1999-10-07[n年前へ]
■CCDカメラをバラせ! 
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。
 |  |  |
 |  |  |
 |  |
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。
 |  |
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。 |  |
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、
| Green | Magenda |
| Yellow | Cyan |
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
 | |
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。
 | |
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。
1999-12-06[n年前へ]
■立体音感を考える
バーチャルサウンドソフトウェアを作ってみよう
立体感というものには何故か強く心惹かれるものがある。まして、それが人工的な立体感であるならば、なおさらである。それは、画像・映像であっても、音であっても同じだ。色覚なども同様なのだが、人間の感覚というものを人間自身の技術により再現できたりするのが、実に面白い。
何より、自分が実感できるというのが良い。結果を自分で感じることができるというのは、素晴らしいと思う。よくソフト技術者などで、「もう少し目に見えるものが作りたい」という人がいるが、それと同じである。
小・中学校などでも実感できる教材や授業というのがあれば素晴らしいと思う。最近のWEBを眺めていると、そういう先生方のグループも多いようだ。そういう先生は「えらいなぁ」とつくづく思う。今の学校の先生は、そういうことをすればするほど、仕事としては時間単価が下がってしまうのだろう。それでも、そういった先生方は、きっとそういうことは気にしてはいられないのだろう。ホントにエライ。
さて、立体感を実現するソフトであるが、そういった技術には色々なモノがある。音響の立体感の実現を目指す技術に関しても、古くから数多い技術がある。そういったものを追求しているWEBも多々あり、
「今日の必ずトクする一言(http://www.tomoya.com/)」の
- 山本式スーパーバイノーラルコンペンセーターのナゾ(その２、ソースを考える編)
- http://www.bekkoame.ne.jp/~jh6bha/higa9810.html#981013
- 山本式スーパーバイノーラルコンペンセーターのナゾ
- http://www.bekkoame.ne.jp/~jh6bha/higa9810.html#981008
- 山本式バーチャルサウンドシステムのナゾその２(原理解説編)
- http://www.bekkoame.ne.jp/~jh6bha/higa9804.html#980421
- 山本式バーチャルサウンドシステム(PATPEND.)のナゾ
- http://www.bekkoame.ne.jp/~jh6bha/higa9803.html#980307
また、そういったものを実現しようとする製品は昔から掃いて捨てるほどある。最近の製品では、
- ヤマハ、スピーカー間隔0でステレオ音場を実現するLSI
- http://www.watch.impress.co.jp/pc/docs/article/990122/yamaha.htm
- ヤマハ デジタルオーディオ用LSI『YSS901』
- http://www.yamaha.co.jp/news/99012101.html
私も出張などで新幹線などに乗っている際には、E-500などでヘッドホンで音楽を聴いていることが多い。そういう時には、先の「山本式スーパーバイノーラルコンペンセーター」などが欲しくなり、音の立体感などについて色々と考えてしまう。必要に迫られているせいか、立体音感については、私もとても興味を惹かれるのである。
というわけで、「できるかな?」でも立体音響について考えてみたいと思う。といっても、考えるだけでは面白くない。それに「ナントカの考え休むに至り」ともいう。私が考えるだけでは、何にもならないし、しょうがない。色々と実験をして遊んでみたい。
そのために、まずはいくつかの道具を作ってみることにした。
今回、作成するのは、山本式バーチャルサウンドシステムソフトウェア(名付けてYVSSS。略称が長いので、以降YVS3と称することにする。)である。先の「今日の必ずトクする一言(http://www.tomoya.com/)」の一連の話しに出てくるそれである。スピーカーマトリックスの程度を小さくしたものである。
バーチャルサウンドシステムソフトウェアというと仰々しいし、ものすごいソフトウェアに思えるかもしれないが、実はそんな大したモノではない。それどころか、実に簡単なモノである。実際には、Waveファイルを開いて、そのファイルの左チャンネル(L)、右チャンネル(R)に対して、
- R'＝ R - 1/3L
- L'＝ L - 1/3R
ここに、今回作成したソフトを置いておく。いつものことであるが、完成度はアルファ版以下である。
使い方を示しておく。まず、下が動作画面である。水平方向にスライダーがあるが、チャンネル同士の演算の係数を決めるものである。左端が0%であり、右端が100%である。
 |
すなわち、スライダーが左端であれば、
- R'＝ R - 0 L = R
- L'＝ L- 0 R = L
- R'＝ R - L
- L'＝ L- R
Load_Convertボタンを押して、WAVファイルを選択し、変換することができる。その際、オリジナルのファイルは"*.org"という名前で保存される。
さて、このソフトを使って、
- 種ともこのアルバム「感傷」から「はい、チーズ!」
- THE POLICEのLive at the "Omni" Atlanta, Georgia During 1983 U.S.A Tourから"SoLonely"
試聴のやりかたは、Cd2wav32.exeを使い、CDからWAVファイルにする。そして、WaveMixPro(YVS3)を使って、バーチャルサウンドシステム構築する。そして、それをヘッドホーンで試聴するわけだ。適当にチャンネル同士の演算の係数を変化させ、聴いてみた。果たして、立体感は増しているか?
