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1999-10-07[n年前へ]

CCDカメラをバラせ!  share on Tumblr 

モアレは自然のClearText

 あまり、「できるかな?」では工作の話題が出ていない。いや、もしかしたら全然出ていないかもしれない。そこで、手元に8mmビデオのジャンクがあったので、こいつをバラしてみることにした。そして、これまで「できるかな?」に登場しているような話に関連していることがないか調べてみるのだ。いや、本当は嘘で計画済みの伏線張りまくりの話である。もしかしたら、勘のいい方はもう話の風向きはもうおわかりかもしれない。

 さて、今回分解するカメラはかなり前(といっても数年前)のモデルである。まずは、分解してみよう。

1 8mmビデオカメラのCCD&レンズ部分.
2. 方向を変えるとこんな感じ
3. 正面のレンズを外す
4. もっとばらす。中央にCCDチップ部分がある。
5. これがCCD部分。
6. CCD前部のフィルターを外す
7. CCD素子を正面から見ると
8. もっともっと拡大するとこうだ

 5.の写真でわかるように、CCD前部にはフィルターが着けてある。(当初はこれを赤外線フィルターだと考えていた。なので、このフィルターを外してやると、画質はとんでもないことになる。しかし、その上で赤外線投光器を装着すれば面白いカメラになりそうである。が、用途を間違えるととんでもないことになるので、今回はやらない。が、いつかやってみようとは思っている。もちろん、私は品行方正がモットーであるので、悪用はするわけがない。もちろんである。)と、書いたがその後、「これは赤外線とは逆のエイリアシング防止用のハイカットフィルタだろう」というご指摘を頂いた。フィルターが青色だったので、単純に赤外線カット用途かと思い込んでいたが、どうやら違うらしい。指摘の文章をそのまま、使わせていただくと「CCDは空間サンプリング素子であり、サンプリング周期(ピクセルのピッチ)よりも短い波長の光が入ると、エイリアシング(折り返しノイズ)を生じて擬似カラー、干渉縞を生じてしまいます。これを避けるためのハイカットフィルタです。」とある。その後、知人から頂いた資料(勉強しなおせ、ということだろう)を読むと、水晶板をだぶらせて2重像にすることにより、細かい解像ができないようにしているローパスフィルターであるようだ。空間周波数のローパスである。今回のCCDでは3層構造になっており、中央の層にのみ色がついている。反省がてら、次回にもう少し調べてみようと思う。

 ところで、7.などの拡大画像で周辺部が丸くケラれているのがわかると思う。これは、

と同じく実体顕微鏡の接眼部からデジカメで撮影を行っているからである。デジカメはこういう時に何より重宝する。さて、デジカメと言えば、こちらも同じくCCDを用いているわけである。

 さて、8.の拡大画像を見ると、このカメラのCCDのカラーフィルターは補色方式(CMYG=シアン、イエロー、マゼンダ、グリーン)であることがわかる。原色タイプでないところを見ると、どうやら感度重視の製品であるようだ。また、この拡大画像などを眺めると、

で調べた液晶のフィルターと同じような構造であることがわかる。よくストライプ模様の服を着ている人をCCDビデオカメラで撮影すると、モアレが発生することがあるが、それはこういったフィルターの色の並びに起因しているわけである。フィルターの周期とストライプの模様が干渉してモアレが生じてしまうのである。

 最近のものではソフト的にかなりの処理をしてモアレが出にくいようにしているし、CCDも高解像度化が進んでいるので、なおさら出にくい。私が使用している富士写真フィルムのFinePix700でそのようなモアレを出そうと思ってみたが、なかなか出なかった。むしろ、ピントを正確に合わせることができなかった。それでも、何とか白黒の縦線模様を撮影して、モアレを出してみたのが下の写真である。左がオリジナルで、右がそれに強調処理をかけたものである。

