最近よく耳にするHDRって何でしょう？そんな疑問をお持ちの方はこの記事を読んでいってください。HDRとはHigh Dynamic Range（ハイダイナミックレンジ）の略になります。カメラやイメージセンサにおけるダイナミックレンジとは、撮影できる明るさの範囲のことを言います。そのため、HDR撮影というのは「非常に暗いところから非常に明るいところまで同時に撮影可能である」ということになります。通常ダイナミックレンジは120dB(デシベル)などで表され、この数値が大きければ大きいほど明暗差の大きいシーンを撮影できることになります。またHDRは、カメラなどの入力系だけでなくディスプレイなどの表示系でも使用されますが意味は同じです。
引用元：Sony What’s HDR(https://imagesensor-info.com/wp-admin/post.php?post=83&action=edit)
こちらの画像が通常の（SDR）画像とHDR画像の比較になっています。このようにSDRでは、暗い部分と明るい部分の諧調わかりません。それに対してHDRでは、明るい部分と暗い部分の諧調がつぶれることなく表現されています。
CMOSイメージセンサにおけるダイナミックレンジ
それでは、CMOSイメージセンサにおけるダイナミックレンジはどのように決まるのでしょうか。定義としては、信号飽和する量（画素の飽和）とノイズの量（暗闇撮影時）の比率で定義されます。
$$ DR = 20log\frac{Ssat}{Ndark}[dB] $$
ダイナミックレンジは上記のような式で表される。例えば飽和時の出力が100,000暗時の出力が10の場合は100dBとなります。HDRの定義は明確には決まっていないようですが、大体100dB以上あるとHDRを名乗っているような気がします。画素のダイナミックレンジを拡大する方法ですが、上記の式からもわかるように、画素の飽和容量を増やすか暗時ノイズを減らすという方法になります。
このように画素の性能として、HDRを達成するためには画素の飽和容量とノイズ低減が効果的であるとわかりました。一方で最終的に取得される画像は、画素単体のダイナミックレンジだけでは決まりません。例えば、複数枚撮影して合成するなどの手段も考えられます。この辺の話は、別記事で説明させていただきます。
まとめ
今回はダイナミックレンジ（HDR）についての説明をしました。
Q.ダイナミックレンジって何？
A.センサが扱える明るさの範囲のこと。
$$ DR = 20log\frac{Ssat}{Ndark}[dB] $$
で表されます。
Q.HDRって何？
A.ハイダイナミックレンジの略称です。
（明確に定義されているわけではないが、約100dB以上あるとHDRと主張する傾向）
イメージセンサについての解説もしていますのでそちらもご確認ください！
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