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- A. 日本の家庭で見るテレビは、1秒間に30枚の絵を作って電波を使って送受信し、テレビジョン受像器で映し出しています。そしてテレビは一筆書きのように左上から右に、一段下がって左から右という形で1/30秒の間に1枚の画像を作っています（カラー画像の場合は、1/29.97秒）。これを走査（そうさ：scanning）と言います。厳密に言うと、30枚の絵は2つに間引きされた絵を合成して構成されているので、テレビ画面は1秒間に60枚（60フィールド）の絵を作っています。つまり1枚の絵を作るのに半分の画面を二回にわたって送って画面を構成しています。これをインタレース：Interlace = 編み合わせる、と言っています。なぜこのような難しい走査を行っているのでしょう。これには歴史的な伏線があります。テレビ画面（といっても、ブラウン管での話）の走査する状況を想像してみましょう。テレビ画面を作るのは1本の電子ビームで、これを左上から右下に走査して照射ビームのエネルギー密度で画面明るさを決めています。左上の最小の画像スポットと左下の画像スポットでは1/30秒（33.3ms）の時間遅れがでます。通常、蛍光面は電子が当たって明るく光って暗くなるまでの時間（残光時間）は、数ミリ秒から数十ミリ秒です。こうした蛍光剤を使用したテレビ画面では電子ビームが当たっている所だけが明るくなって電子ビームが走り去ると急速に明るさを失って暗くなります。この明るさの変動を1回の走査で抑えるのが難しくて解決策の一つとして2回に分けて画面を走査して画面のチラツキを抑えようとしたわけです。
- このチラツキのことをフリッカーと言います。NTSC方式では1/30秒で電子ビームが上から下まで一筆書きをする場合、上の画面と下の画面で発光している蛍光時間差が減衰時間よりも長いため、画面がチカチカするフリッカーを抑えるため、粗い画面（第1フィールド）を最初に出して2番目（第2フィールド）で仕上げるという方式をとっているのです。これらの取り決めは1950年代にNTSC = National Television System Committeeとして米国で規格化され、カナダ、日本、韓国が採用しました。英国、ドイツなどの欧州はPAL（Phase Alternation by Line）という別の規格を採用しています。NTSCの詳しい説明は、本ページQ23を参照して下さい。
- 一般的なテレビを論ずるときは、放送局から放送電波で送られてくるテレビ信号（放送用テレビ信号）と、8mmビデオカメラなどで録画して再生するビデオ信号の2種類あることに注意して下さい。放送用のテレビ信号は厳しい規格で出来上がっています。これを守らないと映像を受信できなくなってしまいます。放送信号は電波で飛ばすため90MHz以上のRF（Radio Frequency）搬送波信号と呼ばれる基本信号に映像信号を重畳（ちょうじょう = 重ね合わせる）させます。ビデオ信号は電波で空中を飛ばす必要が無く、放送信号に比べれば限られた範囲での使用のため独自の規格を作ることができます。R.G.Bビデオ信号（赤、緑、青の三原色カラー信号を個々に独立して発生するビデオ信号）、ビデオのS-VHS、コンピュータのビデオ信号などはこの一例です。また最近はコンピュータの発達によってコンピュータの独自の規格VGA、SVGAという規格ができたり、デジタルカメラの台頭でDV（Digital Video）フォーマット、BMP（Bit Map）やTIFF（Tagged Image File Format）、JPEGなどの画像フォーマットに直接記録するための読み出し方式も出てきました。
- コンピュータモニタの仕様を見ますとSVGA、75Hz、ノンインターレース方式などという記述があります。これは1280x1024画素を1秒間に75回の割合で一気に描画できる能力をもったモニタであるという性能を示しています。75秒分の1で画面の任意の位置に電子ビームが当たっても人間の目で見て画面全域に渡って濃淡の差がわからないことを表しています。こうした高性能モニターが現れたのはここ1990年代後半のことです。2000年からは液晶モニタが普及しはじめ、パソコンの画面はほとんどと言っていいくらい液晶モニタに変わりました。液晶モニタの恩恵をうけてノートパソコンが普及しました。
- A. 想像してみて下さい。｢写ルンです｣を買って子供の運動会の写真を撮ろうとします。最近はCCD カメラによるデジカメになるでしょうか。フィルムを巻き上げて撮影ボタンを押す。かけっこの瞬間をできるだけたくさん撮りたいのですが、せいぜい2秒に1回程度の撮影が限界でしょう。Nikon等のような35mmフィルムライカサイズのカメラでは、カメラに電動モータがついていますので少したくさんの連写ができます。これだと1秒間に5枚から8枚の撮影ができます。しかし、これらのカメラでは滑らかな連続画像を得ることは期待できません。
