忍者ブログ

Imager マニア

デジカメ / デジタルビデオカメラ / スマホ用の撮像素子(イメージセンサ/imager/CMOSセンサ)について、マニアな情報や私見を徒然なるままに述べるBlogです(^^;)

パナソニックGH5SのDual Native ISOとは? ~旧AptinaのDR-Pixテクノロジーと同じ?

「10代女子が選ぶトレンド予測ランキング ~2018年に流行りそうなモノ部門」
第一位に”一眼レフ”が入る昨今
、皆様如何お過ごしでしょうか?(笑)

↑個人的には仮想通貨の大暴落よりもはるかに驚きです。なんか友達同士で「嘘書いちゃえ!」とかやりとりして悪意の組織票があつまったのでは?と勘ぐってしまいますf(^^;)
もし本当だったとしたら流行語大賞にもなった”インスタ映え”の恩恵(?)なんでしょうかね~


 さて、cipaから昨年'17年のデジカメ総出荷台数(生産台数も)が発表されました。
'17年は
 ◆凡そ2500万台 @レンズ一体型・レンズ交換式合計
と覚えておけば良いでしょうか。

また、レンズ一体型とレンズ交換式の内訳はそれぞれ凡そ
 1330万台:1170万台 ≒ 超ラフに10:9くらいの比率
でしょうか。
まだギリギリレンズ一体型カメラの方が出荷台数多いのですね、少なくとも世界では。
ちなみにキヤノンは'17年通期の決算発表を既に行っており
キヤノン単体では既に'16年からレンズ交換式カメラの方が販売台数は100万台違いレベルで多いのですが(そして、デジカメの販売台数に占めるキヤノンの割合は大きく、全体への影響は非常に大きいいはずなのですが)、
それでもまだコンパクトデジカメの方が全体では販売台数が多いというのは、
一重にレンズ交換式カメラを発売しておらず、またコンデジ発売機種数の多い、カシオの影響であったりするのでしょうか。
それともソニーのRXシリーズが馬鹿売れしているのか。ニコンもコンパクトデジカメとレンズ交換式カメラの販売台数は同数レベルなんですけどねー。

 一眼レフカメラとミラーレスカメラの内訳はそれぞれ凡そ
 760万台:408万台
倍まではいきませんけど、ワールドワイドで見た場合には、まだまだ一眼レフカメラが多いんですね。
さすがに今年はまだ両者が逆転することは無いでしょうか。


 デジカメ各社の決算発表も始まっており、キヤノンソニー富士フイルムがひとまず終わっています。
企業としての業績は上記各社は順調な様子です。

 またキヤノンに関しては12月一杯で年度締めであるため、今年'18年のデジカメの販売台数予測も発表しています。
それによると、今年キヤノンは、レンズ交換式550万台、コンパクトデジカメが340万台ということで、それぞれ対前年度比では、レンズ交換式カメラがトントン、コンパクトデジカメが-16% ということで、
キヤノンの読み・・・というか計画通りだとすると、残念ながら?コンパクトデジカメは今年、また下降線に入るということになりますね。

 ソニーは、サラッと通期('18年3月一杯まで)のデジカメの販売台数予測を上方修正しており、
420万台から440万台に引き上げています。
ソニーのデジカメ販売は本当に調子良さそうですね。
また、撮像素子の方も通期の対前年比では大幅な増収増益予想(←まあ熊本の震災の影響が一昨年とカメラモジュール事業の縮小?がありましたから対前年比較は微妙ではありますが・・・)で絶好調ですが、
通期の収益予想は下方修正した様です。理由はモバイル向けイメージセンサの販売数量減少で。
これは、十中八九、アップルのせいなんでしょうね(^^;)
こういうのは部品屋にはどうすることも出来ないので辛いところですね。


 富士フイルムは、なんと四半期ベースで対前年度比デジカメは+40%の増収です。
まあほとんどレンズ交換式の恩恵であるはずなので、四半期ベースでは前年同期に新機種の発売があったか否か等で大きく左右はされるのだと思うのですが、それでも大きな数字。
発表に依れば、GFX-50S、E3、T20の恩恵の様です。



 さて、今週の本題ですが、コレ気になってました。
古くは(?)パナソニックのシネマ用カメラ”VARICAM35”に搭載された”Dual Native ISO”というやつです。

こちらのパナソニックのページの中程にもデュアルネイティヴISOに関する説明は以前からあったのですが、どうも”なんとなくこうなのかな~”と思うところはあるものの、凄く婉曲的な?表現と図であったために個人的には釈然とせず。

