ATiK ATK-2C の色縞ノイズ?
 ATiK社のATK-2CはPHILIPS ToUcam PROUの基板を使用し、CCDチップをソニーICX98BQ(1/4inch)から同じくソニーのICX424AQ(1/3inch)に載せ替えたものです。(画素数は同じVGA 640x480)
 CCDチップサイズが大きくなった分ノイズが少なくなったと考えています。
 ところが動画から数百枚の画像をコンポジットしたものに強いシャープ処理を行うときれいな色縞が現れます。
 最大エントロピーなどの画像処理を行うと見えなくなってしまうのですが、ToUcam PROでは、ほとんど出ない現象です。

○ATK-2Cの色縞
○ファームウエアの書き換え
 下記のPHILIPS ToUcam PROVとでも言うべきPhilips spc900ncの改造などを見ていると、フラッシュメモリを書き換えることによって、旧の ToUcam PROもspc900ncと同じように?扱えることが記されていました。
 「ファームウエアの書き換えは個人の責任に置いてお願いします。

http://www.home.zonnet.nl/m.m.j.meijer/D_I_Y/spc900nc.htm
http://astrosurf.com/astrobond/ebrawe.htm

 そこでATK-2C の色縞がファームウエアの違いや、カラーコーデックによってどう変化すのかをテストしました。

 
輝度変化の大きい蛍光灯を撮影し、20枚コンポジット後、強いシャープ処理をしています。
 ATK-2Cのファームウエアが一番強い色縞を見せています。また、ToUcam PRO bin のI420は、色縞を目立たせない独特の処理をしている可能性があります。



○ATK-2C のファームウエアを ToUcam PROへ
 確かにATK-2C のファームウエアを ToUcam PRO のものに置き換えると色稿は現れなくなったが、やや階調が無くなったとも言えます。 spc900nc に加わったカラーコーデック YUY2 はToUcam PRO が通常使っている I420 (12ビット)より階調の豊富な16ビットの色深度を持っており、データー量も50%ほど多く期待していたのですが、現時点のテストではあまり好ましい結果が出ていないのが実状です。
 ただ、直感的 な画像の向上変化は見ることができにくいのですが、16ビットの色深度は、より有効なはずと考え、これ以降はspc900nc.bin にファームウエアを換えて、YUY2のカラーコーデックを使用することにした。



       PHILIPS ToUcam PRO のファームウエアを
   spc900nc(PHILIPS ToUcam PROV)のファームウエアに書き換え


 ファームウエアを書き換え済みのPHILIPS ToUcam PROで蛍光灯を撮影して見ました。4秒間の各フレームレートのフレームをコンポジット(スタック)後、強度のシャープをかけています。

 撮影された画像から何を読みとるのか難しいですが、I420(色深度12ビット)でもYUY2(色深度16ビット)でも5fpsの方が15fpsよりも画像がディティールは上です。
 YUY2ではフレームレートが上がるに連れて色ブロックが大きくなっています。これは転送データー量を押さえるために、画像圧縮処理がかかっているためと考えています。
 I420ではYUY2に比べてフレームレート上昇に伴う色ブロックの大きくなり方が弱いのは、もともと色深度のデータ量が少ないため、転送のための画像圧縮が少ない(弱い)ためと考えられます(ちょっと強引かな)。
 I420とYUY2の色深度の違いは蛍光灯の発光部の水色部分に現れ、I420の方がベタの部分が多いあたりに見ることができていると考えます。
 15fpsで比較すると、YUY2は色ブロックが大きくて粗く見えていますが、階調は少なくともI420よりも上にあると考えます。

 右の画像は、20cmで火星を撮影したものです。撮影日も違い、撮影条件が全く同じとはいかないのですが、大まかな傾向を知ることができます。
 いずれも数百枚の画像をコンポジット(スタック)後、強度のシャープをかけています。

 もっと分かりやすく結果が出たら良かったのですが、I420(色深度12ビット)とYUY2(色深度16ビット)の差はわずかだと考えられます。
 データー量の大きいカラーコーデックを使うかどうかは、その必要性があるかどうかです。

 できればフルカラーRGB24ビットが自由に使えるに越したことはないと思っていますが、現実にはUSB2やIEEE1394の高速転送でも苦しく、パソコン側も十分な能力を持っているわけでもないなかで、USB1.1(12メガバイト/秒)の能力を十二分に活用しているPHILIPS ToUcam PROは非常に優秀だと思います。

 ファームウエアの書き換えはそれなりのリスクがありますが、僅かな解像度上昇?を求めて、私のPHILIPS ToUcam PROやATiK ATK-2Cのファームウエアは「PHILIPS spc900nc」のファームウエアに書き換わっています。

注: このような実験を繰り返しているなかで、ファームウエアの違いとカラーコーデックの違いが混在している可能性も残されています。
 例えば、カラーコーデックI420がToUcam PROのものとspc900ncのものと処理結果が違うことが考えられます。
 一部の実験で全ての答えを得ることは難しく、もっと、もっと検証しなければいけないと思っていますが・・・・・難しい。




2005/12/04
○600枚の画像をコンポジット(スタック)した後、強度のアンシャープマスクをかけた画像。
 等高線のような縞縞が良く見える。
○600枚の画像をコンポジット(スタック)後、最大エントロピー、アンシャープマスク、色調整など画像処理済み。
 この状態で色縞は出ない。