを比較しよう
イメージセンサー(撮像素子)は写真の画質を決めるうえで最も重要な部品で、カメラの「眼」とも言える部品です。 画質はイメージセンサーのサイズだけでは決まりませんが、重要な要素の一つなので是非参考にしてみてください。 一眼レフ、ミラーレス、...

まとめ

画素数が増えると技術的には受光量が減ってきてしまいます。そのため画素数が多いことと画質が良いことは必ずしも一致しません。

画質の良い写真を撮りたいという方は画素数だけで判断するのではなく、イメージセンサーのサイズも確認してみましょう。

しかし、各メーカーとも画素数が増えても画質が落ちないように工夫していることも事実です。
なので、画素数が多い=画質がわるいとも一概にはなりません。画素数が多いことも画質が良くなる要素の1つになっています。

この記事を読む前は勘違いしていた、という方は是非イメージセンサーのサイズも確認してみましょう!

コメント