動画性能 - 実力評価手法の確立 Evaluation of Moving Picture Performance is now Established Isao Kawahara image quality scientist 1 動画性能評価はこれで決まり! Measurement of Mov

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1 動画性能 - 実力評価手法の確立 Evaluation of Moving Picture Performance is now Established Isao Kawahara image quality scientist 動画性能評価はこれで決まり! Measurement of Moving Picture Resolution This is it! Isao Kawahara image quality scientist 2

2 本日の内容 なぜ決定版なのか?... 周波数領域での解析を使う理由 サイン波の理由 (2 値ではだめなのか?) サブピクセルを使う必要性 FHD 動画解像解像速度 主観 評価 で高精度 測定 3 なぜ周波数領域での解析を領域での解析を使うのか? 時間領域 ( 応答波形 ) Response [a.u.].2 Gaussian Hold Exponential time [a.u.] 周波数領域 ( 周波数特性.2 ) ( 周波数特性 ) Response [a.u.] % 9% Hold Gaussian Exponential Spatial Freqency [a.u.] ホールドタイプは ここでいったんレスポンスが完全 に すべて同じ 応答時間 時間領域の解析では 3 種類の動画応答は 特性が違っているのに 応答時間応答時間 では区別できない これは致命的 同じものを 周波数特性で比べると周波数特性で比べると 違いは明確 ホールドタイプがホールドタイプが 問題あり なのが一目瞭然なのが一目瞭然 違うものものが きちんと区別できているきちんと区別できている 残光があっても 高速 高精細部分のレスポンスはかなり残る 4

3 なぜサイン波なのか? (2 2 値画像ではだめなのか?) Square Sinusoidal この間 解像度が区別できず ShibaSoku の解像度チャートから 一目瞭然 5 サブピクセルを使う必然性は? サブピクセルを使わないと 同じ TV 本なのに サンプリングの仕方 ( 位相 ) によって 見え方が違う サブピクセルを使わないと はっきりと 4 本には見えない 6

4 パターンパターンの必要条件をの必要条件をまとめると まとめると 2 値波形は NG サイン波サイン波 しかも しかもサブピクセル 2 値波形サイン波のサンプリング Sub-Pixel 7 というわけで 動画解像度 (Moving Picture Resolution) 初めはこんな画像をだった 解像度の刻みは 5 本 (5% これで十分 ) 自動測定装置も開発 ( 大塚電子 MR-2) 機械測定用に作った画像 ShibaSoku TG45AX TG59A AstrodesignVG-87B( または後継機種 または後継機種 u など ) 8

5 動画解像度 をまとめると 周波数ドメインなので 識別能力 が高い サイン波なので 周波数分解能が高い サブピクセル方式を導入しているので 目視でも正確 信号発生器が市販されている 自動測定装置も市販されている しかし 9 5 秒 / 画面でいいの?

6 フル HD 動画解像スピード Full-HD Resolution Speed の導入 動画解像度動画解像度 の測定方法 ---5 秒 / 画面での解像度を測定していた --- Resolution (TV-Lines) scrolling speed (per screen) 5sec Moving Picture Resolution 8 APDC Moving Picture Resolution 9 APDC 3sec 2sec.5sec faster 2

7 動画解像度動画解像度 の測定方法 5 秒 / 画面では差がなくなってきた ほんとうに 実力に違いはないのか? Resolution (TV-Lines) scrolling speed (per screen) 5sec 3sec 2sec.5sec faster 3 そこで フル HD 動画解像スピード を導入 考え方の基本は同じ ( サイン波 サブピクセル 5 本刻み ) ディスプレイがフル解像度を維持できる最高スピードで 性能を定義 秒間にテストパターンが移動する 画素数 =pps で定義 Resolution (TV-Lines) D-Impulse 2D-Impulse 3D-Hold Type 2D-Hold Type scrolling speed faster pps (pixel per second) 4

