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ソニー FX5 ラボテスト

ソニー FX5 ラボテスト

待望の新機種、ソニー FX5の量産モデルが、最終版のファームウェアを搭載して、ウィーンにあるCineD本社に到着した。そこで早速ラボテストを実施する。

ソニーFX5は発表当時、大きな話題を呼んだ。その主な理由は、内部X-OCN LT RAW記録、3つのベースISO、デュアルゲイン、そして(将来のファームウェアアップデートにより)最大4K/240fpsでの高フレームレート撮影といった注目すべき機能があったからだ。主要なスペックについてはこちらで取り上げている(ミニドキュメンタリーを含むレビューはこちら、ポッドキャストのFX5特集エピソードはこちら)。

もちろん、当サイトの定番テストであるCineD Labテストでの性能も非常に気になっていた。そして、率直に言って、その性能は極めて優れていた。しかし、その前にまず、このテストの撮影と分析を手伝ってくれた同僚のフロリアン・ミルツに改めて大いなる感謝を捧げたい!

Sony FX5 in our CineD lab
CineD Labに届いた新型ソニーFX5。画像提供:CineD

先日テストしたソニーa7R VIと同様に、新型FX5もデュアルゲインセンサー読み出しモードを搭載している。S-Log3で撮影する際、ISO 800に固定した状態で、このモードは低ISOゲインと高ISOゲインを1つの露出に組み合わせ、シャドウ部のダイナミックレンジを拡大する。

デュアルゲインの実装は、キヤノンC70、LUMIX GH6、GH7など、これまで様々なカメラで見られてきた。さらに最近では、LUMIX S1IIも登場し、当社の標準化されたCineD Labテストにおいて、民生用フルサイズカメラの新たなベンチマークを打ち立てた。これらすべてのカメラにおいて、DGを「ON」にするとダイナミックレンジと露出ラティチュードが約1~1.5ストップ向上したが、このモードでは「OFF」の場合と比較してローリングシャッターも2倍になる。そこで、ソニーFX5がこの点でどのように振る舞うか見てみよう! 今回テストしたファームウェアのバージョンはV1.00だ。

ローリングシャッター

いつものように、300Hzのストロボライトを使用して、ローリングシャッターセンサーの読み出し特性に起因するアーティファクトである白黒のバーのシーケンスを可視化した。

デュアルゲイン読み出しを「ON」にした5K 17:9 X-OCN LTの場合、13.3msという結果が得られた(数値が小さいほど良い):

これは、デュアルゲイン「ON」モード(4K時)で15.5msを示したソニーa7R VIよりわずかに良い。デュアルゲインを「OFF」に切り替えると、驚くほど良好な5.6msとなる!

非常に興味深いことに、これまでのところ、デュアルゲイン機能を搭載するすべてのカメラで、DGを有効にした際にローリングシャッターが約2倍に増加している。ソニーFX5は実際にはそれ以上で、ローリングシャッターが約2.4倍になるが、絶対値(13.3ms)は、例えばデュアルゲインが「ON」の状態で27.5msを示したパナソニックLUMIX S1IIと比較しても、依然としてトップクラスだ。

その他のモードについては、当サイトのカメラデータベースを参照してほしい。

ダイナミックレンジ

当サイトのダイナミックレンジのテスト方法はこちら。

改めて、5K、ISO800、DG「ON」、S-Gamut.Cine / S-Log3設定でのX-OCN LTの波形から見ていこう:

Lab test Sony FX5 - Xyla21 waveform plot of 5K X-OCN LT DG "ON", ISO800.
5K X-OCN LT、DG「ON」、ISO800のXyla21波形プロット。画像提供:CineD

ノイズフロアより13ストップ上までが明確に確認でき、14ストップ目はわずかに上、15ストップ目さえもノイズフロア内に収まっている。ノイズフロア自体も非常にクリーンに見える。これはデュアルゲインの実装による結果だ!

また、S-Log3のクリッピングコード値は、DGを「ON」にしても「OFF」にしても変化しない点にも注目してほしい。これは、パナソニックのLumix S1IIのような他のカメラとは対照的だ。Lumix S1IIでは、V-Logのデュアルゲイン「ON」(DRBoost)により、ハイライト部(クリッピングが発生する箇所)のコード値が上昇する。したがって、既存のS-Log3ワークフローは、ソニーFX5のデュアルゲイン実装と完全に互換性を保つ。

IMATESTによる結果は以下の通りだ:

Sony FX5 CineD lab test - IMATEST results for 5K X-OCN LT ISO800 DG "ON".
IMATEST results for 5K X-OCN LT ISO800 DG “ON”. Image credit: CineD

IMATESTによると、信号対雑音比(SNR)2の時点で13.4ストップ、SNR=1の時点で14.4ストップを示している。内部RAWコーデックとしては、これは素晴らしい結果だ!比較として、ARRI Alexa Mini LF(ラボテストはこちら)も、ARRIRAW形式でSNR=2/1の条件下において13.4/14.5ストップと、非常に類似した値を示した!