さて、試聴した結果であるが、「うーん。」という感じだ。
係数を大きくすると、まるで「カラオケ製造器」である。ボーカルが消えるだけである。しかも、聴衆が頭の真ん中に居座っているような感じである。つまり、立体感がむしろなくなってしまっている。「何故、オマエらはオレの頭の真ん中で拍手をするのだ」、と言いたくなる。頭が変になりそうである。
かといって、小さいとよく違いがわからない。困ったものである。
さてさて、まだまだ第一回目ではあるが、前途多難の気配であるのが心配なところだ。
2000-01-17[n年前へ]
■夜のバットマン
超音波を可視化しよう
どんなものに対しても、「超」という文字をつけるという安易な手段はよく使われる。「超人ハルク」、「超常現象」、「超能力少年」、「超解像」等々である。「超Ultra」＋「人 Man」ならば「超人 Ultra-Man」、すなわち、ウルトラマンだ。こういう風に並べてみると、何かアヤシげなものが多いような気がするが、それは私の気のせいだろう。
「超」をつければ、「モノスゴイ」という印象を受けるかというと、必ずしもそういうわけでもない。最近、「お笑いパソコン日誌」でよく取り上げられているBTRON仕様OS「超漢字」などは、その最たるものである。個人的には好きなネーミングなのだが、その名前を聞くと昔の「超兄貴」というゲームを思い出してしまうのだ。筋肉ムキムキなマッスルな兄貴達が動き回るゲームが思い出されるのだ。そして、そんなマッスルなデスクトップのイメージが連想されてしまうのである。困ったものである。
「超」の発音は同じ日本人でも一定というわけではない。あまりものを考えないタイプの人の場合、「超」でなくて「チョー」という発音するらしい。その使用例が、「チョー、ムカツクー」などである。これらの人を「チョー人」と呼ぶべきである(既に誰かが言っていそうな気がするが...)。
何故、こんな話になるのだ。話がずれた。
本題である。今回遊んでみるのは「超 Ultra」＋「音波 Sonic」＝「超音波UltraSonic」である。色々な応用はあると思うが、まずは基礎から始めたい。そういった場合、色々やり方はあるのだろうが、まずは実感するのが「できるかな?」のやり方である。そこで、まずは超音波を実際に聞いてみることにした。
普通は聞こえない周波数の音波を超音波というわけであるから、超音波を聞くというのは何ともスリリングである。参考までに、色々な動物の可聴域を以下に示す。
人間は大抵20kHz前後が上限であり、コオロギと同じくらいである。超音波と言えば、コウモリであり、コウモリは200kHz弱位が上限のようである。
 |
まずは、超音波を聴くための情報を探してみた。すると、何とも素晴らしいサイトがあった。
- がーさんとたぬさんのホームページ( http://www.seaple.icc.ne.jp/~mixseeds/ )
また、コウモリ探知器である。バットディテクターに関しては、
- Bat Detecter ( http://www3.justnet.ne.jp/~hhas/BD.HTM)
迷わず、先の「がーさんとたぬさんのホームページ」の「釜利谷東ミックスシーズ」から、バットディテクターを購入することにした。こういう楽しいオモチャはすぐに手に入れるに限る。これが、購入したバットディテクターである。
 |
このバットディテクターは超音波マイクからの入力を40kHz程度の周波数の信号と合成するものである。そして、その結果得られるビート音、うなり音を耳で聞くものである。
わからない人はほとんどいないと思うが、一応書いておく。例えば、10Hz周波数の音があるとしよう。
 |
この波形は細かすぎて、この画面では目に見えないだろう。しかし、この波形と11kHzの周波数の音を合成してみる。
 |
すると、10kHzと11kHzの周波数の差である1Hzのうなりが発生する。この1Hzのビート音の波形は目に見えるだろう。こういう原理である。
しかし、これでは実は説明が不十分であると思うのだが、今回はこれだけの説明で終わらせておくことにする。
さて、どんな超音波を聴くかであるが、「できるかな?」の実験を行うときには、大抵ビールを飲んでいるのである。今日もビールとお好み焼きがそばにある。そこで、お好み焼きを焼く音を
- 可聴域
- 超音波領域
もちろん、私自身は自分の耳で実感しているわけである。しかし、WEBページ上であれば、可視化した方が良いだろう。waveファイルはサイズが大きいし...
 |
途中のスパイク部はお好み焼きをひっくり返した時の音である。レベルを合わせているわけではないし、実験は実に大雑把なものであるが、そんなに真剣に行う実験でもないのでこれで良いことにしておく。
 |
硬いものと何かを擦ると超音波が実に多く発生するが、絨毯みたいな柔らかいもの相手ではあまり超音波が発生しなかったりして実に面白い。衣擦れの音などは実にリアルである。何か色っぽい音ですらあるように感じる。(それは私だけかもしれないが...)
