スマホのカメラと画像処理｜イメージセンサと2級

一言でいうと、「光を数値にする部分」と「数値を見やすい写真に仕上げる部分」の組み合わせです。前者がイメージセンサ、後者が ISP（Image Signal Processor）やSoCの計算資源です。

スマホは本体が薄く、大きなレンズや大きなセンサを積みにくいという制約があります。その不利を、センサの構造の工夫と、撮った後の計算による処理で補ってきたのがスマホのカメラの特徴です。試験でも「どの工夫が、どの段階の話か」を区別できるかが問われる余地があります。

処理の流れを4段階に分けます（当サイトによる説明用の整理で、実際の順序や中身は端末ごとに異なります）。

1. 1受光：レンズで集めた光を、イメージセンサの各画素が受けて電気の量に変える。画素の上には色のフィルタが並び、各画素は1色分の光だけを受ける。
2. 2デジタル化（RAW）：電気の量を数値に変える。Android の公式ドキュメントは、RAW 形式を「イメージセンサから出た、通常はベイヤー配列の未処理の画像」と説明しています。
3. 3画像信号処理（ISP など）：各画素に足りない色を周りの画素から補うデモザイク、色味を合わせるホワイトバランス、ノイズの低減、明るさと階調の調整などを行う。
4. 4圧縮・保存：仕上がった画像を JPEG などの形式に圧縮して保存する。動画なら動画用の符号化方式で圧縮する。

「RAW」と「JPEG」の違いは、処理の前か後かと覚えると区別しやすくなります。圧縮の方式はコーデックとはで、センサそのものの原理はCMOSイメージセンサとはで詳しく扱います。

ISP は、1枚の画像を写真に仕上げる処理を専用の回路で速く行うものです。これに対して、複数枚の画像を撮って合成し、1枚では得られない写真を作る手法は、計算写真（コンピュテーショナルフォトグラフィ）と呼ばれます。

Google Research は2018年11月の記事で、暗い場所向けの Night Sight について、露出時間を調整しながら最大15枚（または1秒ずつ6枚など）を撮り、位置を合わせて合成すると説明しています。記事では、複数枚の合成が撮像時のノイズの影響を減らし、暗所での信号対雑音比を改善すると述べています。

合成の計算はSoCのCPU・GPU・NPUなども使って端末の中で行われます。SoC の構成はスマホのSoCとArmで整理しています。

MCPC の公式ページの図では、モバイルシステム技術検定 2級（100問・100分・4者択一）の出題カテゴリ「モバイル端末基本機能と端末周辺技術」の比率が20%と示されています（2026年9月27日確認）。当サイトでは、公式テキスト『モバイルシステム技術テキスト 第11版』の第6章「モバイル端末・機器のハードウェア技術」がこの範囲に当たると推定しています（章名からの当サイトの判断で、公式の対応表ではありません）。

4択での問われ方は、次のような型が考えられます。出題頻度の公式データはありません。

• ✓構造の説明：裏面照射型と積層型の説明を入れ替えた選択肢から、正しいものを選ばせる。
• ✓処理の名前：デモザイク・ホワイトバランス・ノイズ低減などの処理と、その中身の対応を問う。
• ✓RAW と圧縮画像：処理前のデータと、仕上げ・圧縮後のデータの区別を問う。
• ✓複数枚合成の狙い：暗所や明暗差の大きい場面で、なぜ合成するのかを問う。

試験全体の範囲はモバイルシステム技術検定2級とはで整理しています。

選択肢の処理が「センサの構造」「1枚の処理」「複数枚の処理」「圧縮」のどれに当たるかを先に決めると迷いが減ります。