- A. 米国のエジソン、フランスのルミエール兄弟が発明した映画カメラは、1秒間に16枚の撮影を行っていました。この撮影速度は経験的に求めたものです。人間の眼は残像機能を持っていて、フラッシュのような閃光で実験を行うと1/10秒以下のフラッシュ時間では短いか長いかの区別がつかないそうです。どれだけ短いフラッシュでも暗闇で照らされた像は、脳に視覚映像としてしばらくの間記憶しているようなのです。この残像は、はたして網膜に輝度値として残っているのか、はたまた大脳の視覚を司る細胞でメモリされるのかよくわかっていません。いずれにしても映画の撮影速度（当時は撮影速度=映写速度）は人間の残像の視覚特性から経験的に求められました。このぐらいの枚数で撮って同じ速度で映写すれば像が動いて見えるだろう、という具合です。最初は、10コマ／秒で始められた映写速度も、物体の動きが滑らかでないため16コマ／秒に落ち着きました。フィルムの消費量を抑えたいため、撮影速度はできるだけ低く抑えたかったのです。映画フィルムの端に音を入れるようになると16コマ／秒ではどうしても音質が不安定になり、最終的に24コマ／秒に落ち着きました。これが世界標準になりました。従って、「釣りバカ日誌」の映画も、「ターミネータ2」も、最近話題の「タイタニック」、「スターウォーズ Episode1」も24コマ／秒で撮影して映写しています。映画初期の無声映画「チャップリン」は16コマ／秒で撮影していました。映写の24コマ／秒は規格ですが、撮影における24コマ／秒は通常の撮影速度であって、スローモーション映写を目的とした撮影では48〜96コマ／秒で撮影されることが多くあります。
- A. 1秒間に100枚以上撮影できるカメラを｢高速度カメラ = ハイスピードカメラ｣と呼んでいます。今のところ、20,000,000コマ/秒までの高速度カメラが市販されています。また、CCDシャッタカメラ4ヶを光学的に1つに集めて光軸を同じにし、4台が同じ被写体をとらえられるようにして、少しずつ撮影のタイミングをずらしながら100,000,000コマ/秒までの撮影を行う装置もあります。高速度カメラは、次々に画像を撮影をしなければなりませんから、フィルムであるならフィルムを速く送る機構を考えなければなりません。高速度ビデオカメラなら録画するビデオテープ、撮像するビデオカメラを同期させて速く走査し記録しなければなりません。高速度カメラの歴史的なエピソードは高速度カメラの「歴史背景とトピック」を参照下さい。
- A. たった1枚の写真よりも一度にたくさんの映像を見た方が現象を良く理解できます。たしかに、1枚の決定的瞬間は非常に魅力的な情報を与えてくれますが、それを得るためには数多くの試行錯誤を経て撮影を行わなければならず、努力と忍耐が要求されます。現象を科学的にとらえようとするとき、肉眼では認識し得ない速い動きに数多く出会います。これを理解するためには映像が最も手っ取り早い方法です。写真計測の出発点であった英国の写真家エドワード・マイブリッジの馬の疾駆写真も、人間の目では捉えられなかった4つ足が宙に浮く瞬間をとらえることが目的でした。1/1000秒（1ms）、1/1,000,000秒（1μ秒）で終わってしまう現象も数多くあります。それらの複雑に絡み合った現象を解き明かして行く過程では、高速度カメラは必要不可欠な装置になります。宇宙開発、原子力開発、自動車安全実験、製造ラインでのマシントラブル、スポーツサイエンスなど分野は多岐にわたっています。詳細は、画像計測事始め、歴史背景とトピックを参照して下さい。
- A. カメラレンズをカメラ本体を装着する部位をレンズマウントと呼んでいます。レンズマウントは大きく分けてねじ込み式のスクリューマウントとワンタッチで装着するバヨネットマウントタイプの2種類があります。よく使われているレンズマウントには、
- ・F-マウント（エフ・マウント）
- ・C-マウント（シー・マウント）
- ・ENGマウント（イーエヌジー・マウント）
- ・アリマウント
- 等があります。レンズマウントはいろいろなレンズをカメラに取り付ける際に簡単に装着できるように考え出されたもので、カメラメーカーが主導になって作られました。カメラメーカ間では同じマウントでレンズを作ろうという機運がなかったので、カメラ毎にマウントが作られるという歴史的な経緯をたどっています。したがってレンズマウントはカメラメーカ、レンズメーカーが強い力を持っていた所が生き残っていると考えて良いでしょう。現在、我々の世界では、ニコン（旧日本光学）が開発したF-マウント、16mm映画フィルムカメラ用に開発され産業用テレビカメラ（多くの高速度カメラ）に採用されているCマウント、放送局用のビデオカメラに採用されているENGマウントの3種類を覚えておけば良いでしょう。また、これらのマウントも時代の変遷とともに変更を余儀なくされてきました。
