サムスン、モバイル初の16-bit RAW対応センサー「ISOCELL HPC」の量産を確認

Samsungは、モバイルカメラとして初めてネイティブ16-bit RAW出力に対応する200MPイメージセンサー「ISOCELL HPC」の量産を確認した。新しいピクセルアーキテクチャ「DeepPix」を採用し、物理的なサイズを変えずにダイナミックレンジを大幅に向上させている。具体的な搭載端末は公式には未発表だが、リーク情報によれば2026年9月頃に登場する他社製フラッグシップ機で初採用される可能性がある。

■ピクセル内部で機能する新アーキテクチャ「DeepPix」

Samsungは、200メガピクセル（200MP）のスマートフォン向けイメージセンサー「ISOCELL HPC」の量産を確認した。このセンサーは、2021年に登場した「HP1」以来となる構造的なピクセル再設計を導入しており、モバイルカメラとして初めてネイティブの16-bit RAW出力に対応する。このセンサーのブレイクスルーは、変わっていない解像度の数値ではなく、その根底にある物理学にある。Front Deep Trench Isolation（FDTI）技術に基づいて構築された「DeepPix」と呼ばれる新しいピクセルアーキテクチャにより、光データが数値に変換される前に、電子を収集して蓄積するピクセルの能力が物理的に拡張されている。

デスクトップのRAWワークフローでスマートフォンの写真を編集するユーザーにとって、これがもたらす直接的な意味は明確だ。16-bitのファイルは、現在の最大値である14-bitの正確に4倍の階調を持ち、カラーチャンネルあたりの識別可能なステップ数を16,384から65,536へと引き上げる。この深度があれば、白飛びした空を復元したり、暗い前景を明るくしたりする際に、バンディング（縞模様）のアーティファクトを発生させることなく、より柔軟な処理が可能になる。

すべてのデジタルカメラの画像は同じように始まる。光子がフォトダイオードに当たり、それが電子に変換され、センサーが読み出すまでその電子は「ウェル（井戸）」に留まる。Full Well Capacity（FWC：飽和電荷量、ピクセルが純白にクリップするまでに保持できる電子の最大数）がダイナミックレンジの上限を決定する。ピクセルを物理的に大きくすることなくFWCを引き上げることは、10年以上にわたりモバイルイメージングにおける中心的な技術課題の1つだった。

2022年の「HP2」で導入されたSamsungの以前のアプローチは、Dual Vertical Transfer Gate（D-VTG）技術であり、電荷転送の効率を向上させてFWCを33%引き上げた。DeepPixはさらに一歩踏み込んでいる。各ピクセル間に絶縁材料を充填した精密なシリコンの溝を設けるFDTIを使用し、以前のBack Deep Trench Isolation（BDTI）アプローチよりも完全にフォトダイオードの空乏層を物理的に閉じ込める。これにより、フォトダイオード自体に強力なバイアスをかけ、隣接するピクセルに電荷を漏らすことなく、より多くの電子を蓄積できるようになる。また、DeepPixは効率的な電荷転送のためにD-VTGを維持し、フォトダイオードと読み出し回路の間の一時的な電荷保持ステージである共有フローティングディフュージョンノードを拡張して、そのステージでの静電容量も増加させている。これらの結果、同じ0.6マイクロメートルのピクセルピッチで、前世代と比較して単一ピクセルのFWCが60%増加した。物理的なサイズの拡大は必要なかった。

この制約の重要性は大きい。SamsungはHP2の1/1.3インチという光学フォーマットと0.6マイクロメートルのピクセルサイズを維持したため、HPCは既存のカメラモジュール設計にそのまま組み込むことができる。デバイスメーカーは、ピクセル性能を大幅に向上させるために、より大きなセンサーフットプリントに合わせて設計をやり直す必要がない。

■業界初の16-bit RAW出力と、その恩恵を受けるための条件

DeepPixによって拡張されたFWCは、アナログレベルでより広いダイナミックレンジを生み出す。そのレンジをデジタル領域で正確に捉えるには、センサーが物理的に検出できるすべての階調を表現するのに十分な解像度を持つアナログ-デジタル変換器が必要となる。以前のSamsungの200MPセンサーは14-bit RAW出力が上限だったが、ISOCELL HPCはRAW10、RAW12、RAW14、およびRAW16を出力する。現在市場にある唯一の他の200MPセンサーであり、直接的な競合製品であるSonyの「LYT-901」は、12-bit HDRが上限となっている。

HPCのシングルフレーム16-bit HDRについてSamsungが主張する「4倍のカラーキャプチャ」は、マーケティング上の誇張ではなく、単純なビット深度の計算に基づいている。2の14乗が16,384ステップであるのに対し、2の16乗は65,536ステップとなる。ビットが1つ増えるごとに、シャドウとハイライトで復元可能なステップ数が2倍になるため、絶対的な編集の観点からは、12-bitから14-bitへの飛躍よりも、14-bitから16-bitへの飛躍の方が影響が大きい。

