画像品質(Image Quality, 略IQ) 検証

デジタル時代において、ノートPC、スマートフォン、スマート家電、カーレコーダーなど、電子機器のほとんどにレンズが搭載されています。昨今ユーザーの需要を考えると、カメラ撮影であれ画像解析であれ、共通して求められるのは、高画質、高解像度の画像です。しかし、人間の目に頼って主観的に画質効果を判断するだけでは、本当の品質を保証することは不可能であり、標準化によって関連製品の画質をいかに定量的に分析するかが重要となります。

画像品質を向上さえるキーポイント ― 「Image Quality Test」

Image Quality Test(画像品質検証)は、主に環境をコントロールしテスト結果に基づく客観的な解析と、実際の撮影後の主観的な評価、といった2つに分けられます。以下は客観的な解析に向けて項目と機材を紹介します。

 テスト環境 

暗室:外部からの輝度干渉を最小限に抑えることができる環境。背景素材は通常、ニュートラルグレー(18%ニュートラルグレー)塗装や、黒一色が使用されます。

 テスト設備 

ライトメーター:周囲の光源の明るさと色温度を正確に測定します。

下の図のように、上に表示されたデータは環境の明るさとなり、下部の数字は色温度のK値を示しています。例えば、数字「1002」は、環境の明るさが1002Luxであることを表し、「6547K」は色温度でよくあるD65光源を表します。

 ランプ 

  • 投影型ランプ:光を均一に投影し、影を減らします。色温度と明るさをコントロールすることで、チャートカードに光を均一に投影し、検査の精度を達成することができます。
  • 透過型ランプ:状態測定のためにチャートを照らすために透過光源を必要とするスライドに似た透過チャートで使用されます。

 グラフカード 

  • 解像度(MTF)テストカード:国際標準のISO12233、SFRまたはESFRテストチャートを使用
  • カラーテストカード:一般的な24色の標準テストカードを使用
  • ノイズグラフィックカード
  • ダイナミックレンジ(dynamic range)グラフィックカード

主要測定項目

アリオンのコンサルタントチームは、以下の主要項目を測定して製品の画質を検証し、最適なパフォーマンスを確保するための専門的なテスト環境を構築しました。

 画像の鮮明度 

1.解像度(Resolution)

解像度は画質の鮮明さを示す重要な指標であり、業界では客観的な評価基準としてMTF(Modulation Transfer Function)を用いることが多く、通常、値が大きいほど画質が良いことを示します。テストプロセスは以下の通りです。

2. 鮮明度(Sharpening)

高画質の画像には高い解像度が求められるだけでなく、鮮明度のコントロールも必要です。鮮明度は画質を評価する上で最も重要な基準のひとつです。画像が非常に鮮明であっても、人間の目で物体の輪郭に粗いエッジが見える場合、これは通常、鮮明度が過剰であることが原因です。鮮明度と解像度の間には正の相関関係があるため、解像度を向上させると同時に鮮明度をコントロールすることが、画質を確保する上で不可欠です。

3.空間ノイズレベル(Spatial Noise Level)

解像度と鮮明さに加え、ノイズ対策も非常に重要です。ノイズを評価するための重要な指標は、空間ノイズ レベルです。この指標は、画像の不均一性の程度を測定し、ノイズがどの程度目立つかを評価します。

 カラーパフォーマンス 

1. 色の精度(Color Accuracy)

画像の色の精度を評価する一般的な基準はColor Accuracyであり、単位はΔCで表すことがあります。テスト手順では、テスト対象物に光源を固定し、24 枚のカラー カードを使用して、専用のソフトウェアで色誤差を分析します。

2. 色の彩度(Color Saturation)

画面上の色の彩度を評価するための一般的な基準は色の彩度です。彩度が高すぎると色の歪みが生じる可能性があるため、彩度レベルを適切に評価することが重要です。テスト手順では、テスト対象物に光源を固定し、24 枚のカラーカードを使用して、専用のソフトウェアで色の彩度を分析します。

3. ホワイトバランス(White Balance)

ホワイトバランスは、画像の色精度を評価するための重要な基準です。標準テストカラーカードを使用してカメラによって自動的に調整され、ホワイトバランスの精度は、専用ソフトウェアで WBΔC を分析することによって検証されます。

4. 露出精度(Exposure Accuracy)

露出精度は、画像がどれだけ正確に露出されているかを測定します。これは、標準テストカラーカードを撮影し、ソフトウェアで Y チャネルを分析して露出オーバーを検出することで検証されます。

 画面の質感とディテール 

テクスチャの忠実度(Texture Fidelity)

このテストでは、画像の詳細の保持を評価します。テクスチャの忠実度は、CPIQ 標準テクスチャ カードを撮影し、ソフトウェアを使用して値を分析して、さまざまな照明条件下でテクスチャが正確であることを確認することで評価されます。

 ダイナミックレンジ 

1.ダイナミックレンジ(Dynamic Range)

ダイナミック レンジとは、カメラが画像に捉えることができる最大の明るさと露出範囲を指します。この指標は dB で測定されます。ダイナミック レンジ評価をサポートするように設計された標準テスト カードを撮影することで、さまざまな明るさレベルでの信号強度を分析できます。

2.ガンマ補正(Gamma Correction)

ガンマ補正は、画像の輝度と白黒の応答曲線を確認するために使用されます。eSFR カードの OECF ブロックは、さまざまな領域の輝度レベルを分析するために使用されます。このプロセスにより、主にガンマ補正を通じて、画面全体の輝度が正確に表現されます。

 レンズコントロール 

1. レンズコントロール(Lens control)

レンズコントロールは、レンズが画質を維持する能力を検証するために使用されます。標準テストカードを使用して、次の主要なレンズ評価項目を分析できます。

– レンズシェーディング(Lens Shading):レンズが過度に暗いコーナー(周辺減光)を生成していないかどうかを評価します。テストカードを撮影し、フレームの周囲のシェーディングの程度を分析して評価します。

– 視野(Field of View):この項目はレンズの視野(FOV)を評価するために使用します。 実際の視野はDOTテストカードで分析します。

– レンズの歪み(Lens Distortion):レンズの歪みの程度を評価します。DOT テストカードを使用して、歪みのレベルを分析し、数値化します。

 

カスタマイズされた調整で、目に見える品質

ノートPC内蔵カメラ、ウェブカメラ、カーレコーダーなどの製品について、お客様のニーズに応じた、様々なランプや標準テストカードを用いて総合的な画質テストを実施することで、製品は異なる使用シナリオにおける性能と効果を確保し、ユーザーの期待を満たすことができます。 

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