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日 本 写 真 学 会 誌2005年68巻2号:152-159
一般論 文
デ ジ タ ル 写 真 シ ス テ ム の 階 調 評 価 ・法
の 検 討(2)
A New Direct Tonal Evaluation
Method for the Digital Photography
System
(2)
船 生
望
*・小 川
誠
*・内 藤
明
*・田 中 益 男
*・大 野
信
*Nozomu
FUNYU
*, Makoto OGAWA
*
, Akira NAITO
*
, Masuo TANAKA
*
and Shin OHNO
*要 旨 著 者 らは,デ ジ タ ル写 真 シ ス テ ム の階 調 特 性 を直 接,電 子 的 に評 価 す る研 究 を行 っ て い る.
本 報 で は,明 るい 被 写 体 を デ ジタ ル カ メ ラ(DSC)で 撮 影 し,PCデ ィス プ レイ画 面 や プ リン タ で再 現 した 画 像 に お け る階 調 特 性 に対 す るカ メ ラの影 響 をD-CTS(Digital Camera-through Sensitometry)で 検討 した結 果 を記 す.
石膏 の 円錐 体 を 明 る く照 明 して カ メ ラ撮 影 して得 た 所 謂 ハ イ キ ー調 な デ ジ タ ル写 真 画 像 の階 調 性 に もDSC機 種 の階 調 に対 す る依 存 性 が 現 れ た.そ こで,そ の状 況 をD-CTSに て検 討 す るた め に,前 報1)2)に お い て 用 い た 明度 リニ アス テ ップ チ ャー トを,明 るい 領 域 のみ に 限 定 した 明 度 域 の 分 割 チ ャー トを 制 作 した.そ の チ ャー トを用 いたD-CTSに お い てPC画 面 上 で測 色 す るSoftcopy Evaluationに よる と,明 る い階 調 に お い て のDSC機 種 の階 調 に対 す る依 存 性 が は っ き り と現 れ た. 一 方,従 来 か らの 等濃 度 ス テ ップ のGray Scaleチ ャー トを 用 い たCTSに よるDensitometryで は,DSC機 種 の階 調 に対 す る依 存 性 は 顕 著 で は な か っ た.検 討 の 結 果,明 度 の 領 域 を 明 るい 領 域 に 限 定 した 等 明 度 ス テ ップチ ャー トは,明 る い被 写 体 に対 す るDSC毎 の階 調 再 現 性 を 評 価 す る のに 適 す るD-CTSの タ ー ゲ ッ トとな る こ とが わ か った.
Abstract This paper discusses the new methodology for the direct evaluation of the tonal characteristics of digital photography system. The new evaluation method is based on the lightness measurement of the displayed reproduction linear lightness step chart image on the PC monitor operated by graphic software. It was named thesoftcopy-evaluation.
On the digital photography images shot by digital still camera, DSC, the dark low-key images tended to be disturbed by random noise generated by sensor itself and thus the light high-key images are preferable for the high definition digital photography pictures. The effects of DSC for the tone reproduction were distinctively appeared on the high density region of the current densitometric curves using the linear density step chart. It was not clear in the low density part so called highlight region.
The authors proposed the new divided linear lightness step charts of the highlight, mid-range and the dark shadow regions. These were modified the original full range lightness linear step chart to compress and expand the input the data level coordinates.
The results of the softcopy-evaluation to measure the lightness of reproduction step chart images on the PC monitor, the slopes of lightness characteristic curves were apparently affected by DSC using the chart shooting. Even in the result of blight highlight chart, the slope of lightness characteristic curves of the DSCs were apparently dispersed. As the results the effect of DSC on the tonal characteristics of the reproduction images were distingished in the every tonal regions of the photographic reproduction. These results were also suggested that the selection ofDSC models tended to be the same effect as the selection of film on the current silver halide photography.
キ ー ワ ー ド:セ ン シ ト メ ト リ ー,デ ジ タ ル ス チ ル カ メ ラ(DSC),測 色 値 Key words: camera-through sensitometry, softcopy evaluation, hardcopy evaluation
1. ま え が き 本 研 究 の 目的 は,従 来 か ら の 写 真 シ ス テ ム に お け る 調 子 再 現 を 論 ず る た め のCamera-Through Sensitometry: CTSの 手 法 を デ ジ タ ル 写 真 シ ス テ ム に 応 用 し たDigital Camera-Through Sensitometry: D-CTS法 の 確 立 で あ る.本 報 で は,実 写 の 条 件 を 反 映 さ せ た チ ャ ー ト を 制 作 し,多 様 な 被 写 体 に 即 し たD-CTSの 実 現 を 目指 し て 検 討 し た 結 果 を 記 し た.
電 子 映 像 機 器 で あ るDSCは,暗
い 低 照 度 条 件 の下 で の撮 影
は,S/Nの
悪 化 に よ って ノ イ ズが 発 生 して 高 精 細 な再 現 画 像
の制 作 に は不 得 手 とされ てい る.そ こ で,本 研 究 の階 調 評 価
は 明 る い被 写 体 に対 す る検 討 か ら始 め る こ と とした.
本 報 で は まず,実 写 実 験 を行 い,実 写 画 像 の再 現 プ リン ト
にお け るDSC毎
の階 調 再 現 性 の効 果 の検 討 か ら始 め た.
次 に,チ ャー ト撮 影 を 行 い,実 写 実 験 結 果 の状 況 をD-CTS
に よ る解 析 に よ っ て検 討 した.
