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富士フイルムX-H2S ラボテスト

富士フイルムX-H2S ラボテスト

X-H2Sに搭載された新しいセンサーと画像処理プロセッサは、センサーデータを14ビットで読み込み、最大30フレーム/秒の撮影を可能にする。この新しいセンサーに対応するために、新たにF-Log2プロファイルが追加されている。これはコンシューマー向けカメラとしてはユニークな機能で、より高いダイナミックレンジの値を実現することができる。そそれを確かめるため、富士フイルムX-H2Sのラボテストを行った。(インタビューはこちら

これまで、私が知っているすべての民生用カメラセンサーは、12ビットのセンサー読み出しモードでのみ、動画に必要な高いフレームレート記録を可能にしている。14ビットのセンサー読み出しモードは、例えばARRI ALEXAのようなハイエンドシネマカメラのために確保されていた。富士フイルムは、この機能を「X-H2S」に搭載した。さらに、10ビット4:2:2 ProRes HQの内部記録も可能だ。

FUJIFILM X-H2S
The FUJIFILM X-H2S in our CIneD Lab. Image credit: CineD

そして、FUJIFILMはセンサーの読み出し速度が最大4倍高速化されたと述べている。

ローリングシャッター

CMOSセンサーの読み出しの性質を確認するため、黒と白のバーのシーケンスを作成するストロボ光を使用して、UHD 25フレーム/秒の結果は9.7msだった。(少ない方が良い)

Rolling shutter
Rolling shutter of the X-H2S. Image credit: CineD

これは、センサーの14ビット読み出しを考慮すると、良い結果だと思う。 3:2 6.2Kのオープンゲートモードでは、11.5msを得ることができた。非常に興味深いことに、より高いフレーム/秒ではセンサーの読み出しモードが12ビットに変更されるという富士フイルムの声明と一致し、UHD 60fpsで5.3msを得ることができた。UHD 120fpsでは、読み出しモードが再び変更され、わずかなクロップが適用され(1.29倍)、3.9msとなる。

ダイナミックレンジ

ダイナミックレンジのテスト方法はこちら

なぜカメラのダイナミックレンジを判断するのに3つの方法があるのか、簡単にまとめる。

  • Xyla 21チャートのネイティブセンサー解像度での波形プロットと、その解像度のタイムライン:これは、ノイズフロアの上に何ストップが識別できるかを視覚的に示すもの。また、ストップのコード値分布も表示される。多くの場合、下位のストップはコード値の点で非常に接近しているため、露出を下げて後でシャドウを上げる(つまりシャドウストップを拡大する)と、ストップ間のコード値が不足し、結果として醜いバンディング(ストップ間の細かい色の遷移が失われる)が発生する。
  • IMATEST: IMATESTは、各ストップのS/N比を計算する。これは純粋に数学的な計算であり、各ストップがどれだけ「きれい」であるかを識別するのに便利だ。内部ノイズリダクションを多く使用しているカメラは、当然ながらノイズリダクションの少ないカメラよりも良い結果をもたらす。すべてのカメラとセンサーのノイズフットプリントは異なるので、意味のある方法でそれを説明する方法はない。したがって、カメラを比較するためにポストで適用できる「標準的な」ノイズリダクションも存在しない。そのため、CineDでは、IMATESTが推奨するように、常にノイズリダクションをオフにしている。
  • ラティテュード:露出ラティテュードとは、カメラが露出オーバーや露出アンダーの状態でも色やディテールを維持できる能力のこと。私たちのCineDスタジオのシーンは、カメラがどこまで追い込むことができるかを(制御された環境で)実際にテストする。このテストの優れた点は、慎重に構成された標準的なシーンで何ストップを使用できるかが明らかになること、そしてカメラが過度の内部ノイズ低減を使用しているが明らかになることだ。さらに、光と影の分布が異なる現実のシーンでは、異なる結果を示す。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、S/N比2において12ストップを示すカメラは、我々のシーンでは通常8ストップのラティテュードがある。ARRI ALEXAのようにSNR=2で2ストップ多く表示するカメラは、2ストップ多くラティテュードを持っている。SNR=2で12ストップに近い値を出そうと、内部ノイズリダクションを多用したカメラは、7ストップのラティテュードを示すに過ぎない。

この三位一体のテストは、センサーの読み出し、信号処理、コーデックの組み合わせによって、広い範囲で露出を変えることができるかどうかを特定するのに非常に役立つ。

X-H2S ISO1250:

ProRes HQ、新しいF-Log2プロファイル、ネイティブISO1250、ネイティブセンサー解像度6240×4160のオープンゲート3:2モード、「ノイズリダクション」を-4、フレーム間NRを「OFF」にすると、以下の波形プロットが得られる。

Xyla 21 waveform plot
Xyla 21 waveform plot of the X-H2S using F-Log2 at ISO1250 in open gate mode. Image credit: CineD

ノイズフロアの上に13ストップが確認できる。ノイズフロアはかなりきれいに見えるので、可能な限り下げてみると、カメラ内ノイズリダクションが付加されていることを示唆している。

F-Log2では11段目と12段目、12段目と13段目にしっかりとしたコード値の差がある。つまり、露出不足で撮影した場合、これらの低いストップを押し上げる(効果的に拡大する)必要がある場合、バンディングや色遷移の損失などの問題に遭遇する可能性が低くなる。

