2018年10月20日

カメラ最強スマホ決定戦(3)

第3戦は画質勝負ではなく,絵作りの自由度で勝負です.Panasonic DMC-CM1 には物理的な絞りが備わっていますが,HUAWEI P20 pro にはそれがありません.そのかわり複数のカメラモジュールを用いてシーンの形状を推定し,画像処理により被写界深度を浅くする機能が備わっています.

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まずはレンズそのものでどの程度背景をぼかすことが出来るかを比べてみます.シーンに対してカメラをほぼ同じ位置に置いて撮影してみました.CM1 (右)は開放絞りのF2.8で,P20 pro (左)はぼかし処理を行わないプロモードです.先のテストと同様にP20 pro のほうが画角が広いので,同じ領域を切り出して画素数を合わせて比較します.

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左が P20 pro, 右がCM1です.色みや露出の違いは無視してください.CM1 のほうがややボケが大きいようです.CM1は1インチセンサにF2.8のレンズ,それに対して P20 pro は 1/1.7 インチセンサに F1.8 のレンズですので,1.7 ✕ 1.8 = 3.06 となり,CM1 よりも少し口径が小さいことになります.さらに画角が少し広いので余計に被写界深度が浅くなりますが,いずれにしてもあまり大きな違いはありません.また実際には P20 pro のほうが画角が広いので,このようなマクロ写真では被写体を同じ大きさで捉えるべく,すこし近寄って撮影することが多いでしょう.そうすれば被写界深度の違いはほとんど無くなると思われます.

もう1つ印象的だったのは,点光源のボケ方が似ていること.左奥のカメラ(Nikon S2)のキラキラした部分は輪郭と中央に明るい部分が出来るようなボケ型になっていて,とても良く似ています.どちらも多少なりともライカの技術や知見が導入されているからでしょうか.

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次に被写界深度の調整です.P20 pro には「アパーチャ」という撮影モードがあり,画面上の操作でF値を 0.95 から 16 まで変えられます(0.95 という中途半端な数値はライカのノクチルックスにあやかったものでしょう).上の写真は両端の F16 と F0.95 の例で,狙い通りに背景が大きくぼかされています.画像処理が大変上手で,全景物体の輪郭付近にもほとんど違和感はありません.もっとカメラモジュール数が多く,理論上は制度が高いはずの Light L16 よりもいいかもしれません.ネット上のレビューでも iPhone X 等より高精度に背景がぼかされている(前景物体の輪郭に不自然さがない)結果が多く見られます.


さらになんと,撮影時にリアルタイムにぼけ具合が確認できます.ただソフトウェア処理をするだけでなく,GPU等のハードウェアを活用するなど,そうとう力を入れて開発をしているのだろうと思います.

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使っているうちにもう1つ,「アパーチャ」モードの用途を発見しました.F16 (左)では画像処理なしのようですが,そこから1ステップ絞りを開いた F13 (右)に設定すると,背景に弱いぼかし処理がかかります.これによって背景のボケがきれいに(なめらかに)なり,背景のノイズも低減されます.上で述べた変わったボケ味が気に入らない場合には使いでがあると思います.

dof3.jpg

一方のCM1では,物理的な絞り値をコントロールすることが出来ます.左は開放の F2.8, 右は絞りきった F11 での撮影例です.狙い通りに被写界深度が深くなっています.そのかわり回折により少し合焦部のシャープネスが下がるのと,光量が減ってノイズが増加し,画像処理(ノイズ除去)の強度が上がってしまいます.明るい環境ではもう少しきれいな結果が得られるでしょうが,そもそも小さなレンズですのでマクロ域でなければ背景のボケが問題になることは少ないのではないかとは思います.

最後に,元画像をダウンロードできるようにしておきます.

P20 pro
プロモード元画像(10MP), 切り出し・縮小(6MP)
アパーチャモードF0.95元画像(10MP)

CM1
F2.8元画像(20MP), 縮小(6MP), F11元画像(20MP)
タグ:P20 pro
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2018年10月19日

カメラ最強スマホ決定戦(2)

つづいて暗所性能を比較します.深夜の町中の様子を撮影しました.P20 pro にはいろいろな撮影モードがあり,夜景専用のモードもあります.このモードでは露出を変えながら多数の画像を撮影し,合成することで暗所を明るく出来るのですが,今回はカメラそのものの素の性能で比較しようということで,前回同様,最高解像度の40MPで撮影しました.

