DJI Inspire 3 Zenmuse X9 Airラボテスト

2023.7.13

Gunther Machu2023.7.13

滅多にないことだが、初めてドローンカメラのラボテストが行われた！4月にDJIがInspireシリーズに8KフルフレームセンサーとProRes RAWを搭載した最新モデルZenmuse X9-8K Airを発表したとき、私たちはこのカメラをラボでテストせずにはいられなかった。

編集者注：このラボテストのDJI Inspire 3とZenmuse X9-8Kの結果はデータベースにも追加された。録画モードと録画時間は後ほどデータベースに追加される。

新しいZenmuse X9-8K Airカメラモジュールを搭載したDJI Inspire 3ドローンについては、多くの記事が掲載されている。私の同僚であるJakub Hanによる全てのスペックが記載された発表記事はこちらで読むことができる。また、CineDはDJIにNAB 2023 Best of Show Awardを授与した。Inspire 3のより詳細なビデオレビューも現在作成中だ。

それゆえ、私たちは、標準化されたラボテストでどのような結果を出すのか、非常に興味があった。さて、これは一筋縄ではいかなかった。Xyla21チャート（三脚座がないのは明らかだが;-)と適切にアライメントする必要があったし、DL 50 mm F2.8 LS ASPHレンズが付属していた。したがって、露出のラチチュードをテストするためにF2.8の絞りを使用して、被写体の顔で赤チャンネルをクリッピングに近づけるために、スタジオ照明のセットアップが十分に強いかどうかわからなかった。

The DJI Inspire 3 in our CineD lab. Image credit: CineD

それでは、早速結果をご覧いただこう！ちなみに、カメラのファームウェアは10.00.15.01である（執筆時点で最新）。

Inspire 3 Zenmuse X9-8K Airカメラモジュールのローリングシャッター

まず、8K DCI（8192×4320）設定のフルフレームモードで、25フレーム/秒でローリングシャッターをテストした（ProResHQ 422で記録）：

Rolling shutter of the Zenmuse X9 8K camera in full frame mode: 31.3ms. Image credit: CineD

なんと31.3ms（少ない方がいい）！これは残念ながら非常に悪い値だ。我々がテストした最近のフルフレームカメラは、3msから16msの範囲だった（例えば、8K DCIのソニーVENICE 2は3ms未満、ソニーa7S IIIは4Kで8.7ms、6KのキヤノンEOS R3は9.3ms、8.3KのニコンZ 9は14.5ms）。

オンボードのジンバルがローリングシャッターの問題の多くを軽減していると主張するかもしれないが、このドローンは時速95kmで飛行できるため、特にトラッキングショットではローリングシャッターの影響が現れることに注意されたい。

さて、我々が不思議に思ったのは、DJIが8KでのProRes RAW撮影（アスペクト比1:2.4）で最大75fpsと宣伝していることだ。そんなことが可能なのだろうか？私たちはそれをテストし、毎秒30フレームを超えるとセンサーが別の読み出しモードに切り替わることを発見した。30コマ/秒から60コマ/秒まで、ローリングシャッターは16.3msに減少する。実際に何が変わったのか少しわからなかったので、解像度チャートをざっと見て、フルセンサーがまだサンプリングされているのか、それとも低解像度からのアップサンプリングが行われているのかを確認した：

ProRes RAW 8K DCI at 25p (left) and 60p, zoomed in 300% – no difference

解像度に関しては、チャートから少し離れて細かいディテールが記録されているかどうかを確認しても、違いは見られなかった。上の表示で、8K DCI ProRes RAW記録では25pでも60pでも違いがないことがわかる。

何が起きているのか、なぜセンサーが30p以上で読み出しモードを変更するのかは分からないが、少なくとも解像度に影響はない。したがって、速いアクションシーンでは、ローリングシャッター効果を軽減するために、8K DCI ProRes RAWモードで30fps以上のフレームレートに切り替えることをお勧めする。

興味深いことに、フルフレームモードでのProRes HQ記録モードでは、より高いフレームレートを選択することもできるが、センサーは30fpsを超えると別の読み出しモードに切り替わり、4.1K解像度が低下し、再びローリングシャッターは16.3msになる。

