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掲示板名：ニコン一眼レフカメラ専用カメラフォーラム
タイトル：デジタルカメラの高画素化はどこまで進むのか？
投稿日： 2009/04/04（Sat） 10:24
投稿者： miura

デジタルカメラの高画素化はどこまで進むのかを想像（私の希望的観測？）してみました。

デジタルカメラの高画素化を進める目的は高解像度を得ると同時に、溶けるように滑らかなグラデーションを写し撮るためだと思います。

http://www.vector.co.jp/soft/data/art/se424945.html　で公開しているPDF「キャプチャNXの使用方法」の「フィルムとセンサの実質的な画素数」で説明しましたが、プロビア100Fなどの微粒子といわれる銀塩フィルムを使用する場合は、レーリーの回折限界により、開放からF8の絞り値で撮影する場合に最高解像度が得られると考えられます。
そして、36mm x 24mm フィルムの最高解像度（実質的な画素数）は1350万画素（R,G,Bの画素の合計では3倍の4050万画素）と計算されます。

デジタルカメラの場合にはSigma社のFoveonX3形式で36mm x 24mmのセンサーを使用して画素サイズを8umとすれば、銀塩フィルムと同じ最高解像度が得られます。
一方、ベイヤー形式のセンサーを使用する場合は、デモザイキング処理等により解像度が4分の1に低下するので、銀塩フィルムと同等の最高解像度を得るためには、36mm x 24mmのセンサーで画素サイズを4umとして、R,G,Bの合計が5400万画素のセンサーを使用する必要があります。この場合、ノイズ特性、高感度特性およびダイナミックレンジの面で解決すべき問題がFoveonX3形式よりも増加すると思います。

現状、ベイヤー形式デジタルカメラの最高画素数は2400万画素程度なので、実質的な画素数は4で割った600万画素相当となり、更なる高画素化が望まれるのもうなづけます。
更なる高画素化を実現するためには、FoveonX3形式センサーを採用するべきだと思います。

最高解像度を比較する場合は、センサーサイズごとに被写界深度が同等となる絞り値における実質的な画素数を比較すべきだと思います。36mm（FX版）のF8に対して、24mm（DX版）はF5.6、645版ではF16が同等な被写界深度となります。645版ではF11以下における実質的な画素数が増加して、溶けるようなグラデーションを再現すると思います。

表によると、FX版で画素サイズを8umにすると、F8における実質的な画素数は645版のF16における実質的な画素数を超えることが分かります。しかし、F5.6における実質的な画素数は645版のF11における実質的な画素数には及ばないので、滑らかなグラデーションの再現が困難だと思われます。
FX版で画素サイズを5.6um以下にすると、F5.6における実質的な画素数が645版のF11における実質的な画素数を超えるので、高解像度と同時に、中判並みに滑らかなグラデーションが再現可能になることが読み取れます。ここまでFX版の高画素化が進むと、中判や大判に匹敵する高解像度と滑らかなグラデーション再現が可能になると思います。しかも軽快なシャッター速度で撮影できることも特長です。

DX版では画素サイズを5.6umにすると、銀塩並みの解像度が得られると読み取れます。DX版で画素サイズを4umにすると、F4における実質的な画素数が645版のF11における実質的な画素数を超えるので、高解像度と同時に、中判並みに滑らかなグラデーションが再現可能になることが読み取れます。

フォーサーズ版でベイヤー形式の場合は画素サイズを4.7um（E-3の場合）にすると、R,G,Bの合計画素数が1000万画素になりますが、実質的な画素数としては250万画素相当なので解像度が低く、滑らかなグラデーションも再現できないことが分かります。
フォーサーズ版でFoveonX3形式の場合は画素サイズを5.6umにすると、717万画素（R,G,Bの合計画素数は2151万画素）となり、画素サイズを4umにする場合は銀塩並みの1406万画素になることが読み取れます。ここまでフォーサーズ版の高画素化が進むと、小型・軽量で銀塩並みの高画質を求めるユーザーに歓迎されると思います。
しかしフォーサーズ版で645版のように溶けるようなグラデーションを再現するためには、画素サイズを2.8um以下に縮小しなければならないのでノイズ特性、高感度特性などの壁を乗り越えるには相当の年月が必要になると思われます。

それから、実質的な画素数が1350万画素の場合、ベイヤー形式デジタルカメラでは5400万画素に対応するファイル容量になりますが、FoveonX3形式デジタルカメラでは1350万画素に対するファイル容量になります。同様に、実質的な画素数が5400万画素の場合は、ベイヤー形式では1億6200万画素に対応する巨大なファイル容量になりますが、FoveonX3形式デジタルカメラでは5400万画素に対するファイル容量で済みます。

添付した表は私の想像と希望的観測によるものですが、FX版で銀塩35mm並みの解像度が実現するにはあと一歩に迫っていると思いますが、FX版で中判・大判並みのグラデーション性能を実現するにはかなり時間がかかると想像します。
FX版のリアル1350万画素機が5年以内で2755万画素機が10年以内、DX版はリアル600万画素機が5年以内で1224万画素機が10年以内に実現されたら嬉しいです。

デジタルカメラの高画素化に対する皆様のご想像・ご希望などをお知らせいただければ幸いです。