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ようたいちぬの
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1 2012 年 12 月 20 日第 1 回スマートディスプレイ研究会セミナースーパーハイビジョンの NHK における開発状況日本放送協会放送技術研究所奥井誠人 1

2 NHK 技研の研究開発目標頃 R 2012~2014 年度 NHK 技研 3 か年計画 2

3 スーハーハイヒション (SHV) の開発目標 2020 年に 21G 帯放送衛星による SHV の試験放送を実現するためロードマップに沿ってより実用的な SHV 機器の研究開発を進める符号化技術制作機器開発カメラ小型化インタフェース < 現在 (2012 年 )> 映像機器(DG) プロジェクタ LCD PDP 映像スタジオ規格伝送技術 ( 衛星地上 CATV): 開発 (~2015) 標準化(~2019) 家庭用音響機器家庭用受信機家庭用ディスプレイ (120 fps 広色域 100 インチ級 ) 3

4 ロンドン五輪の SHV 公開上映 (1) 五輪は放送技術の発展の場ロンドン五輪でSHVが初登場 ( 公開上映 (PV) ) オリンピック放送機構 (OBS) 英国放送協会(BBC) と共同 IPネットワークにより国際伝送英国 (4 会場 ) 米国(1 会場 ) 日本(4 会場 ) 17 日間 ( 日本は16 日間 ) 開閉会式 5 競技を配信ディスプレイはプロジェクタ ( インチ) LCD PDP 結果制作伝送上映を安定に運用海外 2 万国内 20 万の来場者 4

5 ロンドン五輪の SHV 公開上映 (2) NHK 福島放送局 SHV カメラ ( デュアルグリーン ) 球形ワンポイントマイク NHKふれあいホール NHKスタジオパーク渋谷福島秋葉原ベルサール秋葉原五輪会場 SHV 中継車 22.2ch 音声専用中継車非圧縮 BBC ワシントン, DC グラスゴーブラッドフォードロンドン IBC 5

6 スーパーハイビジョンのめざす性能 ( フルスペック仕様 ) 映像空間解像度 ( 画素数 ) 時間解像度 ( フレーム周波数 ) 階調 ( ビット数 ) Hz * 12 bit 表色系広色域 * 音響方式 22.2 マルチチャネルサンプル周波数ビット数 48, 96kHz 16, 20, 24 bit * 現時点では機器の多くは 60Hz HDTV 色域を使用 6

7 国際標準 (ITU R 勧告 BT.2020) (2012.8) Parameter values for ultra high definition television systems for production and international programme exchange の主要パラメータ Pixel count (H x V) Picture aspect ratio Frame frequency [Hz] Scan mode 7680 x x :9 120, 60, 60/1.001, 50, 30, 30/1.001, 25, 24, 24/1.001 Progressive System colorimetry Signal format Coding format Coded signal Sampling lattice ( 広色域 ) x y R G B Constant luminance Y C C B C C R C ( 輝度色差信号式略 ) Non constant luminance Y C B C R 12 bit 10 bit R', G', B Y', C' B, C' R Y' C, C' BC, C' RC 4:4:4 4:2:2 4:2:0 7

8 スーパーハイビジョンとハイビジョン <SHV > 3300 万画素 (33M pixels) 7680 pixels <HDTV > 200 万画素 (2 M pixels) s 4320 pixel 画面高 Screen height 1080 pix xels 1920 pixels 視距離 3H 視野角 : 水平 30 視野角 : ~ 水平 100 視距離 0.75H 8

9 臨場感 ( 広視野効果 ) の評価 Score (Sense of Presence) statue bay path warehouse 水平視角 Visual angle (deg.) Score (Sense of Presence) statue bay path warehouse 水平視角 Visual angle (deg.) 被験者間要因被験者内要因臨場感の評価結果 ( 撮影画角 60 度 ) 臨場感 : あたかもその場にいるような感じ (sense of being there) (2006, Masaoka, K ほか ) 9

実物感の評価 0 sation of realness (ln(p)) Sen 1 2 3 4 5 6 7 PLASTER BUST MODEL SHIP BUTTERFLIES 20

10 実物感の評価 0 sation of realness (ln(p)) Sen PLASTER BUST MODEL SHIP BUTTERFLIES 実物 Real object 角解像度 (cpd) (2011, 正岡ほか ) Plaster bust Butterfly Model ship 10

11 映像システムの比較その場にいるような感じと実物を見ているような感じは SHV(8K) では広い範囲の視距離で実現できる実物感臨場感 Sense of realne ess ハイビジョン HDTV (2K x 1K) 4K x 2K 4K x 2K SHV (8K x 4K) スーパーハイビジョン 8K x 4K Sense of being the ere Viewing angle (degree) Viewing distance (H) H: screen height 11

SHV の表色系 ( 広色域 ) D Cinema Adobe RGB Green(532nm) SHV HDTV SHV HDTV AdobeRGB D Cinema 三原色と基準白色 x y R 0.708 0.292 G 0.170 0.797 B 0.131 0.

