iPhone 15 Proのラボテスト：ローリングシャッター、ダイナミックレンジ、曝光許容範囲の分析

タイトル：iPhone 15 Proのラボテスト：ローリングシャッター、ダイナミックレンジ、露光余裕

新しいiPhone 15 ProとiPhone 15 Pro Maxが発売されると、この新しい携帯電話の映画製作能力についてかなりの話題がありました。仕様とコーデックを見ると、この新しいiPhoneを手に入れて、ラボの拷問テストを実行し、iPhone 15 Proのダイナミックレンジ、ローリングシャッター、露光余裕を試してみたくなりました。最近の特化型ハイブリッド消費者向けまたはプロのシネマカメラと比較してどのようになるでしょうか？それでは、見てみましょう… 人生には常に最初があり、それはカメララボのテストにも当てはまります。これまではそれほど意味がなかったでしょう。スマートフォンでは、通常、自動的に多くの画像処理が行われます。たとえば、明るい部分を抑え、影を明るくする自動トーンマッピングなどです。しかし、最新のiPhone 15 Pro＆MaxのApple LOGの導入により、この状況が変わりました。LOGでは、厳密なテストに必要な一貫性が生まれます。 では、それに飛び込むためにはどうすればいいでしょうか？実際にはそれほど簡単ではありません。なぜなら、テストでは常に非常に厳格な原則に固執しようとするからです。この場を借りて、同僚のフロリアン・ミルツとの素晴らしいコラボレーションに対して非常に大きな「ありがとう」を述べたいと思います。特にフロントカメラをテストする際には少し複雑なことがありましたが、彼は常に解決策を見つけてくれます… フロントカメラのテストをCineDのラチチュードテストで調整する。画像提供：CineD チャレンジを受け入れる：CineD Lab Testの基準をiPhone 15 Proに合わせる 厳格な基準に戻ると、1つは、APS-Cカメラ用のZeiss 50mm CP2 T/2.1マクロレンズかフルフレームカメラ用のZeiss 85mm T1.5レンズを常に使用するようにします。これらの焦点距離を使用することで、Xyla 21ステップチャート（またはラチチュードテストの主題）との間に一定の距離が確保され、チャートからの内部反射が影響を及ぼしてダイナミックレンジ評価の低下を防ぐことができます。 ダイナミックレンジの測定方法について説明した当社の記事をここでご覧ください。 2つめに、センサーのネイティブISOを調べ、白黒平衡、シャッター、ISO、およびフォーカス面を手動で設定して一貫性を確保するために、適切な調査を常に行っています。 それでは、最初のアイテム、iPhone 15 Proには13mm、24mm、77mm相当焦点距離の3つのバックカメラがあります。iPhone 15 Pro Maxには77mmの代わりに120mmの焦点距離があります。奇妙なことに、フロントカメラには焦点距離が記載されていません。したがって、13mmカメラを除くすべての結果を以下で提供します。このカメラを使用すると、XYLA 21チャートからの反射が強すぎることがわかりました。 Blackmagic Camera Appが救済策 2番目のポイントで、ネイティブのAppleカメラアプリには手動でパラメータを設定する機能が提供されていません。そのため、手動でパラメータを設定できるBlackmagic Cameraアプリに頼る必要がありました。ラボテストのアプリ内の設定はすべて、Apple Logと4K ProRes HQで行われました。 Blackmagicアプリはハードウェアイメージパイプラインにアクセスするため、ネイティブのAppleカメラアプリが持っていると同じ情報を受信します。また、フロントカメラの各カメラセンサー（フロントカメラを含む）のネイティブISOも調べる必要がありました。 当社のラボテストの前に、4つのカメラのそれぞれで最も低いISO（各カメラで異なる）が常に最もクリーンな（ネイティブ）ISOであることが見つかりました。より高いISOではコード値が上昇するため、明るい画像になりますが、シャドウはノイズが発生します。ただし、高いISOではApple Logの低いステップ間の差が広がるため、暗いステップの分離が必要な場合には高いISOで撮影することにメリットがあります。完璧です。それでは始めましょう、いいですか？ iPhone 15 Pro / Maxカメラのローリングシャッター まずはiPhone 15 Proの24mmカメラから始めましょう。300Hzのストロボライトを使用すると、5.3ms（少ない方が良い）のローリングシャッターを得ることができます： iPhone 15 Proの24mmカメラのローリングシャッター。