SAMSUNG ISOCELL HM3 (S5KHM3)

イメージセンサー

Galaxy S21の発表と共に、新しいイメージセンサーSAMSUNG ISOCELL HM3が発表されました。

詳細データ

今回はわかりやすいようにHM1とHM3との比較表を作ってみました。

HM1からHM3で更新されている項目には黄色のマーカーを付けました。

センサー名HM1HM3
解像度12,000×9,000 1億800万(108M)画素12,000×9,000 1億800万(108M)画素
センサーサイズ1/1.33インチ1/1.33インチ
ピクセルサイズ0.8μm0.8μm
ピクセルタイプISOCELL PlusISOCELL Plus
カラー
フィルター
Nonacell RGB Bayer PatternNonapixel RGB Bayer Pattern
通常のフレームレート最大10fps @ full最大10fps @フル
108Mp、
90fps @ 12Mp
ビデオフレームレート最大240fps @ 1080p30fps @ 8K、120fps @ 4K、

240fps @FHD
シャッタータイプ電子ローリングシャッター

とグローバルリセット
電子ローリングシャッター

とグローバルリセット
ADCの精度10-bits10-bits
供給電圧アナログ用2.8V、I / O用1.8V

、デジタルコア電源用1.05V
アナログ用に2.8V、I / O用に1.8V

、デジタルコア電源用に1.05V
動作温度-20℃〜+ 70℃-20℃〜+ 85℃
インターフェース4レーン(レーンあたり3Gbps)D-PHY /

3レーン(レーンあたり3Gsps)C-PHY
4レーン(レーンあたり6.5Gbps)
D-PHY /
3レーン(レーンあたり3.5Gsps)
C-PHY
彩度nonanona
オートフォーカスSuper-PD (PDAF)Super-PD Plus (PDAF)
WDR3D-HDRSmart-ISO Pro(iDCG)、
Smart-ISO Pro(iDCG)
出力フォーマットRAW8(DPCM / PCM圧縮を使用)、RAW10RAW8(DPCM / PCM圧縮を使用)、
RAW10およびRAW12出力形式
アナログゲインx48(フルモード108MPを除く)x16(フル108MPモードおよびiDCG 12MPモード)
およびx48(その他のモード)

108MP

詳細は品質を作ります。ISOCELL HM3は、1億800万ピクセルを組み合わせて、非常に洗練されたディテールを備えた高品質の画像を作成します。その小さな0.8umサイズのピクセルは、画像の鮮明さを高めるために最適化されています。ISOCELL HM3は、イメージセンサーサイズの点で大きな帆布に似た1 / 1.33インチで測定し、より多くの光を吸収して、シャッターボタンを押すたびに鮮明な写真を撮ることができます。

公式ページより引用

HM3は、幅広い高度なセンサー技術により、より高速なオートフォーカスと拡張されたダイナミックレンジを備えた超高解像度で、より鮮明で鮮明な画像を撮影できます。

ピクセルは単なる1つの色のドットですが、数百万の場合、これらのドットは人生の見事なスナップショットに変換できます。ピクセル数が多いほど、画像はより鮮明になり、拡大しても完全性を維持できる詳細が表示されます。サムスンは、モバイルイメージセンサーに最も多くのピクセルをもたらすことの最前線にあり、センサーのパフォーマンスを次のレベルに引き上げるさまざまなサポートテクノロジーを提供しています」とサムスン電子のセンサー事業担当エグゼクティブバイスプレジデントであるダックヒョンチャンは述べています。「ISOCELLHM3は、今日のスマートデバイスユーザーにプレミアムモバイルエクスペリエンスを提供するのに役立つSamsungの最新センサーテクノロジーの集大成です。

samsung Newsroomより

Smart-ISO Pro(iDCG)

↓Capture wide range of light

ノイズの少ない、非常に鮮やかな写真を作成します。Smart-ISOProを搭載したISOCELLHM3は、フレーム内のさまざまなレベルの明るさを正確にキャプチャするように構築されています。2つの画像を組み合わせて、1つは明るい領域を強調し、もう1つは暗い領域の詳細を引き出します。低ノイズモードと組み合わせることで、センサーを使用すると、暗い環境でもノイズを抑えて明るくクリアな画像を撮影できます。

公式ページより引用

iDCGというのは、シーン内デュアルコンバージョンゲインの略です。

トンネルの終わりなどのハイコントラストな光環境では、HM3に搭載されるiDCGを使用するハイダイナミックレンジ(HDR)技術であるSmart ISOProを採用しています。

Smart-ISO Proは、高ISOと低ISOの両方でフレームを同時に撮影(単一露光)し、それらを12ビットの色深度でノイズを低減した単一の画像に合成します。

Smart-ISO Proは、標準のHDR画像を作成するために多重露光撮影を必要としないため、モーションアーチファクトを大幅に減らすことができます。

さらに、低ノイズモードでは、光感度が50%向上し、前モデルよりも明るい環境でより明るくクリアな画像を撮影可能です。

12ビットの色深度

すべてのショットでより多くの色を表現します。ISOCELL HM3は12ビットの色深度をサポートし、モバイル写真の色再現を次のレベルに引き上げます。680億色以上を表現できます。つまり、10ビットの色深度の64倍の色を表現できます。