超音波に関してはまだまだ色々とやってみたい実験がある。実は以前秋月で買った超音波マイク・スピーカセットが家に転がっていたりする。これを使って、次回は超音波オモチャを作成してみたいと思う。
さて、今日はTVで「バットマン&ロビン Mr.フリーズの逆襲」を放映するようだ。バットマンの映画は何故か夜の街が舞台である。
バットマンと言えば、Bat(コウモリ)+Man(男) = コウモリ男だ。このTVを見たあとの私はきっとバットマンになりきっているだろう。バットディティターを耳に差せば、私だって堂々たるバットマンだ。
というわけで、バットディテクターを耳に差し若葉マークをつけたバットマンは、夜の街へ出撃するのであった。夜のバットマンは眠らないのである(下品なギャグ禁止)。
2000-02-07[n年前へ]
■記憶の中の風景
Photoshopで美術遊び 水彩画と色鉛筆 編
大学時代のとある日にCanon Ftbというカメラをゴミ捨て場で拾ってから、写真が私の趣味の一つになった。大学院に入る頃には、使われていなかった暗室と写真焼き付け機をも研究室の地下で見つけ、せっせと写真を焼き付けることも大好きになった。その暗室は怪人二十面相が登場しそうな古〜いレンガ造りの建物の地下にあって、実に不気味な場所だったのだが、全然気にならなかったのが今から考えるにとても不思議だ。
私が拾ったFtbはいつの間にか壊れてしまったから、他のカメラを買ったり(それでも中古だったが)、交換用のレンズを買ったりということはした。しかし、私の興味は風景や被写体の方には向いたが、カメラやレンズあるいは暗室機材といったものに対してはあまり物欲がわかなかった。
そんなことを思い出したのは、私の職場の人達がCanon EOS D30（358000円ナリ）を買ったり、EF300mmF2.8L（690000円ナリ）を買ったりと、物欲大魔人に変身していたからだ。まるで、「この世の終わりまであと一ヶ月」の「宵越しの金は持たない江戸っ子状態」で買い物をしまくっているのである。マジメに、「こ、この世の終わりが来るのですか？」とか、「あそこに見える富士山はヤッパリ噴火するのですか？」はたまた、「あなたは実はスタパ齋藤なのですか？」とかおそるおそる尋ねたくなるホドなのである。
ところで、ふと気付くと時はすでに二十一世紀になっていて、持ち歩いていたEOS620はデジタルカメラのFinePixに代わり、数学教室の地下にあった暗室はノートPCの中にあるPhotoshopに変わってしまっている。そんなことをつらつらと考えていると、ちょっとセンチメンタルな気分になったので、今回は暗室で印画紙上に浮かび上がる画像を眺めていた頃を思い出しながら、photoshopで少し遊んでみることにした。（こんなに無意味に前振りを書いたのは、そんなに大した話じゃないけどセンチな気分なのだから勘弁して欲しい、という気持ちである。）
写真というのは何の考えも無しに撮ってしまうと、不必要にリアルになってしまう。不必要にリアルということは、逆に必要なところがリアルでなくなってしまったりする。あまりにリアルすぎて、「記憶の中の風景」とは違ってしまったりするのである。そうなると、私にとってはリアルな「昔見た風景」ではないのである。私の中の記憶が間違っているといえばそれまでなのだが、私の中ではその記憶が基準なのだ。
そんな時、いっそのこと写真を絵画風に加工して、私の「記憶の中の風景」に合わせてしまおうかと思うことがある。写真を絵画風に加工するソフトというのはたくさんあるので、そんなことは簡単にできてしまう。Photoshopに含まれているフィルターでもそれっぽい（かなり不十分な機能ではあるが）ものはたくさんあるし、サードパーティー製のプラグインもたくさんある。そしてまた、インターネット上の情報でも、「絵画風＆ソフトフォーカス(デタラメPhotoshop)」などがある。そんな中でも、特にこのVirtualPainterなどはかなりスゴイ。いくつかの処理ができるのだが、その中でも特にこのPlince(色鉛筆風)とRabica （水彩画風）の二つはとてもきれいである。
 |  |
 |  |
ソフトが勝手に自動変換したとは思えないくらい、なかなかスゴイできばえである。最初見たときはちょっとビックリしたほどだ。少なくとも私が色鉛筆や絵の具の筆を手にしても、こんな絵は書くことができないに違いない。いや、正直に言えば「できないに違いない」どころではなくて、「できない」のである。
