Nikon D7000のミラーを上げCCDセンサーを露出させた状態ご覧のとおりかなり大きなセンサーを搭載しているが、これでもまだ小型(APS-Cサイズ)で、ニコンの現行ハイエンド機であるD4sではこれと同クラスの画素数(16.2メガピクセル)でより大型の35mmフィルムサイズCCDセンサーを搭載していたりする。

順当なる正常進化モデル ~Apple、iPhone 6s・6s Plusを発表~その3「カメラと3D Touch」

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by [2015年9月30日]

前回はiPhone 6s・6s Plusについて搭載プロセッサをみてきました。今回はメインカメラなどについて考えてみたいと思います。

▼順当なる正常進化モデル ~Apple、iPhone 6s・6s Plusを発表~
その1「高強度となった筐体」
その2「プロセッサの性能向上」
その3「カメラと3D Touch」

ようやく有効画素数が12メガピクセルになったメインカメラ

カメラ機能の強化をアッピールするiPhone 6sの製品紹介ページ12メガピクセルとなったiSightカメラ解像度、4K動画撮影機能のサポート、それに1枚の静止画写真の前後とその音声を記録するLive Photos機能が強調されている。

カメラ機能の強化をアッピールするiPhone 6sの製品紹介ページ
12メガピクセルとなったiSightカメラ解像度、4K動画撮影機能のサポート、それに1枚の静止画写真の前後とその音声を記録するLive Photos機能が強調されている。

今回のiPhone 6s・6s Plusで地味に重要な改良の1つが、「iSight」メインカメラの画素数引き上げです。

思えば、2011年10月発売のiPhone 4sでメインカメラの画素数を5メガピクセルから8メガピクセルへ増強して以来、iPhone 6 Plus用での光学手ぶれ補正機能搭載などの小改良はあったものの、4年にわたって基本的には同系・同画素数のカメラモジュール搭載を墨守してきたAppleですが、さすがにサムスンなどの競合各社がより高画素数のカメラ搭載とそれによる「写りの良さ」をアッピールするようになってきたことへの対策が必要と判断されたのか、今回のiPhone 6s・6s Plusではそれぞれ画素数12.0メガピクセルで4K解像度の動画撮影に対応する新「iSight」メインカメラが搭載されています。

iPhone 6sが光学手ぶれ補正機能非搭載、iPhone 6s Plusが同機能搭載なのは前世代のiPhone 6・6 Plusの構成を踏襲したもので、純粋に前世代からの正常進化と考えてよろしいでしょう。

SONY Xperia Z1 SO-01FXperiaシリーズで最初に20.7メガピクセル版Exmor RS for mobileを搭載したモデル。もっとも初物故の苦しみか、カメラ周りにトラブルが集中して発生したことで知られる

SONY Xperia Z1 SO-01F
Xperiaシリーズで最初に20.7メガピクセル版Exmor RS for mobileを搭載したモデル。もっとも初物故の苦しみか、カメラ周りにトラブルが集中して発生したことで知られる

スマートフォンの内蔵デジタルカメラについては、既にソニーのXperia Zシリーズで有効画素数約20.7メガピクセルに達する裏面照射積層型CMOSイメージセンサーである「Exmor RS for mobile」が搭載されて久しく、画素数についてはセンサーメーカー次第という状況が続いている(※注1)のですが、実のところをいうとデジカメの場合、むやみな高解像度化は決して良いことばかりでは無かったりします。

 ※注1:記事執筆時点で、センサーメーカー最大手であるソニーにとって「本国仕様」と言うべき20.7メガピクセル版「Exmor RS for mobile」は登場からそれなりに時間が経過したにもかかわらず一切外販されておらず、「Exmor RS for mobile」の他社向けOEM供給はサムスンがGALAXY S6に一部採用した16メガピクセル版が最高解像度となっています。つまり、ことの経緯やその搭載の是非の議論を無視すると、ソニーはカメラ用センサーモジュールについては他社向けに自社向けよりも低性能・低機能な、いわゆる「モンキーモデル」しか供給していないということになります。これは高性能のスマートフォンとカメラのセンサーモジュールを共に製造販売しているソニーだからこそできる政策で、サムスンもこれを真似しようと自社でセンサーモジュールを開発していますがその性能は未だソニー製品に遠く及ばず、それどころか自社のフラグシップ機であるGALAXY S6にソニー製カメラモジュールを搭載するような状況であったりします。

