進化を続けるスマホのカメラ機能
こんにちは、今回は一度は考えたことがあるだろうこの問題について書いていこうと思う。
我々が携帯電話やスマートフォンを常時持ち歩き、その付加機能のうちの一つにカメラが搭載されて久しい。
いうまでもなくメイン機能は電話機でありその信頼性が最重要項目なのだが、買い手には伝わりづらい。対して、画素数など数値としてわかりやすく差別化できるカメラ機能は、スマートフォンにとって今や無視できないアピール機能の一つであるといえる。
事実、iPhoneをはじめとした多くのスマートフォンがカメラ機能を執拗にアピールしていることからもそれを感じることができる。
そして、そのカメラ性能は日々進化を遂げて、今やデジタルカメラを持ち歩くのが馬鹿らしいとさえ思えるほどである。
すると当然の疑問がわき出てくる。何で写真を撮るために大きくて重いデジタル一眼カメラを持ち歩く人がいるのだろう。スマホで撮ればいいじゃない。スマホでは撮れない写真があるのか。
そんな安直な疑問を質問板に書き込もうモノならば、たとえ明らかに釣りだとしても、大盛況となっている模様である。
そのため、本ブログではいくつかの視点から見ていくこととしよう。
結論として、デジタル一眼で撮れる写真は、スマホでも撮れるが、デジタル一眼は必要な人もいる
さっそく結論から書いてしまったが、どういうことかといえば、デジタル一眼カメラもスマホのカメラ機能も極端に言えば構造は同じだからである。
どちらも内部にイメージセンサーという受光素子をもち、取り入れた光の情報を電圧に変換し、画像データとして記録している。
つまり、同じ原理を使用しているものなのだから、どちらも同じ入力があれば、同じ出力が得られる（写真を撮れる）こと自体は明白である。
そんなはずはない。確かに、そう思われる方も多くいるだろうから、次にその理由を考えてみる。
写真を撮る原理は同じだが、デジタル一眼カメラもスマホのカメラ機能で一体何が違うのか。
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撮影の原理以外は、ほぼ全部違う
これまた言うまでもないことだが、前述の撮影原理を除き、どこが同じなのか探すほうが難しいほどである。
最大の違いは、いうまでもなく機器の大きさである。
私もモノづくりをしていて強く思うのが、大きさ、重さへの軽視する人が多いことである。
車や家や時計などは、無駄に大きいものを望む傾向があるのに、カメラやパソコンなどは、無駄に小さいものを望む傾向を感じることが多い。
これは感情的には理解できるが、モノづくりの視点からは理解に苦しむ内容である。
なぜその大きさが必要なのかをより真剣に考えたほうが良いと思っている。
モノには要求される機能に対して、適切な大きさや重さがある、大きすぎても小さすぎても問題が生じる。
それはモノのポテンシャルであり、ごまかしは一切通用しないトレードオフの関係なのである。
今回の例でいうと、スマートフォンやノートパソコンは、要求機能に対して小さすぎるのである。
ではなぜ、実際にはこんなにも小さくできているのか。それは数値に現れない性能、販売に影響しない機能などを削って小さくしている、ただそれだけである。
無理な大きさに無理な機能を詰め込んだ結果として、すぐに熱くなったり、フリーズしたり、電池の消耗が激しかったり、故障率が上がったり、寿命が短くなったりする信頼性の低いスマホが出来上がるのだ。
しかしながら、スマホは2年使えればいいようなモノであると解釈するなら、それも間違いではない。
ここまで書けば、改めて書く必要はないが、必要な大きさ、重さのデジタル一眼カメラは、それに見合った機能と信頼性を備えている。
光学設計（カメラレンズ）は小型化が難しい
モノの大きさや重さはポテンシャルであり、機能とのトレードオフであると書いたが、原理原則に近くなるほどそれを強く感じることができる。カメラでいえばその最たるものが光学設計である。
光は速度やふるまいが決まっていて（知られていて）、これを変えることは容易ではない。
同じ性能のレンズを作ろうと思うとほぼ同じ構成のレンズ群が出来上がるだろう。
だからこそ○○型レンズなどといった基本型があったり、１０年以上も基本構成を変えないレンズがあったりするのだ。