画像提供：CineD 13mmカメラは4.7ms、77mmカメラは5ms、120mmカメラ（Max）は再び5msを読み取ります。フロントカメラは驚いたことに9.3msです： iPhone 15 Proのフロントカメラのローリングシャッター。画像提供：CineD これらのフルセンサー読み出し値を最近の消費者向けまたはプロのシネマカメラと比較すると、約5msは素晴らしい結果です。市場には1つだけ、Sony VENICE 2で3ms以下のカメラがあります。また、グローバルシャッターカメラのオプションもあり、RED KOMODO（およびほぼ確実に新しく発表されたSony a9 IIIフルフレームカメラもグローバルシャッターを搭載しているはずですが、このカメラを手に入れて確認する必要があります）のように0msを持っています。 iPhone 15 Pro / Maxのダイナミックレンジ カメラのダイナミックレンジを判断するためには、3つの方法があることを再度説明しましょう： ネイティブのセンサー解像度でのXyla 21チャートのウェーブフォームプロットを表示し、タイムライン上で表示する：これにより、ノイズフロア（使用可能なストップ数）を超えるスタップがいくつ識別できるかが視覚的にわかります。また、ステップのコード値の分布も表示されます。低いステップは、コード値（Y軸）の観点では非常に近くにあります。したがって、過度に露光を下げて後でシャドウを上げると（つまり、シャドウのストップを拡張すると）、ストップとストップの間に十分なコード値がなくなり、結果として醜いバンディング（ストップ間の微妙な色の遷移の損失）が生じます。 IMATEST：IMATESTは、各ステップの信号対雑音比を計算します。これは純粋な数学的な計算であり、ノイズリダクションを多く使用するカメラは、ノイズリダクションの少ない他のカメラよりも良い結果が出ます。異なるカメラ/センサーのノイズフットプリントはすべて異なるため、有意義な比較のためには「標準的な」ノイズリダクションは適用できません。そのため、当社のCineDでは、IMATESTによって推奨されるようにノイズリダクションをオフにしています。 ラチチュード：露出の範囲は、過度または不十分に露出された場合でも、カメラが色とディテールを保持する能力です。当社のCineDスタジオシーンは、厳密に制御された環境でどれだけカメラを押し込むことができるかを実世界のテストとして行います。このテストの美しさは、厳選された標準シーンで利用可能なストップ数が明らかにされることです。それにより、カメラが過度の内部ノイズリダクションを使用して「チート」しているかどうかが明らかになります。内部/またはポストノイズリダクションをどれだけ使用しても、SNR = 2で12ストップを示すカメラには通常8ストップのラチチュードがあります。ARRI ALEXAのように、SNR = 2で2つのストップ以上を示すカメラには、2つのストップ以上のラチチュードもあります。ヘビーな内部ノイズリダクションを使用してSNR = 2で12ストップに近づくことを試みるカメラは、通常ラチチュードは6〜7ストップしか示しません。 これらのテストの３つの要素は非常に明示的であり、センサーの読み出し、信号処理、およびコーデックの組み合わせが広い範囲で露出を制御できるかどうかを特定するのに役立ちます。 ISO55での24mmカメラのiPhone 15 Proのダイナミックレンジ ウェーブフォームは、ノイズフロアがほとんどないことを示しています。これは、内部で大量のノイズリダクションが行われていることを示唆しています（これは「オフ」にする方法はありません）： ISO55の24mm XYLA 21チャートのウェーブフォーム。画像提供：CineD ノイズフロアとされるものはほとんどないですが、11ストップ程度です。これをIMATESTで試してみましょう： IMATESTの結果：24mmカメラ、ISO55。画像提供：CineD SNR = 1およびSNR = 2の場合、iPhone 15 Pro（Max）では12ストップのダイナミックレンジを得ることができます。また、同じく「スロープベースのDR」でも12ストップです。これは、IMATESTが意味のある結果を計算するのにノイズ処理が「過剰」すぎる兆候です。また、「Noise（最大ピクセルの％）」が表示される最も下の図でも明らかです。シャドウストップのノイズ値は非常に低いです。 それでは、ISOを上げてIMATESTで違いが出るか見てみましょう。ISO1200を見てみると、24mmカメラのウェーブフォームは次のようになります。 ISO1200の24mm XYLA 21チャートのウェーブフォーム。画像提供：Cine このISO1200でのウェーブフォームをISO55でのウェーブフォームと比較すると、コード値（Y軸）が上方にシフトして画像の明るさが増加していることがはっきりとわかります。