平 成17年3月7日 受 付 平 成17年3.月10日 改 訂 受 付 ・受 理Received 7th, March 2005, Revised and accepted 10th, March 2005 * 東 京 工 芸 大 学 芸 術 学 部 〒 164 -8678東 京 都 中 野 区 本 町2-9-5
実 験 は,ま ず 被 写 体 をDSCに よ り,カ メ ラ 撮 影 す る 実 写 か ら始 め た.被 写 体 は 石 膏 の 円 錐 体 と し,ス タ ジ オ に お い て 軟 ら か い 照 明 の 下 で ハ イ キ ー 調 な 撮 影 を 行 っ た.撮 影 に は 各 種 デ ジ タ ル ス チ ル カ メ ラ(DSC)を 使 用 し,撮 影 し た 画 像 は デ ジ タ ル プ リ ン タ に よ っ て デ ジ タ ル 写 真 の 再 現 画 像 プ リ ン トを 得 た.そ れ ら を 主 観 的 に 評 価 し,DSC機 種 の 階 調 に 対 す る 依 存 性 を 確 認 し た.さ ら に,DSC機 種 の 階 調 に 対 す る 依 存 性 の 詳 細 を 客 観 的 に 検 討 す る た め に 再 現 画 像 プ リ ン トへ の 測 色 に よ る 解 析 を 試 み た. 次 に,チ ャ ー ト撮 影 に よ るD-CTS実 験 を 行 っ た.ま ず,実 写 実 験 で のDSC機 種 の 階 調 に 対 す る 依 存 性 を 裏 付 け る た め に,銀 塩 写 真 の 階 調 評 価 に 用 い ら れ る 市 販 の 等 濃 度 ス テ ッ プ のKodak Gray Scaleチ ャ ー トを 撮 影 し て 再 現 画 像 と し て の プ リ ン ト のDensitometryに よ る 解 析 を 行 っ た.続 い て,我 々 が 提 案 す る 明 度 リニ ア ス テ ッ プ チ ャ ー ト に よ るD-CTSに よ っ て,従 来 法 よ り も 効 果 的 にDSCの ハ イ ラ イ トの 階 調 解 析 が 出 来 る 実 証 テ ス トを 行 っ た. 2.1 実 写 実 験 本 報 に お け る 実 写 撮 影 の 目 的 は,DSC毎 の ハ イ ラ イ トの 階 調 再 現 に お け る 機 種 効 果 の 検 討 に あ る. 本 報 で は,ま ず,DSC毎 の 実 写 に よ っ て 得 た 画 像 プ リ ン ト を 主 観 的 に 評 価 し,次 に,実 写 撮 影 に お け るDSC機 種 の 階 調 に対 す る 依 存 性 を 客 観 的 に 評 価 し た.客 観 的 な評 価 は,実 写 し た 画 像 にD-CTSの 手 法 で あ るSoftcopy EvaluationとHardcopy Evaluationの 解 析 法 に よ る 階 調 解 析 を 行 っ た. な お,本 研 究 で は,PCは マ ッ クG3(OS 9.1),グ ラ フ ィ ッ ク ソ フ ト ウ ェ ア はAdobe PhotoshoP#5.0J,デ ジ タ ル プ リ ン タ は セ イ コ ー エ プ ソ ンPM-4000PXを 白 黒 出 力 モ ー ドで 出 力 し て 用 い た. イ ン ク ジ ェ ッ ト プ リ ン タ の 諸 元 は 以 下 の 通 り で あ る. イ ン ク ジ ェ ッ ト プ リ ン タ:セ イ コー エ プ ソ ンPM-4000PX プ リ ン ト ド ッ ト解 像 度2880DPI,イ ン ク 受 像 紙 は 純 正 の 顔 料 黒 色 イ ン ク お よ び マ ッ ト型 受 像 紙 を 使 用. ま た,検 討 に 用 い たDSCは,プ ロ フ ェ ッ シ ョ ナ ル 仕 様 の 一 眼 レ フ型 等 の 三 機 種 で あ り,使 用 条 件 の 詳 細 は 前 報 に 記 し た が,各 々 の カ メ ラ の マ ニ ュ ア ル に 従 っ て 最 も シ ン プ ル な 設 定 を し た.特 に,DSCに お け る 撮 影 デ ー タ の カ メ ラ 内 で の 扱 い に つ い て は,非 圧 縮 のRAWと 呼 ば れ る 出 来 る 限 り加 工 を 施 さ ぬ 条 件 を 設 定 した.そ し て 画 像 デ ー タ の リ ム ー バ ブ ル メ モ リへ の 記 録 は,8ビ ッ ト,RGBのTIFF形 式 で 行 っ た.た だ し,Canon D60,お よ びFuji FinePix S2Proは,各 々 のDSCに 付 属 のRAW現 像 ソ フ ト ウ ェ ア(Canon Utility RAW Image Converter,FtOi RAW FILE CONVERTERLE)に よ り,撮 影
時 設 定 に て8ビ ッ ト,RGBのTIFF形 式 に 変 換 し,リ ム ー バ ブ ル メ モ リへ 記 録 した. ま た,色 条 件 設 定 で あ るWhite Balanceの 調 整 は,白 色 タ ー 従 っ て 行 っ た. DSCの 感 度 設 定 に つ い て は,各 々 の カ メ ラ の 最 低 感 度 を 選 択 し た. こ の よ うに し たDSCの 効 果 に つ い て は,実 際 の 使 用 条 件 に 準 拠 し,基 本 的 で あ っ て 出 力 デ ー タ の 加 工 を 施 さ ぬ 条 件 下 で 相 対 比 較 し た. 本 報 に 用 い たDSCは,以 下 の 三 機種 で あ っ た. ・Fuji FinePix S2 Pro
