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Evaluation of
Moving Picture Performance
is now Established
動画性能 - 実力評価手法の確立
Isao Kawaharaimage quality scientist
1
Moving Picture Resolution
Isao Kawaharaimage quality scientist
動画性能評価は動画性能評価は動画性能評価は動画性能評価は
これこれこれこれで決まりで決まりで決まりで決まり!!!!
This is it !
Measurement of
2
� なぜ決定版なのかなぜ決定版なのかなぜ決定版なのかなぜ決定版なのか? ...� 周波数領域での解析周波数領域での解析周波数領域での解析周波数領域での解析 を使う理由を使う理由を使う理由を使う理由
� サイン波の理由サイン波の理由サイン波の理由サイン波の理由 (2値ではだめなのか?)(2値ではだめなのか?)(2値ではだめなのか?)(2値ではだめなのか?)
� サブピクセルサブピクセルサブピクセルサブピクセルをををを使う必要性使う必要性使う必要性使う必要性
� FHD動画FHD動画FHD動画FHD動画解像解像解像解像速度速度速度速度
� 主観主観主観主観「「「「評価」で高精度「測定」評価」で高精度「測定」評価」で高精度「測定」評価」で高精度「測定」
本日の内容本日の内容本日の内容本日の内容
Isao Kawahara image quality scientist3
0000
0.20.20.20.2
0.40.40.40.4
0.60.60.60.6
0.80.80.80.8
1111
1.21.21.21.2
-4-4-4-4 -2-2-2-2 0000 2222 4444
time [a.u.]time [a.u.]time [a.u.]time [a.u.]
Response [a.u.]
Response [a.u.]
Response [a.u.]
Response [a.u.]
GaussianGaussianGaussianGaussian
HoldHoldHoldHold
ExponentialExponentialExponentialExponential
0000
0.20.20.20.2
0.40.40.40.4
0.60.60.60.6
0.80.80.80.8
1111
1.21.21.21.2
0000 0.50.50.50.5 1111 1.51.51.51.5 2222 2.52.52.52.5
Spatial Freqency [a.u.]Spatial Freqency [a.u.]Spatial Freqency [a.u.]Spatial Freqency [a.u.]
Response [a.u.]
Response [a.u.]
Response [a.u.]
Response [a.u.]
HoldHoldHoldHold
GaussianGaussianGaussianGaussian
ExponentialExponentialExponentialExponential
時間領域の解析では時間領域の解析では時間領域の解析では時間領域の解析では・・・・・・・・・・・・
3333種類の動画応答は種類の動画応答は種類の動画応答は種類の動画応答は、、、、特性が違って特性が違って特性が違って特性が違って
いるのにいるのにいるのにいるのに、、、、「「「「応答時間応答時間応答時間応答時間」」」」では区別できでは区別できでは区別できでは区別でき
ないないないない。。。。
これは致命的これは致命的これは致命的これは致命的。。。。
時間領域時間領域時間領域時間領域
(応答波形)(応答波形)(応答波形)(応答波形)
周波数領域周波数領域周波数領域周波数領域
(周波数特性)(周波数特性)(周波数特性)(周波数特性)
なぜ周波数なぜ周波数なぜ周波数なぜ周波数領域での解析を領域での解析を領域での解析を領域での解析を使うのか使うのか使うのか使うのか ?
90%10%
同じものを同じものを同じものを同じものを、、、、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、、、、
違いは明確違いは明確違いは明確違いは明確。。。。ホールドタイプがホールドタイプがホールドタイプがホールドタイプが「「「「問題問題問題問題
ありありありあり」」」」なのが一目瞭然なのが一目瞭然なのが一目瞭然なのが一目瞭然。。。。
違う違う違う違うものものものものがががが、、、、きちんと区別できているきちんと区別できているきちんと区別できているきちんと区別できている。。。。
ホールドタイプは、ここでホールドタイプは、ここでホールドタイプは、ここでホールドタイプは、ここで
いったんレスポンスが完全0にいったんレスポンスが完全0にいったんレスポンスが完全0にいったんレスポンスが完全0に
残光があっても、高速・高精細残光があっても、高速・高精細残光があっても、高速・高精細残光があっても、高速・高精細
部分部分部分部分のレスポンスはかなり残るのレスポンスはかなり残るのレスポンスはかなり残るのレスポンスはかなり残る
すべて同じすべて同じすべて同じすべて同じ「応答時間」「応答時間」「応答時間」「応答時間」
Isao Kawahara image quality scientist4
なぜサイン波なぜサイン波なぜサイン波なぜサイン波 なのかなのかなのかなのか ? (2値画像ではだめなのか?2値画像ではだめなのか?2値画像ではだめなのか?2値画像ではだめなのか?)
