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A sensor in Leica SL (Typ601) should be equipped with a dual gain column amp. [機材]

既知のことかもしれませんが、たまたま気が付きましたので、記事として残すことにしました。

Leica SL (Typ601)のセンサーは、デュアルゲインカラムアンプを搭載しています。
Dpreviewの公開RAWから現像した以下の画像をご覧ください。
(注)元記事はCanon 80Dのレビューですが、他のカメラのデータも選択できます。
LeicaSL(Typ601).png
上はISO200設定で5段の露出補正で、下はISO400設定で4段の露出補正です。

一般にCMOSセンサーの画素アンプとカラムアンプのゲインは固定のため、感度設定と露出補正は現像時の係数として使われます。したがって、上掲の画像を現像すると同じ結果が得られるはずです。
ところが、ISO200+5EVには明らかな固定パターンノイズがあり、ISO400+4EVにはそれがありません。ISO200設定での固定パターンノイズは画像長辺に平行なので、画素欠陥ではなく、カラムアンプあるいはカラムADCが原因です。ISO400設定で消えることから、そのうちのアンプが原因とみてほぼ間違いないでしょう。つまり、ISO200まではローゲインで、ISO400以上でハイゲインに切り替わると思われます。

Leica SL (TYP601)では、レアケースでしょうが、ISO200以下設定での大きな露出補正はお勧めできません。

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toshi

感度設定と露出補正は現像時の係数として使われるというのは当然だと思っていたので、いくつかの意味を含めてこの結果は新鮮です。

普段から完全にマニュアルで使うのなら良いですが、私のようにオート+パラメータ調整で撮る派には悩ましいですね、、、 ^^;

by toshi (2016-03-28 17:26) 

hi-low

最近、Nikon D5の露出補正画像が公開されました。
http://www.dpreview.com/news/9402203921/nikon-d5-shows-drop-in-dynamic-range/2
この結果を見ると、D5のセンサーはマルチゲインアンプを搭載している可能性があります。
D5では、露出補正よりも感度設定を積極的に変えるべきでしょうね。

by hi-low (2016-03-29 08:35) 

toshi

正直、これは嫌な仕様です。露出補正は、機材側が判定した露出を人間の側で修正するものですから、感度設定などでは代用できません。ほとんどの場合は±3以内の露出補正で済むので極端な画質低下を目にすることは少なそうですが、精神的に良くありません。大きな改善が無い限り、マルチゲインアンプのカメラは私の選択肢からは外すことになりそうです。^^;
by toshi (2016-03-30 07:20) 

hi-low

センサーの特性が感度設定で変わるカメラは、Leica SLとD5ぐらいかと思っていたのですが、そうでもないようです。
デジカメinfoで紹介されたサイトへのリンクです。ご覧ください。
http://photonstophotos.net/Charts/PDR.htm#Canon%20EOS%205DS%20R,Leica%20SL%20Typ%20601,Nikon%20D5,Nikon%20D810,Sony%20ILCE-7RII
http://photonstophotos.net/Charts/RN_ADU.htm#Canon%20EOS%201D%20X_14,Leica%20SL601_14,Nikon%20D5_14,Nikon%20D810_14,Sony%20ILCE-7RM2_14
α7シリーズは、Sを除いて特性が大きくうねっています。
by hi-low (2016-03-30 17:52) 

imagerマニア

おもしろいですね、特にD5は。
低ISO部分で特に目立つ1/3段周期のウネりはまず間違い無くISO100や200などとその中間ゲイン箇所で、実際に信号をゲインアップしている箇所がセンサ内で(外の可能性も含めて)異なりそうですね。

ありえないとは思いつつも、”この振る舞いはD5はアナログ出力センサなのでは?”と思ってしまいます。
アナログ出力センサで、中間ゲインをセンサ外でデジタルゲインアップし、ISO100や200をセンサ内のカラム部でゲインアップしたら、ちょうどこんな特性になりそうな気がします。
by imagerマニア (2016-03-30 21:53) 

hi-low

> imagerマニア さん

アナログ出力センサーと思われるEOS 70Dのダイナミックレンジは、1EV周期で見事な変化を示しています。たぶん、1EV毎に画素のアナログ出力が2倍にゲインアップされてADCに入力されるのでしょう。
http://photonstophotos.net/Charts/PDR.htm#Canon%20EOS%2070D

D5にも同様なしくみがADC前に存在するのだと思います。そのため、アナログ出力センサー的な振る舞いを取るのでしょう。

by hi-low (2016-03-30 23:05) 

中村@つくば

適切なゲインのアンプをADCの前に入れるのは基本的には良いことですよね。
D5の場合ノイズが増えたので低感度部分で損しましたが、高感度部分ではノイズが減っているということでしょう。
あるいはAD conversionの時間短縮のためでしょうか。
by 中村@つくば (2016-03-31 16:50) 

hi-low

> 中村@つくば さん

仰る通り、常にADCをフルレンジで使うためには、適切なゲインのアンプは必須です。
しかし、14bitを8bitにシュリンクすると考えると、6bit(+6段)の余裕がありますので、ISO100がベース感度ならISO1600(+4段)程度までならアンプは必要ないという判断もありだと思います。
toshiさんが書かれたように、高感度を求めなければ、そのほうが実用的かもしれません。

by hi-low (2016-03-31 22:58) 

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