スマートフォンの写真撮影は近年大きな進歩を遂げていますが、CMOS センサーのダイナミック レンジという物理的な限界にメーカーは常に悩まされています。 LOFIC と呼ばれる新しい (スマートフォンの世界向けの) テクノロジーは、1 回の露光で非常に広いダイナミック レンジをキャプチャすることでゲームのルールを変えることを約束しています。これについては、私たちのチャンネルの専用ビデオで説明しました。これが何なのか、そしてなぜモバイルの世界で今後数年間の主役になるのかを簡単に見てみましょう。

小さな汚れ

非常に明るい領域と影の領域があるシーンをフレーミングする場合、ブランケットは必然的に短くなり、照明の差が大きい領域でディテールや品質を得ることが困難になります。 HDR は、異なる露出の複数のショットを組み合わせることでこの問題を軽減しましたが、ビデオ、特にフレーム内に LED パネルを使用した夜間ビデオにアーチファクト、動く被写体のゴースト、ちらつきが発生します。

LOFIC は決定的なソリューションとなる可能性があります。これは、Lateral Overflow Integration Capacitor の略で、CMOS センサーの限られたダイナミック レンジの根本問題に取り組む写真センサーに適用される技術です。基本的なアイデアは効果的であると同時に洗練されています。各フォトダイオード (単一ピクセル) と、ピクセルが飽和に達したときに通常失われる余分な電子を収集できる小さな追加のコンデンサーを組み合わせます。言い換えれば、従来のピクセルは光が多すぎるために単純に「純白」を返しますが、LOFIC コンデンサーは余剰光を捕捉して読み取り可能にし、影の情報を犠牲にすることなくハイライトに向けてダイナミック レンジを効果的に拡張します。

通常、デュアル コンバージョン ゲイン (DCG) などの技術に基づく従来の HDR に対する最も重要な利点は、すべてが 1 回の露出で行われることです。複数のショットを結合する必要がなくなり、被写体が動いている写真のゴーストや HDR ビデオのちらつきといった根本的な問題が解消されます。これは、ハイライトの焼き付きを避けるために必要な高速シャッター速度により LED パネルがちらつく夜間撮影で特に明らかな欠陥です。このように、処理ソフトウェアは、必要なすべての情報がすでに 1 つのフレーム内に含まれていることに気づき、画質と計算負荷の両方の点で大きな利点をもたらします。

この技術は昨日生まれたわけではありません。2000 年代初頭にパナソニックによって導入され、2013 年から 2016 年の間に ISSCC などのカンファレンスで重要な発展が示されました。 2020年、パナソニックの半導体部門は台湾企業ヌヴォトン・テクノロジー・コーポレーションに買収され、現在も知的財産を保持し開発を続けている。このビデオでは、センサー内で何が起こっているのかを実際に理解するために、視覚的で分かりやすい説明とともにその仕組みを詳しく説明しています。

すでに使用しているユーザーと今後数年間に何が期待されるか

一部のメーカーはすでに対策を講じています。ファーウェイは Pura 80 Ultra に LOFIC センサーを統合し、Xiaomi は OmniVision の TheiaCel センサーを活用して、Pro から Pro Max、Ultra までの 17 ファミリ全体に LOFIC センサーを採用しました。 OmniVision 自体は、この分野で最も積極的な企業の 1 つであり、これは偶然ではありません。2023 年以来、同社は LOFIC テクノロジーを TheiaCel センサーに統合しており、その名前は太陽、月、オーロラの母であるギリシャの女神 Theia を思い出させ、ダイナミック レンジを最大化するために高感度 DCG と組み合わせています。この取り組みの理由は、OmniVision が主要なセンサー サプライヤーの 1 つである自動車分野と非常に具体的な関係があります。自動運転用のカメラ、ドライブレコーダー、運転支援システムには、あらゆる状況でエラーの余地なくシャドウとハイライトの両方を完全に読み取ることができるセンサーが必要です。

近い将来に関しては、ソニーは 2026 年末に向けてハイエンドスマートフォン向けの LOFIC センサーを導入すると予想されており、その可能性としては LYT-838 モデルになります。サムスンは独自の LOFIC センサーを 2026 年末から 2027 年の初めの間に搭載すると予想されており、一方 Apple は 100 メガピクセルの LOFIC センサーを社内で開発中で、デビューは 2027 年から 2028 年になると予想されています。

スマートフォンでの最初の結果は、まだ期待に達していないと言わざるを得ません。ハードウェアは存在しますが、バックエンド処理ソフトウェアは非常に複雑で、HDR 写真ととりわけビデオ、特に夜間のビデオの両方について、まだ多くの改良が必要です。この状況は、可能性は明らかであったものの、アルゴリズムがハードウェアの成熟に達するまでに時間が必要だった、コンピュテーショナル フォトグラフィーの初期の頃を思い出させます。ただし、すべての大型センサーおよびスマートフォン メーカーがこのアーキテクチャに集結すると、非常に大幅な加速が期待されるのは当然です。 LOFIC は今後 2 ～ 3 年で新たなハイエンドの戦場となる可能性が高く、それが何であるかがわかりました。