GH4やGM5で電子シャッターを使うと、RAWの情報量(bit数)が落ちる･･･？という話

GM5やGH4で電子シャッターを使うとRAWの情報量が12bitから10bitに落ちる･･･？という怪情報を入手してしまい、気になって仕方が無いのでチェックしてみました。

情報元

上記はGM1の情報ですが、GM1とGM5はほぼ同じモノ。そして、リンク先ではGH4でも同じ現象が発生する旨が記載されています。
ちゅうか、リンク先の英文情報、流し読みでは何が書いてあるのかサッパリ分からん。。。

検証

ノイズの状態が良く分かりそうな素材を選び、テストしてみました。

サンプル画像

▲クリックで拡大。
ISOはできるだけ高い方が比較し易いだろうと考え、個人的な常用範囲内の最大でISO3200を選択してみました。
※注意室内で1/500以上の電子シャッターを使っているので、フリッカー出てます。

以下、いずれも「現像前のRAWファイル」の等倍クロップです。

メカシャッター時(ピクセル等倍)

SS320、F1.7、ISO3200

電子シャッター時(ピクセル等倍)

SS640、F3.5、ISO3200

なんかノイズに違いは無いですね･･･？(･д･`)
･･･と気になったので、レンズをプロファイルの無いオールドレンズに変えてテストしてみました。

オールドレンズ (電子シャッター／ピクセル等倍)

SS640、F3.5、ISO3200

やっぱり変化は無いですねえ。。。
ちなみにRAWのファイルサイズにも全く変化はありません。
18.6～18.9MBに収まります。

リンク先では、ISO200で暗部を増感させて比較しているようなので、似たような検証をやり直してみましたが、違いは全く感じられません。
これはどういう事なの･･･？

ソース意訳

流し読みでは良く分からなかった部分に謎があるのかも･･･と考え、頑張って全文を訳してみました。

オリジナルURL
GM1 E. Shutter Lower DR (10 bit): Micro Four Thirds Talk Forum: Digital Photography Review

全体を要約
「電子シャッターを使うと、確かに10bit読み出しになるよ。でも、ノイズがひどくなるのは真っ黒の部分(-5STOPあたりのシャドウ部分)だけだよ。気にする事ないよ。10bitに落ちることで発生するノイズよりも、他の原因で発生するノイズの方が大きいよ。10bitになった分、電子シャッターが早くなってローリングシャッター出難くなってるよ」

• なんか読み難い文章だな～～～と思ってたけど、しっかり訳してみたら10bitで記録する事を前向きに捉えた内容でした。
• 自分で撮ったデータは全然ノイズ酷くないよ･･･？
  と思ったら、-5STOPという「ほぼ真っ黒」な所を増感してやっと分かるノイズのお話でした。

以下、全文意訳

• いくつかのスレッドで、GH4センサーは電子シャッターを使うと12bitではなく10bitで読み出しを行う(ように見える)といわれています。
• 他のスレッドでは、GM1も同様の傾向があると言われています。
• 同一のシーンで、同一の露出、同一のISO (ISO200)で、メカシャッターと電子シャッターの比較テストしてみました。
• 10bitなのか12bitなのかを見極めるため、RAW画像を使ってポスト処理でシャドウ部分を大きく持ち上げ、ヒストグラムを作成してみました
• 結果、電子シャッターを利用した場合、ISO200でも明らかにダイナミックレンジの低下が見られました。10bit処理です。
• 添付画像はメッチャ暗い部分(18%グレーから -5 STOP部分)を等倍クロップしたものです。これは添付グラフのADCカウントの最も低い部分にあたります。
• 電子シャッターを使うと、シャドウ部分では明らかにノイズが多くなっており、12bitではなく10bit処理だとわかります。
• GMシリーズは、シャッタースピード1/500を上回ると自動的に電子シャッターに切り替わるので、「強い照明の下で、後から暗部を持ち上げ補正するためにRAWで撮影する状況」では、これはちょっと嫌な事です。
• これは、電子シャッターの読み出しを高速化する事とトレードオフされたものと推測されます。
  
