デジタルカメラをも駆逐 スマホのカメラが大幅な進化を遂げた理由（1/2 ページ）

[はやぽん，ITmedia]

　スマートフォンを選ぶ上で、カメラ性能が基準の1つになっているという人は多いだろう。そこで今回は、スマートフォンのカメラの進化についてまとめてみようと思う。スマートフォンのカメラは、これまでにどんな進化を遂げ、今後はどこに向かっていくのだろうか。

「スマホでしかできない撮影体験」を可能にした複数カメラ

　スマートフォンのカメラ性能はここ5年で飛躍的に進化した。中でも複数カメラを使用したアプローチは、スマートフォンにおけるカメラの考え方を大きく変えた。

　2017年頃から2つ以上のカメラを使えるスマートフォンが増え始めた。当初はアウトカメラとインカメラの同時使用などに限られ、今のような深度センサーやアウトカメラで合成処理を行う例はまれであった。

2014年発売の「HTC J Butterfly HTL23」は今でいう深度センサーを備えるスマートフォンだ。当時のSoCがカメラの同時使用に非対応であったため、別途制御チップを搭載することで動作を可能にしている

　現在では「深度センサー」が多くのスマホに採用されており、安価な機種でも「ボケ」エフェクトが利用できるようになっている。深度用のカメラは高性能なものである必要はないため、安価にマルチカメラ化ができるようになっている。

　スマートフォンでしかできない撮影体験として、ステレオカメラといわれる新しいタイプのものも現れた。こちらは「HUAWEI P9」がアピールしたもので、カラーとモノクロのセンサーを搭載し、それぞれのセンサーから得た情報を合成して出力するものだ。

　このような処理は今で言うコンピュテーショナルフォトグラフィーと呼ばれる分野の先駆けであり、複数のカメラで得た情報をスマートフォンの高性能なプロセッサで処理し、最終的な写真を出力するものである。

　これらの処理は当初は独自チップセットにて行われていたが、QualcommのSnapdragonが対応すると、マルチカメラ搭載機種が一気に登場する。それでも一部特殊な処理をする機種に関しては、別途独自のプロセッサを搭載するなどして対応している。

HUAWEI P9はライカとコラボレーションしたことによって、非常にきれいな写真が撮れるスマートフォンとなったことが印象的だ

特殊な処理としては、ソニーの「Xperia XZ2 Premium」がAUBEという独自のチップを搭載して、複数カメラから取得した情報をリアルタイム合成している。これによって4K HDR撮影を可能にした

　最新のSnapdragon 8 Gen1では最大3つのカメラの同時使用をサポートしている。よりシームレスなズーム処理や、画像の合成処理が可能になる。カメラ特化機種ではデジタルズーム域において、標準レンズと望遠レンズを同時に使用し、出力時に合成することで画質劣化を抑える処理をしているものもある。

HUAWEI P50 Proなどモノクロセンサーも加えて、3つ同時に情報を取得して合成することで画質向上を狙った機種もある

Xperia 1IVの売りの1つである動画撮影時の滑らかなレンズ切り替えも、複数のレンズを同時に使用している。これも高性能なプロセッサのおかげで可能になっている

AI処理という新たな武器と高画素化、センサーの大型化が進む

　複数カメラを搭載し、新たな撮影体験を可能にしたスマートフォン。近年ではこれに加えて、AI処理性能が求められている。写真や動画撮影においてもAI補正は露出の調整などにとどまらず、ディティールの再現やノイズ処理などにも大きく関わる。従来あるシーンセレクトの上位互換ともいえるものだ。

　それらの性能を大いに発揮したものが、高性能なHDR撮影や夜景モードだ。これはマルチフレーム合成ともいわれるもので、露出の異なる写真を複数枚撮影し、それを合成してノイズ処理や手ブレ補正などの処理を行うものだ。

　夜景モードを含めた高度なAI処理、複数カメラ同時使用を可能にしたスマートフォンは撮影体験を飛躍的に向上させた。

「Xperia 1 IV」にて撮影。AIオートのシーンセレクトが多く普及し、食べ物も簡単においしそうに「映える」写真が撮れるようになった

AQUOS R7にて撮影。HDR撮影は10年ほど前の携帯電話でも撮影できるものの、AI処理や合成できる枚数が増えたことによって現在のスマートフォンは空の白飛びなどがかなり抑えられている

「VIVO X70 Pro＋」にて撮影。夜景モードは誰でも手持ちできれいな夜景が撮れる革命的なものであり、現在はiPhoneをはじめ多くのスマートフォンで採用されている（8月10日9時15分追記：VIVO X70 Pro＋は技適を取得していない端末のため、機内モードにて使用）

　一方で、ソフトウェアのみならずイメージセンサーの大型化、高画素化とスマートフォンのハードウェアも進化を遂げた。この流れの発端は、HUAWEI P20 Proが1/1.7型、4000万画素のスペックで市場から高い評価を受けたものであったと考える。このセンサーがソニーとの共同開発であったことから、資本力のある中国メーカーはこぞってソニーやサムスンといったセンサーベンダーとセンサーやカメラモジュールの共同開発へ踏み切っている。

スマートフォンでの撮影体験を大きく変えた「HUAWEI P20 Pro」

　イメージセンサーの大型化は画素ピッチ幅を稼ぐためにも重要だ。網戸の目の細かさで部屋の明るさが変わることに例えると分かりやすい。この幅が大きいものは、暗いところでも多くの光を取り込めるため、夜景などの撮影では大いに効果を発揮する。

センサーサイズは大型化し、近年では1型という大型のセンサーを搭載したスマートフォンまで現れた。一方で、大型センサーを搭載した機種では、レンズ構成を工夫しても物理的に厚くなってしまう点が指摘される

　センサーの高画素化についても同じように進んだ。画素数はカメラ性能を比較する上でも分かりやすい数字であり、2019〜2020年にかけて市場には「4000万画素」といった文字を見かけるくらいには関心も高いものになっていた。

　この分野ではソニーが4800万画素のセンサーを発表。次いでサムスンが6400万画素、1億画素の製品を立て続けに発表するなど、高画素化は一気に進んだ。これらの高画素イメージセンサーは常に高画素で撮影するのでなく、複数の画素を1つにして処理する。例えばソニーの「IMX586」は、隣接する4画素が同色のカラーフィルターであるQuad Bayer配列と、4つの画素を1つの画素として使用するピクセルビニング処理により、画素ピッチを確保。これにより、1200万画素で出力されながら、暗所撮影時のノイズ低減、高画素化による被写体ディティールの維持を両立した。

4800万画素のイメージセンサー「IMX586」。Quad Bayer配列とピクセルビニング処理により、1200万画素で感度の高い写真を撮れる
出典：ソニーセミコンダクタソリューションズ