スマホカメラでズームすると画質が荒くなる理由!

iPhone11が発表されても6を使い続けています、サイトーです。

iPhoneに限らず、スマホに搭載されているカメラでズームすると画質が荒くなりますよね?
虫眼鏡や顕微鏡を使って拡大すると普通に見えるのに、スマホのカメラで拡大すると画質が荒くなる理由を知っている方は割と少ないんじゃないでしょうか?

このように画質が劣化する現象は、研究室に所属して研究を進めていく学生にとってはできうる限り避けたい現象だと思います。
また、授業で黒板に書かれた文字を判別するためにスマホカメラを使う学生にとってもかなり重要な問題となっているのではないでしょうか。

答えを先に言うと、スマホカメラではデジタルズームしか出来ないために画像を拡大すると画質が荒くなります。
もっと言うと、スマホカメラに使われるレンズは単焦点レンズであるためにズーム手法がデジタルズームに限られてしまうのです。

今回は、同じ「ズーム」でも採用している方法によって画像にどんな違いが出てくるのか、どうして同じズームでも違いが出るのかについて解説をしていきたいと思います。

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ズームの種類

一言でズームと言ってもその手法には種類があり、大きく光学ズームデジタルズームの二つに分けられます。
この単語を覚える必要はありませんが、カメラを趣味にしたい方や研究室に所属しているような学生は違いを理解する程度は必要となると思います。

では、それぞれの手法における仕組みや具体例を挙げていきます。

光学ズーム

光学ズームはズームレンズ(標準レンズ)と呼ばれるレンズを使用した場合に出来るズームで、複数のレンズの距離を調整することで拡大した像を得るズーム方法です。

カメラマンが持っているような大きなカメラで、先端のレンズの長さが変化しているのを見たことはありませんか?
あれは、ズームの方法がレンズ同士の距離を調整することによるものだからです。
因みに人間の目も光学ズームです。

光学ズームでは、レンズの能力の範囲内ならばどれだけズームしても画質の劣化が起こらないというメリットがあります。
逆に、光学ズームをするためには光学ズームに対応したレンズを購入する必要があるというデメリットも同時に存在します。

光学ズームに使用するズームレンズはこんな感じのレンズです。

富士フィルムのミラーレス一眼 X-T10

判別法としては、レンズに書かれている数字が○○-××のように幅を持っているかどうかが判断基準になります。
このレンズは18-55と書かれているので、焦点距離を18nm~55nmの範囲で調整できるズームレンズであり、光学ズームを行うことができるタイプであることが分かります。
これが幅を持たないと単焦点レンズと呼ばれ、後述するデジタルズームしかできないものになります。

デジタルズーム

デジタルズームは先述した単焦点レンズを用いて撮影された画像に用いられることが多い方法で、今ある画像の一部を引き延ばすことでズームする方法になります。

スマートフォンに付いているカメラはレンズが飛び出したり引っ込んだりしないですよね?
つまり、焦点距離が変化させられないレンズを使っているため光学ズームができない、即ちスマホのカメラは画像を引き延ばす以外に拡大させる方法が存在しない状態であるということです。

光学ズームはレンズが光学ズームに対応している必要がありますが、デジタルズームはどんなレンズでもズームすることができるメリットがあります。
ただ、ズームの倍率を上げていくにつれて画質が劣化するというデメリットも同時に存在します。

デジタルズームに使用する単焦点レンズはこんな感じのレンズです。

まぁ普通にiPhone6のカメラレンズです。
流石にここからレンズがうにょうにょ動いたら簡単に壊れちゃいますから、デジタルズームを採用するのは仕方ないですね。

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まとめ

今回は「レンズの違いに起因する画像の拡大手法に対する影響」についてまとめてみました。

なんか仰々しい書き方になりましたが
Q. なんでスマホカメラでズームすると画像が荒くなるの?
A. 画像を引き延ばすズームの方法だからだよ!
ってことです。

ちなみに、スマホでも画質を落とさずにズームしたい(=光学ズームをしたい)場合は、後付けで光学ズーム用のレンズを買うしかないです。

正直、後付けでレンズ買って無くすくらいならコンパクトなデジカメを買った方が飽きた時に売れる分マシな気がしますが…

今回はこんな所で失礼します。

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