パノラマ科学館 
 デジカメのノイズ
P1 1 デジカメのノイズによる画像の影響
   2 デジカメのノイズはなぜ起こる
P2 3 デジカメノイズの測定法
P3 4 測定結果
P4  5 まとめ
   6 画像のノイズ除去方法
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P5 8 他機種との比較
   9 長時間露光の参考例

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1 デジカメのノイズによる画像の影響

 ノイズとは雑音のことです。 音で雑音は不規則なガーガーやザーザーという音ですが、画像でのノイズとは
どんなものでしょう。
日中や明るい被写体を撮影する時、ほとんどノイズは問題になりませんが、デジカメで暗い所での撮影や夜景での長時間露光の時問題になります。

 次の富士山の写真を見ていただきノイズの画像に対する影響をごらんください。
左はノイズがない状況に対し、ISO感度を極端に上げて撮影した場合ノイズが大きく、赤枠内を元ピクセルで見ると斑点が見えますが、これがノイズによる影響です。




次は新潟県瓢湖の白鳥とオリオン座の夜景を撮ろうとした写真です。
ISO感度は200で通常ノイズは見られないのですが、露光時間を長くしたためノイズの影響を大きく受けています。
右の作成しようとした画像は元の画像をレタッチし、ノイズの影響除去や明るさの調整をしたものですが、
この画像では画面内の部分により色合いが違うノイズの影響で使える画像にならない状況です。


気温ほぼ0℃ ISO 200 シャッタ開時間 92.2秒 F4

これらのノイズが何故、どのように発生し、どのくらい影響するかを調べました。

2 デジカメのノイズはなぜ起こる

 デジカメに使用されている画像のセンサは従来から普及したCCDセンサと、最近増えつつあるCMOSセンサ

 の2種類が主流です。

 それぞれ画像検出素子から画像信号に変換する原理が異なりますが、その詳細は専門のサイトを参照ください。

 参考例) Canon  SONY その他 「 画像センサ CMOS CCD 」等のキーワードで検索してみて下さい。

それぞれの一般的特性を比較してみます。
  CCD CMOS
特徴 感度が高い。
雑音が少ない。
低消費電力。
雑音が多い。(光セルアンプの感度差→補正回路)
他の半導体回路と同一チップに集積可。
主な用途 多くのデジタルカメラ・ビデオカメラ カメラ付携帯電話、最近デジカメに採用されだした

 雑音の発生原因と影響する要因・程度

  露光時間 温度 その他
フォトダイオードの暗電流 半導体製造プロセスによる
電荷検出アンプ雑音
 (CCD;電荷検出アンプ、 CMOS;セルアンプ)
小〜中  
周辺回路からの誘導ノイズ 素子・回路実装技術による
転送ノイズ CCDセンサの場合
揺らぎノイズ 半導体製造プロセスによる
ドット欠陥 無し 無し 半導体製造プロセスによる
今回はこれについては考察の対象外とします。

 

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