(617万 画 素CCD×1,s-RGBカ ラ ー ス ペ ー ス) ・Canon D60 (630万 画 素CMOS×1,s-RGBカ ラ ー ス ペ ー ス) ・Sony DKC ST-5 (140万 画 素CCD×3(換 算 画 素420万),NTSCカ ラ ー ス ペ ー ス) 2.1.1 実 写 撮 影 の 被 写 体 実 写 撮 影 は,ハ イ ラ イ トの 階 調 を 分 か りや す く構 成 す る た め の 被 写 体 と し て 石 膏 の 円 錐 体 を 選 ん だ. 2.1.2 実 写 の 撮 影 方 法 実 写 撮 影 は,写 真 ス タ ジ オ に お い て 行 っ た.被 写 体 に は, 一 般 的 な 色 温 度3200Kの タ ン グ ス テ ン タ イ プ の 反 射 型 写 真 電 球 を 二 灯 用 い て 照 明 した. 照 明 光 が 被 写 体 に よ く 回 る よ う に す る た め,撮 影 レ ン ズ の み 覗 け る よ う に した ト レ ー シ ン グ ペ ー パ ー の 囲 い を 作 り,そ の 中 に 被 写 体 と な る 円 錐 体 を 配 置 し,囲 い の 外 側 か ら照 明 を した. 照 明,ラ イ テ ィ ン グ は,ト ッ プ に 放 射 角 度 の 広 い 超 散 光 型 (岩 崎PSR500W)の 写 真 電 球 を 用 い,サ イ ドか ら効 果 光 と し て ス ポ ッ ト型(岩 崎PRS500W)の 写 真 電 球 で 照 明 し た. 露 出 は,カ メ ラ撮 影 し た 画 像 デ ー タ をPCに 送 り,Photoshop ソ フ ト ウ ェ ア に て 展 開 さ れ た 画 面 上 に お け る 最 明 度 部 が 後 に 記 す 手 順 に 従 っ て,L*=85と な る よ うに 規 格 化 し た. 2.1.3 チ ャ ー トの 撮 影 方 法 チ ャー ト の 撮 影 は,暗 室 内 に 設 置 し た 複 写 台 で 行 っ た. 照 明 は,色 温 度 が5000Kの 規 格 化 さ れ た 標 準 照 明 蛍 光 灯 (東 芝 色 評 価 用FL20S N-EL)を 二 灯 用 い て 反 射 照 明 し た. 露 出 は,自 家 製 の 明 度 チ ャ ー トの 場 合,Softcopy Evaluation の 手 順 に 従 っ てWhite Balance測 定 用 の チ ャ ー ト の 基 紙 の 白 色 がL*=85に な る よ う に 全 て のDSCの 場 合 に お い て 規 格 化 し た.Kodak Gray Scaleを 用 い た 場 合 は,Softcopy Evaluation の 手 順 に 従 っ て,Step 0をL*=85に な る よ う に 全 て のDSCの 場 合 に お い て 規 格 化 し た. 2.1.4 実 写 撮 影 画 像 お よ び チ ャ ー ト撮 影 画 像 の プ リ ン ト DSCに よ っ て 実 写 撮 影,お よ び チ ャ ー ト撮 影 さ れ た 画 像 デ ー タ は,Removal Memoryを 経 てPCに 供 給 し た.そ し て, ま ずPCに イ ン ス トー ル さ れ て い るPhotoshopソ フ ト ウ ェ ア に よ っ てPC画 面 上 にSoftcopyの 再 現 像 と し て 表 示 さ れ た 後, デ ジ タ ル プ リ ン タ に 供 給 し,デ ジ タ ル プ リ ン トを 制 作 し た.
154 日本 写 真 学 会 誌68巻2号(2005年,平17)
Fig. 1 Reproduction of high-key picture for the tonal evaluation.
Chart DSC PC Monitor Printer
Lights Original Chart (Hardcopy) Reproduction 1 (Softcopy on Monitor) Reproduction 2 (Hardcopy printed out)
Procedure
Fig. 2 Procedure of D-CTS for the Softcopy and Hardcopy Evaluations.
(0)
(1)
(2)
(3)
Fig. 3 Reproductions of lightness linear step charts.
2.1.5 実 写 画 像 に お け る 階 調 解 析 実 写 画 像 は,ま ずPC画 面 上 にPhotoshopソ フ ト ウ ェ ア に よ っ て 展 開 さ れ る.さ ら に,PC画 面 上 に 表 示 さ れ た 画 像 は デ ジ タ ル プ リ ン タ に よ っ て デ ジ タ ル プ リ ン ト と し て 出 力 さ れ た. こ れ ら のPC画 面 上 に 表 示 さ れ た 実 写 画 像,お よ び デ ジ タ ル プ リ ン タ に よ っ て 出 力 さ れ た 実 写 画 像 の デ ジ タ ル プ リ ン ト は,後 述 す るD-CTSのSoftcopy Evaluation,な ら び にHardcopy Evaluationに 準 ず る 方 法 で 階 調 解 析 を 行 っ た. 実 写 画 像 の 階 調 解 析 を 行 うた め に,ま ず,三 種 のDSC実 写 画 像 の 被 写 体 部 を ト リ ミ ン グ に よ り ほ ぼ 同 一 の サ イ ズ に し た.次 に,ト リ ミン グ した 実 写 画 像 に,Photoshopソ フ ト ウ ェ ア を 用 い て,縦 横 に5mm間 隔 の グ リ ッ ドを 引 い た1こ れ に よ り,撮 影 さ れ た 画 像 は5mm四 方 の 格 子 で 分 割 さ れ た.さ ら に,こ の グ リ ッ ドの 引 か れ た 画 像 は,デ ジ タ ル プ リ ン タ に よ っ て グ リ ッ ド の 引 か れ た 状 態 の ま ま プ リ ン ト し た.