ピクセルシフト

ピクセル シフトは、デジタル カメラで超解像度画像を生成する方法です。この方法では、複数の画像を撮影し、各撮影後にセンサーを新しい位置に移動 (「シフト」) します。ピクセル シフトを使用するデジタル カラー カメラでは、これにより、ベイヤー パターンを使用して色を取得する際に生じる大きな制限を回避し、代わりに色の解像度を高めた画像を生成します。また、被写体が静止しているか、追加の計算手順を踏んでいると仮定すると、色モアレのない画像を生成します。この概念をさらに進めると、サブピクセル シフトによって、最終画像の解像度を、画像センサーの指定解像度で示される解像度よりも高くすることができます。

さらに、さまざまな個別のキャプチャが同じ感度で撮影されていると仮定すると、最終的に結合された画像の画像ノイズは、単一のキャプチャよりも少なくなります。これは平均化効果と考えることができます (たとえば、従来のベイヤー パターンを持つ 4 つの個別のフレームで構成されたピクセル シフト画像では、最終的なカラー画像のすべてのピクセルは、緑チャネルの 2 つの測定値に基づいています)。

初期のピクセル シフト カメラである Kontron ProgRes 3012 デジタル カメラは、1990 年代半ばの「Electronic Beowulf」プロジェクトで使用されました (https://www.uky.edu/~kiernan/welcome/1993.htm)。画像は 3000 x 2000 ピクセル、24 ビット カラーでした。当時としては高解像度と考えられていました。

以下のカメラはすべて 1 つのイメージング センサーで製造されているため、あらゆる種類のピクセル シフトにはセンサー全体の移動が必要です。

• 富士フイルム GFX50S II :
  51メガピクセルのセンサーを搭載。ピクセルシフトマルチショットモードでは、イメージセンサーを0.5ピクセルずつシフトして16枚の画像を撮影し、その後200メガピクセルの画像に合成します。^[1]

• 富士フイルムGFX100、富士フイルムGFX100 II : ^[2]
  には102メガピクセルのセンサーが搭載されています。16ピクセルシフトされた画像のシーケンスが400メガピクセルの画像に結合されます。^[3]
• 富士フイルムGFX100S、富士フイルムGFX100S II：^[4]
  には102メガピクセルのセンサーが搭載されています。16ピクセルシフトされた画像のシーケンスが400メガピクセルの画像に結合されます^[5]
• 富士フイルムGFX100IR：
  102メガピクセルのセンサーを搭載。16ピクセルシフトされた画像のシーケンスが400メガピクセルの画像に結合されます^[6]
• 富士フイルムX-H2：40メガピクセルのセンサーを搭載。20枚のシフト画像を合成して160メガピクセルの画像を作成する。^[7]
• 富士フイルムX-T5：40メガピクセルのセンサーを搭載。20枚のシフト画像を合成して160メガピクセルの画像を作成する。^[8]

• Nikon Z8 :
  47.5 メガピクセルのセンサーを搭載しています。高解像度ショット モードでは、イメージング センサーを 0.5 ピクセルずつ移動させて、最大 32 枚の画像のシーケンスを取得し、Nikon の NX スタジオ ソフトウェアで結合できます。

• Nikon Zf :
  24 メガピクセルのセンサーを搭載しています。高解像度ショット モードでは、イメージング センサーを 0.5 ピクセルずつ移動させて、最大 32 枚の画像のシーケンスを取得し、Nikon の NX スタジオ ソフトウェアで結合できます。

• オリンパスOM-D E-M1 Mark II :
  20.4メガピクセルのセンサーを搭載。高解像度撮影モードでは50メガピクセルの画像を生成します。^[9]
• オリンパスOM-D E-M5 Mark II：
  16メガピクセルのセンサーを搭載。高解像度撮影モードでは、イメージセンサーを0.5ピクセルずつ移動させて8枚の画像を撮影し、40メガピクセルの画像に合成します。^[10]