Nikon D7000のミラーを上げCCDセンサーを露出させた状態ご覧のとおりスマートフォン用カメラのセンサーを見慣れた目にはかなり大きなセンサーを搭載しているが、これでもまだ小型(APS-Cサイズ)で、ニコンの現行ハイエンド機であるD4sではこれと同クラスの画素数(16.2メガピクセル)でより大型の35mmフィルムサイズCCDセンサーを搭載していたりする。

Nikon D7000のミラーを上げCCDセンサーを露出させた状態
ご覧のとおりスマートフォン用カメラのセンサーを見慣れた目にはかなり大きなセンサーを搭載しているが、これでもまだ小型(APS-Cサイズ)で、ニコンの現行ハイエンド機であるD4sではこれと同クラスの画素数(16.2メガピクセル)でより大型の35mmフィルムサイズCCDセンサーを搭載していたりする。

それは、スマートフォンよりもよほど大きな筐体を備え、光学設計面でも圧倒的に有利なはずのデジタル一眼レフカメラにおいて、定価40万円クラスの現行ハイエンド機種の多くが、画素数を12メガピクセル~18メガピクセル程度に抑えていることでも明らかです。

スマートフォンなどよりもよほど大口径かつ絞りを制御できるレンズを利用でき、センサーサイズも35mmフィルムサイズ(35mmフルサイズ)など、スマートフォンのカメラモジュールとは比較にならないほど大きいこれらの機種において、何故画素数をこの程度で抑えているかといえば、それは要するに画素数引き上げが求められる機能・性能を満たさないばかりか、時に障害となり得るためなのです。

具体的にいえば、センサーサイズを変えずに画素数を増やすということは、同じレンズを使用する限り1画素あたり得られる光量が画素数の増加に反比例して減るということを意味します。

各画素で得られる光量が減るということはそれだけ信号のS/N比が下がるということで、実用可能なセンサーの最大感度が低下しますし、また信号のレベルが下がってセンサーの各画素同士の相互干渉も出やすくなるため、暗部ノイズ対策などの観点でも不利になります。

裏面照射型CMOSセンサーの構造概念図通常の表面照射型CMOSセンサーとは異なり、カラーフィルターより下の部分を上下反転させたような構造となっており、オンチップレンズから入射された光はカラーフィルターを通過すると直接フォトダイオードの受光面に入る構造となっている。こうすることで、同じチップ面積でより多くの光が減衰しないままセンサーに入力できるようになるが、隣接画素の光を誤って検出しやすく混色が起きやすいという弱点を持つ

裏面照射型CMOSセンサーの構造概念図
通常の表面照射型CMOSセンサーとは異なり、カラーフィルターより下の部分を上下反転させたような構造となっており、オンチップレンズから入射された光はカラーフィルターを通過すると直接フォトダイオードの受光面に入る構造となっている。こうすることで、同じチップ面積でより多くの光が減衰しないままセンサーに入力できるようになるが、隣接画素の光を誤って検出しやすく混色が起きやすいという弱点を持つ

実際、スマートフォン用カメラではこの問題を解決するためにセンサーの投影面積を極限まで画素に割り当てられる≒同一画素数の場合に1画素あたりのサイズを大きくできる裏面照射型CMOSセンサーの搭載や可能な限り口径を大きくした明るい単焦点レンズの搭載が一般化しているわけですが、大型のセンサーを使用するデジタル一眼レフカメラでは画素数を抑えめにするだけで、そうした無理をせずともより高感度(※注2)が実現し、暗所においても従来よりノイズの少ない画像が得られることになります。