で、今回のGH5Sで遂に民生機にもDualNativeISOなるものが搭載されたということで、この様な説明もなされた様でしたのでもう一回考えてみようかなと思った次第です。



↑上記リンク先AVwatchさんの記事中のパナソニック説明のものと思われる図

 正直、上の写真は、パナソニックのHPにあるものと事実上同じで新たな情報は無いと思うのですが、

文中に、
一般的なセンサーでは、ピクセルの受光部1つに対して、1つのゲインアンプを搭載し、~(中略)
そこで、1つの受光部に対して、ゲインアンプの前段に、「低ISO感度回路」と「低ノイズ・高ISO感度回路」を配置。~(後略)


とあるのが個人的に新しい・・・というか、少しだけ釈然としなかった情報がはっきりしたところです。

 パナソニックのHPには、”~(前略)デュアルネイティブISOは2 系統の専用アナログ回路をイメージセンサーの各画素に備え、ゲイン処理の前に画素上で感度設定することにより~(後略)
となっており、
図のゲインアンプがセンサ上ないしはセンサ外のどこに存在するもののことかはっきりと分からなかったのですが、
今回のAVwatchさんのインタビュー?記事では、上図ゲインアンプが”画素内に一つずつ搭載されているものである”ことが明記されています。
これでこの”ゲインアンプ”なるものは、画素SF(ソースフォロワ)であることがほぼ間違い無くなりました。
そして、そのゲインアンプの前に低ISO回路と高ISO回路なるものが配置されているのだと。


 で、元々Dual Native ISOの謎は、”その低ISO回路と高ISO回路って具体的に何なの?”というところだった訳ですが、
画素は狭いので(←超アバウトな表現ですが^^;)、そんなたいそうな回路なんて置ける訳ありません。それも、低ISO回路と高ISO回路を二つもなんて。

で、私個人の現状結論は”旧Aptina(現ONSemiconductor)が以前発表していたDR-pixテクノロジーと呼んでいたものと基本的には同じものだろう”というものです。
多少FD部への付加容量のつなぎ方とか付加容量がどの様にプロセス的に作られているかという材料や方法が異なる可能性はありますが・・・。

 上記根拠は希薄ですが、基本的には画素内に大した回路は置けないだろうというものと、
パナソニックが公表しているDualNativeISOテクノロジーによる効果が上記AptinaがDR-pixテクノロジーと呼ぶもので得られるだろう効果と矛盾が無さそうだからというものです。


 発表では、GH5に対してGH5Sは画素数約半分で、画素面積が1.96倍になったという
簡易計算では、GH5は画素ピッチ3.35um□程度。
で、GH5Sは恐らく画素ピッチ4.7um□弱程度。

画素内に今までになかった何かを配置すると、基本的にはスペースをその分何か削らないといけないはずです。
表面照射型センサでは、フォトダイオードの面積がほぼ例外なく削られることになって、感度や飽和といった基本特性に悪影響が出る可能性が高いので厳しかったと思うのですが、
最近は裏面照射型センサとなったため、上記制約もそこまでクリティカルな結果につながらなくなったということでしょうか。
そして、GH5に比べれば画素サイズに余裕が出来たGH5Sには今までに無かった付加容量とスイッチを配置するスペースを設けて出るデメリットよりもメリットの方が大きいと判断されたか。

 GH5SがGH5に対して常用ISO感度の上限側が拡張できた理由は主に画素≒フォトダイオードが大きくなったからだと思うのですが、
地味に低ISO側がISO200からISO160に拡張できているのは、フォトダイオードの拡大とこのDR-pixテクノロジーによるFD部への容量付加のお陰じゃないのかなと予想します(なんかISO100は常用にできなかったのかな?とか思ったりはしますが^^;)。

 今回のエントリーの内容が当たった証拠にはならないと思いますが、
もしPhotons to Photos のサイトでGH5Sの計測結果が出たらば、ダイナミックレンジの項目で、少なくとも常用域はまっすぐなラインのGH5と異なり、例えばα9の様に、
ISO800のところで一旦ラインがガクンと上昇するのだろうと思います。
ガクンと上昇したところ以上のISO感度では、FD部に(ISO800まで)付加されていた容量が切り離されて使われているということだと思います。