8 フル HD 動画解像スピードのイメージ 92 pixels (Horizontal ) [pixel/sec] ( 9.2 seconds per screen: very slow ) Positions in One Second 8 pixels (Vertical ) 2 [pixel/sec] ( seconds per screen: slow ) 4 [pixel/sec] ( 5 seconds per screen: typical ) distance traveled in one second 2 [pixel/sec] (.6 seconds per screen: very fast ) Starting Position 原理的には スピードの制約は無い この測定方法なら どんなに動画性能が向上しても対応可能 5 拡張版が フル HD 動画解像スピード (Full-HD Resolution Speed) 周波数ドメインなので 識別能力 が高い サイン波なので 周波数分解能が高い サブピクセル方式を導入しているので 目視でも正確 信号発生器 * 機械測定装置 * 測定できるできる性能の上限がない どんな信号形式でも同じ扱い可 どんな信号形式でも同じ扱い可 ( 本来の解像度を維持する速度 ) 6

9 Semi-Impulsive Impulse SF Drive Fast Phosphors 3 Lines 動画性能の進化 (PDP の例 ) 2D-PDP(~28) ( 各社 ) 2D-PDP(29) (P 社 ) 3D-PDP(2~) (P 社 ) 6 Lines 8 Lines Step 動画解像度 フル HD 動画解像スピード 9 本以上 8 本 8 本 ~4pps 8pps 以上 2pps 以上 フル HD 動画解像スピードなら区別できる 7 動画解像度 : 主観評価で測定? 定量的な評価ができるのか? 視距離は関係ないのか? 視力の個人差は? CSF は? (CSF : Contrast Sensitivity Function) 環境の明るさ? 8

10 .2 ホールド特性 ほとんど全ての FPD が持っている特性 ( 程度の差はあるが ) レスポンスが %(~ (~5% 5%) 程度まで 問題なく 読み取れる レスポンスが完全に ゼロ になるところがある 2 にせ解像度 の復活がある ( 画像の白黒が反転 ) 3 Frequency Domain Response [a.u.] sin( πkτ ) F( k) = πkτ Normalized Temporal Frequency [ /τ ] Slow Fast No Response Inversed Response 2 3 解像度の判定方法テストパターンの白黒反転 3 がなく 4 本線が読み取れる最も細かいパターン ( と2 の間 ) を探せばよい 9 動画解像度の主観評価 測定のレベル 定量的な評価ができるのか? 5% 刻みで定量評価可能 視距離は関係ないのか? ゼロレスポンス や 反転 での判定 : 近すぎることはない 視力の個人差は? 上と同じ理由 視力 見やすさに応じて画面に近づけばよい CSF は? 環境の明るさ? (CSF : Contrast Sensitivity Function) 最高解像度の判定ができる視距離では無視できる! 直接は影響ないので 見やすい条件にすればよい 2

11 We are Planning... Customized patterns/video clips for you Various formats (3D / 4k2k, etc...) Tough test patterns : no tweaking works Patterns for lower resolution devices (Mobile, Tablets, etc...) For more info, Please Contact Isao Kawahara 2 まとめ 動画解像度の拡張 決定版 その理由は FHD 動画解像スピード 周波数領域での解析 サイン波 サブピクセル 主観 評価 でも 高精度 測定 可能 22

12 最新の LCD? LCD System バックライトが完全インパルスのときの特性 Frequency Response of LCD Module.2 x Backlight System ms ms 2ms 4ms LCD Module [Hz] Relative response if driven with impulse backlight 23 バックライト分割駆動で高速化を訴求しているが 液晶の応答で周波数特性に差バックライト分割の効果 Theoretical Responses under Scanned Backlight Frequency Responses vs. LCD Response Time (with LCD Response = ms).2 ms ms 2ms 4ms [Hz].2 true 96Hz true 72Hz true 6Hz true 48Hz true 36Hz true 24Hz true 2Hz original 6Hz [Hz] 図 :SHARP: のWeb ページより パックライトが 4 相 (24Hz) のとき LCD モジュール全体としての特性 Overall Response.2 ms Panel, 96Hz BL ms Panel, 96Hz BL 2ms Panel, 96Hz BL 4ms Panel, 96Hz BL ms Panel, 72Hz BL ms Panel, 6Hz BL ms Panel, 48Hz BL ms Panel, 36Hz BL ms Panel, 24Hz BL [Hz] 4ms 程度のパネルを使い 6 相 (96Hz) で駆動しても 24Hz 相当の性能がせいぜい この場合 96Hz の性能は出ない 周波数領域での解析で予測可能 24

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