また、内部X-OCN LT記録にも対応していたSony BURANO 8K(ラボテスト こちら)と比較すると(SNR = 2 / 1、ISO800で10.8 / 12.2ストップを示した)、FX5は2.6ストップ広いダイナミックレンジを持っている。

また、上の図の右下にある「ノイズスペクトル」グラフが、高周波数域で非常に高い振幅を示している点に注目してほしい。振幅は0.4を下回ることがなく、これは非常にディテール豊かな5K映像の明確な証拠だ。

ISO800での5K X-OCN LTにおいてDGを「OFF」にすると、SNR = 2 / 1で10.6 / 12ストップとなる。DGを「ON」にした場合よりも約2.5ストップ広いダイナミックレンジが得られるため、これは注目に値する。

ソニーFX5は、S-Log3使用時にISO4000とISO12800という2つの追加ベースISOも提供する。ISO4000のX-OCN LT SG3.C/S-Log3では、SNR 2 / 1で10.1 / 11.6ストップ、ISO12800では9.1 / 11.2ストップとなる。したがって、2つの高い基本ISO値ではダイナミックレンジが大幅に低下する。

内部圧縮10ビット4K H.264 4:2:2 XAVC S-Iモードでは、以下の波形とそれに対応するIMATESTの結果が得られた:

CineD Sony FX5 lab test: Xyla21 waveform plot of 4K XAVC S-I DG "ON", ISO800.
4K XAVC S-I DG「ON」、ISO800のXyla21波形プロット。画像提供:CineD
Sony FX5 lab test: IMATEST results for 4K XAVCS-I ISO800 DG "ON".
4K XAVC S-I、ISO800、DG「ON」時のIMATEST結果。画像提供:CineD

SNR = 2で14ストップ、SNR = 1で14.4ストップが得られている。これらは非常に高い数値だが、当然ながらここには何らかのノイズ処理が関わっている(いつものように、カメラ内の追加ノイズリダクションはすべてオフにした)。しかし、右下の「ノイズスペクトル」グラフに見られるように、一部のNRは残っている。振幅は0.2未満まで低下するが、それは高周波数域に限られる。

4K DG「OFF」では、SNR = 2/1、ISO800で12/13ストップが確認できる。DG「OFF」では5.6msという超高速ローリングシャッターが可能であることを考えれば、これも悪くない結果だ!その他のISO組み合わせについては、当社のデータベースを参照いただきたい。

ソニーFX5の露出ラティチュード

さて、ここからが本当に興味深いところだ。16ビットRAWモードとデュアルゲインを組み合わせれば、素晴らしい結果が得られるはずだ。

以前の記事でも述べた通り、ラティチュードとは、露出オーバーや露出アンダーになった画像を、ベースの露出に戻した際に、ディテールや色を保持できるカメラの能力のことだ。このテストは、ハイライトだけでなく、主にシャドウ部分において、あらゆるカメラの画像処理パイプラインを絶対的な限界まで追い込むため、非常に示唆に富んでいる。そして通常、デュアルゲイン技術が大きな強みを発揮するのはシャドウ部だ。

新しいDaVinci Resolve 21バージョンでは、ネイティブのX-OCN LTサポートが利用可能であり、露出調整には主にカメラのRAWコントロールを使用した。その後、カラースペース変換(CST)を用いて、映像をRec709空間に変換した。

当スタジオのベース露出は、(恣意的に)波形モニター上で被写体の額のルマ値が(グレーディング前の状態で)約60%になるように設定している:

ここから、S-Log3の典型的な手法に従い、額の赤チャンネルがクリッピング寸前(ただしまだ破損していない状態)になるまで、4ストップ分露出オーバーにする:

そして、標準的なコンパクトな85mm T1.5単焦点レンズの絞り値を1ストップずつ絞り込み、T8になるまで減光し、その後シャッター速度を半分にする。

驚くべきことに、5ストップのアンダー露出(9ストップの露出ラティチュード)に達するまでは特筆すべき点はない。ここで、ノイズが増加する最初の兆候が見られる。

必要であれば、ノイズリダクションで簡単に除去できる。そこで、露出ラティチュード10ストップ、6ストップのアンダー露光からベースレベルに戻した状態を見てみよう:

色味に関しては、この画像は完全に無傷であり、非常に有機的に見える、きめ細やかで分散のよいノイズが確認できる。DaVinci Resolve 21のノイズリダクションでも、これをきれいに除去できる:

ここで少し立ち止まってみよう。第一に、ここでの性能はARRI Alexa Mini LFのレベルにある。IMATESTの結果でもすでに示されていたが、このラティチュードテストは実使用環境での裏付けだ。第二に、同じく(かろうじて)10ストップの露出ラティチュードを達成し、まあまあの画質だったソニー BURANO 8K(ラボテストは こちら)と比較すると、同じ10ストップにおいてFX5の画質の方がはるかに優れていると言わざるを得ない。