12 SHV の表色系 ( 広色域 ) D Cinema Adobe RGB Green(532nm) SHV HDTV SHV HDTV AdobeRGB D Cinema 三原色と基準白色 x y R G B D Red(630nm) Blue(467nm) 各方式の三原色とポインターカラーポインターカラーの再現性比較 SHV: 99.9% HDTV: 74.4% Adobe RGB: 90.3% D Cinema: 91.4% 12

13 SHV の時間解像度撮像フレーム周波数蓄積時間評価実験結果 > 高い周波数で効果動きぼやけ 1/200-1/300 s 以上 (30deg/s, 60p) 表示フレーム周波数ホールド型表示 ( 時間開口追従視 ) ストロボ効果フリッカ 100Hz 以上 ( 時間開口 1/240 秒 ) 厳しい条件では 80Hz 以上 60 コマ / 秒フレーム周期時間開口時間 120 コマ / 秒時間 13

14 SHV の音響システム (22.2 マルチチャネル ) SHVの音響方式に求められる条件スクリーン上の任意の位置に音像が定位可能なこと視聴位置を取り囲む全方位から到来する音が再現可能なこと自然で高品質な三次元空間音響を再現できること最適な聴取範囲が広いこと既存のマルチチャンネル音響方式との互換性を有することライブ収音および生放送に対応できること全方位からの音の再現スクリーン上の音像定位視聴範囲 14

15 SHV の音響システム (22.2 マルチチャネル ) 上層 : 9 channels 中層 : 10 channels 下層 : 3 channels LFE ( 低音効果チャネル ): 2 channels 上層中層下層 (Front) (Front) (Front) 8ch (45º) + 1ch ( 真上 ) 10ch ( 前方 30º, 後方 45º) 3ch ( 前方 45º) 15

16 デュアルグリーン (DG) 方式 G1 G2 G1 + G2 + 4 板式 800 万画素デバイス 800 万画素デバイス 3300 万画素相当 Imager for B G1 Camera Stacked projectors 単板式 R G2 G B R G 2 LCDs (G1 and G2) Display 2 LCDs (R and B) R/B R/B Time multiplexed (e Shift) 3 LCDs (R, B, and G) R/B ベイヤー配列 G -> G1/G2 (time-multiplexed) 16

17 SHV 機器の開発 < カメラ > 初期の実験装置実用型装置試作 DGカメラ (2002) 4 板 2.5 in. 8M pixel CCD 80 kg ( カメラヘッド ) 小型軽量カメラ (2010) 4 板 DG 1.25 in. 8M pixel CMOS 20 kg ( カメラヘッド ) フル解像度カメラ (2010) 2.5 in.33m pixel CMOS 3 板 65 kg ( カメラヘッド ) 最近の開発装置 ( 技研公開 2012) 今回開発従来機 (1.25 インチ /DG) SHV 用小型カメラヘッド ( 単板カラー ) 120 Hz SHV イメージセンサー 17

18 SHV 機器の開発 < ディスプレイ > DG プロジェクタ (2001) 2 板 8M pixel LCOS 2 台 92kg x kg 小型プロジェクタ (2010) 3 素子 8M pixel (e Shift) フル解像度プロジェクタ (2009) 33M pixel LCOS 3 板明るさ :9000 lumens フル解像度 85 inch LCD (2011) 画素ピッチ 0.25mm 輝度 : 300cd/m インチ SHV PDP (2012) 画素ピッチ mm 120 Hz SHV プロジェクタ - フレーム周波数 120 Hz - e-shift RGB 画素ずらし 18

20 まとめ開発状況実験による基本パラメータの裏付け特徴や画面効果の検証制作機器表示音響システム符号化伝送技術が着実に進捗今後に向けて 2020 年の試験放送に向け開発を推進フルスペック化番組制作公開展示を通じた技術検証様々な応用の開拓 20

Microsoft PowerPoint - JEITAシンポジウム_金澤配布用ver1.ppt

Microsoft PowerPoint - JEITAシンポジウム_金澤配布用ver1.ppt 超高解像度ディスプレイはじめにスーパーハイビジョンの概要 : 画質規格ディスプレイ開発の現状 : 画素ずらし広ダイナミックレンジそのほかの機器開発の現状 : カメラ記録伝送音響今後に向けて NHK 放送技術研究所人間情報金澤勝 1 画素数その 1 SHV 概要規格画素数 = 心理効果に必要な観視画角 1 あたりの画素数観視画角 ( 主観評価 ): 従来の結果課題スライドや標準解像度映像での評価