IMATEST は次のように計算している。

IMATEST result
IMATEST result for the X-H2S at ISO1250 using F-Log2 6.2K open gate mode. Image credit: CineD

IMATESTは、SNR(信号対雑音比)2で11.9ストップ、SNR=1で13.4ストップを示している(6.2Kタイムライン上)。これは民生用APS-Cセンサーとしては非常に良い結果だ(現在のベンチマークを示すと、ARRI ALEXA classicはSNR=2で13.8、SNR=1で14.8を示している)。

また、青い「13.4」の線の上にある真ん中のグラフを見ると、まだ2段分くらい確認されている。これは実は BMPCC 6Kよりも少し良く、SNR = 2ではそうでもないのだが、SNR = 1の値では半ストップ良くなっている(こちらも6Kで測定、テストはこちら)。それに比べ、キヤノンC70(ラボテストはこちら)は、XF-AVC Intra C-Log2でSNR = 2で12.8ストップ、SNR = 1で14.2ストップ(CRAWではSNR = 2で12.3、SNR = 1で14)と圧倒している。

3840×2160 UHDにスケーリングすると、SNR = 2で12.2ストップ、SNR = 1で13.6ストップになる。

ラティチュード

前述したように、ラティテュードは、露出オーバー/アンダーで基準レベルに戻したときに、色とディテールを保持するカメラの能力を示す。

CineDスタジオのテストでは、基準露出レベルは、人物の額の波形値が約60%であることを指す。カメラは再び6.2K ProRes HQ F-Log2オープンゲートモードでISO1250(ノイズリダクションは-4、フレーム間NRは “OFF”)とした。

CineD base exposure scene
CineD base exposure scene. Image credit: CineD

ベース露出では、額の赤チャンネルをクリッピングせずに4ストップの露出オーバーを可能にするため、60%より少し低く露出し、その後ベース露出に戻した。

4 stops over
4 stops over, pushed back. Image credit: CineD
RGB waveform for the ungraded shot
RGB waveform for the ungraded shot. The red channel is at the cusp of clipping but intact. Image credit: CineD


次に、レンズのアイリスをT8.0まで閉じて、シャッター値を半分にして、露出を連続的に下げてみる。

ベース露出の3ストップ下で、プッシュバックノイズが発生し始める。

3 stops under
3 stops under, pushed back. Image credit: CineD

ノイズは非常に細かく、非常に有機的な感じだ。これならノイズリダクションは必要ない。すでに7ストップの露出ラティテュードになっているが、他のカメラは、ポストでノイズリダクションを適用することによってのみ、このポイントを乗り切ることができる。

4段分露出が不足し、戻された画像はこのようになる。

4 stops under
4 stops under, pushed back. Image credit: CineD

ノイズは画像内で非常に優勢になっているが、まだ非常に繊細で有機的な映像だ。露出のラティテュードが8ストップにった。DaVinci Resolveのノイズリダクションで、過剰なノイズを簡単に除去できる。

4 stops under, pushed back
4 stops under, pushed back using noise reduction. Image credit: CineD
Noise reduction settings
Noise reduction settings in DaVinci Resolve. Image credit: CineD

ここまでですでに8ストップの露出ラティテュードをクリアしている。さて、9ストップの露出ラティテュードは同だろうか。

5 stops underexposed
5 stops underexposed, pushed back. Image credit: CineD

重いクロマノイズとルマノイズが画像に存在し、もはやそれほど微細ではなお。DaVinci Resolveでノイズリダクションを使用すると、このようになる。

5 stops underexposed,
5 stops underexposed, pushed back, using noise reduction. Image credit: CineD
Noise reduction settings
Noise reduction settings in DaVinci Resolve. Image credit: CineD

これでも、実は意外といい感じだが、背景色がオリーブ色からグレーに変わり、顔のシャドウ側がオレンジ色からピンク色にレンダリングされているのが気になる。しかし、クロマノイズの大きなにじみや、水平・垂直方向の線はない。動いている映像も、まだ全然大丈夫そうだ。

露出のラティテュードが9段もあるのだから、許容範囲に近いと思われる。X-H2Sは、C70やソニーα1などのフルサイズカメラにも勝っており、5段分の露出不足の画像は、VENICE 2の4K ProRes HQとほぼ同じように見える。

しかし、5ストップの露出不足の画像をリーダー的存在であるARRI ALEXA Mini LF(ラボテストはこちら)と比較すると、太刀打ちできないことは明らかだ。 Mini LFの5ストップ露出不足の画像は、確かにずっと良く見え、実際には6ストップ露出不足の画像でさえそう見える。さらに、ミニLFはハイライト部でも1段分多く、10段分の露出ラティテュードを持っている。

つまり、8段分の露出を確保し、さらに9段分の露出の余裕を持たせているのだ。富士フイルムはかなり良い仕事をしたと言える。

まとめ

X-H2Sは、我々のラボテストにおいて、特にフルサイズではなくAPS-Cカメラであることを考慮すると、コンシューマーカメラとしては非常に良い成績を収めた。ローリングシャッター性能は非常に良好で、ダイナミックレンジの結果もラチチュードテストと同様に印象的だ。これらの結果から、14ビットセンサー読み出しが、この優れた性能の原因のひとつであることは明らかだ。

つまり、このカメラは、IBISのような多くの追加機能と、ハイブリッドカメラの他のすべての利点を BMPCC 6Kに持たせたようなカメラだ。

Link: 富士フイルム

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