それでもカメラレンズを小さくしたければ、F値を小さく（暗く）するかイメージサークルとセンサーサイズを小さくするのが簡単である。
これで、スマホのカメラ機能の道筋が見えてきたかと思う。
小さなイメージセンサーに最小限の短焦点レンズを搭載して、カメラの小型化を図っているのである。
受光面積はカメラのポテンシャル
小さなイメージセンサーと大きなイメージセンサーで何が違うのかといえば、受光面積が違う。
スマホのカメラは単純に取り込める光量が少ないのである。
カメラでいう取り込める光量は車で例えると排気量のようなものでポテンシャルそのものであり、単純に受光面積に比例する。
ターボ付きの軽自動車でも大排気量車でも高速道路を100km/hで走行することや100馬力を発生させることは自体は難しくないが、排気量が大きい車のほうがより容易に同様の結果を得ることができるし、その限界も高いことは当たり前である。2倍の出力を得たいなら2倍の排気量にするのが簡単である。
ここでは車を例にしたが、要するに私のようなアマチュアが写真を見る程度ではスマホで十分なことが多いということである。
およそ、通常はスマホで写真を見るだろうし、最も大きく写真を見る場合でもパソコン画面かテレビ画面くらいではないだろうか。
スマホならL版写真と同等以下の大きさだし、パソコン画面ですら4K（800万画素）程度ではないだろうか。
デジタルカメラが600万画素を超えたあたりから、フィルムカメラと同等以上といわれてきたくらいだから、2K～4Kあたりを想定して、200～1000万画素くらいがアマチュアの使用できる範囲といえるだろう。
代表的なスマホであるiPhoneのカメラは、ハイエンドを除いておおよそ1200万画素となっている。
この画素数があれば、撮影データを1/6にデジタルズーム（切り取り処理）をしても2K同等の画素数を確保することができることになる。
スマホのカメラ機能向上に対するアプローチの変化
ここまで、必要な機能を満たすためには大きさと重さが必要だと書いてきたが、一方で厳しい条件は新たなイノベーションを生み出す土壌ともなることがある。
前述通り、スマホの最大の問題はそのスペースの少なさであり、それによる光学スペース、つまりは十分な大きさのレンズとイメージセンサーを搭載できないことであった。
それに対し、イメージセンサーの画素数を増やすことと、感度を上げること、それによるノイズ対策や画像処理技術で対応してきた。
そうすることで、小型の広角レンズとデジタルズームという形でカメラ機能を実現してきたのである。
しかし、それにもすぐ限界が訪れる。画素ピッチ（画素サイズ）やノイズ対策にも限界があるからである。
すると巨大なマルチカメラ+レンズを搭載したスマホが登場する。正直そこまでするのかとおもった次第である。
光軸方向にスペースがないならこっちに広げればええんやんけーといった声が聞こえてきそうである。
とりあえず、マルチカメラで物理的な受光面積を増やし、後で処理すればいいんだという考え方である。
複数のイメージセンサーを搭載したデジタルカメラやレンズを複数持ったカメラも以前から存在してはいたが、スマホに搭載され普及させたのは驚きであった。
この辺の情報処理技術、ノイズ処理はスマホの開発陣がデジタルカメラ開発陣の数枚上手であるだろうと推測する。
このように、デジタル一眼カメラとスマホのカメラ機能は、それぞれ異なるアプローチで進化をしてきたのである。
デジタル一眼が必要な人の見分け方
そんなことはどうでもよくて、結局、私はデジタル一眼を買ったほうがいいのか知りたい。そんな声も聞こえてきそうである。
そんな人は、まずはスマホのカメラで撮りたいものを撮ってみるといいだろう。
その結果に満足できるのであれば、デジタル一眼は不要である。
その結果に不満であれば、どんな写真が撮りたいのか、それはデジタル一眼で可能であるのかを調べて、デジタル一眼を検討してみるのもありかと思う。
今回は、ここまでとする。
本記事がステキなカメラライフの一助になれば幸いである。
それではまた。
まとめ
- デジタル一眼で撮れる写真は、スマホでも撮れる
- デジタル一眼が必要な人もいる
- デジタル一眼カメラとスマホのカメラ機能は撮影原理以外は別物
- カメラレンズは小型化が難しい
- 受光面積はカメラのポテンシャル
- 撮りたい写真で必要な機材が決まる