• オリンパスOM-D E-M5 Mark III：
  20.4メガピクセルのセンサーを搭載。ハイレゾショットモードでは、イメージセンサーを0.5ピクセルずつ移動させて8枚の画像を撮影し、50メガピクセルの画像に合成します。^[11]
• オリンパスOM-D E-M1X :
  20.4メガピクセルのセンサーを搭載。このカメラには2つのピクセルシフトモードがあります。(a) 80Mp三脚モードでは80Mピクセルの画像が生成され、(b) 手持ち高解像度ショットモードでは50Mピクセルの画像が生成されます。^[12]
• オリンパスPEN-F：
  20.4メガピクセルのセンサーを搭載。ハイレゾショットモードでは、センサーの位置をサブピクセル単位で継続的にシフトしながら複数の画像を撮影します。これらの画像を組み合わせると、50MPのJPEGファイルまたは80MPのRawファイルが作成されます。^[13]

• OM システム OM-1 : 20MP センサーを搭載しています。高解像度ショット モードでは複数の画像を撮影し、手持ちでも三脚でも使用できます。手持ちでは 50MP のファイルが内部的に生成され、三脚に取り付けると 80MP のファイルが生成されます。
• OM システム OM-5 : 20MP センサーを搭載しています。高解像度撮影モードでは複数の画像を撮影し、手持ちでも三脚でも使用できます。手持ちでは 50MP のファイルが内部的に生成され、三脚に取り付けると 80MP のファイルが生成されます。

• パナソニック ルミックス DC-G9 :
  20.3メガピクセルのセンサーを搭載。高解像度モードでは、センサーを0.5ピクセルずつシフトさせながら、8枚の写真を連続して撮影します^[14]。その後、これらの写真を合成して80メガピクセルの画像を作成します^{[15] 。}

• パナソニック ルミックス DC-S1:
  24.2メガピクセルのセンサーを搭載。高解像度モードでは、センサーを少しずつずらしながら連続して撮影します。その後、これらの撮影画像を96メガピクセルの画像に合成します。^[16]
• パナソニック ルミックス DC-S1R:
  47.3メガピクセルのセンサーを搭載。高解像度モードでは、イメージセンサーを少しずつシフトして8枚の画像を連続撮影し、187メガピクセルの画像に合成します。^[17]
• パナソニック ルミックス DC-S1H
• パナソニック ルミックス DC-S5

• ペンタックスK-70：
  24.3メガピクセルのセンサーを搭載。ピクセルシフトモードでは、センサーを1ピクセルずつシフトしながら4枚の写真を連続して撮影する。その後、これらの写真を合成して「各ピクセルにすべてのカラーデータが含まれる超高解像度の画像」を作成する。^[18]

• ペンタックスKP：
  24.3メガピクセルのセンサーを搭載。ピクセルシフトモードでは、センサーを1ピクセルずつシフトしながら4枚の写真を撮影する。その後、これらの写真を合成して「より正確な色彩とより細かいディテールを備えた高解像度の画像」を作成する。^[19]

• ペンタックスK-3 II :
  24.3メガピクセルのセンサーを搭載。ピクセルシフトモードでは、センサーを1ピクセルずつシフトしながら4枚の写真を連続撮影します。その後、これらの写真を合成して、「より忠実な色再現とより細かいディテールを備えた超高解像度の画像」を作成します。^[20]

• ペンタックスK-3 III :
  25.7メガピクセルのセンサーを搭載。ピクセルシフトモードでは、センサーを1ピクセルずつシフトしながら4枚の写真を撮影する。その後、これらの写真を合成して「ベイヤーパターンをキャンセルし、鮮明さを損なわせるデモザイク処理を不要にした」画像を作成する。^[21]

• ペンタックスK-1：
  36.4メガピクセルのセンサーを搭載。ピクセルシフトモードでは、センサーを1ピクセルずつシフトしながら4枚の写真を連続して撮影する。その後、これらの写真を合成して「ディテールと色彩解像度が向上した」画像を作成する。^[22]
• ペンタックスK-1 II :
  36.4メガピクセルのセンサーを搭載。このカメラには2つのピクセルシフトモードがある。(a)三脚で固定した4枚の画像を1ピクセルずつずらして合成し、47.3メガピクセルの画像にする。(b)手持ちモードで撮影した一連の画像を合成し、47.3メガピクセルの画像にする。この画像は、限られた範囲内で、動く被写体にも対応できる。^[23]