次にSuper35（またはAPS-C）モードを見てみよう：

Rolling shutter of the Zenmuse X9 8K camera in Super35 mode: 14.7ms. Image credit: CineD

ProresHQ 422 Super35設定の4K DCIでは、ローリングシャッターは25fpsまたは50fpsで14.7msに短縮される。

Zenmuse X9-8K Airカメラモジュールのダイナミックレンジ

8KのDCI、ISO800でProRes RAWに切り替え、Appleのコンプレッサーを使ってProRes RAWファイルを12ビットのProResXQ 4444 D-Logにトランスコードしてから、IMATESTにフレームをインジェストした。

波形はノイズフロアを13ストップ上回っている：

Waveform of the Zenmuse X9 camera at ISO800, 8K DCI. Image credit: CineD

IMATESTは、SNR（信号対雑音比）2で12.1ストップ、SNR = 1で13.4ストップを算出した。これは非常に良い結果であり、RAWモードでテストした最近のフルフレームカメラと同等かそれ以上である。群を抜くのはALEXA Mini LFで、ARRIRAWのSNR = 2 / 1で13.4 / 14.5ストップを記録した。

IMATEST ProRes RAW of the Zenmuse X9 camera at ISO800, 8K DCI. Image credit: CineD

Zenmuse X9-8K AirカメラはデュアルネイティブISOセンサーを搭載しているため、ISO4000で2つ目のネイティブISOをテストしたところ、SNR = 2 / 1で11.7 / 13.2ストップを示した：

IMATEST results of the Zenmuse X9 camera at ISO4000, 8K DCI. Image credit: CineD

繰り返しになるが、2つ目のネイティブISOを使用した場合、ダイナミックレンジへの影響はほとんどない！

さて、興味本位で、ISO800でProResHQ 422もテストしてみた。以下はISO800での波形とIMATESTの結果である（SNR = 2 / 1で12 / 13.5ストップを示す）：

Waveform of the Zenmuse X9 camera in ProRes HQ 422 at ISO800, 8K DCI. Image credit: CineD

IMATEST results at ISO800 in ProResHQ 422, 8K DCI. Image credit: CineD

ProRes RAW（12ビット）とProResHQ 422（10ビット）では、青い「13.5」カーブの上の中央の図に追加のストップが見える（これらはノイズフロアに埋もれているストップである）。これらは、高度なポストプロダクション技術（ノイズリダクションなど）を使って利用できる可能性がある。

残念ながら、ノイズフロアに存在するノイズは、8Kセンサーであっても均等ではない。その結果、少なくとも我々の標準的なスタジオのラティチュードシーンでは、この可能性を活かすことができなかった。

Zenmuse X9-8K Airカメラモジュールのラチチュード

ラチチュードとは、露出がオーバーまたはアンダーになり、基本露出に押し戻されたときにディテールや色を保持するカメラの能力のことである。少し前に、私たちは標準的なスタジオのシーンで、被写体の額に対して（波形の）ルーマ約60%という任意の値を選んだ。このCineDのベース露出は、読者が、どのようにコード値を配分し、どのLOGモードを使用するかにかかわらず、テストしたすべてのカメラの基準点を得るのに役立つはずである。

以下のショットでは、ProRes RAWファイルを2つの異なる方法で後処理し、DaVinci Resolve 18.4に取り込んでさらに分析した（DVRは今のところProRes RAWをサポートしていないため）：

DVRにインポートできるCinema DNGシーケンスに変換する。
Final Cut Proで、ProResRAWダイアログを使って露出を調整し、ProResXQ 4444 12-bitファイルを書き出し、DaVinci Resolveで公式のD-Log to Rec709 LUTを使う。

RawコンバーターからのDNGファイルは、DaVinci ResolveのCamera RAWタブでRec.709に直接現像された：

DaVinci Resolve development settings for the Cinema DNG files. Image credit: CineD

次に、DJIのかなり遅いF2.8レンズのせいで、スタジオライトでは人物の顔の赤チャンネルをISO800でクリッピングに近づけることができないことがわかった。赤チャンネルはクリッピングよりちょうど0.5ストップ下である（上の波形プロットと比較して推測した）：

3 stops overexposed, ProResRAW at ISO800 – exposure adjusted & graded. Image credit: CineD

RGB waveform of ungraded 3 stops overexposed clip – the red channel is exactly a half stop below clipping.

