解像力とコントラスト

○解像力

レンズ性能を表す指標の一つで、フィルム面上で1mmあたりに何本の白黒のパターンが再現できるかを表します。
一般的には高価なレンズほど解像力が高いのが普通ですが、解像力の高いレンズ=写りの良いレンズとは限らないのが写真の面白いところです。

解像力の測定は、あくまでも「解像力チャート」なるものを使用して、決められた明るさや絞り値などの条件下で、ピントの合った状態の評価です。

つまり、ボケやヌケの良さ、色の乗りなどといった感性の部分は評価されません。
また、ゴーストやフレアといった写真としてネガティブな部分も表現されません。

解像力の良し悪しはほとんどレンズの光学設計で決まります。
レンズは同心円状のものなので、中心と周辺、放射方向と同心円方向それぞれで特性が異なります。
また、レンズの材質(例えばプラスチックレンズの場合は解像度は低めになり易いとか)にも影響されます。

○コントラスト

写真用語で言う「コントラスト」とは、再現される明暗の比のことです。
例えば明るさ100%の白から0%の黒までの被写体を撮影した時に、それが同じように100%〜0%で再現されていれば「コントラストの再現性が1:1」というイメージです。
(実際にはそんなに簡単ではないですが)

一般にはレンズ鏡胴内の内面反射やレンズ間の表面反射、レンズ端面(コバ面)の反射、フィルム(イメージセンサ)面からの反射なども大きな要素になります。
また、撮影条件でも、逆光による入射光やレンズ面反射などにも影響を受けます。
ですから、悪い影響を避けるため、レンズフードを使ったり傘でレンズ面にあたる日光を遮る等の対策も有効な場合があります。

レンズ設計的にはフレアカッターの設置やコーティング、鏡胴内の反射防止などの対応をしますが、レンズ枚数が多いとどうしても透過率も低くなりがちで、レンズ面反射も枚数分増えるのは避けられませんので不利になります。

フィルムカメラの場合はフィルムの、デジカメの場合は撮像素子(+画像処理)の性能・特性によって再現できるコントラスト比も変わります。(ラチチュードについてはまた別の機会に)

SIROKURO_KAIZOU1.JPG SIROKURO_KAIZOU2.JPG
左:解像力の高い描写 右:解像力の低い描写
画面中央部を拡大。解像力には差が有るが、どちらもコントラストは高い

SIROKURO_KAIZOU4.JPG SIROKURO_KAIZOU5.JPG
ところが、いざサービス版写真のサイズ相当にしてみると、コントラストに差がなければ差はほとんど出ません。
※これはあくまでも極端な例です。実際にはサービスサイズでもレンズ性能や描写力の差は出ます(^^;
レンズ付きフィルムやケータイ写真でも満足な人もいますので、感じ方は人それぞれですが…

SIROKURO_MARU1.JPG SIROKURO_MARU2.JPG
コントラストの例1 左:元の絵 右:コントラスト再現性の低い画像

SIROKURO1.JPG - 3,745BYTES SIROKURO1_CONT2.JPG SIROKURO1_CONT1.JPG
コントラストの例2 左:元の絵 中:コントラストの低い描写 右:画像処理でコントラストを上げたもの
実際にはラチチュードが狭いため、白飛び・黒つぶれしない範囲でゲインを設定、画像処理でさもコントラストが高そうにしたもの。
実際にはノイズ除去したりガンマ補正したり輪郭補正したりしてきれいに見せるテクニックが各社のノウハウ(^^)

一般的なレンズ評価の手法として、MTFというものがあります。
空間周波数毎のコントラスト再現性をレンズ中心から周辺に向かって連続的に表したグラフで表されます。
昔はヤシカ(京セラ)が販売していたCONTAXブランドのレンズには、個々の特性グラフが添付されていました。
どんなものかは「MTF特性」などのキーワードで検索するといろいろ出てきますので割愛(^^)

※よくあるウソに注意

「高画素なデジカメほど解像度が高い」
昔は半分ウソだったが、今ではほとんどウソ?
少なくとも、1/2サイズ前後のCCDなどの場合、撮像素子上の画素ピッチは非常に細かいため、小型のデジカメほど必要とされるレンズの解像度は高い性能が要求されます。
実際、あの小さなレンズではそれだけの性能を満たしているとは到底信じられませんが??
ほぼレンズ性能で解像度は決まってしまうだけでなく、フィルターなどの影響も大きいと思われます。

そのうえ、画素が小さいためにラチチュードが狭い(再現できる明るさの範囲が狭い)ため、すぐに白飛び&黒つぶれしてしまうくせにノイズは多く、高画素CCDばかり推し進めるのは百害有って一利無しです。
高画素を謳っているデジカメで高圧電線でも撮ってみると、ウソがよく判ると思います。

と言いつつ、ちょうどよい作例がありません(^^;
下は、330漫画素だからといって解像度が低いわけじゃないよという参考程度で(^^;;;;
(800漫画素のほうはCCDサイズも大きいので、レンズ性能的にも余裕があります)

300M_L. 800M_L
左:330漫画素デジカメ 右:800漫画素デジカメ(どちらも最高画質で撮影)
 
300M 800M
左:330漫画素デジカメ 右:800漫画素デジカメ どちらも同じ範囲を等倍で切り取り
画像サイズが違うので、一概には比較しにくいですが、右は無理やり輪郭強調気味でノイズが凄く目立つなあ