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2005年11月13日 (日)

デジカメで紫色の花を写すと青色になる問題について

デジカメで紫の花を撮ると、青く写るんです。


2枚とも、紫か、紫のスミレだったのですが、青く写っています。
Canon PowerShot Pro1で撮った写真です。本当にがっかりしました。

何故こういうことが起きるのか、インターネット上で調べてみました。

1.光の三原色

光の三原色とは、赤・緑・青の3色の光を組み合わせることで、全ての色を表すことができるというものです。これ以降はR・G・B(Red,Green,Blueの頭文字)の記号で表します。

2.人間の目が色を感知する仕組み

RとBの光を同じ強さで重ねればマゼンタ(赤紫)になります。BをRの光より強くすることで色が青に近づけば紫色になります。つまりRとBの波長の光が混じって目に入ることでも紫色に見えます。
目の明所視細胞が、このR、G、Bに反応し、その他の色は、これら基本3原色の混合比によって、脳で処理されて感じている色となります。目に届くこの基本3種の光の量を調節することで、脳が分析してヒトが感じる色は全て作ることができるという訳です。

3.混ぜて出てくる黄色と、純粋な黄色を感知する仕組み

例えば黄色は、赤と緑の光をまぜても出てきます。それでは、純粋な黄色(例えば虹の黄色)はどのように処理されているのでしょうか。純粋な黄色の光が目に入ると、赤を感じる細胞と、緑を感じる細胞の両方で黄色が感じとられます。つまり、赤と緑の光を、同時に同じ量を感じると、ヒトの脳で黄色と感じるようにできているのです。赤と緑の光をまぜて、その細胞に感じさせても、黄色だけを使って、赤と緑を感じる細胞にはたらきかけても、結果は同じ黄色となるのです。

人間の目というのは恐るべき能力を持っているんですね。

4.デジカメが紫色を青色と認識するわけ

デジカメが色を感知するやり方は、人間の目が色を感知するのと原理は同じです。
多くのデジカメで使われている、原色フィルターは、RGBそれぞれの光だけを通す3種類のフィルターが使われていますが、GのフィルターがRやBの2倍使用されています。画像の情報には色と明るさがありますが、人間の目は色の変化より明るさの変化の方に解像度を感じます。Gは人間の目が感じる明るさに最も近い色ですから、Gを増やした方が解像感は高くなります。

フィルターは特定の波長の光だけを通すのですが、正確に言えばその波長にはある程度の範囲があります。下の図は、3種類のフィルターを光センサーと組み合わせたときの特性(分光感度特性)を示したもので、横軸が光の波長、縦軸が各センサーの感度となっています。グラフの線が上になるほど、その波長の光を受けたときにセンサーから読み出される値が大きくなります。

図)原色フィルターCCDの分光感度特性
filter

Rセンサーは、赤から橙の光(700~600nm、700nmの方が低いのは可視光線上限で目の感度が低下するのに合わせたため)でよく反応しますが、黄光(580nmあたり)に対しても反応します。Gセンサーも同様に、緑光(530nmあたり)だけでなく、黄光にも反応します。
CCDに黄光が当たると、RセンサとGセンサーが反応するため、撮影後CCDから読み出されるデータは「赤と緑を合わせた色=黄色」となります。また、赤光と緑光が混じったときも、R・G両センサーが反応しますから、同様に黄色として認識されます。

紫についてはもう少し事情が複雑です。紫(400nmあたり)は目に見える光の中で最も波長が短いため、Bセンサーが強く反応します。Gセンサーは紫みの青(440nmあたり)までは変化しますが、それ以下は一定で、Rセンサーはこの光にほとんど反応しません。そのため撮影後にCCDから読み出されるデータは、ほぼBセンサーの値のみになります。
一方、RとBの光が同時に当たった場合は、問題なく「RとBを合わせた色=紫」のデータを読み出せます。

原色フィルターで撮影できない紫色があるというのはこのことです。
ですから、RとBの光が合成されて出来た「紫色」の花は「紫色」に写りますが、純粋な「紫色」の花は「青色」に写るという、ややこしい関係になります。そこで、ちゃんと紫の花は紫に写るという意見の人もいれば、いや、紫の花は青く写るという人もいる、ということになります。


この文を書くにあたりましては、下記の2つのサイトを参考にさせて頂きました。というか、
丸写しさせて頂いた部分もあります(^^ゞ

デジカメと紫色
http://f42.aaa.livedoor.jp/~bands/purple/purple.html


解説「科学で遊ぼう」~不思議な色の世界~
http://www001.upp.so-net.ne.jp/iromizu/

野ボタンの紫はコンデジでは青だ
http://koteyamakun.blog15.fc2.com/blog-entry-56.html

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現在市販のデジカメで、紫色が撮れるものを探すにはどうやったらよいのか、
分からないです。全部買って試すなんてことは出来ないし。
カメラ店の店頭に紫色のスミレを持参して試し撮りをするとか…
そのとき、紫色のスミレが花屋さんになかったら困りますしね。
更に困ったことに、紫色に写る花と、紫色でなく、青く写る花と2種類
あって、花屋さんで紫色の花があっても、どちらの花か分かりません。

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次の写真も紫がうまく写らないことが原因なのでしょうか。

この花は潤いのある(濡れているような)感じの豪華なラベンダー色です。上の写真は98年にフィルムカメラで撮ったものです。本物の色は忠実に再現されていませんが、まあ、ましなほうだと思っております。室内で撮りました。右側から日光が当っていますので、左側には反射板で光を当てています。

次に下の写真ですが、こちらはPowerShot Pro1にて、今年の秋に晴天の直射日光下で撮ったものです。98年のも、今回のも同じ花です。この写真もラベンダー色に写っていて、何ら問題ないように見えますが、花びらの色をよくみますと、「のっぺりした」感じですよね。実物はもっと潤いのある、ひだがあるよな、立体的な感じです。色ももっと深いラベンダー色です。この写真はラベンダー色が薄いです。フォトショップにて色を修正しても、どうしても直りません。

せめて98年にフィルムカメラで撮ったのと同じくらいにPowerShot Pro1にて撮ることは出来ないだろうかと思います。





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