公式ページより引用
こちらより引用

今回から、最大で12BitのRaw撮影が可能となったとのことです。

oppo FindX2Pro,Oneplus 8Proに搭載されるSony IMX689も12Bitでした。

一方、公式スペックシートには、ADU(Analog to Digital Unit)の項目には10-bitsと記載されています。

Smart-ISO Pro使用時に高ISOと低ISOの両方でフレームを同時にキャプチャし、それらを12ビットの色深度でノイズを低減した単一の画像に合成できるとのことです。

つまり、ADU(Analog to Digital Unit)は10Bitであるものの、異なる露出で撮影された画像を合成し、12Bit相当のデータにしているとのことです。

mi10 Ultraのメインカメラに搭載されているOV48Cにも同じような仕組みが搭載されています。

Nonapixel

Nonacellではなく、Nonapixelです。

どのような点が変更されているのかはわかりませんでしたが、書き間違いではなくすべての箇所にNonacellではなく、Nonapixelと記載されていました。

↓公式ページによるHM3(Nonapixel)の説明です。

いつでも自信を持って撮影できます。ISOCELL HM3は、利用可能な光の量に応じて、ピクセルパターンを仮想的に変換します。明るい条件では、センサーは強化されたリモートアルゴリズムで細部を最大化し、鮮明な108MPの写真を生成します。暗い環境では、9つのピクセルを組み合わせてより多くの光を吸収し、明るい12MP画像を作成します。

HM3公式ページより引用

↓公式ページによるHM1(Nonacell)の説明です。

ピクセル変換技術は、その進化の次の段階に到達しました。Tetracellの成功を受けて、Samsungは、9ピクセルのグループを効果的な2.4umピクセルに結合し、Tetracellの光吸収能力を2倍以上にする、最先端のNonacellでテクノロジーをさらに進化させました。高度なピクセルビニングは通常、色の干渉を増加させますが、Nonacellは、クロストーク、光損失、および光反射を劇的に低減するISOCELLPlusテクノロジーの採用によって実現することができました。HM1のNonacellおよび108Mpテクノロジーにより、直接ピクセル変換が可能になります。つまり、最大3倍のズームで撮影されたショットは12Mpの高品質を維持します。

HM1公式ページより引用

HM3のピクセルレイアウトは、特に9ピクセルのビニングに適した3 x3の単色構造に配置されています。108Mp HM3は、隣接する9つのピクセルをマージすることにより、2.4μmピクセルの大きな12Mpイメージセンサーを模倣し、暗い環境で写真を撮るときの光感度を高めます。改良されたビニングハードウェアIPにより、HM3は108Mpと12Mpの解像度間のシームレスな移行をサポートします。

サムソンニュースルームより

との記載を見つけました。どうやらビニングハードウェアも改善されているようです。

Super-PD Plus (PDAF)

より高速なオートフォーカスでアクションを見逃すことはありません。
Super-PD Plusは、AFに最適化されたマイクロレンズを利用して、暗い場所でもAF速度を加速し、精度を高めます。このテクノロジーにより、動きの速いオブジェクトを瞬く間にブレのない写真を撮ることができます。

公式ページより引用

HM1ではSuper-PD (PDAF)とされていましたが、HM3 ではSuper-PD Plus (PDAF)となりました。

より高速なオートフォーカスのために、HM3は改良されたSuper-PD Plus機能を統合しています。Super-PD Plusは、位相検出フォーカシングエージェントにAF最適化マイクロレンズを追加し、位相差の測定精度を50%向上させたとのことです。

より強化された位相検出オートフォーカス(PDAF)は、動いている被写体にピントを合わせ続けることができ、暗い環境でのオートフォーカスも有利です。

仕組みは少し異なりますが、PDAFに関して下の記事で解説しています。

8K動画撮影

ISOCELL HM3は、8Kおよび4Kビデオ録画をサポートしているため、日常のシーンを魅力的なビデオに変えることができます。30 fpsでの8Kビデオ録画は、フレームの細部を強調して引き出すように最適化されています。4Kで録画する場合、センサーは信じられないほどの120 fpsで撮影するため、スローモーションビデオを作成できます。

公式ページより引用

8Kの動画撮影に対応したとのことです。

しかしフレームレートは24Fpsに制限されているとのことです。

低消費電力

新しいセンサーの設計も最適化されており、プレビューモードでのエネルギー使用量が6.5%削減され、デバイス全体の電力効率が向上したとのことです。

関連するセンサー

ISOCELL HM3を搭載した機種

  • Samsung Galaxy S21 Ultra

感想

今回発表されたISOCELL HM3では、ピクセルそのものは大きく変更されていませんでした。

一方、センサー内の処理回路や、処理のアルゴリズムは大きく刷新されているといった印象です。

最近はsamsungも大型モバイル向けイメージセンサーを多数製造するようになり、イメージセンサー分野でも急速に成長していると感じます。

参考

筆者お勧めのカメラ強化スマホ
Xiaomi Mi10 Ultra

Xiaomi Mi10 Ultraのメインカメラに搭載されているイメージセンサーOV48Cには、たくさんのダイナミックレンジ拡大技術が搭載されています。
また、センサーサイズも1/1.32インチと、スマートフォンの中ではトップクラスの大きさです。
さらに望遠カメラとして使用されるペリスコープでさえ、1/2インチのimx586が搭載されています。

OnePlus 8Pro

オートフォーカスに有利な2x2OCLを搭載し、1/1.43インチの大型センサーimx689をメインカメラに搭載。
さらに超広角カメラでさえも1/2インチのimx586を搭載しています。

Huawei P40 Pro 5G

Sonyと共同開発された1/1.33インチRYYBセンサーimx700を搭載

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