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ARRI 画像処理のしくみ

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ARRI 社のデジタルシネマ・カメラは、なぜ人気があるのか? ハリウッド映画や Netflix 作品をはじめ、世界最高峰の現場で高品質な映像を生み出し続ける ALEXA の CMOS イメージセンサー、画像処理に関する情報をまとめていきます。



1. ARRI のルックの特徴

ALEXA 10 周年を記念した特別配信「ARRI TECH TALK Live: 10th Anniversary of ALEXA」で、ARRI のカメラ開発責任者 Marc Shipman-Meuller 氏は ALEXA のルックの特徴として、次の 4 点を挙げています。

❶ Highlight Rolloff
❷ Dynamic Range
❸ Skintone
❹ Grain

2000 年頃から続く ARRISCAN の開発を通じて、ARRI 社はフィルム映像をデジタル上で美しく再現するためのノウハウを蓄積してきました。

そうした知見を踏まえて、ALEV III では ❶ ハイライトの白飛び(Highlight Rolloff)、❷ 階調(Dynamic Rnge)、❸ 肌色(Skintone)、とりわけ ❹ 粒状性(Grain)の面でフィルムと同等の質感を再現し、シャドウ部に関してはフィルムを超える表現力を得た、という話です。ARRI の画像処理のしくみを理解する上で、まずはここが重要なポイントとなります。


2. ARRI の CMOS はすべて同じ?

2010 年発表の ALEXA Classic 以降の ARRI 社のカメラには、全てのモデルで同じ CMOS イメージセンサー ALEV III が搭載されています。

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正確には、最新モデル ALEXA LF では、ALEV III のチップを 2 枚並べたフルサイズ規格(A2X)、最上位モデル ALEXA 65 では、ALEV III のチップを 3 枚並べた 65mm 規格(A3X)のものが採用されていますが、映像のルックに関する性能はどれも同じとされています。

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ARRI ALEXA Family 10th Annual Reunion - Film and Digital Times

CMOS イメージセンサーは、一般的にはその サイズ解像度(画素数)がおもな評価の対象とされていますが、その観点では、ARRI 社の CMOS イメージセンサー ALEV III は、Super 35 規格で解像度は 3.4K7.5 MP)となります。

それに対して、RED 社の CMOS イメージセンサー HELIUM 8K S35 の解像度は 8K35.4 MP)となっています。有効画素数で比較すると、HELIUM は ALEV III の 約 4.7 倍 にもなります。

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Super 35 規格の CMOS イメージセンサーとして、この ALEV III の数値は決して高いものとは言えませんが、デジタルシネマ業界のトップをひた走る ALEXA の上質なルックの秘密は、まさにその部分にあります。


3. Large Photosite

ARRI が開発する CMOS センサー ALEV III の大きな特徴は、❶ 巨大なフォトサイトと、❷ デュアルゲイン構造 にあると言われています。

CMOS センサー上に並べられた受光体のことを専門用語で、フォトサイトphotosite)と呼びますが、ALEV III には他のどのカメラよりも大きなフォトサイトが使われています。

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フォトサイトを大きくすることで、同じ面積に対して並べられる数は減り、イメージの解像度は損なわれますが、各フォトサイトがより多くの光を取り込むため、より豊かな階調高感度で低ノイズなイメージを記録できる という関係になっています。


4. Dual Gain Architecture

ALEV III の巨大なフォトサイトから得られる光の情報は、2 種類の読み出し回路(read-out path)を通してデジタル信号に変換されますが、その仕組みを Dual Gain ArchitectureDGA)と呼んでいます。

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ALEV Sensor - ARRI

その具体的な仕組みは、標準的な増幅をする回路(A)と、白飛びしたハイライトを救うための低い増幅の回路(B)から得られる、各 14bit の信号を組み合わせて 16bit の高ダイナミックレンジの映像を得る、というものです。


5. ダイナミックレンジの正しい評価

そんな HDR 映像を生成するかのような DGA の画像処理を経て、ALEV III は公称で 14+ STOP のダイナミックレンジを実現します。

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Image Processing - ARRI

たとえば、RED KOMODO 6K のダイナミックレンジが公称 16+ STOP なので、比較すると ALEV III のこの 14+ STOP は低い数字にも見えますが、実際のところはどうなのか?

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