こ れ で 格 子 内 を 実 写 画 像 の 測 定 部 位 と し て,PC画 面 と再 現 さ れ た プ リ ン ト に お い て ほ ぼ 同 一 の 測 定 部 位 を 指 定 し て 階 調 解 析 す る こ とが で き た1Fig.1に,上 記 の 画 像 処 理 を 施 し た 画 像 サ ン プ ル を 示 した. 2.2 D-CTS実1験 Digital CTSは,Fig.2に 示 し た プ ロ セ ス で 行 っ た.ま ず, 5000Kの 蛍 光 灯 で 均 一 に 照 明 さ れ た オ リ ジ ナ ル チ ャ ー トを DSCで 撮 影 した.DSCか ら の 出 力 デ ー タ は,Removal memory を 介 し てPCに 供 給 さ れ,イ ン ス トー ル さ れ て い るPhotoshop ソ フ ト ウ ェ ア に よ っ てPC画 面 上 に 再 現 画 像 と し て 表 示 した. こ の 段 階 でPCに お け る演 算 に よ り画 像 の 特 定 部 位 の 明 度 値 が 求 め ら れ,そ れ ら と デ ー タ レベ ル の 関 係 か ら 特 性 曲 線 が 作 成 さ れ てSoftcopy Evaluationが な さ れ る1次 に,PCか ら の RGB別 に 分 解 さ れ た 画 像 デ ー タ は,デ ジ タ ル プ リ ン タ に 供 給 さ れ て 出 力 プ リ ン トが ハ ー ド コ ピ ー の 再 現 画 像 と し て 制 作 さ れ た.こ の 再 現 画 像 に お け る チ ャ ー ト像 の 特 定 部 位 を 測 色 す る こ と に よ り,上 記 と 同 様 な 特 性 曲 線 が 求 め ら れ,Hardcopy Evaluationが 可 能 と な っ た. 2.2.1 チ ャ ー ト
a) Kodak Gray Scaleチ ャ ー ト
本 研 究 に 用 い たKodak Gray Scaleチ ャ ー ト は,従 来 か ら 用 い ら れ て い る 市 販 の 一 般 的 な 等 濃 度 ス テ ッ プ チ ャ ー ト で あ っ た.20段 で 構 成 さ れ,こ の 濃 度 の 間 隔 は,ほ ぼ0.1毎 に 等 間 隔 に 変 化 し て い た.実 測 値 は,濃 度 がDVisual=0.05か らDVisual= 1.91で あ っ た.
(0)
(1)
(2)
(3)
Fig. 4 Partition arrangement on the characteristic curve of full range
lightness linear step chart to those of shadow, mid-range and
highlight region charts.
Lightness characteristics of: (0) full range chart, (1): shadow
range chart, (2): mid-range chart, (3): highlight range chart.
b) 明 度 域 分 割 チ ャ ー ト と そ の 制 作 方 法 Fig.3中 に て(0)と し た 写 真 は,本 研 究 で 用 い る 基 本 と な る 自家 製 チ ャ ー トの 写 真 で あ る.チ ャー ト は,明 度 が 等 間 隔 で 変 わ る1段 か ら256段 ま で の パ ッ チ か ら構 成 さ れ る.こ れ は,8ビ ッ ト256段 の 画 像 デ ー タ に 対 応 し た 明 度 値 の 階 段 チ ャ ー トを 制 作 す る た め の 要 件 で あ る.こ れ を 全 域 チ ャ ー ト とす る. 次 に,Fig.3の(1),(2),(3)は,本 報 で 新 た に 制 作 し て 用 い た チ ャ ー トの 写 真 で あ る.こ の チ ャー ト の 考 え 方 は,写 真 画 像 を 明 る さ ご と に 対 応 す る チ ャー ト に 分 け る と い う こ と に あ る. そ こ で,こ の 新 た に 用 い る 明 度 域 分 割 チ ャ ー ト の 制 作 は, 基 本 と な る 前 報 の 全 域 チ ャ ー トか ら 更 にPhotoshopソ フ ト ウ ェ ア に よ っ て トー ン カ ー ブ を 補 正 し た デ ー タ に よ っ て プ リ ン タ を 駆 動 し て 明 度 域 分 割 チ ャー ト像 の プ リ ン トを 得 る.こ の 手 順 は,Fig.4の(0)に 示 した よ う に 明 度 領 域 の 丸 で 囲 ん だ 範 囲 を そ れ ぞ れ 圧 縮 お よ び 伸 張 し た. 領 域 決 定 の 根 拠 は 後 で 記 す が,明 る さ の 中 域 を 示 す ミ ッ ド レ ン ジ チ ャ ー トで 説 明 す る と,ま ず 明 度 をL*=85か らL*=27 の 領 域 と規 定 し,そ れ に 対 応 す る デ ー タ レベ ル を 全 域 チ ャ ー トか ら読 み 取 る.こ の 場 合,L*=85は 全 域 チ ャ ー ト の デ ー タ レ ベ ル50に 当 た り,L*=27は デ ー タ レ ベ ル225に 当 た る.そ こ で,デ ー タ レ ベ ル50をAdobe Photoshopソ フ ト ウ ェ ア の
(2)
(3)
Fig. 5 Lightness characteristics partitioned charts.
(1): shadow range chart, (2): mid-range chart, (3): highlight
range chart.