ただし、重要な注意点が1つある。センサーでの16-bit RAW出力は、完成したファイルで16-bitの編集の自由度を得るための必要条件ではあるが、十分条件ではない。デスクトップの編集アプリケーションでその恩恵を完全に享受するには、ホストとなるスマートフォンの画像信号プロセッサ（ISP）、OSのカメラAPI、およびRAWエクスポートフォーマットのすべてが16-bitデータのパススルーをサポートしている必要がある。デバイスメーカーやソフトウェアスタックがHPCとともに完全な16-bitパイプラインを実装するかどうかは、今後数ヶ月のうちに行われる最初のデバイスレビューで明らかになるだろう。

また、ISOCELL HPCは、Galaxy S26 Ultraのメインカメラと同じ物理的フットプリントである1/1.3インチフォーマット全体で16,384×12,288ピクセル（200MP）の解像度を維持している。さらに、Partial Phase Detection（部分位相差検出）によるSuper QPDオートフォーカス、量子効率を向上させる高屈折率材料を使用した高精度マイクロレンズ、内部の光散乱を低減するように設計された高透過率反射防止層を備えている。

■SonyのLOFICアーキテクチャとのアプローチの違い

ISOCELL HPCが登場する一方で、競合メーカーの間では対抗するアーキテクチャの哲学が支持を集めている。SonyのLYT-901やOmniVisionの「OVB0D」はどちらも、Lateral Overflow Integration Capacitor（LOFIC）技術を通じてダイナミックレンジの拡大を実現している。これは、ハイライトのクリッピングを引き起こす溢れた電子を捕捉するために、各ピクセル内に追加のキャパシタを配置するものだ。LOFICはフォトダイオードの下流で機能し、メインのウェルが満杯になった後に余分な電荷の逃げ道を提供する。

DeepPix（FDTI）はフォトダイオード自体で機能し、オーバーフローが発生する前にメインのストレージ容量を拡大する。Samsungのアプローチは、ピクセル内のLOFICキャパシタが占有する追加のシリコン領域を必要としない。これが、HPCが物理的に大きなフォーマットを必要とせず、HP2のピクセルピッチを維持できる理由の1つである。このエンジニアリングのトレードオフは双方向に働く。Sony LYT-901のようなLOFICセンサーは、より大きな1/1.12インチフォーマットと0.7マイクロメートルのピクセルを使用しており、ダイナミックレンジのアーキテクチャに関係なく、ピクセルあたりの集光能力が本質的に優れている。ISOCELL HPCはビット深度とセンサー内HDRのシングルフレーム性能で勝り、LYT-901は物理的なセンサー面積とピクセルサイズで勝る。これら2つのアーキテクチャのアプローチによる実際の画質比較は、独立したデバイスのテストを待つ必要がある。

■4K 180fps動画撮影と、5段階のズーム全域でのHDR維持

ビデオグラファーにとって、HPCの動画機能の目玉は、Partial Phase Detectionモードでの最大180fpsの4K録画である。これは、SonyのLYT-901や現在のほとんどのフラッグシップセンサーの上限である4K 120fpsを大きく超えるステップだ。また、このセンサーは、全画素位相差オートフォーカスを有効にした状態での4K 120fps、および最大360fpsの1080pもサポートしている。フル解像度の200MPでは7.5fpsの連続撮影を維持し、50MPのTetra²pixelビニングでは30fpsに達し、12.5MPのビニングでは180fpsの4Kモードが可能になる。

ビット深度のマイルストーンほど注目されていないHDR機能の1つが、センサー内ズームの各ステップにおけるHDRの維持である。ほとんどの200MPセンサーは、ネイティブの焦点距離または固定のビニング出力でのみシングルフレームHDRをサポートしており、デジタルクロップに切り替えると通常はHDRの品質が低下する。ISOCELL HPCは、インテリジェントなダウンスケーリングパイプラインを通じて、1倍、1.5倍、2倍、3倍、4倍のセンサー内ズームでシングルフレームHDRを維持し、デバイスメーカーが中間焦点距離をシミュレートするために通常使用する中間クロップレベル全体でダイナミックレンジの品質を一定に保つ。

■ISOCELL HPCを搭載する可能性のあるスマートフォンと時期

HPCのサイズはGalaxy S26 Ultraのメインカメラモジュールと完全に一致しているにもかかわらず、現在のところGalaxy S27 Ultraには採用されないとみられている。Ice UniverseやSamMobileなどの複数の独立した情報源やリーカーは、2027年初頭に登場するGalaxy S27シリーズにおいて、Samsung自身のフラッグシップであるUltraラインは別のセンサー（LOFIC技術を組み込んだ1/1.3インチ設計の「ISOCELL HP6」）を使用すると報じている。

