デジカメ|イメージセンサーの大小の違いは再現力と画質の差。その実例と解説

デジカメ|イメージセンサーの大小の違いは再現力と画質の差。その実例と解説

イメージセンサーのサイズの違いは、画像の色調の再現力と画質の差となります。

大きなイメージセンサーを搭載したデジタルカメラは、物理的により多くの光を取り込めるため、豊富な色調情報を記録することが可能です。

記録された画像が豊富な色調情報を保持しているほど、画像の色調の再現力、クオリティーは必然と高くなります。

また、イメージセンサーが取り込める光の量が多いほど、画質は高くなります。

ですので、画像の色調の再現力と画質は、カメラがどれだけ多くの光を取り込んで豊富な「階調」の情報を記録できるかにかかっています。

階調とは

「階調」とは、濃淡・明暗の変化のことです。

被写体の色調は、濃淡・明暗の変化である「階調」で再現されています。

イメージセンサーが取り込める色調情報の量が多いほど、再現できる「階調」は豊富になるので、被写体はより繊細に、緻密に再現することができます。

なので、大きなイメージセンサーが記録する画像は、再現力の高い色調を実現できるのです。

色調の再現力、描写力、臨場感、立体感など、クオリティーにこだわりたい方は、もっとも押さえておきたいポイントです。

下記の画像（グレースケールといいます。）は、白黒で現した「階調」です。

被写体のすべての色調は、このように濃淡・明暗の変化、「階調」で再現されています。

右の白（淡）から、左にいくほど黒（濃）く変化しています。

上下の２段になっていて、

上段は、ステップで濃淡・明暗が変化しています。

下段は、グラデーションで濃淡・明暗が変化しています。

豊富な階調ほど、下段のように滑らかで美しい濃淡・明暗の変化を再現できます。

それ以外にも弊害はあり、色調補正や画像編集では調整中の早い段階で「階調」が破綻しやすいため、調整幅が狭くなります。

その症状は、階調のトーンジャンプや粒子感が目立ってくるなど、色調再現と画質を悪化させてしまいます。

そのため、色調を再現しきれないということが起こりやすくなります。

※ トーンジャンプとは、階調が滑らかに変化するのではなく、ステップ状に急激に変化してしまう状態のことです。（上記、グレースケールの上段のような変化）

＜35mmフルサイズ＞と＜APS-Cサイズ＞のカメラで撮影した写真の比較と解説

＜35mmフルサイズ＞と＜APS-Cサイズ＞のカメラで撮影した写真を比較し解説します。

写真の比較

下記の写真を使って比較します。

下記の2点の写真は、上記の写真の青ワク箇所を拡大しています。

下記２点写真、上がイメージセンサー＜35mmフルサイズ＞、下がイメージセンサー＜APS-Cサイズ＞ です。

イメージセンサー＜35mmフルサイズ＞の写真

イメージセンサー＜APS-Cサイズ＞の写真

比較の解説

階調を比較してみると明らかな差が見てとれます。

一般のカメラのイメージセンサーの中では、サイズの大きさは＜35mmフルサイズ＞が最も大きく、＜APS-Cサイズ＞は次に大きいセンサーですので、どちらの写真の階調も、また再現力も優れています。