トー ン カ ー ブ 補 正 に よ り,全 域 チ ャ ー トの デ ー タ レ ベ ル16ま で 伸 張 す る.さ ら に,全 域 チ ャ ー ト の デ ー タ レ ベ ル249を デ ー タ レベ ル225ま で 圧 縮 す る.こ の よ う に チ ャ ー ト の 特 性 をAdobe Photoshopソ フ ト ウ ェ ア に よ る トー ン カ ー ブ 補 正 を 行 っ て い く と,領 域 外 の 階 調 が 圧 縮 ま た は 伸 張 さ れ,各 チ ャー ト に は 最 明 部,最 暗 部 と を 残 し な が ら 領 域 を 分 割 し た チ ャー トを 制 作 す る こ と が で き,こ の 処 理 を そ れ ぞ れ 各 明 度 域 分 割 チ ャ ー ト に 施 し て い く とFig.4の(1),(2),(3)に 示 し た よ う な 特 性 に 制 作 さ れ る. Fig.5に,本 報 で 使 用 し た 明 度 域 分 割 チ ャ ー トの 明 度 特 性 曲 線 を 示 し た. 2.2.2 D-CTSの 階 調 解 析 法 D-CTSの 階 調 解 析 法 に つ い て は,前 報 に お い て そ の 詳 細 を 論 じ た.こ こ で は,二 種 の 階 調 解 析 法 の 概 略 を 述 べ る. a) Softcopy Evaluation Softcopy Evaluationは,測 色 値 で あ る 明 度 が 等 間 隔 に 変 化 す る チ ャ ー トをDSCで 撮 影 し,出 力 デ ー タ を 画 像 処 理 ソ フ ト ウ ェ ア に よ りPC画 面 上 で 直 接,測 色 ・計 測 し,測 色 結 果 を 評 価 す る 方 法 で あ る. チ ャ ー ト撮 影 に よ るDSCの 出 力 デ ー タ は,PCに お い て Photoshopソ フ ト ウ ェ ア に よ り{RGB}→{XYZ}→{CIE・ L*a*b*}変 換 を 行 う こ と で,画 面 上 で 明 度 測 定 す る こ と が で き る. b) Hardcopy EvaluationHardcopy Evaluationは,Softcopy Evaluationの 画 像 デ ー タ を 基 に オ リ ジ ナ ル チ ャ ー ト プ リ ン トを 制 作 し た の と 同 一 の デ ジ タ ル プ リ ン タ に て デ ジ タ ル プ リ ン トを 制 作 し,プ リ ン トの 画 像 上 に 再 現 さ れ た チ ャ ー ト像 の 明 度 を カ ラ ー メ ー タ で 計 測 し て 評 価 す る 方 法 で あ る.出 力 デ ー タ か ら 制 作 し た 再 現 チ ャ ー ト画 像 を 直 接 カ ラ ー メ ー タ で 色 度 測 定 し,CIE・L*a*b*値 を 求 め る. 本 研 究 に お い て 用 い る カ ラ ー メ ー タ は,接 触 型 の カ ラ ー メ ー タ;グ レ タ グ ・マ ク ベ ス 社 製 「Spectrolino」 で あ る.測 定 条 件 は,D65照 明,ア パ ー チ ャ2mmφ,StatusAで あ る.
156 日本写 真 学 会 誌68巻2号(2005年,平17)
Canon D60
Fuji FinePix S2 Pro
Sony DKC ST-5 Fig. 6 The reproduction pictures shot by various DSCs.Fig. 7 The lightness change of reproduction cones image shot by DSCs on the PC monitor.
DSCs: •›; Fuji Finepix S2 Pro, •œ: Canon D60, • : Sony DKC ST-5 3. 実 験 結 果 3.1 実 写 の 結 果 前 述 した 三 種 のDSCに よ る 実 写 画 像 の 検 討 は,ま ず 主 観 的 な 評 価 を す る た め 石 膏 の 円 錐 体 の 撮 影 画 像 を デ ジ タ ル プ リ ン タ に よ っ て 出 力 した プ リ ン ト に よ り検 討 し た.次 に,実 写 画 像 に お け る 客 観 的 な 評 価 の た め の 測 色 は,先 に 記 し た 実 写 画 像 に グ リ ッ ド を 引 い た 画 像 を 用 い て 解 析 を 行 っ た, 3.1.1 実 写 再 現 画 像 プ リ ン トの 主 観 的 な 評 価 実 写 再 現 画 像 プ リ ン ト の 主 観 的 な 評 価 は,石 膏 の 円 錐 体 に よ っ て 行 っ た.
Fig. 6に は,Fuji FinePtx S2 Pro, Canon D60, Sony DKC ST-5 の 三 機 種 のDSCに よ っ て 撮 影 した 実 写 再 現 画 像 プ リ ン トを 示 し た.
これ ら三 枚 の 中 で,Sony DKC ST-5の 再 現 画 像 プ リ ン トは 硬 調 と感 じ ら れ,Canon D60, Fuji FinePix S2 Proは,ほ ぼ 同
じ よ う な 軟 らか い 調 子 に 再 現 さ れ て い る と判 断 さ れ た. 3.1.2 PC画 面 上 に お け る 実 写 画 像 の 階 調 解 析
PC画 面 上 に お け る 実 写 画 像 の 階 調 解 析 は,主 観 的 な 評 価 に 用 い た 石 膏 の 円 錐 体 の 撮 影 画 像 に,先 に 記 し た 方 法 で 円 錐 体 の 先 端 を(X.Y=1.1)の 格 子 部 分 を 起 点 と し て そ れ ぞ れ の
Fig. 8 The lightness change of reproduction cones image shot by DSCs on the monochrome inkjet prints.