ところで、このソフトはシェアウェアで、未だ購入していないので画面中に「Unregistered」という文字が恥ずかしくも輝いている。もちろん、素晴らしいソフトなので買うつもりではあるのだが、他人様の作ったソフトをただ使うのは今ひとつ面白くない。まずは、自分自身で同じようなことができるかどうか挑戦して、そしてできることならば自分の好きなような効果が出るようなプラグインなりソフトを作ってみたい。
というわけで、自分の頭を整理するために、まずはPhotoshop5.5単体を使って、この二つの処理と似た処理をしてみることにした。まずは簡単そうな水彩画風からだ。
下の写真はメキシコのティファナで撮ったよくある街並みの写真だ。何の変哲もない写真ではあるが、実はこの直後にデジカメを道路に落としてしまって、私のデジカメ様はこの後お亡くなりになってしまったという、私にとってはとても哀しい写真なのである。
 |
さて、この画像を水彩画風に変換する時の方針は、
- 色が付いてる部分は、水彩絵の具で塗りつぶす。つまり、階調性をなくして、境界はにじませる。
- 細かな部分は鉛筆で書くから、シャープに書く。
そして、水彩絵の具っぽくするために、CMYチャンネルを選択して、「フィルタ→ノイズ→ダスト＆スクラッチ」をかける。そうすると、もうかなり水彩画調に感じられるようになる。そして最後に水彩絵の具のにじみを再現するために、CMYチャンネルのみに「フィルタ→表現手法→拡散」あるいは、ランダムのグレーノイズを2チャンネル分用意して、「フィルタ→変形→置き換え」でにじみを表現しよう。ちなみに、今回は「フィルタ→変形→置き換え」の方を使ってみた。ここで、「フィルタ→ブラシストローク→はね」はCMYKモードでは使えなかったので、残念ながら却下である。また、色モード変換時に彩度が低下するので、彩度アップは適時しておいた方が良いだろう。
こうして、紙の漉き目に沿った水彩絵の具のにじみも処理すると下のような画像が出来上がる。「できるかな?」の色鉛筆風のメキシコのティファナの風景である。
 |
私のセンスがいまいちなのはさておき、水彩画風にする処理としてはまぁ許せるレベルだと言えるかもしれない。処理自体は何段階もあるが、アクションファイルでも作ってやれば、簡単にできると思う。
さてさて、このイキオイで一気に色鉛筆風も片づけてしまおう。こちらの色鉛筆風の方針は、
- 画像を何色かに分解して、その色で斜線をひく。
- 色が濃い部分は別の角度からも線をひく。
- 細かい部分は黒鉛筆で少しだけシャープな線を入れておく。
まずは、まずは「イメージ→色調補整→色相・彩度」で彩度を最大にする。「イメージ→色調補整→トーンカーブ」で少し明るめの画像にする。次に、「フィルタ→ピクセレート→点描」で、何色かの色に分解しつつ、なおかつ点画像にすることであとで色鉛筆風の斜線に変形する準備をしておく。そして、「フィルタ→ブラシストローク→ストローク（斜め）」で点を斜線に変形させ、その後「フィルタ→シャープ→アンシャープマスク」をかけて、エッジをシャープにして、色も鮮やかにして色鉛筆っぽくする。また、現画像を「イメージ→色調補整→トーンカーブ」ですご〜く明るめの画像にしたものに対して、同様の処理をかけて（ただし、斜線の角度は変え）、先程の画像にαチャンネルで重ね合わせる。また、現画像を「イメージ→色調補整→トーンカーブ」でものすご〜く明るくしたものもさらにαチャンネルで重ね合わせる。
この色鉛筆風の処理のコツは点描で分解して、ストローク（斜め）＋アンシャープマスクで長めの鮮やかな線にすることである。
すると、こんな感じで「できるかな?」の色鉛筆風の藤原紀香のできあがりである。Photoshop付属のフィルタだけで処理している割には、なかなか良い感じのできに思えるのだが、それは単に藤原紀香の色香に惑わされているだけかもしれない。
|  |
今回は、写真画像を会画風にするためにはどんな処理をすればよいかを考えるために、Photoshopの内蔵フィルタだけを使って処理してみた。次回は、今回考えた処理の流れを自作アプリで組んでみたいと思う。そうそう、あと「こんな処理をしてみたい」という希望メールも大歓迎です。そういう希望を教えていただければ幸いです。だからといって多分何をするわけでもありませんが、ハイ。
2000-06-16[n年前へ]
■書籍デジタル化委員会(電子図書館)
（リンク）from http://www2s.biglobe.ne.jp/~ryo2/diary000131.html
」など。