ShibaSokuShibaSokuShibaSokuShibaSoku の解像度チャートからの解像度チャートからの解像度チャートからの解像度チャートから
Square Sinusoidal
Isao Kawahara image quality scientist
一目瞭然一目瞭然一目瞭然一目瞭然
この間、解像度がこの間、解像度がこの間、解像度がこの間、解像度が
区別できず区別できず区別できず区別できず
5
サブピクセルを使う必然性は?サブピクセルを使う必然性は?サブピクセルを使う必然性は?サブピクセルを使う必然性は?
はっきりとはっきりとはっきりとはっきりと4本には見えない本には見えない本には見えない本には見えない
同じ同じ同じ同じ1000TV本なのに、サンプ本なのに、サンプ本なのに、サンプ本なのに、サンプ
リングリングリングリングの仕方の仕方の仕方の仕方(位相位相位相位相)によってによってによってによって、、、、
見え方見え方見え方見え方が違うが違うが違うが違う
サブピクセルサブピクセルサブピクセルサブピクセルを使わないと・・・を使わないと・・・を使わないと・・・を使わないと・・・
Isao Kawahara image quality scientist
サブピクセルサブピクセルサブピクセルサブピクセルを使わないと・・・を使わないと・・・を使わないと・・・を使わないと・・・
6
2値波形2値波形2値波形2値波形 サイン波のサンプリングサイン波のサンプリングサイン波のサンプリングサイン波のサンプリング Sub-Pixel
〈〈〈〈パターンパターンパターンパターンの必要条件をの必要条件をの必要条件をの必要条件をまとめると・・・まとめると・・・まとめると・・・まとめると・・・〉〉〉〉
2222値値値値波形は波形は波形は波形はNG、、、、サイン波サイン波サイン波サイン波、しかも、しかも、しかも、しかもサブピクセルサブピクセルサブピクセルサブピクセル
Isao Kawahara image quality scientist7
というわけで、動画解像度というわけで、動画解像度というわけで、動画解像度というわけで、動画解像度(Moving Picture Resolution)
自動自動自動自動測定装置も開発測定装置も開発測定装置も開発測定装置も開発
(大塚電子大塚電子大塚電子大塚電子 MR-2000)
初めはこんな画像を初めはこんな画像を初めはこんな画像を初めはこんな画像をだっただっただっただった
� 解像度の刻みは「解像度の刻みは「解像度の刻みは「解像度の刻みは「50本」本」本」本」(5%、、、、これで十分これで十分これで十分これで十分)
機械測定用に作った画像機械測定用に作った画像機械測定用に作った画像機械測定用に作った画像
� ShibaSoku TG45AX、、、、TG59A
� Astrodesign VG-870B(または後継機種または後継機種または後継機種または後継機種uなどなどなどなど)
Isao Kawahara image quality scientist8
� 周波数ドメインなので、「識別能力」が高い周波数ドメインなので、「識別能力」が高い周波数ドメインなので、「識別能力」が高い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イン波なので、周波数分解能が高いサイン波なので、周波数分解能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、目視でも正確サブピクセル方式を導入しているので、目視でも正確サブピクセル方式を導入しているので、目視でも正確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信号発生器が市販されている信号発生器が市販されている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自動測定装置も市販されている自動測定装置も市販されている自動測定装置も市販されている
「動画解像度」をまとめると・・・「動画解像度」をまとめると・・・「動画解像度」をまとめると・・・「動画解像度」をまとめると・・・
しかししかししかししかし・・・・・・・・・・・・
Isao Kawahara image quality scientist9
5秒5秒5秒5秒////画面でいいの?画面でいいの?画面でいいの?画面でいいの?