代わりに、HPCの商業的なデビューはサードパーティのAndroidフラッグシップ機になると予想されている。HPCの発表を数ヶ月前に正確に予測していたWeiboのリーカーDCSは今週、このセンサーがすでに次期デバイス向けに検証されており、2026年9月頃にデビューするOPPO Find X10シリーズがその候補であると報告した。サプライチェーンの分析を引用したある業界レポートは、OPPOが次期カメラ特化型フラッグシップラインナップにおいて、Sonyのセンサーから離れ、Samsungの200MPセンサーの独占使用に移行しつつあると主張している（ただし、両社間の公式なハードウェアパートナーシップは発表されていない）。また、Gizmochinaは、9月のフラッグシップ発表会で中国メーカーの新しいスマートフォンがいくつか登場すると予想されており、Vivo X500シリーズも早期搭載の候補として残っていると指摘した。もし2026年9月というタイムラインが維持されれば、OPPOまたはVivoの端末が、SamsungのGalaxyデバイスよりも先に、16-bit RAWキャプチャが可能な初の商用スマートフォンとなる。

■Samsungの200MPセンサー5年間の歴史における位置づけ

Samsungは2021年9月に、0.64マイクロメートルのピクセルとChameleonCellビニングを備えた初の200MPスマートフォン向けイメージセンサー「ISOCELL HP1」を発表した。2023年1月に発表され、Galaxy S23 Ultra、S24 Ultra、S25 Ultra、S26 Ultraのメインカメラとして使用された「HP2」は、ピクセルピッチを0.6マイクロメートルに縮小し、D-VTGを追加してFWCを33%向上させた。「HP3」（2022年）と「HP9」（2024年）は、それぞれより小さなピクセルフォーマットと業界初の200MP望遠センサーという特定のユースケースに対応したもので、基本的なピクセルアーキテクチャは変更していなかった。ISOCELL HPCは、この5世代にわたる系譜の中で、処理の追加やサイズの最適化ではなく、構造レベルでピクセルを再設計した初のセンサーである。実際のカメラシステムにおいて、DeepPix（FDTI）がLOFICよりも優れていることが証明されるかどうかは、両方のアーキテクチャを搭載したデバイスが独立したレビュアーの手に渡ったときに明らかになるだろう。この競争は2027年初頭までに本格化するはずだ。

■注目ポイントQ&A

●DeepPixとは何ですか？以前のSamsungの技術とどう違いますか？

DeepPixは、Front Deep Trench Isolation（FDTI）に基づく新しいピクセルアーキテクチャの名称です。ピクセル間に物理的なシリコンの壁を設けることで、各フォトダイオードが飽和する前に蓄積できる電子の量を60%増加させます。Galaxy S26 Ultraに搭載されたHP2などの従来のセンサーは、主に電荷の移動効率を高めるDual Vertical Transfer Gate（D-VTG）技術に依存していましたが、DeepPixはFDTIを用いてフォトダイオードの容量そのものを拡大し、D-VTGと組み合わせることで、同じ0.6マイクロメートルのピクセルピッチでより多くの光データを保持できるようにしています。

●Samsung ISOCELL HPCはSony LYT-901より優れていますか？

両センサーはダイナミックレンジに対する構造的なアプローチが異なるため、単純な比較はできません。ISOCELL HPCは16-bit RAW出力や4K 180fpsの動画撮影など、ビット深度とフレームレートで勝っています。一方、Sony LYT-901は1/1.12インチというより大きな物理サイズと0.7マイクロメートルのピクセルを持ち、集光面積の広さで有利です。Sonyが溢れた電子を処理するためにLOFICを使用するのに対し、SamsungはFDTIでフォトダイオード自体の容量を拡大しています。実際の画質比較は、両センサーを搭載した端末が登場してからの独立したテストを待つ必要があります。

●どのスマートフォンがSamsung ISOCELL HPCセンサーを搭載しますか？

ISOCELL HPCは現在量産中です。リーカーのDCSによれば、OPPO Find X10シリーズでの検証が済んでおり、SamsungのGalaxy端末よりも早い2026年9月頃にデビューする可能性があります。2027年初頭に登場予定のGalaxy S27 Ultraは、HPCではなくLOFIC技術を取り入れた別のセンサー「ISOCELL HP6」を使用すると報じられています。また、Vivo X500シリーズも早期に搭載する可能性がありますが、現時点で端末メーカーからの公式な採用発表はありません。

●16-bit編集の恩恵は、デスクトップのRAWエディターで実際に得られますか？

自動的に得られるわけではありません。センサーレベルでの16-bit RAW出力は必要な第一歩ですが、LightroomやCapture Oneなどで編集可能なファイルとして恩恵を受けるには、スマートフォンの画像信号プロセッサ（ISP）、OSのカメラAPI、RAWファイルフォーマット、そしてデスクトップアプリケーションのすべてが16-bitデータのパススルーをサポートしている必要があります。ISOCELL HPCを採用する端末がエンドツーエンドの16-bitパイプラインを実装するかどうかは未確認であり、各メーカーの実装に依存します。

元記事: Samsung ISOCELL HPC Confirmed as First Mobile Camera Sensor With 16-Bit RAW