- ■ F マウント
- たとえば、ニコンが開発したFマウントは1959年にニコンFという一眼レフフィルムカメラに採用されました。以後43年が経っています。その間、広角レンズの登場、オートフォーカスの開発とレンズマウントを介してレンズに情報を送ったりもらったりする機構が追加されました。それでもFマウントという規格を守りながら時代の要求に対応したのです。したがってFマウントと言っても差し障りのない範囲で構造が変更されています。
- なぜ我々の高速度カメラ、産業用ビデオカメラでFマウントが使われるのでしょうか？ ペンタックスKマウントでも良いでしょうし、キャノンマウントでもミノルタマウントでも、はたまたライカマウントでも良さそうなのに我々はFマウントを良く使います。私が想像するに以下の理由によっているものと考えます。
- 1. 1960年代から交換レンズ用として日本光学（現ニコン）が発売していたレンズは品数が多く、
- 品質も良かった。
- 2. 16mm映画カメラ、高速度カメラを使うユーザは研究者が多く、研究室には多くのニコン
- レンズがあった。
- 3. ニッコールレンズ（Fマウントを装備したニコンレンズ）は、F-Cマウントというアダプタ
- を使ってユーザーが簡単にCマウントレンズに変換して流用することができた。
- 4. 長い間マウント構造を変更しなかったのでユーザが安心して使うことができた。
- ■ C マウント
- Cマウントは16mm映画用レンズとして登場した古い規格のレンズマウントです。マウントはねじ込み式で、ネジの呼び径とピッチがインチサイズになっています。古い古い規格のレンズが現在も生き続け、昨今のデジタルカメラの興隆でますます盛んに作られているレンズです。Cマウントレンズは、ねじ込み口径が1インチ（φ25.4mm）でピッチが1インチあたり32山という規格です。当時、Cマウントの他にもどうもAマウント、Bマウントというのがあったようです。その規格はどのようなものかわかりませんが、Dマウントというのもありました。Dマウントは8mmフィルムカメラ（8mmビデオではない、8mmフィルムカメラ）ように作られたレンズマウントで、口径が5/8インチ（15.875mm）で1インチあたり32山のピッチをもったスクリューマウントです。
- いずれにしても、時代の流れの中でCマウントが生き残った、というわけです。ただ、最近はCCD撮像素子（CMOS撮像素子）サイズが小さくなってCマウントレンズでも撮像素子サイズによって使い分けているレンズが多くなっています。例えば、1インチタイプ用レンズ、2/3インチタイプ用レンズ、1/2インチタイプ用、という具合です。小さいサイズの撮像素子用のレンズで大きい撮像素子を持ったカメラに装着すると撮像面の周辺が写らない（イメージサークルが小さいためにケラレる）という不具合が生じます。
- また、同じCマウントレンズの仲間でもっと小型にレンズを設計するために、フランジバックを短く詰めたCSマウントレンズが登場しました。フランジバックとは、レンズのマウント部の付け根（ここをレンズのフランジという）から撮像素子面までの距離のことを言います。この距離はレンズを無限遠（∞）にした状態で表します。CSマウントレンズは、1/3インチ、1/2インチフォーマットの小型CCDの対応のために生まれたコンパクトなレンズマウントで、ネジ径は1インチで32山とCマウントと同じですが、フランジバックが12.50mmとCマウントレンズより5.026mmほど短くなってます。
- ■ ENG マウント
- ENGマウントとは、放送業界の3CCDカラービデオカメラズームレンズ用に採用されたバヨネットタイプのマウントです。このマウントレンズの特徴は、カメラレンズと撮像素子の間に分光プリズム（ダイクロイックミラー）が入っているため、Cマウントレンズではフランジバックが短く流用できないためフランジバックが長くて、ダイクロイックミラー分光に優れたズームレンズ用に開発されました。ソニーと日本ビクターがそれぞれ独自のバヨネットマウント式ENGマウントを開発しレンズメーカがズームレンズを供給していましたが、近年ではENGマウントと言えばソニーの2/3インチバヨネットマウントレンズをさすようになりました。
