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画像データ、画像処理について

画像データ、画像処理について質問です。
アナログ画像の信号という概念が理解できないでいます。

以下、自分の現時点での理解を示しますので、間違っているところが多くあると思いますが、訂正していただきたく思います。

カメラなどで写真を撮ったら、まず受光素子が光を電気信号に変えると思っています。その電気信号をD/A変換機で、離散的なデジタル信号に変換するんですよね?
ここで、話が飛ぶのですが、画像データの種類としてRAWデータやJPEGデータなどがあると思うのですが、RAWデータは、アナログからデジタルに変換した直後というイメージで良いのでしょうか?つまり、ファイル形式RAWのデータは、デジタルデータですか?
では、アナログの状態のデータは、どんなものなのでしょう?ファイルみたいに写真の1つの塊として移動させたりできるのでしょうか?

ぼやっとした質問で申し訳ありませんが、少しでもアドバイスいただければ幸いです。よろしくお願いします。

投稿日時 - 2019-07-18 10:38:54

QNo.9636573

困ってます

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回答(3)

ANo.3

まず、質問者様が信号のアナログ信号とディジタル信号の違いと、画像信号のサンプリング処理を混同していないかどうか不明であったので、少々回りくどい説明になります。
CCDやCMOSのような固体撮像素子ができる前のテレビカメラでは、画像を電気信号に変換するのに撮像管という真空管を使っていました。
これは、真空管の頭が平らになっていて、平らな部分に光電変換膜が作成されていてこれに撮影する像を結像して像の明るさに対応した電子密度の電気信号を生成するというものです。光電変換膜は、平面方向の抵抗が大きく、短時間内では平面方向に信号が混ざり合うことがありません。
質問者様の言うアナログの状態で塊となった画像信号というものを強いて言うなら、光電変換膜にできた電気信号でしょうか。でも、光電変換膜上に生成した電気信号をそのまま保存したり、長時間放置することはできません。
撮像管では、光電変換膜に生成された電気信号を、裏側から電子銃からの電子で水平ライン状に走査しながらリセットしてゆき、リセットに要した電流を電気信号として取り出します。画像の上端から下端まで、画像を走査による水平の直線で埋めて行く動作によって、1枚の画像信号を一続きの信号に変換します。そのときにとりだされた信号はもちろんアナログ信号で、画像のサンプリングという意味では水平方向には連続で、垂直方向には離散的な画像信号となります。アナログ放送の画像信号はこうした形式になっていました。これは質問者様の言う一塊のアナログのデータとはイメージが違うかもしれません。
CCDやCMOSのような固体撮像素子では、撮像管の光電変換膜を画素に分離した構造になっています。ですから、固体撮像素子の画素にはアナログの画像信号が生成されていて、画素ごとに順番に取り出してゆくと、結局、撮像管の画像信号と同じ形態になります。CCDの出力信号は主にアナログ信号であり、多くの場合、取り出した後に外部でADCでディジタル信号に変換します。CMOSの場合は主にADCを内蔵しているので出力信号はディジタル信号です。なお、固体撮像素子の場合は画素に分かれているので、画像のサンプリングという意味では、水平方向にも垂直方向にも離散的なサンプリングです。
結論としては、アナログの状態の画像信号を写真のようにそのままファイルとして移動することはできませんが、画像のサンプリングを許すのならアナログ放送の形式で記録できます。

それから、画像データの種類のRAWデータは、固体撮像素子から得られた”生の”出力信号ということです。ディジタル信号のファイルになっているわけですから、もちろんディジタルデータです。固体撮像素子の出力信号は画素の信号が順番に取り出されたままなので、画素に付けられたカラーフィルタごとに分離して処理しないとカラーの画像信号になりません。そのかわり、固体撮像素子の出力に手が加えられていないので、独自の高機能処理によって画像を生成できます。

質問者様がどこまでのご理解なのかわかりませんので、失礼なほど余分な説明になったかもしれませんが、参考になれば幸いです。

投稿日時 - 2019-07-19 14:48:37

ANo.2

 純粋な画像のアナログデータというのは、明度、スペクトル、無制限の解像度が必要で、膨大な情報量になります。デジタル変換する時点でアナログデータは明度が量子化されたり、スペクトルの末端が切られたり、解像度が制限されるなどの加工が加わるわけで、純粋なアナログ画像は保存出来ません。

 イメージセンサーで受光された画像でアナログ画像に近いものから順に、RAW画像、BMP画像、JPEG画像という具合になりますが、RAWが無変換、BMPがフルカラー画像、JPEGが圧縮画像という具合になります。

 デジタル変換する時点で、明度はRGB別に255階調に制限されるわけで、この時点で純粋なアナログ画像とは違うわけです。純粋なアナログ画像ならば、赤外線から紫外線まで全てのスペクトルが含まれますが、デジタル画像は可視光線以外の情報は含みません。フィルム写真の方が広帯域スペクトル画像が写っていると言われるのは、その為で、スペクトル幅が大きなイメージセンサーを使って撮影した画像ならば、広帯域スペクトル画像が写りますが、その場合は画像を量子化する時点で255階調よりも大きな数値を使うはずです。

投稿日時 - 2019-07-18 14:17:25

ANo.1

RAWデータは、アナログからデジタルに変換した直後というイメージでいいです。ファイル形式RAWのデータは、デジタルデータです。アナログの状態のデータは、音声データのような各種の波形です。アナログの状態のデータもデータとして保存できれば、ファイルみたいに写真の1つの塊として移動させたりできます。

投稿日時 - 2019-07-18 10:45:09

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