しかし、イメージセンサーが小さくなるほど、これ以上の差が生じます。

なぜなら、「階調」の滑らかさ、豊富さ、再現力の差は、カメラが取り込める光の量の差によって生じるからです。

また、取り込める光の量が多くなるほど、画質も高くなります。

カメラが取り込める光の量は、物理的にイメージセンサーのサイズ、面積が大きいほど、より多くの光を受け取り込むことが可能になります。

ですので、イメージセンサーの大小の違いは再現力と画質の差となるわけです。

画質は、画素数ではなくイメージセンサーの大きさが影響する理由

スマホなどに搭載されている小さなイメージセンサーの画素数が多くなる傾向があります。

しかし、画素数が多くなるから画質が高くなるわけではありません。

よく誤解されているのですが、実は小さなイメージセンサーでは画素数が多くなるほど画質は低下してしまいます。

その理由は、画質はイメージセンサーの光を取り込む量が多いほど高くなり、少なくなるほど低くなるからです。

物理的に、イメージセンサーのサイズは大きいほど光を受け止める面積が広くなるため、必然と光を取り込む量が多くなります。

例えば、同じサイズのイメージセンサーで画素数が異なる場合、画素数が多い方が画質が低下してしまいます。

その理由を下記の図を使って解説します。

イメージセンサーは上記の図のように碁盤の目のように仕切られています。

（※ R/G/B とあるアルファベットは本稿では無視してください。）

1つの目を「1画素」といい、この画素の合計が「画素数」になります。

同じサイズのイメージセンサーで画素数を多くした場合、碁盤の1つの目は小さくなってしまいます。

（一定の面積の土地に、たくさん区画を作ろうとすれば、１区画の面積は小さくなってしまいます。）

つまり、1画素のサイズ、面積は小さくなります。

すると、この1画素が光を受け、取り込める光の量は少なくなってしまいます。

画質は、イメージセンサーの光を取り込む量が多いほど高くなり、少なくなるほど低くなるので、小さいイメージセンサーで画素数を多くすると画質は低下してしまいます。

（※ 同性能のイメージセンサーの比較です。）

画質の差は、特に暗部に現れます。

イメージセンサーとは

下記の画像はレンズを外したデジタルカメラです。

正面から見ると、下記のようにイメージセンサーを見ることができます。

イメージセンサーは、フィルムカメラのフィルムに当たる部品です。

このイメージセンサーがレンズを通った被写体の光を受けて、光の情報、階調を取り込んで記録します。

物理的にイメージセンサーのサイズ、面積が大きいほど、光の情報、階調を豊富に取り込むことが可能になります。

イメージセンサーは肉眼で見たままの被写体・光景の色をダイレクトに記録しているわけではありません。

被写体・光景の濃淡・明暗の変化である「階調」を記録しています。

写真の色調（すべての色と濃淡・明暗）は「階調」によって再現されています。

イメージセンサーのサイズの比較

下記は、イメージセンサーのサイズを比較した図です。

「1/2.3型」は一般的なスマホで使われているサイズ、「1.0型」はスマホやデジタルカメラで使われているサイズです。

「マイクロフォーサーズサイズ」、「APS-Cサイズ」、「35mmフルサイズ」は、デジタルカメラで使われているサイズです。

「1/2.3型」と「APS-Cサイズ」との面積の差は約13倍、「1/2.3型」と「35mmフルサイズ」との面積の差は約30倍の差があります。

つまり、スマホとデジタルカメラ「APS-Cサイズ」と「35mmフルサイズ」との面積の差は、約13倍〜約30倍もの差があるわけです。

この差が、光を取り込める量 = カメラが記録できる「階調」の情報量の差ということになります。

カメラが記録する「階調」の差は、色調の再現力の差になる

前述の項の【写真の比較】と【比較の解説】の通り、イメージセンサーのサイズが大きいほど、カメラが記録できる「階調」の情報量は豊富になります。

カメラが記録できる「階調」の情報量が豊富になるほど、サイズの小さなイメージセンサーでは再現できない滑らかで広く豊かな階調の色調を再現できます。

この階調の差は、被写体の繊細な質感、ディテール、陰影や色味の変化などにも差となって現れます。

「階調」の情報量が豊富になるほど、写真の再現力、描写力、臨場感、立体感など、色調のクオリティーは高くなります。

また、「階調」の情報量は、撮影後の画像の色調補正、画像編集の限度の幅にも影響します。

「階調」の情報量が豊富なほど、再現できる色調の幅は必然と広がります。

イメージセンサーのサイズは、大きいほど滑らかで美しく豊富な「階調」を記録することができるので、被写体の「階調」、色調をリアルに再現することができます。

繰り返しになりますが、イメージセンサーのサイズは大きいほど滑らかで美しく豊富な「階調」を記録することが可能になります。

写真の再現力、描写力、臨場感、立体感など、クオリティーの高さは、カメラがどれだけ滑らかで美しく豊富な「階調」を記録できるイメージセンサーを搭載しているかにかかっています。

※本稿の画像は、「Adobe Photoshop」を使って補正、制作しています。

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