従って、以下に示すラチチュードの結果に半ストップを加える必要があった。以下は、Cinema DNGワークフローを使用した基本露出でのショットである：

次に、露出をアンダーにしよう。シャッタースピードを1/25秒から1/50秒、1/100秒……と1/1600秒まで倍速にしていく。その後、レンズの絞りをF2.8からF4、F5.6、F8と段階的に絞っていく。

以下は、CDNGワークフローを使用して戻した、ベース露出より4段下の画像だ：

4 stops below base exposure brought back (CDNG). Image credit: CineD

我々は今、7.5ストップのラティテュード（3オーバーから4アンダーに0.5を足したもの）にいる。例えば右下のシャドーに見られるように、画像にノイズが入り始めた。また、シャドー部が緑っぽくなっている。

このノイズはDaVinci Resolveのノイズリダクションで十分に除去できる。次に、5ストップの露出アンダーを戻してみよう（CDNGワークフローを使用）：

5 stops below base exposure brought back (CDNG). Image credit: CineD

この画像はノイズの影響を大きく受けており、残念ながらかなり粗いノイズで、細かく分散していないため除去が難しい（下図参照）。水平方向の縞模様も現れ始め、ノイズリダクションでは十分に軽減できない：

5 stops below base exposure brought back and using noise reduction (CDNG). Image credit: CineD

Noise reduction settings in DVR. Image credit: CineD

画像に緑がかった色合いがあるが、これは十分に除去できない。もう限界のようだ。顔のシャドウ側の肌の色がまだ多少残っているので、この結果を載せておく。

さらに1段分、露出アンダーを6段分、CDNGワークフローを使って戻して見てみよう：

画像は緑っぽくなり（特にシャドー部）、ノイズは時間的・空間的ノイズリダクションを多用しても回復できないほど劣化している（下記のDVR設定を参照）。また、顔のシャドー側の肌の色もそのままではなくなっている：

6 stops below base exposure brought back (CDNG) using noise reduction. Image credit: CineD

DaVinci Resolve noise reduction settings for 6 stops under brought back to base. Image credit: CineD

この結果、8.5ストップの露出ラティテュードが得られ、これまでの民生用フルフレームカメラの中で最高である。ALEXA Mini LFは10ストップだった（ALEXA 35は12ストップ）。

これは、Raw Converter / Cinema DNG / Resolve RAWタブのワークフローだった。好奇心から、Final Cut ProでProRes RAWファイルを現像し、露出調整を行い、ProRes XQ4444 12bitファイルをDaVinci Resolveに書き出すという2つ目の方法も試してみた。

公式のD-Log to Rec709 LUTは、全体的に画像にピンクがかった色合いをもたらしたが、基本的には（予想通り）結果は同じだ。以下の5ストップアンダー、プッシュバック画像を見てほしい：

ノイズリダクションを使うと、以下のような画像になる：

5 stops below base exposure brought back (FCP workflow), noise reduction. Image credit: CineD

参考までに、6段下の画像では、ノイズが粗くなりすぎてノイズリダクションでは効果的に除去できない。強い緑がかったキャストが画像を覆い、シャドーから忍び込み、さらに水平線の問題もある。

6 stops below base exposure brought back (FCP workflow). Image credit: CineD

Zenmuse X9 AirのInspire 3ラボテストのまとめ

DJI Inspire 3 Zenmuse X9 Airカメラは、我々の標準化されたラボテストでは、良いものから悪いものまで、かなり多様な属性を示している：ローリングシャッターは、8K DCIモードでは、毎秒30フレーム以下では深刻に悪いが、30fpsを超えると大幅に改善する。ダイナミックレンジは、これまでテストした消費者向け価格帯のフルフレームカメラと同等である。RED V-Raptor 8KやALEXA Mini LFのようなハイエンドのシネマカメラだけが、この結果を上回ることができる。

同様のまとめが露出ラティテュードテストからも導き出される：8.5ストップのしっかりとした露出ラティテュードが示され、これは消費者向け価格帯でテストした中でベストの部類に入る。

全体として、強力なパフォーマンスだ！

Zenmuse X9 Air