DSCs: •›; Fuji Finepix S2 Pro, •œ; Canon D60, • ; Sony DKC ST-5 DSC撮 影 画 像 ご と に 位 置 を 合 わ せ て 測 色 し た.そ し て,実 写 画 像 上 に 引 か れ た 格 子 内 をSoftcopy Evaluationに 準 ず る 計 測 方 法 に て,円 錐 体 の 階 調 が 最 も 滑 ら か に 変 化 し て い たX列 の 4番 の 格 子 列 をY列 の8番 か ら37番 ま で を 順 に 測 色 し て い っ た. Fig. 7に はDSCご と のPC画 面 上 に 表 示 した 実 写 画 像 に お け る 明 度 測 定 に よ る 階 調 解 析 の 結 果 を 示 し た. L*値 に よ る 直 線 の 勾 配 は,SonyDKCST5が 最 も 急 で, CanonD60,お よ びFUji FinePix S2 Proが ほ ぼ 同 等 な 勾 配 と な っ た.こ の 結 果 は,我 々 が 主 観 的 に 評 価 し た 結 果 と 一 致 し た, 3.1.3 再 現 プ リ ン ト上 に お け る 実 写 画 像 の 階 調 解 析 再 現 プ リ ン ト の 階 調 解 析 は,先 のPC画 面 上 の 格 子 を 付 加 し た 表 示 画 像 を そ れ ぞ れ デ ジ タ ル プ リ ン ト し,Hardcopy Evaluationに 準 ず る 計 測 方 法 に よ り 行 っ た.デ ジ タ ル プ リ ン ト上 のPC画 面 上 で の 測 定 部 位 と一 致 す るX=4Y=8∼37の 格 子 内 を そ れ ぞ れ カ ラ ー メ ー タ で 測 色 し た. Fig. 8に は,プ リ ン トを 明 度 測 定 し た 結 果 を 示 し た. こ の 結 果 か ら,デ ジ タ ル プ リ ン ト さ れ た 画 像 に お い て もPC 画 面 上 で の 明 度 測 定 と 同 様,DSC毎 の 勾 配 の 相 違 が 表 れ る こ と が わ か っ た.ま た,PC画 面 上 で の 階 調 解 析 お よ び 再 現 プ
Fig. 9 The traditional densitometry curves of the gray scale chart image shot by DSCs and printed by monochrome inkjet prints. Linear density step chart : Kodak gray scale chart (D=0.05-2.0, 20 steps), DSCs: •›; Fuji Finepix S2 Pro, •œ; Canon D60, □; Sony DKC ST-5. リ ン ト上 に お け る 階 調 解 析 の い ず れ に お い て もDSC毎 の 階 調 特 性 を 表 す 明 度 直 線 の 勾 配 は 同 様 の 傾 向 を 示 し た. 3.2 D-CTSの 結 果 本 報 告 の 基 本 要 件 は,オ リ ジ ナ ル 画 像 とDSCの 再 現 画 像 と に お け る 直 線 状 態 の 保 持 で あ る. 本 報 に お け るD-CTS実 験 の 結 果 は,三 機 種 のDSCに よ っ て 明 度 域 分 割 チ ャ ー トを 撮 影 し,D-CTSのSoftcopy Evaluation な い し は,Hardcopy Evaluationに よ る 明 度 の 変 化 を 示 す 特 性 曲 線 を 得 た. ま ず,D-CTS実 験 で は,市 販 の 等 濃 度 ス テ ッ プ チ ャー トで あ るKodak Gray Scaleチ ャ ー トをDSCに て 撮 影 し,オ リ ジ ナ ル チ ャ ー ト制 作 に 用 い た デ ジ タ ル プ リ ン タ に よ っ て デ ジ タ ル プ リ ン トを 制 作 し,こ の 再 現 画 像 プ リ ン ト をDensitometryに よ る測 定 か ら始 め た.
3.2.1 Kodak Gray Scale像 のDensitometryに よ る 解 析 DSCの 階 調 特 性 を 従 来 か ら の 一 般 的 な 評 価 法 に て 解 析 す る た め,市 販 のKodak Gray Scaleチ ャ ー トを 三 種 のDSCで 撮 影 す るDigital CTSを 行 っ た.
Fig. 9は,濃 度 リ ニ ア ス テ ッ プ チ ャ ー ト(Kodak Gray Scale) をDSCで 撮 影 し,本 研 究 に 用 い る デ ジ タ ル プ リ ン タ で プ リ ン ト し,プ リ ン ト に 再 現 さ れ た 画 像 の 濃 度 を 測 定 し て 一 般 的 な HDカ ー ブ でDSCの 階 調 特 性 を 表 した 図 で あ る. こ の 特 性 曲 線 か ら,DSC毎 の 階 調 特 性 が 濃 度 ス ケ ー ル で の 測 定 に お い て も,高 濃 度 域 に お い て は っ き り と異 な っ て 表 れ る こ とが わ か っ た.し か し,低 濃 度 域 に お い て はDSC毎 の 曲 線 が 重 な っ た.そ の た め,DSC機 種 の 階 調 に 対 す る依 存 性 と し て の 差 は ほ と ん ど表 れ な い こ とが わ か っ た. そ こ で,低 濃 度 域 の 階 調 特 性 を は っ き り と表 す た め に 明 る さ 毎 に 明 度 チ ャ ー ト を 分 割 す る こ と を 試 み た.分 割 し た チ ャ ー トを 構 成 す る た め に,ISOで 定 め ら れ た 黒 白 印 画 紙 の 特 性 曲 線 の 規 格 を 応 用 す る こ と と した.
Fig. 10 ISO densitometric tonal curve to determine ISO speed and range for printing.
Fig. 11 The relation of lightness and reflection density of the full
range chart reproduction on the monochrome inkjet print.