これを11ストップ、つまり7ストップの露出不足まで押し上げてみよう:

さて、ノイズが非常に目立つようになった。ノイズリダクションを適用すると、以下のようになる:

見ての通り、状況はかなりギリギリの状態だ。水平方向の縞模様が出始めている(例えば、画像内のキャプションの下など。動画ではより目立つ)が、顔の影の部分は色味に関してはまだ復元可能だ。全体的に、色が緑やピンクに大きく偏ることなく、ほぼそのまま保たれている。この画像は依然として有効だと判断する。

8ストップの露出不足では、次のような結果になる:

ノイズリダクションではもはやこれを改善できない。ゲームオーバーだ:

色ノイズはなんとか軽減できるが、輝度ノイズについては、画像のディテールをすべてぼかしてしまうことなく制御することはもはやできない。画像のあちこちに大きな輝度ノイズの塊が浮かんでいる(暗い種類のノイズだ)。しかし、強い色かぶりはなく、全体として画像は多少なりとも保たれている!

したがって、ソニーFX5の露出ラティチュードは11ストップとなった!これはフルフレームカメラの新たなベンチマークだ。ARRI Alexa Mini LF(ラボテスト こちら)やパナソニック LUMIX S1II(ラボテスト こちら)をわずかに上回っているからだ。

しかし、ラティチュードテストの王者はいまだにARRI Alexa 35であり、12ストップの露出ラティチュードを示した(ラボテスト こちら)。

さて、まだ一つ疑問が残っている。それは、読者の皆さんから頻繁に寄せられる質問だ――内蔵の圧縮10ビットAll-I 4:2:2(XAVC S-I)コーデックの性能はどうか?カメラメーカーが特定の機種に合わせて微調整した専用のノイズリダクションアルゴリズムは、DaVinci Resolveのアルゴリズム(例えばAIノイズリダクションの導入により改善されている)を上回る可能性があるという憶測が常に存在する。

これまで我々がRAWオプション(利用可能な場合)をテストすべきだと主張してきた理由は、常に技術的なものだった――カメラの露出ラティチュードは主にシャドウ部の性能によって決定されるため (シャドウは主に露出不足の部分から引き出している)ため、12ビット(あるいはソニーが主張する16ビットリニア)のRAWコーデックは、色がよりよく保存され、カラーバンディングの発生可能性も低くなるため、10ビットの圧縮コーデックに常に勝るはずだ。

さて、これがそれだ。10ビット 4:2:2 XAVC S-I(SGamut3.Cine / S-Log3 を使用):以前の X-OCN と同様、色空間変換を用いて S-Log3 映像を DaVinci Wide Gamut に変換し、調整を行った後、さらに別の CST を用いて Rec709 に変換する。まずは5ストップのアンダー露出から始め、基準値に戻してみよう:

図の通り、5ストップのアンダー露出(9ストップのラティチュード)では、画像にピンクがかった色かぶりが生じている。さらに、ノイズはブロック状になっており、X-OCN LTオプションのような繊細で自然な質感はない。

6ストップの露出不足(つまり、10ストップの露光ラティチュード)では、すでに限界に達している:

画像のあちこちにピンクがかった色ノイズの大きな斑点が浮かんでおり、ノイズリダクションでは除去できない非常に厄介な個々の赤やピンクがかったピクセルも存在している:

これは許容できない。例えば、顔の影の部分を見てほしい。

したがって、XAVC S-Iは9ストップの露光ラティチュードで限界に達すると結論づけざるを得ない。これはX-OCN LTの結果より2ストップ低く、RAWの威力を明確に示している。参考までに言えば、9ストップの露光ラティチュードは2024年/2025年当時でも素晴らしい結果だった。

まとめ

ソニーのFX5は、フルサイズカメラを対象とした当サイトの標準化されたCineDラボテストにおいて、新たなベンチマークを打ち立てた。ローリングシャッターの値は(デュアルゲインを「OFF」に設定した場合)極めて優れており、デュアルゲインを「ON」に設定した場合でも十分に許容範囲内だ。ダイナミックレンジは、これまでのトップ候補であるARRI ALEXA Mini LFと同等のレベルにあり、この観察結果は露出ラティチュードのテストでも裏付けられている。

この素晴らしい結果の一因は、新しい内蔵X-OCN LT RAWコーデックにある。これらすべてが、一般消費者向けの価格帯で実現されているのだ!

ソニーFX5のラボテスト結果が、当サイトの全テストランキングでどの位置にあるか、またテストした他のカメラとどう比較されるかを確認するには、CineDカメラデータベース(ソニーFX5のエントリー)をチェックいただきたい。

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