タイトル	： ローパスフィルターとは
記事No	： 21444
投稿日	： 2006/03/25(Sat) 16:20
投稿者	： デジ爺

皆様

デジカメには殆ど必ずローパスフィルターというものがついているそうですが、これは画質に対してどのような影響を及ぼすものなのでしょうか。
縞々模様がでなくなると書いてあるのですが、デメリットについては余り記述がありません。
どのようなデメリットがあると考えればよいのでしょうか。

タイトル	： Re: ローパスフィルターとは
記事No	： 21445
投稿日	： 2006/03/25(Sat) 18:28
投稿者	： 中判始めた者

--> デジ爺 さん

ローパスフィルタというのが撮像素子の前にある光学式のローバスのことと
して説明してみます。ご参考になれば幸いです。

結論からいうとローバスにより、画像がボケると考えればいいと思います。

シグマのＳＤを除くほとんどのデジタルカメラの撮像素子は、普通市松模様
のカラーフィルタで画像を捉えます。つまり撮像素子を拡大して見れば、例えば、

GRGRGRGR
BGBGBGBG

のように各色フィルタを通った光を受けるセンサーがならんでいます。
R,G,Bは赤、緑、青のカラーフィルタです。

この時とても鋭い白い光が飛び込んできたとしましょう。これを空間周波数が高いと
いいますが、このときあまりに白い光が小さなスポットにあたると、例えば、撮像
素子の赤にしか当たらない、ということになり、結果として白い点は、赤い点と認識
されてしまいます。これが偽色とかモアレが発生する原因です。

よって、ほどほどにぼかしてあげると、きちんとＲＧＢの市松模様に当たるので偽色
を発生しなくできる、と言うことになります。

本当はもう少し上等なフィルタをする（水平、垂直に分離したりとか）そうですが、
いずれにせよ空間周波数の高い部分をフィルタして取り除く仕事をするのがローバス
フィルタです。

そのあとで撮像素子から得られた情報より、エッジを強調したりして絵作り、ローパス
ボケを出来るだけ補う処理を行う回路やソフトウェアを通り、最終画像が得られるとい
うことになります。

シグマのＳＤシリーズには、１画素でＲＧＢを分離できるセンサーが搭載されている
そうで、ローパスフィルタを必要としないそうです。

タイトル	： Re: ローパスフィルターとは
記事No	： 21446
投稿日	： 2006/03/25(Sat) 18:32
投稿者	： デジ爺

--> 中判始めた者 さん

とても丁寧な解説をいただき御礼申し上げます。

お話しを伺っていますと、ローパスフィルターとは光を拡散させる作用を持つということでしょうか。

そして、メリットとしてはご指摘の点があり、デメリットとしては画像が甘くなるということと理解してよろしいでしょうか。

画像が甘くなったのを、あとは電子回路でうまくシャープにもってゆくというのが現在のデジタルカメラということだと理解いたしました。

重ねて御礼申し上げます。

デジ爺

> ローパスフィルタというのが撮像素子の前にある光学式のローバスのことと
> して説明してみます。ご参考になれば幸いです。
>
> 結論からいうとローバスにより、画像がボケると考えればいいと思います。
>
> シグマのＳＤを除くほとんどのデジタルカメラの撮像素子は、普通市松模様
> のカラーフィルタで画像を捉えます。つまり撮像素子を拡大して見れば、例えば、
>
> GRGRGRGR
> BGBGBGBG
>
> のように各色フィルタを通った光を受けるセンサーがならんでいます。
> R,G,Bは赤、緑、青のカラーフィルタです。
>
> この時とても鋭い白い光が飛び込んできたとしましょう。これを空間周波数が高いと
> いいますが、このときあまりに白い光が小さなスポットにあたると、例えば、撮像
> 素子の赤にしか当たらない、ということになり、結果として白い点は、赤い点と認識
> されてしまいます。これが偽色とかモアレが発生する原因です。
>
> よって、ほどほどにぼかしてあげると、きちんとＲＧＢの市松模様に当たるので偽色
> を発生しなくできる、と言うことになります。
>
> 本当はもう少し上等なフィルタをする（水平、垂直に分離したりとか）そうですが、
> いずれにせよ空間周波数の高い部分をフィルタして取り除く仕事をするのがローバス
> フィルタです。
>
> そのあとで撮像素子から得られた情報より、エッジを強調したりして絵作り、ローパス
> ボケを出来るだけ補う処理を行う回路やソフトウェアを通り、最終画像が得られるとい
> うことになります。
>
> シグマのＳＤシリーズには、１画素でＲＧＢを分離できるセンサーが搭載されている
> そうで、ローパスフィルタを必要としないそうです。