• ソニーα7R III : ^[24]
  には42.4メガピクセルのセンサーが搭載されています。ピクセルシフトモードでは、センサーを1ピクセルずつシフトしながら4枚の写真を撮影します。その後、これらの写真を合成して、色調解像度が向上した42.4メガピクセルの画像を作成します。^[25]
• ソニーα7R IV : ^[26]
  には61メガピクセルのセンサーが搭載されています。このカメラには2つのピクセルシフトモードがあります。(a) 1つ目は、センサーを1ピクセルずつシフトさせた4枚の連続写真を撮影します。その後、これらの写真は61メガピクセルの画像に統合され、色調解像度が向上します。(b) もう1つは、センサーを0.5ピクセルずつシフトさせた16枚の連続写真を撮影します。その後、これらの写真は240メガピクセルの画像に統合され、ディテールが強化され、色調解像度が向上します。^[27]
• ソニーα1 : ^[28]
  には50メガピクセルのセンサーが搭載されています。このカメラには2つのピクセルシフトモードがあります。(a)最初のモードでは、センサーを1ピクセルずつシフトしながら4枚のショットを連続して撮影します。その後、これらのショットは50メガピクセルの画像に統合され、階調解像度が向上します。(b)もう1つのモードでは、センサーを0.5ピクセルずつシフトしながら16枚のショットを連続して撮影します。その後、これらのショットは200メガピクセルの画像に統合され、ディテールが強化され、階調解像度が向上します。^[29]

• ハッセルブラッド H3DII :
  モデル H3DII-39 は 39 メガピクセルのセンサーを搭載し、モデル H3DII-50 は 50 メガピクセルのセンサーを搭載しています。どちらもピクセルシフトモードに対応しており、センサーを 1 ピクセルずつシフトしながら 4 枚の写真を連続して撮影します。その後、これらの写真を 1 枚の画像に合成します。^[30]

• ハッセルブラッド H4D シリーズ:
  モデル H4D-200MS には 50 Mpixel のセンサーが搭載されています。このセンサーには 3 つの異なるピクセル シフト モードがあり、(a) わずかにずらして撮影した 6 枚のショットのシーケンス、(b) センサーを 1 ピクセルずらした 4 枚のショットのシーケンス、(c) センサーを 0.5 ピクセルずらした 4 枚のショットのシーケンスを撮影します。3 つのモードで撮影された画像は、その後 200 Mpixel の画像に結合されます。^[31]

• ハッセルブラッド H5D シリーズ:
  H5D-50c MS と H5D-200c MS の両モデルには 50 Mpixel センサーが搭載されています。このセンサーには 2 つの異なるピクセルシフトモードがあり、(a) フルピクセルとハーフピクセルの移動を伴う 6 ショットのシーケンス、(b) センサーが正確に 1 ピクセルずつシフトされる 4 ショットのシーケンスを撮影します。両方のモードで取得された画像は、その後 200 Mpixel の画像に結合されます。^[32]

• ハッセルブラッド H6D-400c MS :
  モデル H6D-400c には 100 Mpixel のセンサーが搭載されています。このカメラには 2 つの「マルチショット モード」があり、1 つは 4 ショットのシーケンスで構成され、もう 1 つは合計 6 ショットで構成されます。どちらの場合も、ショット間でセンサーを 1 ピクセルずつ移動して、各ピクセルの実際の色データを取得します。6 ショットのマルチショット モードでは、2 つの露出が追加され、センサーが水平方向に 0.5 ピクセル、垂直方向に 0.5 ピクセルずつ再配置されます。4 つのマルチショット画像から 100 Mpixel の画像が生成され、6 つのマルチショット画像が結合されて 400 Mpixel の 16 ビット TIFF 画像が生成されます。この画像は解像度 23200 x 17400 ピクセルで、サイズは 2.4 GB です。^[33]

• JVC GZ-HD3 ^[34]
• JVC GZ-HD7 ^[35]

• ピクセルシフト

• 「Pentax K-3 II レビュー - ピクセルシフトレゾリューションモード」。Imaging-Resource.com 。 2019年7月28日閲覧。
• 「ペンタックスのピクセルシフト技術は使う価値があるか？」DigitalRev. 2016年5月16日。 2019年7月28日閲覧。