計算写真とは何ですか？

公開: 2022-01-29

計算写真は、過去10年間にスマートフォンカメラがとった驚くべき進歩のほとんどを担っています。これがどのように機能するか、そしてそれがどのように私たちの写真をとても良くするかです。

計算写真の魔法

計算写真は、デジタルソフトウェアを使用して、カメラで撮影した写真を強化します。スマートフォンで最も目立つように使用されています。実際、計算写真は、スマートフォンのフォトギャラリーに表示される見栄えの良い画像を作成するために手間がかかります。

過去数年間のスマートフォンカメラの急速な改善は、物理的なカメラセンサーの変更ではなく、ソフトウェアの改善に大きく起因している可能性があります。 AppleやGoogleなどの一部のスマートフォンメーカーは、物理的なカメラセンサーを大幅に変更することなく、デバイスの写真撮影機能を毎年継続的に改善しています。

なぜ計算写真が重要なのですか？

カメラが写真をデジタルでキャプチャする方法は、物理コンポーネントと画像処理の2つの部分に大別できます。物理的なコンポーネントは、写真をキャプチャするレンズの実際のプロセスです。ここで、センサーのサイズ、レンズ速度、焦点距離などが関係します。従来のカメラ（DSLRなど）が本当に輝いているのはこのプロセスです。

2番目の部分は画像処理です。これは、ソフトウェアが計算技術を使用して写真を強調する場合です。これらの手法は、電話ごと、メーカーごとに異なります。ただし、一般的に、これらのプロセスは連携して印象的な写真を作成します。

最もトップエンドの電話でさえ、そのサイズのために小さなセンサーと遅いレンズを持っている傾向があります。これが、印象的な写真を作成するために画像処理方法に依存しなければならない理由です。計算写真は、必ずしも物理光学よりも重要であるとは限りません。ただ違うだけです。

ただし、従来のカメラではスマートフォンのカメラではできないことがいくつかあります。これは主に、スマートフォンよりもはるかに大きく、巨大なセンサーと交換可能なレンズを備えているためです。

しかし、デジタルスマートフォンカメラでできることは、従来のカメラではできないこともあります。それはすべて、計算写真のおかげです。

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計算写真技術

スマートフォンが素晴らしい画像を作成するために使用する計算写真技術がいくつかあります。これらの中で最も重要なのはスタッキングです。 これは、複数の写真が異なる時間に、異なる露出または焦点距離でカメラによって撮影されるプロセスです。次に、それらはソフトウェアによって結合され、各画像から最高の詳細を保持します。

スタッキングは、過去数年間にモバイル写真ソフトウェアで発生した大きな進歩のほとんどを担っており、ほとんどの最新のスマートフォンで使用されています。これは、ハイダイナミックレンジ（HDR）写真の基礎となるテクノロジーでもあります。

写真のダイナミックレンジはその特定のショットの露出によって制限されるため、HDRはさまざまな露出レベルで画像を撮影します。次に、最も黒い影と最も明るいハイライトを組み合わせて、より広い範囲の色で1枚の写真を作成します。

HDRは、あらゆるトップエンドのスマートフォンカメラの主要な機能です。

ピクセルビニングは、高メガピクセルセンサーを搭載したスマートフォンカメラで利用されるもう1つのプロセスです。異なる写真を積み重ねるのではなく、隣接するピクセルを組み合わせて非常に高解像度の画像にします。最終的な出力は、より詳細になりますが、ノイズの少ない低解像度の画像に縮小されます。

今日の優れたスマートフォンカメラは、データを処理する一連のアルゴリズムであるニューラルネットワークでトレーニングされることがよくあります。これは、人間の脳ができることをシミュレートすることを目的としています。これらのニューラルネットワークは、何が良い写真を構成するかを認識できるため、ソフトウェアは人間の目に心地よい画像を作成できます。

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計算写真の実際

スマートフォンで撮影するほぼすべての写真は、計算写真を使用して画像を強調しています。ただし、電話は、過去数年間でカメラのソフトウェア処理能力を際立たせる次の注目すべき機能を獲得しています。

ナイトモード（またはナイトサイト）：このプロセスでは、HDR処理技術を使用して、さまざまな露出長の範囲で撮影された写真を組み合わせて、暗い場所で撮影された画像のダイナミックレンジを拡大します。最終的な写真には、1回の露出で撮影した写真よりも詳細が含まれ、より適切に照らされているように見えます。
天体写真：ナイトモードのバリエーションで、この機能はGooglePixelスマートフォンで利用できます。これにより、カメラは星や天体を特徴とする夜空の詳細な画像を撮影できます。
ポートレートモード：このモードの名前はさまざまです。ただし、一般的には、被写体（通常は人物）の背後の背景をぼかす被写界深度効果が作成されます。ソフトウェアを使用して、画像内の他のオブジェクトと比較したオブジェクトの深さを分析し、遠くに見えるオブジェクトをぼかします。
パノラマ：最新のスマートフォンのほとんどで利用できる撮影モード。これにより、画像を並べて合成し、それらを1つの大きな高解像度画像に結合することができます。
ディープフュージョン：昨年のiPhone 11で導入されたこのプロセスは、ニューラルネットワークテクノロジーを使用して、ノイズを大幅に削減し、ショットのディテールを改善します。屋内で中程度から暗い場所で画像をキャプチャするのに特に適しています。
色調：電話ソフトウェアが使用するプロセスで、撮影した写真の色調を自動的に最適化します。これは、フィルターや編集アプリで自分で編集する前でも行われます。

上記の機能の品質はメーカーによって異なります。特に色調は著しく異なる傾向があります。 Googleデバイスはより自然なアプローチを取りますが、Samsung電話は通常、高コントラストで彩度の高い画像を取ります。

新しいスマートフォンの購入を検討していて、写真が重要な場合は、オンラインでサンプル写真を確認してください。これは、あなたにぴったりの電話を選ぶのに役立ちます。

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