 ※注2:例えばソニーの最新機種であるα7S IIなどでは今回のiPhone 6s・6s Plus並みの有効画素数12.2メガピクセル35mmフルサイズセンサー搭載で感度がISO 409600というフィルムカメラではあり得ない、「暗所でも手ぶれしないレベルの高速でシャッターが切れてしまう」凄まじい高感度撮影をそれもローノイズで実現しています。

 Qualcomm Snapdragon 801発表時のプレスリリース改良強化点として、「larger, faster camera sensors and improved image post-processing」と仕様的には一切強化がないはずのカメラ機能およびそれに連携するイメージング処理機能の強化にわざわざ触れており、暗に前作Snapdragon 800のこれらの機能に問題があったことを示している

Qualcomm Snapdragon 801発表時のプレスリリース
改良強化点として、「larger, faster camera sensors and improved image post-processing」と仕様的には一切強化がないはずのカメラ機能およびそれに連携するイメージング処理機能の強化にわざわざ触れており、暗に前作Snapdragon 800のこれらの機能に問題があったことを示している

また、画素数が多いとそれだけ1回の撮影あたりカメラから画像処理プロセッサへ送られる画像データのサイズも大きくなるということで、所定の時間内に処理ができずにオーバーフローしてしまったり、連写性能が下がってしまったり、あるいは動画の撮影で駒落ちが頻発したりすることになります。

乱暴にいえば、画素数が増えればその増加率に比例してRAWの画像データのサイズが増えて関連回路の負担が大きくなるということで、実際にも20.7メガピクセル版Exmor RS for Mobileを最初に搭載したXperia Z1ではメインカメラに関わる様々な、そしてかなり深刻な不具合が頻発した(※注3)ことが知られています。

 ※注3:もっともこれはソニーにばかり責任のある話では無く、カメラから送られる画像を受け取る統合プロセッサ(Qualcomm Snapdragon 800)側の問題でもあったようです。なお、このプロセッサの改良後継機種でありXperia Z2にも搭載されたSnapdragon 801のデータシートでは、額面上のスペックには変更が無かったにもかかわらず、カメラ撮影機能の強化がわざわざ謳われていました。

加えて言えば、画像1枚あたりのデータ量が増えるということは、それだけストレージ周りの負担が大きくなるということを意味します。

Nikon D7000 SDカードスロット部近年のデジタル一眼レフカメラでは動画撮影機能の搭載もあって、このように2基のSDカードスロットを搭載し、ストレージ容量の増強を図るケースが珍しくない。

Nikon D7000 SDカードスロット部
近年のデジタル一眼レフカメラでは動画撮影機能の搭載もあって、このように2基のSDカードスロットを搭載し、ストレージ容量の増強を図るケースが珍しくない。

最近のデジタル一眼レフカメラではSDメモリスロットを2基搭載して、2枚のSDメモリカードにデータを書き込むようにすることで、1回の撮影で保存できる画像枚数を増やせるような工夫が行われているのですが、そうした対策をとるのが難しいスマートフォンの場合、内蔵ストレージ容量とカメラ解像度の間でバランスを取る必要があります。

ことに拡張メモリカードスロットを一切持たないiPhoneの場合、iCloudにデータを待避させるという回避策が一応存在してはいますが、例えば4K解像度での動画をリアルタイムでiCloudのストレージに保存できるわけではありませんから、これを内蔵ストレージと等価なストレージと見なすわけにもいきません。

これまでiPhoneで長らく8メガピクセルのカメラ搭載が墨守されてきたのも、恐らくこうしたストレージ容量とのバランスの問題があったためで、今回iSightカメラの解像度引き上げが8メガピクセルからのステップアップとしては最小の12.0メガピクセルにとどめられたのも、ここまで述べてきたような理由に加え、このストレージ容量とのバランス問題によるところが大きいでしょう。

筆者個人の経験からいうと、画素数をただ増やしてもレンズの描画性能や周辺回路の性能が追いつかなければかえって悪い結果(≒レンズの描画性能の悪さまでそのまま克明に写し取られてしまう)にしかならない、というのがあって、ことに画素数の増大はピントの合う合わないの判別を容易にしますから、カメラのオートフォーカス精度や自身のピント合わせ能力の優劣を残酷なまでに明確に表面化させる結果にもなります。