FinePix700で白黒の縦線模様を撮影した際のモアレ
(左上から右下へ斜めにモアレが出ている)
オリジナル
左に強調処理をかけたもの

 モアレが発生しているのがわかると思う。さてさて、こういう白黒ストライプをよく眺めてみれば、

で登場したこの画像を思い出すはずだ。
ノーマル
ノーマル斜線
カラーシフトを用いた斜線

 そう両者ともまったく同じ斜線である。そもそも、前回作成したパターンは今回への伏線であったのである。白黒の縞模様を撮影しているのであるから、普通は白黒模様しか撮影されない。しかし、モアレが発生している場合というのは、CMYGからなる1画素の中でのさらに細かな位置情報が判るのである。先ほどのCCDの色フィルターの拡大写真のような配置になっていることを知っているのであるから、その配置も考慮の上処理してやれば良いのである。もちろん、白黒の2値からなる画像を撮影しているという前提条件は必要である。その前提条件さえつけてやれば、モアレが生じていることを逆に利用して、高解像処理ができるはずだ。

 例えば、

CCDのCMYGからなる一画素
GreenMagenda
YellowCyan

という画素のGreenだけ出力が大きかったとすると、グレイ画像であるとの前提さえ入れてしまえば、1画素のさらに1/4の領域まで光が当たっている位置を推定できるということになる。もちろん、実際のカメラでも4色の間で演算をしてやり、ある程度の推定はしているだろう。しかし、前提条件を入れてやれば、より高解像度が出せるだろう。

 ClearTextの場合は白黒2値の文字パターン、あるいはハーフトーンという前提条件をつけて液晶に出力を行った。今回は、白黒2値の文字パターン、あるいはハーフトーンという前提条件をつけて、CCDからの出力を解釈してやれば良いわけである。CCDカメラにおいては自然が自動的にカラーシフト処理をしてくれるのである。そのカラーシフト処理からオリジナルの姿を再計算してやれば良いわけである。もっとも、これらのことは光学系がきちんとしている場合の話である。

 今回考えたような、そういった処理はもうやられていると思う。FinePix700でも撮影モードに

  • カラー
  • 白黒
の2種類があるので、もしかしたらそういう処理が含まれているのかもしれないと思う。それでは、実験してみよう。白黒の方がキレイに縞模様が撮影できているだろうか?
FinePix700で白黒の縦線模様を撮影した際のモアレ
(左上から右下へ斜めにモアレが出ている)
白黒モードで撮影
カラーモードで撮影

 うーん、白黒のほうがキレイなような気もするが、よく判らない。念の為、強調処理をかけてみる。もしかしたら、違いがわかるかもしれない。

上の画像に対して強調処理をかけたもの

 うーん、これではますます違いがよくわからない。これは、次回(すぐにとは限らないが)に要再実験だ。ただ使っている感覚では、まずピントがきちんと合わないような気がする。うーん、難しそうだ。それに、今回の実験はローパスのフィルター部分をなくしたものでなければならなかったようにも思う。ならば、FinePix700を使うのはマズイ(直すのメンドクサイから)。どうしたものか。

2005-09-07[n年前へ]

「appleのビデオ機能」  share on Tumblr 

 先日、末広町で飲んでいた時に、appleのビデオ出力のメカニズムの話題に一瞬なった。忘れている箇所も多かったので、もう一度そのメカニズムを追いかけてみた。

http://www.freeinfosociety.com/electronics/schematics/computer/pictures/apple2mainlogicboard.jpg apple回路では、14.32MHzのオシレータ出力を2分周した7.12MHzの信号がビデオ信号のドット・クロックとなる。回路上はあくまで、(基本的には)1ドットが1bitの単純な構成である。
 ところで、NTSCのビデオ信号のカラー情報は「ビデオ信号に重畳した3.58MHz波形」の位相で表すが、この3.58MHzはappleのビデオ・クロック(7.12MHz)のちょうど二倍である(もちろん単にそう設計したわけである)。ということは、2ドット分のビデオ・信号を"on""off"として出力した場合と、"off""on"して出力した場合では、NTSC信号でのカラー情報(位相)が180度ずれたもの(=補色)を表すことができるのである。