 逆に言うと、ガクンと上昇しているα9搭載撮像素子にも既に”Dual Native ISOテクノロジー”なるものは使われているということだと思います。
GH5搭載素子はソニー製であったので、GH5S搭載素子もソニー製素子である可能性はかなり高いと思いますが、
α9は当然ソニー製素子であるため、イメージセンサに同じ技術が用いられていても何の不思議も無いと思っています。
恐らく、キヤノン製素子にも使われているのではないでしょうか?Aptinaやパナソニックの様にネーミングされていないだけで、Dual Native ISOテクノロジーが。


拍手[5回]

PR

コメント

お名前
タイトル
文字色
メールアドレス
URL
コメント
パスワード Vodafone絵文字 i-mode絵文字 Ezweb絵文字

ソニー IMX294

GH5Sのセンサーはソニーの IMX294 との噂ですね。
http://www.sony-semicon.co.jp/products_en/new_pro/may_2017/imx294cjk_e.html
濃度の異なるカラーフィルターでアレイをつくり、ワンショットで感度の異なる画像を得ることが可能です。高感度用画素と低感度用画素でアンプのベースゲインが異なっていれば、感度レンジも広がりますね。

また、最近のセンサーの多くはマルチゲインアンプを積んでいるようです。回路は分かりませんが、画像を見る限り、そうとしか思えません。
http://hi-lows-note.blog.so-net.ne.jp/2016-04-07

Re:ソニー IMX294

>hi-lowさん

>GH5Sのセンサーはソニーの IMX294 との噂ですね。
ありがとうございます。
そう言えば以前その様な記事タイトルをどこかで見て・・・スルーしてしまっていました(^^;)

>濃度の異なるカラーフィルターでアレイをつくり、
 紹介頂いたページを見ました。
どうも長短の露光時間の違いを模式的に(?)色の濃度の違いで表現している様で、濃度の異なるカラーフィルタを用いている訳では無さそうです。

>ワンショットで感度の異なる画像を得ることが可能です。高感度用画素と低感度用画素でアンプのベースゲインが異なっていれば、感度レンジも広がりますね。

↑その通りですね!
で、実際GH5Sでそれを行っているのか気になるところです・・・
というか、このセンサが本当にGH5Sに搭載されているのか興味深いです。
もしそうなのであれば、同色のカラーフィルタのピッチは4.63umなのかもしれませんが、
フォトダイオード数的には4000万個存在し、そのピッチは2.315umということになるのですが、果たして・・・?

TechInsightで分解されても、上記は有料範囲になってしまう気がします・・・(--;)


>また、最近のセンサーの多くはマルチゲインアンプを積んでいるようです。回路は分かりませんが、画像を見る限り、そうとしか思えません。

おっしゃる通りなのだろうと私も思っています(列回路にゲインアンプを積んでいるのかAD時にゲインを掛けているのかどちらかはともかく)。
そして今回のGH5SのDual Native ISOなる技術と旧AptinaのDR-pixテクノロジーなるものは、上記列回路に加えて画素にてもゲインを掛けているのであろうなと思った次第でした。

  • imagerマニア
  • 2018/02/10(Sat.)

無題

IMX294の英文説明を見る限りでは、カラーフィルターアレイのが2×2になっているようですね。
HDRモードでは蓄積時間(もしくはaptina方式でQV変換ゲイン)を斜めペアで変えれるようになっており、長短それぞれ個別に出力。
HDR処理は後段かな?
blendedimageを見る限りではちょっとだけmotionblurが発生してるので蓄積時間自体は完全一致ではなさそうです。

Re:無題

>hogeさん

お久しぶりでございます。


>IMX294の英文説明を見る限りでは、カラーフィルターアレイのが2×2になっているようですね。

以前、iPhoneのフロントカメラ搭載撮像素子に採用されていたものと同じ、ソニー曰くの”SME-HDR技術”と呼んでいるHDR方法だと思います。
http://imager.no-mania.com/Entry/118/


>HDRモードでは蓄積時間(もしくはaptina方式でQV変換ゲイン)を斜めペアで変えれるようになっており、長短それぞれ個別に出力。

蓄積時間とQV変換ゲインを斜めペアでセットで変えられうようにもなっているのでしょうかね?
確かに、ダイナミックレンジのことを考えると、それでよりレンジが広がることになると思うのですが。

また、調べると、GH5Sにもカメラ的にHDRモード(ハイブリッドログガンマ)が存在するんですね。
4K60pで使用可能なところは、センサスペックとカメラ仕様で矛盾は無い様です。


>blendedimageを見る限りではちょっとだけmotionblurが発生してるので蓄積時間自体は完全一致ではなさそうです。

ソニー自身も
”little blending offset when imaging moving subjects”
と、僅かにブラーが残ることは認めているみたいですね。

ハイアマや素人の方は問題にしないと思うのですが、個人的にはプロには受けが良く無いHDR方式な気がするのですが・・・
果たしてGH5Sがフォトダイオード2.315um□ピッチとなるこの様な構造をしているのか・・・ちょっとしっくりこない気もします。

  • imagerマニア
  • 2018/02/10(Sat.)

