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2013-02-11

人の目

人間の目は光の三原色のうち青に対する感度が弱い事が知られている。このため、赤・緑に較べて青の色分解能は低くても画質に与える影響が少ない。このことより、赤・緑に6ビットずつと青に4ビットの計16ビットで色を表現したり、赤・緑に3ビットずつと青に2ビットの計8ビットで色を表現するという事もしばしば行なわれる。これらの色表現は16ビットトゥルーカラー、8ビットトゥルーカラーと呼ばれる事がある。また、赤と青に5ビットずつ、緑に6ビットを割り当てたものや赤・緑・青に5ビットずつ割り当てたものはハイカラー (high color)と呼ばれる。

一般には、人間の目はおよそ1000万色を見分ける能力があると言われている。色解像度が24ビットあると、224=16,777,216色を表現できる事になり、これは人間の目の特性を超える。しかし、上記のように色によって人間の目の色分解能は異なり、赤は10ビット程度無いと足りないとする研究結果もある。このため、映画用の画像作成などの色再現性を重視する場合には、赤・緑・青それぞれに10ビットずつを割り当てた30ビットの色解像度をもつデータを用いる事もある。

人間の目は視野の外側に行くほど視力が低下する構造になってます。そのために絵画や写真を鑑賞するときは、視力の高い部分の中央部分に収まるようにして鑑賞しようとする傾向になります。なので視野角45度に一致する領域が構造上はっきり見えるようになっているので写真等を鑑賞する場合は、鑑賞対象が視力の高い 45 度の視野角に収まるような距離で鑑賞することです。これをカメラでいうなら50mmレンズが画角が人の目にもっとも近いといえます。

ここで写真を A4 サイズの用紙に、アスペクト比 3:2 でフルサイズで印刷してみます。すると写真の大きさは、290×193mm となって、八つ切印画紙(216×165mm)より一回り大きいサイズになります。これを視角 45 度で鑑賞するための距離を求めてみると約 43cm です。

さて鑑賞距離を 43cm とすると、この距離で視力1 の人間が識別できる間隔は 0.12mm となって

写真の大きささ 290×193mm

識別可能間隔を 0.12mm haichi

すると、写真の各画素がこの間隔以下で配置されていれば、視力1.0の人は、1つ1つの画素を識別できないことになって、この間隔で 290×193mm の領域に画素を配置すると、画素数は 2,370×1,580 となります。

人間の目で写真を鑑賞する場合の必要最低限の画素数

2,400×1,600≒ 380 万ということになるそうです。

写真を撮影する場合には、1 つの点が何色であるかを識別するためには、3 原色分解を行わなければならないので、デジタルカメラの単板式の撮像素子ではフィルターの配置(ベイヤ(Bayer)配列)で 3 原色分解を行っています。

フィルター配置では、緑のフィルターの数が 2、赤、青、それぞれのフィルターの数が 1 の比率になっていてこれは、色に対する人間の目の解像度が、緑で高く、赤、青に対してはそれほど高くないため 、緑のフィルターの数を他より増やしているので現在のやり方であれば、カラーにするためには、画素の数を 2 倍にすればよいことになる。



網膜には以下の2種類の視細胞があります。


錐体 色を知覚する。SML(RGB)の3種類がある。600万個。
杆体 明暗を知覚する。1億2000万個。

RGBで1画素なので、錐体は200万画素です。
杆体は、白黒1億2000万画素でしょうか?

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