Isao Kawahara image quality scientist10
フルフルフルフルHD動画解像スピード動画解像スピード動画解像スピード動画解像スピード
“Full-HD Resolution Speed ”
の導入の導入の導入の導入
Isao Kawahara image quality scientist11
180
360
540
720
900
1080
--- 5秒/画面での解像度を測定していた ---
scrolling speed(per screen)
3sec 2sec 1.5secfaster
「「「「動画解像度動画解像度動画解像度動画解像度」」」」 の測定方法の測定方法の測定方法の測定方法
5sec
Re
so
lutio
n (T
V-L
ine
s)
1080Moving Picture
Resolution
APDC
1080Moving Picture
Resolution
APDCAPDC
900Moving Picture
Resolution
APDC
900Moving Picture
Resolution
APDCAPDC
Isao Kawahara image quality scientist12
・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?
scrolling speed(per screen)
3sec 2sec 1.5secfaster
5sec
180
360
540
720
900
1080
Re
so
lutio
n (T
V-L
ine
s)
「「「「動画解像度動画解像度動画解像度動画解像度」」」」 の測定方法の測定方法の測定方法の測定方法
Isao Kawahara image quality scientist13
350 1200pps650 800
3D-Impulse
2D-Impulse
3D-Hold Type
2D-Hold Type
faster
180
360
540
720
900
1080
Re
so
lutio
n (T
V-L
ine
s)
scrolling speed(pixel per second)
そこで、「フルそこで、「フルそこで、「フルそこで、「フルHD動画解像動画解像動画解像動画解像スピード」を導入スピード」を導入スピード」を導入スピード」を導入
・考え方の基本は同じ(サイン波、サブピクセル、50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
・1秒間にテストパターンが移動する「画素数=pps」で定義
Isao Kawahara image quality scientist14
1920 pixels (Horizontal )
Starting Position
100 [pixel/sec] ( 19.2 seconds per screen: very slo w )
distance traveled in one second
1080
pix
els
(Ver
tical
)
200 [pixel/sec] ( 10 seconds per screen: slow )
400 [pixel/sec] ( 5 seconds per screen: typical )
1200 [pixel/sec] ( 1.6 seconds per screen: very fas t )
Positionsin
One Second
原理的には、スピードの制約は無い原理的には、スピードの制約は無い原理的には、スピードの制約は無い原理的には、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
フルフルフルフルHD動画解像スピードの動画解像スピードの動画解像スピードの動画解像スピードのイメージイメージイメージイメージ
Isao Kawahara image quality scientist15
拡張版が「フル拡張版が「フル拡張版が「フル拡張版が「フルHD動画解像スピード」。動画解像スピード」。動画解像スピード」。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」が高い周波数ドメインなので、「識別能力」が高い周波数ドメインなので、「識別能力」が高い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イン波なので、周波数分解能が高いサイン波なので、周波数分解能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、目視でも正確サブピクセル方式を導入しているので、目視でも正確サブピクセル方式を導入しているので、目視でも正確サブピクセル方式を導入しているので、目視でも正確
� 信号発生器信号発生器信号発生器信号発生器****
� 機械機械機械機械測定装置測定装置測定装置測定装置****
� 測定測定測定測定できるできるできるできる性能の上限がない性能の上限がない性能の上限がない性能の上限がない
� 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本来の解像度を維持する速度本来の解像度を維持する速度本来の解像度を維持する速度))))
Isao Kawahara image quality scientist16
300 Lines
600 Lines
1080 Lines
Step
2D-PDP(2009)(P社社社社)
3D-PDP(2010~)(P社社社社)
Impulse SF Drive
Fast Phosphors
Semi-Impulsive
フルHD動画解像スピードなら区別できるフルHD動画解像スピードなら区別できるフルHD動画解像スピードなら区別できるフルHD動画解像スピードなら区別できる
動画性能の進化・・・(PDPの例)動画性能の進化・・・(PDPの例)動画性能の進化・・・(PDPの例)動画性能の進化・・・(PDPの例)
Isao Kawahara image quality scientist
動画解像度動画解像度動画解像度動画解像度
フルHD動画解像スピードフルHD動画解像スピードフルHD動画解像スピードフルHD動画解像スピード
1080本本本本 1080本本本本900本以上
1200pps 以上以上以上以上800pps 以上以上以上以上~400pps
2D-PDP(~2008)(各社各社各社各社)
17
動画解像度:動画解像度:動画解像度:動画解像度:主観主観主観主観評価で測定?評価で測定?評価で測定?評価で測定?
� 定量的な評価ができるのか?定量的な評価ができるのか?定量的な評価ができるのか?定量的な評価ができるのか?
� 視距離は関係ないのか?視距離は関係ないのか?視距離は関係ないのか?視距離は関係ないのか?
� 視力の個人差視力の個人差視力の個人差視力の個人差は?は?は?は?
� CSFCSFCSFCSFは?は?は?は? (CSF(CSF(CSF(CSF :::: Contrast SensitivityContrast SensitivityContrast SensitivityContrast Sensitivity Function)Function)Function)Function)
� 環境の明るさ?環境の明るさ?環境の明るさ?環境の明るさ?