Re:ソニー IMX294

初めてお邪魔します。山川と申します。

>もしそうなのであれば、同色のカラーフィルタのピッチは4.63umなのかもしれませんが、
>フォトダイオード数的には4000万個存在し、そのピッチは2.315umということになるのですが、果たして・・・?

IMX294はフォトダイオードのピッチは4.63umだとばかり思っていました。
ピッチ2.315umとすると従来の4/3rdsのセンサーに比べても画素ピッチがかなり狭くなります。
高感度画質をうたっていますし、フォトダイオードのピッチが狭くなってはいないのではないでしょうか

ということはカラーフィルタのピッチは9.26umで、カラーフィルタ単位で考えると2M強の画素数ということなのでは…

Re:Re:ソニー IMX294

>山川さん

初めまして。imagerマニアと申します。

>高感度画質をうたっていますし、フォトダイオードのピッチが狭くなってはいないのではないでしょうか
>
>ということはカラーフィルタのピッチは9.26umで、カラーフィルタ単位で考えると2M強の画素数ということなのでは…

 貴重なご指摘ありがとうございます。
確かに、今ソニーのHPの文面を読み返してみると、”QuadBayerカラーフィルター”の項には・・・
”outputs data binned in 2 × 2 pixel units in normal mode.”
という様な書き方が例えばしてあり、

上記を素直に読むと、”1画素=4.63um”の定義は、1色のカラーフィルタ単位では無く、フォトダイオード1つ分という風に読めますね。
つまり山川さんおっしゃる通りのカラーフィルタピッチは9.26umで、カラーフィルタ単位で言うと画素数2M強ということに。

 だとすれば個人的な結論は出ました。
上記が”真”である前提で、”GH5Sに搭載されているイメージセンサは、IMX294では無い”と思います。

流石にプロ相手に、ベイヤ単位で2M強の画素数しか無いFHD解像度センサで、いくらその後画処理を施しても”4K解像度”というカタログスペックで売って押し切れる気がしないからです・・・

・・・GH5Sを買って撮った方の感想で「妙に4Kなのに解像感が無いな・・・」みたいな話が巷に出てきたら前言撤回させていただきますがf(^^;)
恐らく、GH5S搭載素子は、このIMX294を小モディファイして、カラーフィルタ配列を通常の1フォトダイオード単位に割り振りなおされたものが採用されている可能性が高いのじゃないかという気が、個人的にしてきました。

 今後ともよろしくお願いします。

  • imagerマニア
  • 2018/02/18(Sun.)

無題

294の仕様書を読む限りではセンサアウトプットは10M、2×2の読み出しのバリエーションを実現するために総 photodiode数は40Mなのでは?と思います、、
従来のカメラ向けのセンサは対称性を重視して縦ニ画素がFDで共有されているものが主流です。その場合は転送×2、reset、SFAmp、SELの合計5個の素子が2画素で必要となります。24Mに換算すると、photodiode以外の素子は60M個充填する必要があります。
対して2×2共有の場合は転送×4、reset1、reset2(QVアンプゲイン変更機能追加)、SFAmp、SELの合計8個の素子が4画素で必要となります。40Mを実現するには、photodiode以外の素子は80M個充填する必要があります。
たしかに増えてはいますが、機能の強化の割に素子数はあまり多くなっていないように感じます。
photodiodeの面積が小さくなると転送特性は楽になるため従来よりも転送ゲートを小さくすることも可能かもしれません。
そのためDR的には素子が増えた割に変わりがないのかもしれません。対して、高感度については、SFAmpのノイズ(据え置き)とQV変換の効率(DR-pixみたいなやつ?)で決まるため旧来比較で良くなっているのだと思います。


ブログ内検索

カウンター

カレンダー

01 2018/02 03
S M T W T F S
1 2 3
5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28

バーコード

プロフィール

HN:
imagerマニア
性別:
非公開