そうした面を考慮すると、今回の12.0メガピクセルカメラ搭載は様々な機能・性能のバランスを取れるギリギリのスペックアップであると言えます。

サブカメラの解像度も上がった

一方、今回のiPhone 6s・6s Plusではサブカメラの解像度も5.0メガピクセルに引き上げられました。

こちらについても、2012年のiPhone 5で1.2メガピクセルに引き上げられて以来3年にわたってサブカメラの解像度がそのまま据え置かれてきた結果、Android搭載スマートフォンを中心とする最近の自画撮りのトレンドに十分対応できていなかったのが、ようやく世間並みになったといえます。

もっとも、ここでひと味違う工夫を凝らしてくるのがAppleで、他社製品ではサブカメラ側には一般にフラッシュを内蔵していないため、暗い場所での撮影に難があるケースが少なくなかったのですが、液晶ディスプレイそのものの表示を真っ白(=バックライトの光を全透過)にすることでフラッシュの代用とする、「Retina Flash」という機能が実装されています。

これは大仰な命名はどうかと思いますし、また至って単純なアイデアですが、今あるハードウェアをうまく利用することで余計なハードウェアの追加なしに必要な機能を実現しています。

一般にサブカメラはメインカメラを超えるほどの性能は与えられていないためトラブルが出にくいのですが、「とりあえず顔の判別ができます」レベルでしかなかったものが、こうした改良によりそれなりに写真として見られるレベルの画素数・機能になったわけで、これらはiPhoneのカメラ機能の実用性を高めるものとして素直に喜べる改良であると言えます。

ユーザビリティを高める3D Touch

Apple iPhone 6sのテクノロジー紹介ページ今回採用の新技術中でも中核を担う3DTouchについて、そのパネル構成まで詳しく紹介されている

Apple iPhone 6sのテクノロジー紹介ページ
今回採用の新技術中でも中核を担う3DTouchについて、そのパネル構成まで詳しく紹介されている

さて、今回のiPhone 6s・6s Plusではカラーバリエーションの追加を除くとデザイン面での変更がほぼ皆無で、ここまで述べてきたように改良点でも基本性能の底上げに類するものが目立ったのですが、1つ大きな革新がありました。

それは、「3D Touch」と命名されたタッチパネルの新機能です。

これは、従来のタッチパネルがパネル上の特定エリアに「触れた/触れていない」を判定しているだけだったのが、パネルに感圧センサー(容量性センサー)を組み込むことで、その触れ方の強弱を検出できるようになったものです。

つまり、これまでのタッチパネルは基本的に0(触れていない)と1(触れている)の2値しかないデジタルな入力機器だったのですが、ペンタブレットのように多段階の「圧力」を検出できるアナログな入力機器となったわけです。

ちなみに、その圧力はまさか画面上でゲージ表示するわけにもいきませんから、Apple Watchでも採用された「Taptic Engine」、つまり振動ユニットを利用することで強弱を振動の形でユーザーにフィードバックするようになっていて、これによりどの程度画面を押し込んだのかを体感的に判定できる仕組みが用意されています。

これにより、iOS 9との組み合わせにより、軽くタッチしてプレビュー、強く押し込んで実行、といった使い分けをボタンを増やさずに実行できるようになりました。

特に、iOSデバイスでは「Touch ID」指紋センサーを内蔵したホームボタンが1つあるのみで、いわゆる「戻る」操作については各アプリ側で個別にその機能を実装する様な形になっていたわけですが、そうした状況はこの機能の実装により、今後大きく変化する可能性があります。

細かいところまで改良された

以上、iPhone 6s・6s Plusについてみてきましたが、iPhone 6 Plusを利用中の筆者としては、「iPhone 6・6 Plusにある難点をことごとく潰した上で入力系についての新しい提案を行った正当かつよくできた改良後継機種」といった印象を受けました。