Isao Kawahara image quality scientist18
0000
0.20.20.20.2
0.40.40.40.4
0.60.60.60.6
0.80.80.80.8
1111
1.21.21.21.2
0000 1111 2222 3333 4444 5555
Normalized Temporal Frequency [ 1/Normalized Temporal Frequency [ 1/Normalized Temporal Frequency [ 1/Normalized Temporal Frequency [ 1/τ τ τ τ ]]]]
Response [a.u.]
Response [a.u.]
Response [a.u.]
Response [a.u.]
Frequency Domain
τπτπ
k
kkF
)sin()( =
No Response Inversed Response
FastSlow
ホールド特性ホールド特性ホールド特性ホールド特性
� ほとんど全てのFPDが持っている特性ほとんど全てのFPDが持っている特性ほとんど全てのFPDが持っている特性ほとんど全てのFPDが持っている特性 ((((程度の差はあるが程度の差はあるが程度の差はあるが程度の差はあるが))))
� レスポンスがレスポンスがレスポンスがレスポンスが10%10%10%10%(~(~(~(~5%5%5%5%)程度まで「問題なく」読み取れる)程度まで「問題なく」読み取れる)程度まで「問題なく」読み取れる)程度まで「問題なく」読み取れる ①①①①
� レスポンスが完全に「ゼロ」になるところがあるレスポンスが完全に「ゼロ」になるところがあるレスポンスが完全に「ゼロ」になるところがあるレスポンスが完全に「ゼロ」になるところがある ②②②②
� 「にせ解像度」の復活がある「にせ解像度」の復活がある「にせ解像度」の復活がある「にせ解像度」の復活がある((((画像の白黒が反転)画像の白黒が反転)画像の白黒が反転)画像の白黒が反転) ③③③③
①①①①
②②②② ③③③③
テストパターンの白黒テストパターンの白黒テストパターンの白黒テストパターンの白黒
反転反転反転反転③③③③がなく、4本線がなく、4本線がなく、4本線がなく、4本線
が読み取れる最も細が読み取れる最も細が読み取れる最も細が読み取れる最も細
かいパターン(かいパターン(かいパターン(かいパターン(①①①①とととと②②②②
の間の間の間の間)を探せば)を探せば)を探せば)を探せばよいよいよいよい
解像度の判定方法解像度の判定方法解像度の判定方法解像度の判定方法
Isao Kawahara image quality scientist19
動画解像度の動画解像度の動画解像度の動画解像度の主観評価主観評価主観評価主観評価
� 定量的な評価ができるのか?定量的な評価ができるのか?定量的な評価ができるのか?定量的な評価ができるのか?
� 視距離は関係ないのか?視距離は関係ないのか?視距離は関係ないのか?視距離は関係ないのか?
� 視力の個人差視力の個人差視力の個人差視力の個人差は?は?は?は?
� CSFCSFCSFCSFは?は?は?は? (CSF(CSF(CSF(CSF :::: Contrast SensitivityContrast SensitivityContrast SensitivityContrast Sensitivity Function)Function)Function)Function)
� 環境の明るさ?環境の明るさ?環境の明るさ?環境の明るさ?
� →→→→5%刻みで定量評価可能5%刻みで定量評価可能5%刻みで定量評価可能5%刻みで定量評価可能
� 「ゼロレスポンス」や「反転」での判定:近すぎることはない「ゼロレスポンス」や「反転」での判定:近すぎることはない「ゼロレスポンス」や「反転」での判定:近すぎることはない「ゼロレスポンス」や「反転」での判定:近すぎることはない
� 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
� 最高解像度の判定ができる視距離では最高解像度の判定ができる視距離では最高解像度の判定ができる視距離では最高解像度の判定ができる視距離では無視できる!無視できる!無視できる!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直接は影響ないので、見やすい条件にすればよい直接は影響ないので、見やすい条件にすればよい直接は影響ないので、見やすい条件にすればよい
→→→→ 測定測定測定測定のレベルのレベルのレベルのレベル
Isao Kawahara image quality scientist20
We are Planning...We are Planning...We are Planning...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,
Isao Kawahara image quality scientist
Please Contact Isao Kawahara21
まとめ� 動画解像度の拡張・決定版動画解像度の拡張・決定版動画解像度の拡張・決定版動画解像度の拡張・決定版
FHD動画解像スピードFHD動画解像スピードFHD動画解像スピードFHD動画解像スピード
その理由は、その理由は、その理由は、その理由は、
� 周波数領域での解析周波数領域での解析周波数領域での解析周波数領域での解析
� サイン波サイン波サイン波サイン波
� サブピクセルサブピクセルサブピクセルサブピクセル
� 主観「評価」でも、高精度「測定」可能主観「評価」でも、高精度「測定」可能主観「評価」でも、高精度「測定」可能主観「評価」でも、高精度「測定」可能
Isao Kawahara image quality scientist22
0000
0.20.20.20.2
0.40.40.40.4
0.60.60.60.6
0.80.80.80.8
1111
1.21.21.21.2
0000 200200200200 400400400400 600600600600 800800800800 1000100010001000 1200120012001200
[Hz][Hz][Hz][Hz]
0ms
1ms
2ms
4ms
LCD Module
Frequency Response of LCD Module
Relative response if driven with impulse backlight
Backlight System
x
LCD System
バックライトが完全インパルスバックライトが完全インパルスバックライトが完全インパルスバックライトが完全インパルス
のときの特性のときの特性のときの特性のときの特性
最新の最新の最新の最新のLCDLCDLCDLCD ????