また、より暗いステップがより差別化され、12番目のストップが浮かび上がっているのもわかります。この違いがラチチュードテストにも反映されるかどうかは興味深いです。 IMATESTでは、SNR = 2で13.4ストップ、SNR = 1でも13.4ストップを計算します。IMATESTの結果：24mmカメラ、ISO55。画像提供：CineD これらの結果を見るだけでは、iPhone 15 ProがARRI Alexaのダイナミックレンジのレベルに達していると結論付けるかもしれません（こちらで当社のARRI ALEXAクラシックおよびMini LFテストをご覧ください）。しかし… 私の現時点までの結論は、IMATESTは主にノイズリダクションを測定し、実際のダイナミックレンジをあまり測定していないということです。ラチチュードセクションに移るとはっきりします。ネイティブなイメージセンサーを持つ携帯電話ですので、全体を俯瞰する必要があります… 以下は、iPhone 15 Pro / Pro Maxの他のカメラのIMATEST結果の表です： iPhone 15 Pro / Maxの他のカメラのIMATESTダイナミックレンジ結果。画像提供：CineD iPhone 15 Pro Maxの露光ラチチュードの結果 先に説明したように、ラチチュードは、オーバーやアンダーエクスポージャー時に色とディテールを保持するカメラの能力を指します。当社のCineDスタジオテストでは、ベース露出レベルは私の同僚のジョニーの額でのルマウェーブフォーム値の約60％を指します。まず、乱線の手がかりを使ってクリスピングレベルを確立します。これは、主題の額のカラーチェッカーで既に一部の色がクリッピングされていることを意味します。そこから、1ストップ刻みでアンダーエクスポージャを行います。Blackmagicアプリを使用してシャッター値（1/30秒、1/60秒など）で行いました。先に述べたように、すべてをiPhone Pro MaxのApple Logおよび4K ProRes HQで撮影しました（露出テストの時点ではこれだけが利用可能でした）。 iPhone 15のテストでは、24mmとフロントカメラを使用し、RGBウェーブフォームで露光レベルをチェックしました。利点は、ビジュアルリファレンスとして外部モニタを接続できることです： RGBウェーブフォームのレベルをチェックするために外部モニタを使用する。画像提供：CineD さて、ショットを開発するためにDaVinci Resolve 18.6を使用し、カラースペース変換（REC2020およびApple LogからREC709へのCST）を行いました。露光やノイズリダクションの調整は常に最初のノードで行い、2番目のノードでCSTを行いました： REC 2020 Apple LogからRec709へのカラースペース変換。画像提供：CineD ISO55での24mmのベース露出は次のようになります： 24mmのベース露出、ISO55。画像提供：CineD さて、ISO55では3ストップオーバーしてイメージをベース露出に戻すことができます（DaVinci Resolve 18.6のリフト/ガンマ/ゲインプライマリを使用して）： 3ストップオーバーしてプッシュバック、24mm ISO55。画像提供：CineD さて、2ストップのアンダーエクスポージャーに移動し、イメージをポストで戻すと、かなりノイズの多いイメージになります： 2ストップアンダー、プッシュバック、24mm ISO55。画像提供：CineD これはもう使える限界に達しています。もう1ストッププッシュしましょう： 3ストップアンダー、プッシュバック、24mm ISO55。画像提供：CineD うーん…これはうまく見えません。ラチチュードの限界に達しました。大きなバンディングが見られ、非常に斑点の多いクロマノイズの分布も見られます。また、濃度円はカメラ内でのバイネッティング補正を示唆しています。 IMATEST結果の疑惑が正しい場合、デフォルトで画像が非常にノイズ処理されているため、ノイズリダクションで何かしらの手段を取ることはできないでしょう。 したがって、ノイズリダクションを2つのストップアンダーイメージと3つのストップアンダーイメージに適用してみましょう： ノイズリダクションを使用して2つのストップアンダーをプッシュバック、24mm ISO55。画像提供：CineD ノイズリダクションを使用して3つのストップアンダーをプッシュバック、24mm ISO55。画像提供：CineD さらに、DaVinci Resolve 18.6での各ISOとカメラに適用されたノイズリダクションの設定については、記事の下部をご覧ください。 ISO55の24mmカメラの結論は、露出ラチチュードが5ストップ（上方向3ストップ、下方向2ストップ）であることです。