本体重量が若干増えたこと以外は、iPhone 6 Plusを日常的に使用していてスペック・機能的に「こうだったらいいのになぁ」と思っていた部分がことごとくピンポイントで改善されていて、まだ1年分以上残っているiPhone 6 Plusの支払いを何とかしてでもiPhone 6s Plusへの機種変更を今すぐできないものか、と思案してしまう位には魅力的です。

Apple自身は「唯一変わったのは、そのすべて。」という言葉をこれら2機種の宣伝文句として使用していますが、なるほど、そう表現するほかない程度には中身が大きく変更されているのです。

その意味では、これらは現在iPhone 6・6 Plusを使用しているユーザーにこそ、強く訴求するところのある、「違いのわかる」新機種であるといえますが、その一方で外見上は全くと言って良いほどデザイン変更が無く、新色のローズゴールドが追加されたことが目を引く程度であるため、他機種ユーザーからは「どこが違うの?」と言われかねません。

しかし、それはむしろ何もかもが「変わった」中で唯一変わらなかった部分として、在来機種ユーザーに歓迎されるのでは無いかと筆者は考えます。

デザインワークとしてみた場合、エクステリア(外観)デザインを変えないというのは目移りしやすく飽きられやすいこの種の製品では大変に勇気の要る行為です。

しかし、モデルチェンジをアッピールするために「変える必要の無い」デザインを無理に変えて注目を集めようとするのは、それはつまりデザインのためのデザインに堕してしまうということで、元のデザインが完成の域にある場合、それは往々にして元のデザインを台無しにしてしまう結果となりがちです。

言い替えれば、今回Appleがこれら2機種のエクステリアデザインを(変更しようと思えばいくらでも変更できるのに)変更しなかったというのは、Appleのデザイナー陣がiPhone 6・6sのデザインについてその求められる機能・性能の枠内で変更の必要が無いほど完成されていると確信をもって仕事をしているということで、これはよほどの自信が無ければできないことです。

Android搭載スマートフォンでは、いや市中に出回っている多くの工業製品では、モデルチェンジの度に(営業部門やデザインに理解の無い上層部の口出しで)往々にして変える必要の無いところまで変えてしまって(※注4)、いやそれどころか変えるべきでは無い部分まで変えてしまってユーザーの不評を買うことが少なくないのですが、iPhoneでは歴代各機種を見渡しても「変えるべきでは無い」とデザイナーが判断した場合には頑としてデザインを変えない、という決定が行われており、これだけでも同社上層部とデザイナー陣、それに技術陣の間に絶大な信頼関係が成り立っている≒社内的にデザイナーがリスペクトされる立場にあることが見て取れます。

 ※注4:昔、ある彫刻家が注文に応じて作品を造る際に、進捗具合を確認に訪れる注文主が毎回「ここを少し削ってみてはどうか」とデザイン的に全く意味の無い難癖をつけたため、それに辟易した彫刻家がその場で指摘された場所を削ったふりをし、隠し持っていた削り屑を撒いて指示通り改修したように見せかけた後で再度(何も変更していない)同じ作品を見せたところ、注文主は「ああ、良くなった」と言い満足して帰ったという全く笑えない話があります。良いデザインを守るためにそのような策を講じねばならない程度には、デザインは理解の無い素人の判断に振り回されがちです。特に、いかにそれが完成されたものであったとしても、前世代機種とほぼ同じデザインを守り通すのは本当に勇気のいる行為であったりします。

変えるべきを変え、変えるべきでは無いところは変えない。

そんな、ごく単純だけど難しいことがきちんとできているところにこそ、このiPhone 6s・6s Plusの強みはあるのではないでしょうか。

▼参考リンク
Apple (日本) – Apple Press Info – Apple、iPhone 6sとiPhone 6s Plusを発表
Sony Japan | 世界初 積層型CMOSイメージセンサー“Exmor RS”とイメージングモジュールを商品化
The Snapdragon 801 Processor Is a Smooth Step Up from the Snapdragon 800 Processor | Qualcomm

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