- A. デジタルという言葉が使われる根底には、デジタルでないものがあることを意味しています。時計にしても、デジタル時計が製造される以前にはアナログ時計がありました。振り子形式のネジ巻き時計がアナログ時計と言われているものです。もっと古くは日時計、砂時計、水時計があります。デジタル時計は、電子回路によってパルスを発生して時を刻むものです。時計の中に水晶発振子が入っていて水晶の正確な発振パルスで時を刻み、そのカウントを数値表示するものです。音楽録音にしても音声信号の強度を磁性体テープに磁力の強弱に変換させる記録方式をアナログ録音といい、音声の流れを細かく区切って音の強さを数値に置き換えて数値データをそのまま記録する方式をデジタル録音と言います。
- カメラもデジタルカメラの前はデジタルでないカメラがありました。ハロゲン銀を使ったフィルムがデジタルでないカメラでした。テレビで言うなら1/2インチのVHSテープに録画した映像信号がアナログビデオ信号でした。デジタル映像はコンピュータ（デジタル電子技術）の進歩とともに急速に発展します。音声信号のデジタル化は、音の強弱を時間軸に従って細切れ（サンプリング）したように、映像は一枚の画像を細かいメッシュに区切って一つ一つのエレメントで構成するようにしたことです。その一つのエレメントを画素（がそ=pixel、ピクセル）と呼びました。画素は座標位置と濃度（色）情報が数値で決められています。濃度（明るさ）情報は、通常は黒を0とし白を255として8ビットの階調にわけて数値化しています。カラー情報は三原色の明るさをそれぞれ8ビットで割り当てますので総合すると3ビットの3倍の24ビットの色情報lとなります。
- このようにして画像を細かくメッシュ状にわけて数値化することによりデジタルが像を作るようになりました。デジタル画像の大きな特徴は、保存、およびコピーしても画像の劣化がないということです。そしてパソコンでの保存、再生、離れた場所への通信と威力を発揮し、現在（2006年）では画像と言えばデジタル画像をさすことが当たり前のようになりました。仕事で写真を残す際にも家庭でアルバムを作る時もデジカメを使って、CDやDVDにデジタル画像を保存する時代になったのです。
- A. 写真などの画像はみなさんの身近にあるので画像をどのように保存するかはおおよそ理解できると思います。画像ファイルは、幾多の歴史的変遷を経て淘汰され標準化されて来ています。
- デジタル画像が普及する前は、銀塩フィルムカメラによる画像の保存が一般的でした。35mmフィルムカメラや印画紙に焼き付けたもので保存を行っていました。1990年以降、コンピュータの発展とCCDカメラの普及によりデジタル画像が急速に普及しました。
- A. 正直なところ、一般的な用途ではフィルムの利用価値はほとんど無いと言えるでしょう。（銀塩）フィルムの利点よりもデジタルカメラのメリットの方が圧倒的に大きいのです。そのもっとも大きなものは簡便性とリアルタイム性です。研究開発分野では、現像工程が必要なフィルムカメラは決定的な欠点と言えます。デジタルカメラの解像度が400画素程度に上がって来た時点でフィルムカメラの役割が無くなり、カラーで10,000コマ/秒の撮影ができるデジタルカメラが登場した時点がフィルムによる高速度カメラの終焉の時でした。
- 計測分野で（銀塩）フィルムが使われているのは、航空写真です。航空写真は120mmx120mmのフィルムに高精細な地上表面の写真撮影を行います。フライトコストもかかることから、これだけの解像力で一度に写真を撮っていくデジタルカメラはまだありません。解像力を限定した撮影においてはデジタルカメラが使われています。
- このように、現在のところフィルムカメラの利点は電源を必要としないカメラ撮影、ラージフォーマット（画面サイズが大きいフィルム）がフィルムカメラの生き残っている分野と言えます。
- A. デジタル画像で作った映画やコマーシャルを観ていると、なんだってアリです。正直なところ、一般的な用途ではフィルムの利用価値はほとんど無いと言えるでしょう。計測分野でもほとんどデジタルカメラです。
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この式は、Mの値が大きいほど必要照度が高い（明るい被写体）ことを表しています。Mの値が大きいとは撮影倍率が高いことですから顕微鏡撮影などの小さな被写体を拡大して撮影することを意味します。また、Fの値が大きいほど高い照度が必要です。これは、カメラのレンズを絞れば絞るほど光を強くしなければなりません。逆にTの値が大きいほど必要照度は小さくてすみます。Tの値は露出時間ですから、露出時間が長いほど暗い被写体で良いことになります。ASAは、フィルム感度（ビデオカメラでは撮像素子感度）を表し、この値が大きいほど高感度になりますから被写体照度は小さくてすみます。これらのパラメータで必要照度がきまり、235という係数はフィルム感度値との関連から実験的に求められた値です。映画カメラマンの中にはこの値を200としたり250としたりしていますが、我々は235として使用しています。