デッドリーブスの測定問題

2013年1月、 Imatestはカメラの微細な質感の反応を測定するためのテストチャート「 Spilled Coins」をリリースしました。これは「Dead Leaves」チャートの改良版です。（ Imatestストアでモノクロ版とカラー版の両方が入手可能です。）その後まもなく、パートナー企業であるImage Quality LabsのJason Cope氏が異常な結果を発見し、何が問題なのかを知りたいと私に連絡してきました。画像を見てみると、彼は正しくテストを行っていたことが分かりました。彼は、処理トリックや信号アーティファクトに惑わされることなくカメラの質感の反応を正確に測定するという「Dead Leaves」チャートの目的を損なうような処理が施された画像を発見したのです。

朗報として、傾斜エッジチャートまたはLog Fコントラストチャートを使用して画像をテストする方法が見つかりました。これにより、Spilled Coins測定の妥当性を示す指標が得られます。カメラがこれらのテストに不合格となった場合、Spilled Coinsの結果は無視できます。

以下に、比較的暗い（25ルクス）環境と明るい（900ルクス）環境下で撮影した、8メガピクセルのカメラ付き携帯電話の画像2枚を切り取ったものを示します。これらの画像は、2枚の画像を比較するように設定したFastStoneビューアのスクリーンショットです。

こちらは、元の模様を同じ縮尺で切り取ったものです。より多くの詳細が確認できます。

iPhone 5はノイズが多いものの、明らかに質感はより多く保持されています。一方、Phone Bは低コントラストの質感を完全に消し去っています。しかし、Spilled Coinsパターンの測定MTFは、高空間周波数ではiPhoneとほぼ同等です（下記参照）。明らかに何かがおかしいのですが、その原因は容易に分かります。Phone Bの高コントラスト境界付近のシャープニングアーティファクトには高周波エネルギーがあり、それが測定MTFを効果的に高めているのです。

Spilled CoinsのiPhone 5用MTF（25ルクス）。 明らかなシャープネス処理は見られない。

Spilled Coins MTF for Phone B at 25 lux。 顕著なシャープネスが明らかです

こちらは、同じ2台のカメラをより高い照度（900ルクス）で撮影した画像です。

以下は、これらのカメラの「こぼれたコイン」パターン（上）と「斜めエッジ」パターン（下）のMTF結果です。電話Bは極端なシャープネスを示しています。カメラの小さな画面では見栄えが良いかもしれませんが、適度に拡大しただけでも「ハロー」が目につくほど目立ち（そして醜くなります）。極端なMTFシャープネスブースト（こぼれたコインで1.8、斜めエッジで2.8）は、この電話をテストで不合格にする十分な理由になります。

Spilled CoinsのiPhone 5用MTF（900ルクス）。 明らかなシャープネス処理は見られない。	Spilled Coins MTF for Phone B at 900 lux。 極端なシャープネスが明らかです。おそらく十分でしょう。 カメラを拒否する。
iPhone 5の900ルクスにおける斜めエッジMTF。 少量の研磨 半径が小さいことは明らかである。 エイリアシングの問題が発生する可能性があります。	900ルクスにおける電話機Bの斜めエッジエッジとMTF。 これは私たちがこれまで見てきた中で最も極端なシャープネス処理です。 スマートフォンよりも大きなディスプレイでは、エッジ部分が見栄えが悪くなる。

対数Fコントラストの結果（Spilled Coinsとの比較）

こぼれたコインと斜めエッジの結果と、同じ電話機と照明条件でのLog Fコントラストチャートの画像を比較すると便利です。Log Fコントラストチャートは、チャート全体で空間周波数が変化し、上から下に向かって変調（コントラスト）が変化します。表示は、コントラスト（または変調）の関数としてのMTF等高線を示しています。

iPhone 5を25ルクスの環境下で使用した場合の結果。 弱い鋭いピークが見られます。応答は Phone Bよりもはるかに拡張されている。	電話Bの25ルクスでの結果。シャープネスが強く、 ピークは2.2以上だが、反応は急激に低下する 変調度＜0.15（コントラスト比＜1.6:1）の場合。
iPhone 5を900ルクスの環境下で使用した際の結果。 弱いながらも鋭いピークが見られる。	電話Bの900ルクスでの結果。シャープネスが極端です。 ピーク値は2.6以上。

主な所見：

• 電話Bは、シャープネスのピークが非常に大きく、 Log Fコントラストチャートでも斜めエッジの場合とほぼ同じ大きさです。画像が飽和しているため、高コントラストではピークレベルが低く見えます。
• 電話Bの応答速度は、コントラストレベルが低い場合、特に低照度（25ルクス）の場合に、はるかに急速に低下します。
• 「こぼれたコイン」チャートではテクスチャの問題がはっきりと確認できますが、標準的なMTF（フーリエ変換）解析では速度低下は見られません。これは、「こぼれたコイン」チャートを解析する別の方法がある可能性を示唆しています。例えば、振幅ヒストグラムなどでしょうか？今後の展開にご期待ください。
• 傾斜エッジ図と対数Fコントラスト図はいずれも、枯葉/こぼれたコイン分析では明らかにならない問題点を示している。