カメラの仕様を理解する: 解像度、ピクセル サイズ、絞りなど

携帯電話メーカーが自社のカメラ ハードウェアについて語る方法に困惑していませんか? ご対応させていただきます

モバイル写真は従来の写真に比べて驚くほどシンプルです。 携帯電話のカメラは、自己完結型のオートフォーカス エクスペリエンスを提供し、専用のカメラ ハードウェアの無数の機能、設定、ボタン、ダイヤルを理解する必要がなくなります。 しかし、携帯電話のカメラ仕様を理解することは必ずしも簡単ではありません (そもそも、μm とは何を意味しますか?)。

携帯電話メーカーが自社デバイスのカメラについて説明する方法に頭を悩ませたことがあるなら、ここは正しい場所です。 モバイル カメラ ハードウェアを説明するために使用される一般的な用語の意味を、文字通りおよび実際的に説明します。

これは簡単です。 カメラの解像度は、撮影する写真のピクセル数と同じです。 解像度はメガピクセルで表記されます （国会議員）。 1 メガピクセルは 1,000 ピクセルに相当します。 したがって、12 メガピクセルのカメラからの画像には 12,000 個のピクセルが含まれています。

厳密に言えば、カメラの解像度は、カメラのセンサー上に物理ピクセル (光を集める目立たない単位、フォトサイトとも呼ばれます) が何個存在するかを表します。 ただし、フル解像度で撮影する場合、カメラはイメージ センサー上のピクセル数と同じ数のピクセルを含む写真を撮影するため、解像度は写真サイズの略記であると考えてください。

カメラのイメージセンサー上の物理ピクセルは非常に小さいです。 最新のスマートフォンでは、個々のピクセルは人間の髪の毛の幅のほんの一部です。 ピクセル サイズが μm (マイクロメートルを表す記号) で表示されます。 1マイクロメートルは1メートルの100万分の1です。 たとえば、Google Pixel 7 の 50 メガピクセルのプライマリ カメラ センサーのピクセル サイズは 1.2 μm です。

ピクセルサイズが重要なのは、ピクセルが大きいほど、特定のカメラが薄暗い場所でも視認できるようになるためです。 ピクセルが大きいほど、光を通過させる表面積が大きくなります。 多くの携帯電話カメラは、解像度を犠牲にして隣接するピクセルをデジタル的に組み合わせて、より大きく、より感光性の高いユニットにするソフトウェアを使用するピクセル ビニングによって、その小さなピクセル サイズを補正します。 Samsung Galaxy S23 には、1μm ピクセルの 50 メガピクセルのプライマリ カメラが搭載されています。 ただし、4 つのピクセルのビニング グループは、人工的に大きな 2μm ピクセルを使用して 1,250 万ピクセルで写真を撮影し、低照度でのパフォーマンスを向上させます。

モバイル写真では、ピクセル サイズが重要であるのと同じ理由でセンサー サイズが重要です。 センサーが大きいほど表面積が大きくなり、より多くの光を集めるため、薄暗い環境でのパフォーマンスが向上します。 センサーが大きくなると、光感度を犠牲にすることなく、より多くの個々のピクセルに対応できます。 他のすべてが同じ場合、1 インチ 50 メガピクセル センサーは、より小さい 1/1.2 インチ 50 メガピクセル センサーよりも暗い場所でのパフォーマンスが優れています。

センサーのサイズは 2 つの数字で表されることがよくあります。 たとえば、OnePlus 11 のプライマリ カメラには 1/1.56 インチのセンサーが搭載されています。 少し奇妙に見えますが、ほんの一部です。 1/1.56 インチのセンサーは、隅から隅までの幅が約 0.64 インチです (1 ÷ 1.56 = 0.641)。

カメラの絞りは、レンズのガラスとイメージ センサーの間を通過する開口光です。 絞りは f に続く数字として表されます。 たとえば、Samsung Galaxy A54 のプライマリ カメラの絞りは f/1.8 です。 絞りは光感度 (開口部が大きいほどより多くの光を集め、低照度でのパフォーマンスが向上します) と被写界深度に影響します。 カメラの絞りが狭いほど、写真の焦点が合っていない部分がよりシャープに表示されます。

直観に反しますが、数値が小さいほど、絞りの開口部が大きくなります。 他のすべてが同じ場合、f/1.8 絞りのカメラは、f/2.8 絞りのカメラよりも明るく、被写界深度が浅い写真を撮影します。

センサーサイズと同様に、絞りの奇妙な表記も分数です。 分子 f は、特定のレンズの焦点距離を表す変数です。 その数字を分数に代入すると、絞りの絞り、つまり開口部の周りにある円形のビットの直径がわかります。 (焦点距離はモバイル写真ではあまり議論されないため、ここではあまり深く掘り下げません。)