Isao Kawahara image quality scientist23
Theoretical Responses under Scanned BacklightTheoretical Responses under Scanned BacklightTheoretical Responses under Scanned BacklightTheoretical Responses under Scanned Backlight
(with LCD Response = (with LCD Response = (with LCD Response = (with LCD Response = 0ms0ms0ms0ms))))
0000
0.20 .20 .20 .2
0 .40 .40 .40 .4
0 .60 .60 .60 .6
0 .80 .80 .80 .8
1111
1.21 .21 .21 .2
0000 200200200200 400400400400 600600600600 800800800800 1000100010001000 1200120012001200
[Hz][Hz][Hz][Hz]
true 960Hz
true 720Hz
true 600Hz
true 480Hz
true 360Hz
true 240Hz
true 120Hz
original 60Hz
Frequency Responses vs. LCD Response TimeFrequency Responses vs. LCD Response TimeFrequency Responses vs. LCD Response TimeFrequency Responses vs. LCD Response Time
0000
0.20 .20 .20 .2
0 .40 .40 .40 .4
0 .60 .60 .60 .6
0 .80 .80 .80 .8
1111
1 .21 .21 .21 .2
0000 200200200200 400400400400 600600600600 800800800800 1000100010001000 1200120012001200
[Hz][Hz][Hz][Hz]
0ms
1ms
2ms
4ms
Overall ResponseOverall ResponseOverall ResponseOverall Response
0000
0.20 .20 .20 .2
0 .40 .40 .40 .4
0 .60 .60 .60 .6
0 .80 .80 .80 .8
1111
1.21 .21 .21 .2
0000 200200200200 400400400400 600600600600 800800800800 1000100010001000 1200120012001200
[Hz][Hz][Hz][Hz]
0ms Panel, 960Hz BL
1ms Panel, 960Hz BL
2ms Panel, 960Hz BL
4ms Panel, 960Hz BL
0ms Panel, 720Hz BL
0ms Panel, 600Hz BL
0ms Panel, 480Hz BL
0ms Panel, 360Hz BL
0ms Panel, 240Hz BL
液晶の応答で周波数特性に差液晶の応答で周波数特性に差液晶の応答で周波数特性に差液晶の応答で周波数特性に差 バックライト分割の効果バックライト分割の効果バックライト分割の効果バックライト分割の効果
LCDモジュール全体としての特性モジュール全体としての特性モジュール全体としての特性モジュール全体としての特性
� 4ms 程度程度程度程度のパネルを使い、のパネルを使い、のパネルを使い、のパネルを使い、
� 16相相相相(960Hz)で駆動しても、で駆動しても、で駆動しても、で駆動しても、
� 240Hz相当の性能がせいぜい相当の性能がせいぜい相当の性能がせいぜい相当の性能がせいぜい
� この場合、この場合、この場合、この場合、960Hzの性能は出ないの性能は出ないの性能は出ないの性能は出ない
周波数領域での周波数領域での周波数領域での周波数領域での
解析で予測可能解析で予測可能解析で予測可能解析で予測可能
パックライトが4相パックライトが4相パックライトが4相パックライトが4相
(240Hz)のときのときのときのとき
バックライト分割駆動で高速化を訴求しているがバックライト分割駆動で高速化を訴求しているがバックライト分割駆動で高速化を訴求しているがバックライト分割駆動で高速化を訴求しているが…………
図:図:図:図:SHARPののののWebページよりページよりページよりページより
Isao Kawahara image quality scientist24