明 度 域 分 割 テ ス トチ ャ ー ト の 明 る さ領 域 の 設 定 は,ISO6846 Photography―Black-and-whitecontinuous-tonepaper―
Determination of ISO speed and ISO range for printing3)を 参 考 に し て 決 め た. Fig. 10にISO 6846の 特 性 曲 線 の 規 格 を 示 し た. ISO6846で は,ハ イ ラ イ ト部 を 表 す 点Tを ベ ー ス カ ブ リ濃 度+0.04,シ ャ ドー 部 を 表 す 点Sは 最 大 濃 度 か ら ベ ー ス カ ブ リ濃 度 を 引 い た 値 の90%と 規 定 し て い る. Fig. 11は,全 域 チ ャ ー トの 明 度 お よ び 濃 度 の 実 測 した 結 果 を 特 性 曲 線 と し て 示 した.全 域 チ ャ ー トを 濃 度 測 定 し て 得 た 特 性 曲 線 をISO6846の 規 格 に 当 て は め て,ハ イ ラ イ ト部 を 表 す 点T,シ ャ ドー 部 を 表 す 点Sを 特 性 曲 線 に プ ロ ッ ト し た. そ こ か ら 明 度 の 直 線 に 向 か っ て 垂 線 を 引 き,交 わ っ た 部 分 を 明 度 に お け る 点T,点Sと し た.そ し て,そ れ ぞ れ そ の 外 側, 換 言 す る と 特 性 曲 線 の 肩 部,お よ び 足 部 に 相 当 す る 部 位 を そ れ ぞ れ ハ イ ラ イ ト レ ン ジ,シ ャ ドー レ ン ジ と し た.さ ら に, 点T,点Sの 間 の 直 線 部 に 相 当 す る部 分 を ミ ッ ド レ ン ジ と し た.
158 日本写 真学 会 誌68巻2号(2005年,平17)
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Fig. 12 The characteristic curves of the Softcopy Evaluation for the reproduced regional chart images on the PC monitor.
(1) shadow chart, (2) mid-range chart, (3) highlight chart. DSCs: •›; Fuji Finepix S2 Pro, •œ; Canon D60, • ; Sony DKC ST-5. た だ し,こ の 条 件 で チ ャ ー ト を 作 成 す る と ハ イ ラ イ ト チ ャ ー ト の 領 域 が 極 端 に 狭 い た め,チ ャ ー ト と し て 機 能 し な い と 判 断 し,点T,点Sの 濃 度 値 に 近 い 全 域 チ ャ ー トの 測 定 部 位 ま で 領 域 を そ れ ぞ れ 広 げ,こ れ ら の 濃 度 値 を そ れ ぞ れ 明 度 に 置 き 換 え た.こ の よ うに し て 明 度 域 分 割 チ ャ ー トの 領 域 は、,ハ イ ラ イ ト チ ャ ー ト は、L*=96か らL*=86,ミ ッ ド レ ン ジ チ ャ ー ト はL*=85か らL*=27,シ ャ ド ー チ ャ ー トはL*=27 か らL*=14と 規 定 した. 3.2.2 明 度 域 分 割 チ ャ ー トのSoftcopy Evaluation 先 に 記 し た 明 度 域 分 割 チ ャ ー ト は,D-CTSのSoftcopy Evaluationを 行 う た め,三 機 種 のDSCで 撮 影 し,PC画 面 上 に 表 示 さ れ た チ ャ ー ト画 像 か ら チ ャ ー トの16段 毎 の デ ー タ レベ ル を 示 す パ ッチ 部 位 のL*値 を 求 め て 特 性 曲 線 を プ ロ ッ ト し た.
Fig. 12は,Softcopy Evaluationで の 三 機 種 のDSCに よ る 各 分 割 チ ャ ー ト撮 影 を 行 っ た 場 合 の 明 度 変 化 の 特 性 曲 線 を 示 し た.三 種 の 分 割 チ ャ ー トは,全 て チ ャ ー トの 最 明 部 がL*=85 か ら 発 し て,直 線 的 に 変 化 し た.そ し て 全 域 チ ャ ー トを 用 い た 場 合 のSoftcopy Evaluationの 特 性 曲 線 と 同 様 にDSCご と に 異 な る 直 線 の 勾 配 を 示 し て い る. そ こ で,ハ イ ラ イ ト,ミ ッ ド レ ン ジ,シ ャ ドー と分 割 した 各 チ ャ ー トの 特 性 曲 線 を そ れ ぞ れ 全 域 チ ャ ー トの 特 性 曲 線 と 比 較 し てDSC機 種 の 階 調 に 対 す る 依 存 性 に つ い て 検 討 した. ま ず,ハ イ ラ イ トチ ャ ー トの 特 性 曲 線 は,DSCの 直 線 の 勾 配 の 序 列 が 全 域 チ ャ ー ト の 特 性 曲 線 と 同 様 の 傾 向 を 示 し た.
次 に,ミ ッ ド レ ン ジ チ ャ ー ト の 特 性 曲 線 は,Fuji Fine Pix S2 ProとCanon D60と の 間 で 直 線 の 勾 配 の 序 列 が 逆 転 した.
シ ャ ド ー チ ャ ー ト で の 特 性 曲 線 は,Fuji Fine Pix S2proと CanonD60と の 直 線 の 勾 配 は 並 行 し,さ ら にSonyDKCST5
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Fig. 13 The characteristic curves of the Hardcopy Evaluation for the reproduced regional chart images on the prints.