スマートフォンのカメラの視野とは、カメラがいつでも見える範囲のことです。 モバイル写真撮影では、視野は超広角のセカンダリ カメラの文脈でよく言及されます。 たとえば、Motorola ThinkPhone には 120° の視野を持つ超広角撮影装置が搭載されています。 それはすべて数学に帰着します。 カメラの視野の 2 つの対向する角の間、それらの各角とカメラ センサーの間に線を引いて三角形を作成した場合、センサーでの角の角度は 120° になります。

同じ写真を Pixel 7 の 114° ウルトラワイドと 7 Pro の 125.8° で撮影しました。

視野の数値が大きいほど、フレーム内に表示されるものが多くなります。 Pixel 7 Pro の 125.8° ウルトラワイドは、ThinkPhone の 120° よりも一度に多くのものを見ることができます。 視野が広いということは、カメラに近いオブジェクトが歪んで見える可能性があることも意味します。

手ぶれ補正とは、その名の通りです。 撮影した画像を安定させ、わずかなカメラの動きの影響を最小限に抑え、ブレを防ぐ技術です。 手ぶれ補正には、光学式（OIS）と電子式（EIS）の 2 種類があります。

モバイル撮影では、光学式手ぶれ補正は、カメラのレンズを機械的にわずかに移動させて携帯電話の動きを補正することで機能します。 OIS を搭載した携帯電話を振ると、カメラ モジュールの近くでかすかにカチッという音が聞こえます。 それがレンズシフトです。

電子画像安定化は、画像をデジタル的にトリミングすることで機能します。 携帯電話の写真モードからビデオ録画に切り替えると、この効果に気づく場合があります。 携帯電話が一方向にずれていることを検出すると、反対方向にデジタル的にシフトして画像を補正します。

詳細については、モバイル写真撮影におけるさまざまな種類の手ぶれ補正に関するガイドをご覧ください。

おそらくオートフォーカスとは何かについてはよく理解しているでしょう。 ただし、電話機が異なれば、自動的にフォーカスを合わせる方法も異なります。 標準のオートフォーカスは、隣接するピクセル間のコントラストを検出することによって機能し、フレーム内の焦点の合ったオブジェクトが自然に高いコントラストを示すという原理に基づいて動作します。 ただし、頻繁に表示される 2 つのタイプのオートフォーカスは、レーザー オートフォーカスと位相検出オートフォーカス (PDAF) です。

レーザー オートフォーカスは、オートフォーカス モジュールから目に見えない光線を放射することで機能し、カメラが向けられているものに反射します。 携帯電話はレーザーの反射を検出するのにかかる時間を測定し、簡単な計算で写真を撮ろうとしている被写体までの距離を大まかに計算し、それに合わせて焦点を合わせます。

PDAF はさらに複雑です。 スマートフォンでは、画像の焦点が合っているときに同じ量の光が当たるはずの、あらかじめ決められたペアの各ピクセルに当たる光の量を分析します。 特定のペアの 2 つのピクセルに当たる光が均一でない場合、その特定のペアでは画像の焦点が合っていません。 凹凸の程度によって、電話機は適切な焦点を達成するためにカメラのレンズを前後に動かす方法を知ることができます。

ほとんどの携帯電話はこれらの技術を組み合わせて使用​​しており、理想的には高速なオートフォーカスが実現します。

これが、携帯電話メーカーが自社のカメラ技術を説明するために使用する用語の一部をわかりやすくするのに役立つことを願っています。 モバイル写真をさらに深く掘り下げたい場合は、Google Pixel カメラ アプリに関する便利なガイドと、初心者のモバイル写真家向けのヒントをご覧ください。

Taylor は、2018 年に Android Police に参加するまでの 10 年間の大部分をアマチュアの電話オタクであり、それ以来、Android に関するあらゆることについて 1,000 を超える記事を執筆してきました。 Taylor はガジェットの編集者を務めており、社説、レビュー、比較購入者ガイド、技術的な説明に関する彼の署名欄が見られるほか、時折ニュース速報も掲載されます。 彼はパーソナル オーディオ、ウェアラブル テクノロジー、スマート ライト、モバイル写真に得意分野を持っています。 彼が今 Pixel スマートフォンを持ち歩いている可能性は十分にあります。 AP から離れている間は、テイラーが 2 匹の犬と遊んだり、Xbox で遊んだり、最愛の Fuji X-T20 で撮影に出かけたりする姿が見られるでしょう。 彼にミームやファンメールを [email protected] に送ってください。