タイトル	： Re: ローパスフィルターとは
記事No	： 21447
投稿日	： 2006/03/25(Sat) 19:38
投稿者	： 中判始めた者

--> デジ爺 さん

お粗末な解説で失礼しました。

> お話しを伺っていますと、ローパスフィルターとは光を拡散させる作用を持つということでしょうか。

正確には”拡散”とローパスフィルタは違うようにも思いますが、そんなにはずれて
無いようにも思います。

本当は、ローパスには２つの目的があり、一つは上記の色の問題の防止と、もう一つは
ナイキストのサンプリング定理というデジタルの原理に基づくフィルタ（折り返し歪み
防止）ですが分かりやすさのため少々説明さぼりました。いずれもローパスで高周波を
取り除くということでボケるということになるのだと思います。

折り返し歪み防止のフィルタは、センサーの持つ最大の解像度（と言うか捉えられる
最大の空間周波数）をこえない周波数に入力を制限してしまう処理を行います。

> そして、メリットとしてはご指摘の点があり、デメリットとしては画像が甘くなるということと理解してよろしいでしょうか。

私はEOS D30(Dの位置悲しい）とKISS D使いですが、シグマがお好きな方はシャープで
あるとおっしゃるようです。

本当は、シグマでも、折り返し歪みを避けるためローパスは必要なのですが、折り返し
歪みを解消するのは光学式のローパスが入らないのだと理解しています。センサーから
の信号からデジタル信号処理で可能なんでしょう。

タイトル	： Re: ローパスフィルターとは
記事No	： 21475
投稿日	： 2006/03/28(Tue) 22:13
投稿者	： ディンキン

初めて投稿させて頂くディンキンと申します。
今後ともよろしくお願いします。

　当方、信号処理技術者であり、写真を趣味としている者です。

--> 中判始めた者 さん

　全然お粗末な説明では無いと思いますが、少々補足などをと思いました。

　最も簡単なローバスフィルタは、平均です。平均は高周波数成分を除去する目的で
使われます。例を例えると、株価の細かい変動を取り除くのに使われていますので、
イメージしやすいと思います。よって、ボケるという表現は的を射ていますが、
設定されたサンプリング周波数が充分高いという前提で、ピンが甘いとは違うことを
意味します。

　また、標本化定理に関しては、
　ナイキスト周波数＝サンプリング周波数／２
となるのは、過去ログを見て頂いても、どこかに記述があると思います。

　また、空間周波数は、得られた画像により変化しますが、最大の空間周波数は、
ナイキスト周波数となると思います。

　更に、折り返し歪みの事をエイリアシング現象とも申します。よって、初段に入れ
るローバスフィルタをアンチエイリアシングフィルタと言うことがあります。これ
は、デジタル信号処理では除去不可能ですので、必ず、ハードウェアのフィルタを挿
入します。
　光学系を要するデジタルカメラの場合、このアンチエイリアシングフィルタは、
センサ前面にあることが必須だと思います。シグマ（フォベオン）のセンサは、
カラーフィルタで物理的な（上下左右の）位置へ色の３原色を分離せずに、深さ方向
で色を検出していますので、原理的にエイリアシングによる偽色の発生を少なくできる
ものと考えられますが、全く無いわけではなく、実用上問題ないだけなのだと思います。