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かなり暗い,厳しい環境でのテストです.先と同様に,CM1 の画角範囲内を切り出してから同サイズに縮小して比較します.P20 pro に比べCM1はより明るく撮影してしまい,夜景の印象に比べて明るすぎる画像になってしまったため,見た目に P20 pro とほぼお同じ明るさになるよう -1 段の露出補正を行いました.

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比較結果は上のようになります.このような状況では画像処理による強力なノイズ除去がかかり,それによる差も大きくなりますが,まずはデフォルトでの「撮って出し」での比較です.全体に P20 pro のほうがノイズ除去が強力なこともあって低ノイズですが,ディテールも悪くありません.CM1 のほうは前の比較のときにも書いたように明るい部分の回りには色収差によるパープルフリンジが目立ちます.

画像処理により全体として CM1 は黒い線が細くなり,P20 pro は逆に黒い線が太くなる方向に変化が起こるようで,印象がかなり違う部分もありますが,どちらも優秀なカメラであることには違いありません.そもそもこれらの画像は2000万画素という非常に大きな画像の一部ですから,縮小するとノイズは平均化されてしまってあまり見えなくなります.

なお撮影データは,P20 pro が ISO640, F1.8, 1/20秒.CM1 が ISO1600, F2.8, 1/40秒でした.CM1ではもう少しシャッター速度を落とせたとも思いますが,露出補正をマイナスに動かすとシャッター速度が早くなる方向に制御されてしまうため仕方なくそのまま撮影しました.ただし P20 pro には光学式手ぶれ補正が備わるのに対し CM1 にはありませんので,それを勘案すると P20 pro のほうが夜景撮影には向いていると思われます.

今回も,上で示した画像の元画像をダウンロードできるようにしておきます.
LUMIX DMC-CM1, F2.8 元画像(20MP)
HUAWEI P20 pro, F1.8 元画像(40MP), CM1と同一部分を切り出し縮小した画像(20MP)
タグ:P20 pro
posted by しんさく at 02:02| Comment(0) | TrackBack(0) | カメラ

カメラ最強スマホ決定戦(1)

スマホはなにかと便利なので,ちょっとした撮影ならついカメラを持ち出さずにスマホで済ませてしまいがちです.そもそもスマホしか持ち合わせていないことも多いので,スマホのカメラにはこだわりたいところ.そのため私はこれまで,スマホとしては飛び抜けて高いカメラ性能を持つ,パナソニック DMC-CM1 を使ってきました.

この機種は実際にはメーカーからはスマホでなくデジカメの1種として売られており,そのため本体にも LUMIX というパナソニックのデジカメブランドが刻まれています.内蔵されているセンサはスマホや普通のコンパクトデジカメよりはずっと大きな1インチサイズで,2000万画素という画素数もソニーRX100シリーズなど高級コンパクトデジカメに用いられるものとほぼ同様のもの.それに 28mm 相当の F2.8 単焦点レンズが付いており,スマホで撮ったことによる残念感をほとんど味わうことなく過ごすことが出来る名機です.しかし約4年前に登場しただけあってさすがに古さは隠せず,普段使いをするのにスペック不足を感じるようになってきました.

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この4年間に「普通の」スマホのカメラも進化を続け,かなり高画質になってきました.そんなところに現れたのがこの HUAWEI P20 pro です.従来比べ圧倒的に大きな 1/1.7インチの4000万画素撮像素子にF1.8の大口径高性能レンズが組み合わせられており,さらにモノクロセンサ(カラーフィルタで光が遮られないため暗所に強い)にF1.6の大口径レンズが付いたカメラと,3倍の望遠レンズが付いたカメラを加えた合計3個のカメラモジュールの出力結果を画像処理で組み合わせ,高画質な画像を得ることが出来るというものです.デビュー当初はかなり高価なスマホでしたが,最近になって少しこなれてきたので買ってみました.SIMフリー化された国内版(ドコモ版)の新品が66,000円でした.