Apple Computer ということは、基本的にはハイレゾ1bit=1dotとして、まるで二値的に思えるシステムであっても、少なくとも白(on.on)と黒(off.off)と紫(on.of)と緑(off.on)という四色が生成できることになる。もちろん、単純に言ってしまえば、(7.12MHz単位の)2ドット毎(=NTSCのカラー信号3.58MHzの周期)に対して2bit使っているということになるので当たり前と言えば当たり前の話になる。そして、連続する2ドットのon-offの組み合わせでNTSCのカラー信号を生成(疑似表現)するので、「連続する2ドットの関係で色が決まる」というappleのカラー・グラフィックの掟がここにできるわけだ。

 さらに、(ある時期以降の)appleの場合ビデオ・データの特定の(=横7ドット, 縦8ドットのテキストモードとの兼ね合いで使われていなかった最上位の)bitを立てると、フリップフロップ回路で70nsだけ信号を送らすことができる。その70nsのずれは、NTSCのカラー信号3.58MHzのドット・クロック幅の25%に相当する(角度で言うと90度)。ということは、NTSC信号でのカラー情報(位相)が0, 180度の色だけでなく、90, 270度の色も出力(疑似生成)することができるようになる。すなわち、黒・白・紫・緑に加えて青・橙という計6色が出力することができるようになる。

 そして、これらの出力機能は結局のところ、二値出力の高低信号の位置を「ドット配置やドットの位置ずらし」といった操作で変化させているにすぎない。ということは、こういった出力をモノクロ・ディスプレイに対して行えば、(ClearTextなどの技術の祖先とも言える)「基本ドットの位置を25%だけ横にずらして、(位置出力として、あるいは階調出力として)滑らかな出力を行う」なんていうこともできるわけである。(出力デバイスがもしもカラー・デバイスであれば)「色のにじみ」が結果として出現するところも全く同じと言えば、同じである。

 単純明快な回路ではあるが、こういう単純なシステムをなんだか忘れてしまっているような気がする今日この頃、だ。

2007-09-07[n年前へ]

NTSCとニガシオ  share on Tumblr 

こんにちは、さようなら。
NTSCのビデオ信号のカラー情報は「ビデオ信号に重畳した3.58MHz波形」の位相で表すが、3.58MHzはappleのビデオ・クロック(7.12MHz)のちょうど1/2である。だから、2ドット分のビデオ・信号を"on""off"として出力した場合と、"off""on"して出力した場合では、NTSC信号でのカラー情報(位相)が180度ずれた色(=補色)として表すことができる。
飲食店というものは一般には十ルクスで、それ以下でやろうとするものが風俗営業になるわけですね。三ルクス以下になると違反です。
ここに、「連続する2ドットのon-offの組み合わせで色が決まる」꓈꒤꒦apple꓎ꖫꗩꆼꆦꖰꗩꗕꖣꗃꖯ꓎겤잤궤ꊤ겤ꌍ
「ニガシオやめたのに飽きました、アッハッハ!」

2011-10-20[n年前へ]

「ゴッホの本当のすごさを知った日」の「最も間違っている部分」  share on Tumblr 

 「asada's memorandum (ゴッホの本当のすごさを知った日)」を読みました。この内容が、実に間違った論証の典型的パターンに陥っていました。そこで、「ゴッホの本当のすごさを知った日」の論旨が「どのように間違っているか」について書きます。さらに、19世紀 後期印象派の画家であるゴッホの色彩について、「ゴッホの本当のすごさを知った日」で書かれていることとは「違うこと」を示します。

