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フラットパネルディスプレイの人間工学シンポジウム2008
第二グループ 動画像/ＴＶの視覚特性
（講演番号2B）
動画解像度
2008年3月7日
川原 功 * **
* (株) 次世代PDP開発センター
** 松下電器(株)
Advanced PDP Development Center Corporation
**Also an APDC Representatives for Panasonic
Outline
1. 開発の動機・背景
2. APDC方式の特徴
3. 主観評価手法
4. 機械測定システムの開発
5. 測定結果例
6. ディスカッション
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動画解像度とは?
„ ディスプレイなどの古典的かつ最新の解像度性能指標
„ サイン波バーストをスクロールさせて、解像限界を評価
„ 単なる画素数と同じではない
„ 動画での精細度指標
„ 動画でのディテールの表現力の指標
„ 単位としてテレビ本（600本などと簡易表記）
（ミリ秒は用いない）
„ パーフェクトスコアは1080本（フルHDシステム）
1.開発の動機・背景
„FPDはすでに市場のテレビの主流
„動画での「解像度」が不十分なFPDの存在
„「解像度」：情報ディスプレイとして最も重要な性能指標
„テレビは動画がほとんど
„正確・汎用の、わかりやすい評価方法が存在しなかった
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従来手法の課題
画素数（XGA, FHD,etc） Î 静止画のみに通用する指標
Gray to Gray
Î デバイス単体の応答速度の評価
（表示性能の評価ではない）
MPRT
Î 1) ステップ応答のみの評価
（テスト波形が単純すぎる）
2) デバイス性能と視覚特性を混同
MPRTでの課題(1) テスト波形が単純すぎる
MPRTは、全画面中一回だけの輝度変化に対する応答を測定
画面全体
明
暗
(輝度レベルの変化)
3
自然画像のテクスチャーはもっと複雑
Images: Courtesy of
ShibaSoku Co., Ltd
自然画像のテクスチャーはもっと複雑
Images: Courtesy of
ShibaSoku Co., Ltd
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MPRTでの課題(2) デバイス性能と視覚の混同
(遠) あまり
ぼやけていない
視距離によって、ぼやけ
感は変化する
(近) かなり
ぼやけている
「ぼやけ感」は視距離・視力等に依存しており、
デバイス単体の性能の表現には不適
(観測位置が変わっても、デバイスの性能自体は本来不変のはず)
2. APDC方式の特徴
APDC方式動画解像度における配慮
„低域から高域までの広範囲の応答性能を測定
„「くさび」ではなく「スタック」にして、実用的精度を向上
„複数のレベル・コントラストをチェック
„デバイス依存性の解消
„見た目との相関を確保
„視距離・視力の影響排除（視距離フリー）
„5秒/画面の速度、オーバーサンプリング手法の導入
5
拡大
3. 主観評価手法
APDC Test Chart (No.1)
H
見やすく、安定に・・・が狙い
z 4周期のサインバースト
z くさびではなく、バーストの積み上げ
z 9 レベル (背景3レベル x コントラスト3種類) :
→ さまざまな動画コンテンツが評価できるように、9種類のレベルを用意
5秒/画面の決定
Scene
Descriptions
Panoramic
Panning in
Span
Drama Shows
16
8
5
Sports
Programs
4
3
Fast
Caption
2
[sec/screen]
遅い
早い
画面を横断するのに要する秒数 [sec]
TV番組コンテンツの調査から、速さの代表値を定義
5 sec ≈ 6.5 ppf
[per screen]
[pixel per field]
6
オーバーサンプリングによる精度向上の工夫
6.5 pixels per field :
連続する2フィールドを利用しオーバーサンプリングを行う
Appearance on 1080 Matrix Displays
550
900
1080
[ TV lines ]
Normal
Sampling
550
900
1080
(6.0 ppf)
[ TV lines ]
Double-Rate
Sampling
(6.5ppf)
(6.5 ppf)
等価的にサンプリング密度が２倍になり、あらゆる解像度
でパターンが見やすくなり、評価の精度が向上する。
主観評価の手順
„ 評価画像を5秒(6.5ppf)でスクロール
„ 4本線が識別できる最大値を読み取る。低解像度か
ら判定を行い、最初に解像しなくなった時点で失格
„ 9パターンの結果を平均する
„ 参加者全員の平均値をとる
z 視距離、画面サイズの規定は ?
z 照明条件は ?
z CSF (Contrast Sensitive Function) は
使用しないのか?