IMG_0794.jpg

奇しくも,DMC-CM1, P20 pro ともにライカブランドを冠しています.センササイズはCM1のほうがずっと大きいのですが,レンズの明るさがF2.8であるのに対し,P20 pro は1段以上明るい F1.8 ですので,レンズ口径はほぼ同等.カメラの分解能(方位分解能)や低照度時のノイズ特性(ショットノイズ)は,もしレンズの収差が十分に取り除かれていればレンズの口径で決まりますので,理論上,同程度の性能が実現可能です.さらに最近のセンサは裏面照射型のため光の利用効率が高く,画素数が多くてもデメリットがあまりないこと,サブカメラの情報を元にさらなる画質改善の余地があることなどから,4年間のデバイス技術の進歩も勘案すると P20 pro のほうが画質で上回る可能性も高く,今回比較してみることにしました.

fov.jpg

まずは明るい環境で遠景を撮影して解像度の比較を行います.その前に,画角の違いについて.上の写真は P20 pro での撮影結果で,赤枠は CM1 での撮影範囲を書き込んだものです.CM1 は28mm相当で縦横比が 2:3 ですが,それに対し P20 pro は 27mm 相当のレンズに縦横比 3:4 のセンサが組み合わせられています.計算では横の画角はほぼ同じになるはずですが,写真のように P20 pro のほうが少し画角が広いという結果になりました.

l-comp.jpg

P20 pro のほうが画素数が多いため,赤枠内の画像をクロップしてから CM1 と同じ画素数になるよう縮小します.そしてその画像から画質の違いがわかりやすい部分を選んで切り出し,並べたのが上の写真です.左が P20 pro, 右が CM1 ですが,一目瞭然で P20 pro のほうが解像感が高くなっています.CM1 はレンズ収差のため中央付近に比べ周辺で画像が甘くなりがちなのと,色収差のため明るい領域の縁に紫色の輪郭(パープルフリンジ)が現れることがあるのですが,それも P20 pro では見られません.なお CM1 には物理的な絞りがあり,それにより画質が変わりますが,今回は絞りを変えながら撮影したいくつかの画像から最も解像感が高い F4 のときの画像を用いました.EXIF からは,P20 pro が ISO50, F1.8, 1/2857秒.CM1 が ISO125, F4, 1/2500秒となっておりシャッター速度もほぼ同一です.

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HUAWEI P20 pro には3倍の望遠レンズ(80mm相当)も備わっています.普通のスマホではズームをしてもセンサは同じなので画質はどんどん落ちていきます(画像の真ん中を切り出しているだけです)が,P20 pro では高画質が期待できます.ただしこの望遠レンズ側のセンサはメインのセンサ(1/1.7インチ 40MP)とは異なり,800万画素(8MP)で,レンズのF値も F2.4 となっています.またそのため,40MPの画像を出力するモードではズームは出来ず,10MPで保存するモードを使う必要があります.上の写真は,27mm広角40MPでの撮影結果(左)と,80mm望遠8MP->10MP出力での撮影結果(右)の等倍切り出しです.画角は3倍違いますが,出力画素数の違いにより,見かけの大きさは1.5倍しか違いません.焦点距離の長さが画素数の減少を補い,より細かなディテールが確認できますが,思ったほどには違いはありません.メインのカメラの中央 1/9 を切り出しても画素数はまだ4.4MPもあるためです.しかし躊躇することなくズームを使えるのはこの機種の良さであり,iPhone X(2倍ズーム)でなく3倍ズームを搭載しているのはこのメインカメラの性能ゆえのことでしょう.

最後に,上で示した画像の元画像をダウンロードできるようにしておきます.
LUMIX DMC-CM1, F4 元画像(20MP)
HUAWEI P20 pro, F1.8 元画像(40MP), CM1と同一部分を切り出し縮小した画像(20MP), 3倍ズーム時(10MP)
タグ:P20 pro
posted by しんさく at 01:19| Comment(0) | TrackBack(0) | カメラ