(1) shadow chart, (2) mid-range chart, (3) highlight chart. DSCs: •›; Fuji Finepix S2 Pro, •œ; Canon D60, • ; Sony DKC ST-5. の 直 線 の 勾 配 は ほ と ん ど 変 化 を 示 さ な か っ た . 分 割 チ ャー ト を 用 い たSoftcopy Evaluationに お い て も,前 報 で の マ ゼ ン タ チ ャ ー トや 全 域 チ ャ ー トを 用 い た 場 合 と 同 様 にDSCの 応 答 で あ る 明 度 変 化 の 特 性 曲 線 は 直 線 と な り,DSC の 機 種 ご と に そ れ ぞ れ 異 な る こ と が 明 ら か に な っ た .特 に, 本 報 に お い て 注 目 し て い る 各DSCの ハ イ ラ イ トの 階 調 特 性 は,従 来 の 濃 度 ス テ ッ プ チ ャ ー トに 比 べ,明 ら か に 優 位 で あ る こ と が は っ き り と表 れ た. 3.2.3 明 度 域 分 割 チ ャ ー トのHardcopy Evaluation Fig. 13に 明 度 域 分 割 チ ャ ー ト のHardcopy Evaluationの 結 果 を 示 し た.
こ の 結 果 は,前 報 に お い て 明 ら か と な っ た 明 度 変 化 の 直 線 の 勾 配 に 関 す るDSC機 種 の 階 調 に 対 す る 依 存 性 がHardcopy Evaluationの 場 合 よ りSoftcopy Evaluationの 場 合 の ほ う が 明 確 に 表 れ る と い う結 果 と 一 致 し て い る. し か し,先 のSoftcopy Evaluationの 結 果 に 比 べ,DSC機 種 の 階 調 に 対 す る依 存 性 が 表 れ に くいHardcopy Evaluationの 結 果 か ら も 明 度 域 分 割 チ ャ ー トに お け るDSC機 種 の 階 調 に 対 す る 依 存 性 は は っ き り と表 れ,Softcopy Evaluationの 結 果 と 同 様 の 直 線 の 勾 配 の 序 列 を 示 した. 4. ま と め と 総 括 本 報 で は,実 写 実 験 に よ るDSCご と の ハ イ ラ イ ト の 階 調 再 現 の 相 違 を 明 度 域 分 割 チ ャ ー トを 用 い たD-CTSに よ っ て は っ き り と 裏 付 け る こ と が で き た. ま た,D-CTS実 験 の 結 果 か らDSCの ハ イ ラ イ ト の 階 調 評 価 に は,従 来 か ら用 い られ る等 濃 度 ス テ ッ プ チ ャ ー ト よ り も 我 々 の 提 案 す る 明 度 域 を 分 割 し た 等 明 度 の ス テ ッ プ チ ャ ー ト
た. こ れ ら の 結 果 か ら 本 報 の 実 験 で のDSCの 階 調 の 評 価 に は, 対 数 値 で 表 す 濃 度 チ ャ ー ト よ り も 実 数 で 表 す 明 度 チ ャ ー トの ほ うがDSCご と の 階 調 特 性 を あ ら わ す 直 線 の 勾 配 の 差 が は っ き り と表 れ た.こ の こ と は,DSCの 階 調 特 性 を 検 証 す る 手 法 と し て 我 々 が 提 案 す るD-CTSに よ る 階 調 特 性 を 全 電 子 的 に 直 読 可 能 とす るSoftcopy Evaluationが 非 常 に 有 効 な 手 法 で あ る こ と を 改 め て 示 す 結 果 と な っ た. 本 報 で のD-CTS実 験 に よ っ て,DSCの 調 子 再 現 性 を 表 す 曲 線 がDSC毎 に よ っ て 明 ら か に 異 な る こ と を 実 証 す る こ とが で き た.こ の こ と は,DSC機 種 の 違 い が,銀 塩 写 真 シ ス テ ム に お い て,同 一 の カ メ ラ を 用 い,フ ィ ル ム の 種 類 を 変 え た 状 況 に 相 当 す る と い え る.DSCの 選 択 は,ま さ に 従 来 法 に お け る フ ィ ル ム の 選 択 に ほ か な ら な い.そ の た め,デ ジ タ ル 写 真 シ ス テ ム に よ る写 真 制 作 に お い て,DSCの 階 調 特 性 を 定 量 化 す る こ と は,個 々人 が デ ジ タ ル 写 真 シ ス テ ム に お け る 調 子 再 現 シ ス テ ム を 構 築 す る た め に 必 須 で あ る. 本 報 で の 結 果 は,デ ジ タ ル 写 真 の 階 調 特 性 の 検 証 を 進 め る 上 で い ま だ 定 性 分 析 の レベ ル に あ る.
シ ョ ッ トで豊 富 な情 報 を得 る こ とが 可 能 とな る従来 に な い 手
法 で あ り,デ ジタ ル 写 真 の 階 調 特 性 の 定 量 化 に 向 け た 有 効 な
手 法 に な り得 る可 能 性 が あ る.ま た,本 報 で 用 い た チ ャー ト
の 濃 度 域 は,Dvisual=1.70,明
暗 比 が1:50程
度 で あ り,DSC
の ダ イナ ミ ック レン ジの 全 域 を1シ
ョ ッ トで 測 定 す るに は 至
ら ない.そ
のた め,本 報 で は 言 及 を 避 けた シ ャ ドー 部 な どへ
の検 証 に 関 して は,更
な る検 討 が 必 要 で あ る.
今 後 は,本 法 を 銀 塩 写 真 シス テ ム に援 用 し て デ ジ タ ル写 真
シ ス テ ム の階 調 特 性 との直 接 的 な比 較 に 向 けた 検 討,お
よ び
D-CTSの
確 立 のた め の必 須 の条 件 で あ る階 調 特 性 の定 量 分 析
に 向 け て検 討 を して い く.
参
考
文 献
1) 船 生 望 他, 日写 誌, 67 (6), 569 (2004). 2) 船 生 望 他, 日本 写 真 学 会2004秋 季 大 会 要 旨 集, p.78 (2004).3) IS06846 Photography•\Black-and-white continuous-tone paper•\ Determination of ISO speed and ISO range for printing, Ref. No.IS06846-1983(E) (1983).
