幾何学的レンズディストーション: DxO はなぜ競合ソフトウェアよりも優れた光学補正ができるのでしょうか

現代のレンズは驚くべきものですが、それでも限界があり、被写体の形状を絶対的な精度で捉えることはできず、様々な種類の歪曲が発生します。これらの歪みは、レンズの種類とその使用方法によって決まります。

DxO のエンジニアたちは、こうした歪曲を効率的かつ精密に除去できる独自の歪曲補正手段を確立しました。それが、わたしたち独自の、DxO 光学モジュールの膨大なライブラリです。

これらの補正の品質の高さがもたらす利点は、単に直線がまっすぐになると言うだけのものではありません。画像に DxO 光学モジュールを適用すると、わたしたちのラボエンジニアが測定したあらゆるレンズの歪曲が自動的に補正されます。これだけであれば同じことを行える画像編集ソフトウェアは少なくありませんが、DxO のソフトウェアはさらに先に進んでいます。精密な測定に基づく補正によって、フォトグラファーたちはクロッピング後にもより大きな視野を確保できるのです。

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DxO 光学モジュールによって改善された画像では、通常、幾何学的歪曲の処理において行われるクロッピングが小さくなります。 つまり、より広い視野が確保できるので、あなたが投資したレンズから、より多くのリターンを得ることができるのです。さらに、撮影者の意図により近い、レンズが捉えた元々の画像のすべてをより広く利用することができます。 この例では、魚眼レンズを使用した画像を補正して、円筒形の画像を作成し、 広さと視野の最大化を実現しています。すべての利用可能なピクセルが、他のソフトウェアのようにトリミングされてしまうのではなく、最終的な画像にそのまま表示されます。

幾何学的ディストーションとは?その原因は?

まず、幾何学的ディストーションとは何であるか、多くのレンズで観察される一般的な種別のものを紹介した上で、それらがなぜ起こるのか、そしてそれらをどのように補正するのかを説明しましょう。

ほとんどのレンズでは、ある程度の幾何学的ディストーションが生じます。特定のモデルではこれはほとんど無視できるほどで、通常の観察では視認できないレベルであることもあります。「理想的」なレンズはまったく歪曲を生じさせず、被写界内の直線を画像内でも正しく直線に変換し、「完全透視投影」と呼ばれる状態を生み出しますが、そこからの逸脱はすべて、幾何学的ディストーションとして分類されることになります。

基本的なピンホールカメラ(レンズを持たない)は、幾何学的な歪みをまったく生じさせませんが、誰もが知っているように、その構造上、捉えることのできる光量が極めて限定されてしまいます。 実際のカメラは、より多くの光を捉え、シャープな画像を得るためにレンズを使用します。

様々なレンズが、光を操作するという極めて困難な仕事を成し遂げてはいますが、残念ながら、物理の法則には限界があります。 複数のレンズを組み合わせ、非球面エレメントを使用することで、エンジニアはこれらの収差を最小限に抑えますが、画質、コスト、重量、ズーム範囲などの条件との間にどうしてもトレードオフが発生してしまいます。 こうした制約下では、幾何学的ディストーションを避けるのは困難です。

幾何学的歪みには 3 つの主要なタイプがあります:

• たる型 ― すべての広角レンズに典型的

• 糸巻き型 ― 一般的なズームレンズの望遠端でよくみられる

• 陣笠型 ― ズーム範囲の大きいズームレンズで典型的

また、広角から望遠まで対応するコンパクトレンズでは、ズームすると異なる種類のディストーションが現れることは珍しくありません。そのため、広角焦点距離ではたる型の歪曲が出ていても、望遠側ではピンクッション型に変わることがあります。

多くのエレメントを持つ現代のレンズは、これらのよく知られた 3 つのタイプよりも複雑なディストーションを示すことがあります。 したがって、問題を解決するには、より高次の歪曲モデルを作成して適用する必要があります。

ディストーションは、ここで確認できる「樽型」効果のように、写真の周縁部で直線を湾曲させてしまいます。

DxO は幾何学的ディストーションと横色収差をどのように補正するのですか?