Discussion
7
4. 機械測定システムの開発
„ 追跡カメラシステム
回転ミラー内蔵、約12倍の撮影倍率
“MR2000ベース”
„ カメラコントローラ
カメラ信号前処理 etc…
„ 信号発生器
APDCパターン、サブピクセルスクロール機能
„ PC
MATLAB インストール
„ ソフト
- 専用解像度分析ソフト
(APDC開発 、プログラムはMATLAB言語で記述)
APDC Test Chart (No.2)
8
画面のスナップショット
5. 測定結果例
300 TV-lines
(Full-HD)
350 TV-lines
900 TV-lines
Display A
OK
300 TV-lines
OK
350 TV-lines
OK
900 TV-lines
450 TV-lines
Display B
(60Hz FPD)
(Marginally)
OK
300 TV-lines
(Not Readable)
NG
350 TV-lines
(False Resolution)
NG
(Not Readable)
550 TV-lines
NG
600 TV-lines
Display C
(120Hz FPD)
OK
OK
OK
(Not Readable)
NG
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測定結果例のまとめ
Full HD
W-XGA
XGA
Pixel Count
Display A
Display B
(60Hz FPD)
1920x1080
1366x768
1024x768
> 900
> 720
> 720
<= 300
<= 300
-
Display B
(120Hz FPD)
∼ 600
∼ 600
[ TV lines ]
(主観評価と機械測定で同様の結果)
自動判定:フーリエ解析を基本にした信号処理
キャプチャー画像と波形
輝度波形には多数のピークや谷が存在
し、単純なピーク検出は不向き
ÎShort Term Fourier Analysisによる周波数領域での解析
Î結果として、主観評価とよく一致
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6. ディスカッション
„ 視距離の定義は必要か
„ 精度の見積もり
„ MPRTとの比較
„ Why Moving Picture Resolution?
ディスカッション 1: 視距離の定義は必要か?
„ 視距離は実質的にフリー
(視力に合わせ、どこまで近寄ってもよい)
(ただし、明視の距離 約25cm 以上)
Î自動的に、観測者の視力・画面サイズ、部屋の明るさ
などの条件がキャリブレーションされる。
Îいくら近づいても、解像していないものが見えてくるこ
とはなく、観測者の視力に応じて、より近くで見てもよい。
ÎCSFによる補正は不必要 (付録1.で説明)
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ディスカッション ２ : 精度の見積もり
„ Why Moving Picture Resolution?
„解像度の刻み
„絶対誤差
50 テレビ本 (5% FS)
50 テレビ本 以下(5% FS以下)
50テレビ本の根拠
参考文献 CIPA DC-003-2003
デジタルカメラの解像度測定方法
Resolution Measurement Method for Digital Cameras
CIPA:有限責任中間法人カメラ映像機器工業会
ディスカッション 3： MPRTとの比較
„直感的、分かりやすい(画素数との関連づけが可能)
„見た目に近い結果(特に細部の表現力)
„測定対象がLCDに限定されない
„主観評価・機械評価の両方が可能(両者の高い相関)、
MPRTは主観評価が困難
„ディスプレイの性能と視覚特性が分離して評価できる
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付録1. リニアスイープでの新事実発見
リニアスイープを用いて、新たに得られた知見:
適正スケールのリニアスケールでは、CSFは観測されない。
(ログスケールで観測していたものは面積平均輝度と推察)
New Findings through a linear sweep (Right):
No CSF is observed through a linear sweep of right scale.
(Average luminance of a certain area can be a cause of what was believed
to be CSF.)
付録2. 国際標準としての動画解像度
„ 動画解像度 : FPDのための新たな業界基準
„ 各方面からの関心・サポート
„ ICDM* での標準化を提案中
* The SID International Committee for Display Measurement
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付録3. 参考文献
[1] I. Kawahara, “New Method for Measuring Moving Picture
Resolution Suitable for Various Types of FPD”, EuroDisplay2007, S94, pp165-168 (2007)
[2] I. Kawahara, et al, "Measurement and Evaluation of Moving Picture
Resolution: From Milliseconds to TV-Lines", IDW'07, VHF1-1,
(Invited Paper), (December 6, 2007)
[3] Electronic Journal 2007年12月号 P136-137,「見た目に近い動画評
価基準を開発 主観と機械の２つの評価法に対応」
[4] I. Kawahara, "Measurement of Moving Picture Resolution for
Displays Using Scrolled Sine-Bursts", to be presented at SID2008,
session 10.4, March 20th, 2008 , Los Angeles, USA.
(発表予定)
まとめ
„新評価指標:動画解像度の開発背景紹介
„APDC方式の特徴
„測定結果例
„ディスカッション etc.
(CSFに関する新事実の報告を含む)
„国際標準として推進を計画中
Thank you.
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