  • 電子シャッターのスキャン速度は通常1/10程度ですが、GH4やGM1のそれは1/25に近い値になっています。
  • これにより、ローリングシャッター現象は明らかに改善されています。
  • しかし、シャッター速度を早めたため、画質が犠牲になり、ノイズが増えています。
  • 以下の添付画像からも、それは明白だと思います。
• 以下、翻訳が難しい
  私は、過去スレ「空が落ちた」と「RAWのbit数を戻して」の意見に反対します。
  
  • ノイズの影響が本当に大きいのは、高ISOの時です。低ISOの時は、ここで書いたような問題は大きくありません。
  • 読み出された10bit情報は素晴らしいものです。
    ここで紹介したノイズは、他の要因で発生するノイズと比較するとかなり小さいものです。
  • このテストに時間を割く事はお勧めしません。
    とは言うものの、このテストは非常に簡単です。
    高ISOに設定して、メカシャッターと電子シャッター、両方で同じ写真を撮り、ポスト処理で暗部を増感し、比較するだけです。
  • この件で想定されるありがちな問題は1点だけです。
    それは、ダイナミックレンジをフルに活用するために低ISOで撮影し、あとからシャドウ部を極端に持ち上げたい時です。
  • 不足した2bit分については、それらを持たないほうが良い理由があります。
    
    • 10bit分の情報でも、既に十分にノイズは少なく、除外された2bitを取り戻すために電子シャッターのスピードが遅くなるのは良くありません。
    • ノイズとシャッタースピードのトレードオフについては、これ以上検証するつもりないです。
      また「ほぼ真っ黒な部分」を厳密にノイズチェックすると、確かに失われた2bitの影響は大きいとは思うけれど、この件もこれ以上この問題に立ち入るつもりもありません。

ということで

RAWデータの情報量が10bitに落ちて影響が出るのは、本当に真っ黒な部分のみ･･･という事なのかな？

▲クリックで拡大
ヒストグラムの本当に左端の方のみで発生するようです。
でも今回のテストの場合だと、この赤枠で囲った部分でも違いは良く分かりません。

別の写真を撮ってテストしてみます。

▲ISO3200で、非常に暗く、かつ明るさにグラデーションがかかるように本棚を取ってみました。

この画像のRAWデータを明るさを70%持ち上げてABテストしてみます。
さて、どっちが電子シャッターでしょう？

▲クリックで等倍に拡大します
ノイズ量は一緒に見えますねえ。

正解は「A」が電子シャッターです。
(フリッカーノイズを見れば一目瞭然なのですが)
でも、bit量の情報不足に由来しそうなノイズは見当たりませんねえ。。。
それに、こういう部分を明るく持ち上げる事は･･･ほぼ無いですよね？
RAW画像を色々と補正してみていますが、リンク先にも言及されている通り、心配するような画質劣化は無いように思えます。

ちゅうか、電子シャッターに由来する画質劣化やノイズは(フリッカー以外は)感じられません。とりあえず安心しました(￣▽￣;)

それよりも、(リンク先の情報が正しいモノならば) GH4やGM5はローリングシャッターが少なくて助かるなあ、と感じる事が多いので助かっています。

もう少しテスト

ここまでテストして、「電子シャッターにしていると、長秒ノイズ除去は機能しない」という事に気が付きました。
今回のテストは、「長秒ノイズ除去」を無効にして行っていました。。。

ひょっとして、電子シャッター有効時の暗部画質劣化は「長秒ノイズ除去機能の有無による違い」なんじゃないの･･･？という疑問が沸き上がってきました。

もう一回テスト

室内の暗い所を、ISO3200で撮影し、暗部を思いっきり持ち上げてみます。
長秒ノイズ除去の有無、電子シャッターの有無でチェックしてみます。

上図の 赤枠部分を(明るく補正した上で)拡大

▲クリックで等倍に拡大します
うーん。。。かなり暗部を持ち上げてみたのですが、JPG撮って出しも、RAWも、「メカシャッター+長秒ノイズ除去有効」と「電子シャッター+長秒ノイズ除去無効」でも目立った差は現れず。

これは、、、本当に違いがあるのか･･･？
とりあえず、自分の行うポスト処理では、こんな暗い所まで持ち上げる事はまず無いので、(たとえこの情報が本当だとしても) 全く気にしなくても良さそうな問題であると感じました。。。