複雑なディストーションの正確な補正は、ユーザーが手動で調整できるようなものではありません。真に正確な結果を得るには、特別な機器を使用してキャリブレーションする必要があります。そこが DxO の出番です。

ディストーションは、まず焦点距離(ズームレンズの場合はこれが広範囲になることがあります)と、撮影距離に依存します。 各レンズのモデルを作成する DxO のエキスパートは、カメラセンサーと完全に平行な、高精度のグリッド上にドットの配置された参照写真を撮影することによって両方をテストします。 これを完全に行うためには、 多くのキャリブレーションを行う必要があります。 特に大型ズームレンズの場合は、要求基準の厳しい、非常に時間のかかるプロセスです。

しかし、一度視野内の各位置に対して歪曲の程度が正確に計算してしまえば、そのキャリブレーションデータを、 DxO 光学モジュールと呼ばれる補正ファイルにコンパイルすることができます。

この大変な作業が完了すれば、フォトグラファーたちが必要な特定の DxO 光学モジュールをダウンロードして画像に修正を適用するのに、わずか数秒しかかかりません。これらのモジュールは、過去 20 年間に製造されたほぼすべてのカメラとレンズの組み合わせに対して一つずつ存在しており、写真のメタデータから必要なモジュールを自動的に識別することができます。

幾何学的ディストーションの程度は、非常に正確なグリッドで整理されたドットチャートを含む、参照写真を使って検証されます。

DxO を使えば、補正にはコストを支払う必要はありません

ただし、ソフトウェアで幾何学的ディストーションを補正することにはデメリットがあります。歪曲が特定されると、それを補正するためには写真を歪める必要がありますが、これは写真自体がもはや長方形ではなくなることを意味します。たとえば、ピンクッション型の歪曲を補正した画像はエッジが凸状になり、たる型の歪曲を補正した画像のエッジは凹状になります。

画像をエクスポートする前に、カーブした部分を切り落として再度長方形にクロッピングする必要があります。これはすなわち、元々の視野が小さくなることを意味しており、特に広角レンズを用いている場合には非常に大きな問題となります。より広い視野を捉えることが広角レンズを使用する最大の目的なのですから。ズームレンズの広角端は特に歪曲の影響を大きく受けるため、補正後にはかなりのクロッピングが必要になることもあります。

しかし DxO なら、 補正後に伴うトリミング量を最小限に抑えることができます。

• なぜなら、私たちモデルはより精密で、

• より高次のディストーションを補正し、

• 極めて広範な焦点距離と撮影距離をカバーしたキャリブレーションによって、画像周縁にいたるまで優れた補正を提供できるからです。

それに対して、そこまでの補正ができない競合ソフトウェアでは、さらに広くクロッピングを行う必要があります。

これは、DxO の方式では、多くの画像において補正後のクロッピングが小さく、撮影された視野が失われる量が小さい、ということを意味します。

さらに、DxOのソフトウェアは、もしフォトグラファーの創造的観点から必要だと判断するなら、レンズの完全な円柱投影をクロップせずに使用することを可能にします。つまりすべてのピクセルを手動でトリミングや編集に利用することが可能なのです。弊社の方式は、写真編集において、可能な限り最大の自由を提供するのです。

他のあらゆるソフトウェアよりも優れた補正 ― カメラそのものよりも

DxOの精密測定は、すべての焦点距離と撮影距離において幾何学的ディストーションを正確に扱うことができない汎用のプロファイルを使用するのではなく、常に特定のレンズ、焦点距離、撮影距離に最適化された補正を行うことができます。

これが、他のソフトウェアを使用するよりも高品質かつ広い視野を得ることができ、カメラ自体が生成する JPEG よりもしばしばより良い結果を得ることができる理由なのです。

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