以上、間違いがあったりましたら、訂正お願いいたします。

> お粗末な解説で失礼しました。
> > > お話しを伺っていますと、ローパスフィルターとは光を拡散させる作用を持つということでしょうか。
> > 正確には”拡散”とローパスフィルタは違うようにも思いますが、そんなにはずれて
> 無いようにも思います。
> > 本当は、ローパスには２つの目的があり、一つは上記の色の問題の防止と、もう一つは
> ナイキストのサンプリング定理というデジタルの原理に基づくフィルタ（折り返し歪み
> 防止）ですが分かりやすさのため少々説明さぼりました。いずれもローパスで高周波を
> 取り除くということでボケるということになるのだと思います。
> > 折り返し歪み防止のフィルタは、センサーの持つ最大の解像度（と言うか捉えられる
> 最大の空間周波数）をこえない周波数に入力を制限してしまう処理を行います。
> > > そして、メリットとしてはご指摘の点があり、デメリットとしては画像が甘くなるということと理解してよろしいでしょうか。
> > 私はEOS D30(Dの位置悲しい）とKISS D使いですが、シグマがお好きな方はシャープで
> あるとおっしゃるようです。
> > 本当は、シグマでも、折り返し歪みを避けるためローパスは必要なのですが、折り返し
> 歪みを解消するのは光学式のローパスが入らないのだと理解しています。センサーから
> の信号からデジタル信号処理で可能なんでしょう。

タイトル	： Re: ローパスフィルターとは
記事No	： 21449
投稿日	： 2006/03/25(Sat) 22:35
投稿者	： ほろろ

--> デジ爺 さん

> デジカメには殆ど必ずローパスフィルターというものがついているそうですが、これは画質に対してどのような影響を及ぼすものなのでしょうか。
> 縞々模様がでなくなると書いてあるのですが、デメリットについては余り記述がありません。

　既に中判始めた者さんから丁寧なレスがありますので、特にデメリットについて少し
触れてみたいと思います。

　メリットは既に出ています通り、モアレや偽色、偽解像を防ぐことであり、これを目
的にローパスフィルターは搭載されています。最近のローパスフィルターはこれに重ね、
赤外カットや紫外カット機能をハイブリッドしていることもあります。

　デメリットなのですが、解像感を損ねてしまうことで、通常これは後処理でシャープ
ネスを掛けるのですが、コントラストの高低でシャープネスの掛かり方が変わるのでや
や不自然な描写になる場合があります。

　もうひとつだけデメリットで触れておきたいのですが、ローパスフィルターが原因で
パープルフリンジ(赤ゴースト)が発生する点です。撮像素子面で反射した光がローパス
フィルターで再反射して撮像面に再露光されることにより輝度の高いところで紫色の縁
取りが発生することがあります。

　ここで注意して頂きたいのですが、パープルフリンジには他にレンズの(倍率)色収差
や近赤外光、近紫外光などの影響でも発生しますので、ローパスフィルターがないとパ
ープルフリンジも発生しないというわけではありません。あくまでも発生の一要因だと
考えてくださいね。

タイトル	： Re: ローパスフィルターとは
記事No	： 21466
投稿日	： 2006/03/27(Mon) 15:38
投稿者	： デジ爺

--> 中判始めた者さん、ほろろ さん

とても丁寧に解説をいただき、深く御礼申し上げます。
なるほどと合点の行く点が多々ありました。

MammiyaZD（とても手が出ませんが）などでローパスフィルターを取り除くことができるとありましたので、どういう効果が出るものなのか興味を持ったりしておりました。

重ねて御礼申し上げます。

タイトル	： Re: ローパスフィルターとは
記事No	： 21473
投稿日	： 2006/03/28(Tue) 12:49
投稿者	： 初心者アシ

--> デジ爺 さん

> MammiyaZD（とても手が出ませんが）などでローパスフィルターを取り除くことができるとありましたので、どういう効果が出るものなのか興味を持ったりしておりました。

　逆ですね。オプションで高額なフイルターを購入すればローパスフイルターを付加できるということで、標準品にはローパスフイルターは入っていません。
　キヤノンの初期のEOS-1Nベースのデジイチもローパスフイルターが標準ではなく擬色が出まくりでした。昔画像をアップしたような記憶があります。

タイトル	： Re: ローパスフィルターとは
記事No	： 21477
投稿日	： 2006/03/28(Tue) 23:22
投稿者	： chika

＞MammiyaZD（とても手が出ませんが）などでローパスフィルターを取り除くことができるとありました
＞ので、どういう効果が出るものなのか興味を持ったりしておりました。
ZDのローバス有り・無しで撮影してみましたが、ほんの少しぼけた感じになりますが、偽色やモワレを
和らげてくれます。ですがローバス無しの画像はとてもシャープになるので使い分けが肝心です。

SLR/nもローバス無しですが、ZDの方が偽色が少なく有る程度の撮影ならローバス無しでも問題無く
撮影出来ます。