これは、現在のAPS-Cまたはフルフレームの一部の消費者カメラよりも2、または3ストップ低いです。前述のARRI Alexa Mini LFと比較すると、露光ラチチュードは5ストップ少なくなります。そして、Alexa 35と比較すると、差は7ストップになります。 さて、24mmカメラのより高いISOを見てみましょう - ISO1200で ダイナミックレンジセクションで述べたように、高いISOではコード値が上にシフトし、より低い（暗い）ストップが多少差別化される可能性があるという現象に気づきました。 直接ISO1200の3ストップアンダーイメージを見てみましょう、24mmカメラで： 3ストップアンダー、プッシュバック、24mm ISO1208。画像提供：CineD ノイズリダクションを適用した場合の3ストップアンダー、プッシュバック、24mm ISO1208。画像提供：Cine 実際、これはISO55の場合よりも少し良いようです。それでも、これは使用可能とは考えません。 次に、フロントカメラからISO55で始めましょう 標準のスタジオライティングでジョニーの額をクリッピングすることができなかったため、最低のISO 20を使用することはできませんでした。 同様に、3ストップのオーバーエクスポージャーはベースから容易に可能です。さて、2ストップのアンダーエクスポージャに移動しましょう： 2ストップアンダー、プッシュバック、フロントカメラ、ISO55。画像提供：CineD 興味深いことに、フロントカメラは異なる、より有機的な画像処理を持っており、ノイズもより細かく、24mmカメラほどのまだら状のノイズ（特にクロマノイズ）ではありません。 この画像は再びきれいになります： ノイズリダクションを使用して2ストップアンダー、プッシュバック、フロントカメラ、ISO55。画像提供：CineD さて、3ストップのアンダーエクスポージャにまで押し込んでみましょう： 3ストップアンダー、プッシュバック、フロントカメラ、ISO55。画像提供：CineD これは、3ストップアンダーでの24mmよりも実際には良く見えますし、ISO1200での場合でもそうです。 また、フロントカメラのISO55から始まり、さらに押し込んで3ストップアンダーやISO1207を使用するテストも行ってみましょう： 3ストップアンダー、プッシュバック、フロントカメラ、ISO1207。画像提供：CineD クロマノイズやぼかしの少ないクロマノイズなど、ノイズははるかに細かくなりました。ただし、イメージ全体には非常に多くのルマノイズがあります。したがって、ノイズリダクションを適用してみましょう： ノイズリダクションを使用した3ストップアンダー、プッシュバック、フロントカメラ、ISO1207。画像提供：CineD 残念ながら、これはまだ使用できません。まだら状のクロマノイズは少なくなり、ルマノイズはずっと多いですが、全体的にはピンクがかっていて、イメージはまだ使用できません。 DaVinci Resolveでのノイズリダクションの設定については、記事の下部にある表をご覧ください。 まとめると、iPhone 15 Pro / Maxは5ストップの露光ラチチュードを持つことができ、高いISOでは6ストップに近づく余地もあります。 まとめ ラボテストで携帯電話を試すのはなかなかおもしろい経験です！iPhone 15 Pro / Maxのローリングシャッターは非常に優れており、すべてのカメラで約5msであり、フロントカメラの場合は9.3msで非常に良好です。ハンドヘルドビデオ撮影に最適です。 ウェーブフォームとIMATESTで示されるiPhone 15 Proのダイナミックレンジを見ると、最初の見た目では表示される非常に高い値に惑わされるかもしれません。結局のところ、これらの高いIMATEST値は、非常に高い内部ノイズリダクションで達成されるものであり、それはラチチュード結果（当社の基準では非常に低い）で確認されます。最近のマイクロフォーサーズカメラ（例：GH6）、消費者向けのAPS-Cカメラ（例：FUJIFILM X-H2SまたはSony A6700）、およびトップのメインストリームであるARRI Alexa 35の基準を示しました。 ただし、物事を適切な視点で見る必要があります-小さなイメージセンサーを備えた携帯電話です…最新のiPhoneにApple Logと4k ProRes HQエンコーディングをもたらしたAppleにすべての敬意を表します。これにより、クリエイターには多くの可能性が開かれます。これからもますます良くなっていくでしょう。ワクワクします。 iPhone 15 Pro / Maxでビデオを撮影したことはありますか？あなたの経験はどうですか？コメント欄で教えてください。