イメージシグナルプロセッサとコンピューテーショナルフォトグラフィーの開発と、スマートフォンカメラの物理的限界の克服の進歩

今日、スマートフォンを使って写真を撮ることは、人々が日常の思い出を記録し、共有するための一般的な方法となっています。カメラの性能も、消費者が新しいスマートフォンの購入を決める際の重要な要素となっています。しかし、従来のデジタル一眼レフカメラ (DSLR) とは異なり、スマートフォンは軽量かつ薄型に設計されています。そのため、撮影性能を向上させるために大型のCMOSイメージセンサー (CIS) や重い付属レンズを採用することは現実的ではありません。この物理的な制限を克服するために、先進的なイメージシグナルプロセッサ (ISP) と革新的なコンピューテーショナルフォトグラフィー・アルゴリズムが、スマートフォンのカメラの画質を大幅に向上させるために使用されています。これらのソリューションは、より大きな光学部品をスマートフォンカメラに組み込むことができないという欠点を効果的に補うことができます。

当レポートでは、スマートフォンカメラ向けのISPやコンピューテーショナルフォトグラフィーの開発・普及動向について分析し、スマートフォンカメラが抱えている課題やその解決方法、今後の技術開発・市場成長の方向性、といった情報を取りまとめてお届けいたします。

目次

第1章 スマートフォンカメラの性能向上における現在の課題

第2章 画像処理プロセスにおいてイメージシグナルプロセッサ (ISP) が果たす役割

第3章 コンピューテーショナルフォトグラフィー

第4章 画像処理フローの分析とISPのアーキテクチャ

第5章 AppleとQualcommのコンピューテーショナル・フォトグラフィー技術にみるISPの今後の発展の方向性

第6章 TRIの見解

• (1) ハードウェアベースの物理的制限のため、コンピューテーショナルフォトグラフィー用のISPとアルゴリズムが、スマートフォンカメラの性能向上の新たな方法として登場
• (2) 中国スマートフォンブランドは製品の差別化を図るため、専用ISPの開発を継続
• (3) 画像処理の技術開発の大きな方向性となる人工知能 (AI)

Today, using smartphones to take photos has become a popular way for people to record and share everyday memories. Camera performance has also become an important factor for consumers when deciding to purchase a new smartphone. However, unlike traditional digital single-lens reflex cameras (DSLRs), smartphones are designed to be lightweight and slim. Therefore, adopting a larger CMOS image sensor (CIS) or a heavier lens assembly to improve photoshoot is not practical. To overcome this physical limitation, advanced image signal processors (ISPs) and innovative computational photography algorithms are used to significantly enhance the imaging quality of smartphone cameras. These solutions can effectively compensate for the shortcoming of not being able to incorporate larger optical components into a smartphone camera.

Table of Contents

1. Current Challenges in Upgrading Performance of Smartphone Cameras

2. Role That ISP Play in Imaging Process

3. Computational Photography

4. Analysis of Imaging Processing Flow and Architecture of ISP

5. Future Development Direction of ISPs as Seen in Apple's and Qualcomm's Technologies for Computational Photography

6. TRI's View

• (1) Due to Hardware-based Physical Limitations, ISPs and Algorithms for Computational Photography Have Emerged As New Paths for Upgrading Performance of Smartphone Cameras
• (2) Chinese Smartphone Brands Will Continue to Develop Dedicated ISPs so as to Create Product Differentiation
• (3) AI Represents a Major Direction in Development of Imaging Processing Technology