 「ゴッホの本当のすごさを知った日」で書かれている内容を要約すると、次のようになります。

  • ①ゴッホは色覚が異常だったのではないかと言われているそうだ。
  • ②P型色覚と「普通の」色覚の中間的なものを”疑似体験”させるような色変換をゴッホのRGB画像に掛けてみた。
  • ③色変換された画像は”自然で素晴らしく見えた”から、ゴッホはP型かD型の色覚特性を持っていたのだろう。
 この①②③には、間違った論証の典型的パターンが幕の内弁当のように”詰め込まれています。

 まず、①については、「言われているそうだ」を検証せず、鵜呑みにしてしまうという間違いです。 「ゴッホの色表現は○×の症状によるものではないか」という論文が書かれたりすることもあります。 たとえば、「ゴッホが黄色を使い・眩しい印象の絵を描くのはジギタリス中毒のせいでないか」といった主張などです(T.C.Lee 1981)。 しかし、そういったものは、状況証拠が足りないために、一般的に受け入れるまでには至らない「説」で終わっている、というのが実際のところです。

 ②については、色覚”疑似体験”ツールというのは、原理上、ある色が「どの色」に変換されるかということには、あまり意味がありません。あくまで、どういった色群が「見分けにくい色」となってしまうかを疑似体験するものに過ぎません。それらの「見分けにくい色」を、実際のところ「どういう色」として感じているかまでを追体験できるものではないのです。ましてや、その色覚”疑似体験”ツールにより変換出力された色調をもって、絵画の色表現や階調表現を論じる・感じることができるようなものではありません。ここにある「使い方への間違い」は、「さまざまな”光”を、各個人が自分の中でどういう”色(存在)”として位置づけるか」ということを整理しないままに作業を行ってしまったのではないか、と思います。

 「シミュレーション」というものを扱う時には、「その道具の適用可能範囲」を知っていなければなりません(さらには、シミュレーション・プログラムを作るような人は、シミュレーションが出力する”結果”すら知っているべきだと私は考えています)。 しかし、「その道具を理解していないと、道具を過信して・使い方を間違える」ということをしてしまいがちです。 ②は、その典型的なパターンです。

 さて、②と③の組み合わせ部分が、「ゴッホの本当のすごさを知った日」において最も「間違っている」部分です。 ②③の組み合わせ部は「Aさんが作ったものに対して、”ある処理”をかけてみた」「すると、”(私には)それが自然で良く”感じられたので、Aさんは”ある処理”のような知覚を持っていたのだろう」というロジックになっています。 これは、とても主観的で、もちろん間違ったロジックです。 まず、「(私には)それが自然で良く”感じられたので」ということは理由になりませんし、主観を理由にするのは非常に良くありません。
 このロジックで、例文を作ってみると、このような具合になります。 「19世紀の作曲家であるエリック・サティの音楽に”高い音を消す変換”をかけたら、”緊張感がなく自然な音”に感じられるようになった。そして、それが(私には)自然に思われるから、サティは高い音が聞こえにくい”耳が遠い”聴覚を持っていたのだろう」 …サティが精魂込めて作り出した音楽の特徴が、”耳が遠い”せいになってしまいました。

 そう、「ゴッホの本当のすごさを知った日」がマズイのは、典型的な間違った論証であることだけではありません。 奥底においてマズイのは、「一見、創作者であるゴッホが感じたことを”疑似追体験”させるかのように見えるけれども、それは”創作者ではなく自分の主観”にもとづくものであって、実は”(他者である)創作者が行った作業(あるいは、その時代背景)を想像し・追体験する”ということを放棄していること」です。

 典型的な間違った論証で、少し「うまくない」ことが書かれていたので、ここまでの雑文を書きました。

 さて、ゴッホの色彩について、別のことを書きましょう。 書くのは「背景知識」「ゴッホの作風変化」「ゴッホがどのように色を感じていたか」という3点です。

 ゴッホは、オランダで画商をしていた叔父のもとで働いた後、1986年、パリで画商をしていた弟テオのところに行きます。 ゴッホは、テオを通じてドガやスーラ、ロートレックやピサロ…といった印象派の巨匠たちと知り合います。 すべての時代の画家たちが色材・画像科学の先端技術者であったのと同じように、印象派の画家たちは当時最先端の色彩科学を自分たちの技術に反映させていました。 ゴッホは、そうした技術を先人である巨匠たちから学んだ上で、さらに流行最先端の日本の浮世絵の研究も行い、同時代の画家の中でも、屈指のロジカルな色彩考察をし始めます。 そして、ゴッホの作風は、パリに来るまでとは大きく変わります。 これから亡くなるまでの2年の間に描かれたのが、いわゆる「ゴッホの名画」とされているものです。

 たとえば、下の2枚の絵は「作風が変わる前後の時期に、同じ場所でゴッホが描いた絵画」です。 左が1887年に描いたもので、右が1890年に描いた風景です。 ここでわかることのひとつは、「ゴッホの色使い」は生まれた時からの色覚特性によるものではない、ということです。 ゴッホのレゾネでも眺めれば、そうしたことを一目瞭然に見て取ることができます。

 

 「人が色をどう感じているか」ということは、容易には知り得ないことです。 しかし、ゴッホの場合には、それででもいくつかの「手がかり」があります。 それは、友人ベルナールや弟テオに書いたたくさんの手紙です。 そこには、「どのように色を感じているか」「どのように色を考えているか」「描き方の理由・狙い」といったことも数多く書かれています。

 たとえば、テオ宛の手紙中では「赤色・黄色・青色を基本色として、それらの混合で補色を作り出し、さらには白と黒を混ぜることを経て、無限の色を使ることができる」 「補色を並べることで、それらは彩度を強め合う。さらには、補色の混合と対立・類似したトーンの揺れを描きたい」といった感覚・理論を書き連ねています。 そして、そういった理論にしたがって、赤/緑(黄+青)や黄/紫(赤+青)あるいは青/オレンジ(黄+赤)といった補色同士を並べたストロークを駆使したのです。 赤/緑、黄/紫、青/オレンジといった組み合わせをゴッホが多く用いるのは、こうした理由によるものです。

 黒と白は色彩と考えることができるし、二つを並置した対照は例えば緑と赤の対照と同じように刺激的だからだ。 それに日本人だってこれらを使っている。

「ベルナールへの手紙」

 ここまでで十分長くなってしまいました。 ゴッホのパレット(画家がどういった色を使うか)例やその並び、あるいは、その絵具に生じる化学反応や…といった興味深いことについても書きたかったのですが、それはまた今度書くことにしましょう。

 それにしても、「新しいことを知る」ということは、とても楽しいものだ、と思います。 歴史上の創作者たちが行った作業、あるいは、そこに至るまでの時代背景を想像し・追いかける、そして追体験してみる…といったことは(安易な感じ方をもとに)放棄するには実にもったいない・貴重でワクワクさせられる感覚だと思います。

 わしが見てるコレって本物? わしが聞いたコレって本当? わしらはいつもそういったギモンを胸に抱き、できれば見る、何回も見る、そして聞く、何回も聞く、そして自分にいま一度問うてみる、そんな姿勢とミミ掃除が肝要だと思うのである。

「わしが見てるコレって本物?」ちゃろん日記(仮)


 参考:続「ゴッホの本当のすごさを知った日」の「最も間違っている部分」

 この『さまざまな”光”を、各個人が自分の中でどういう”色(存在)”として位置づけるか、ということを考える』という点について、今回はもう少し詳しく書いてみることにします。
 そういったことを考えながら、「ゴッホの本当のすごさを知った日」という記事を読んでいくと、あの記事が「さまざまな”光”を、各個人が自分の中でどういう”色(存在)”として位置づけるか」ということを考えないまま、思いを巡らせないまま、そして、整理しないままに書かれたのだろう、と感じてしまうのです。

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