動画性能

(1)

Evaluation of

Moving Picture Performance

is now Established

-

実力評価手法の確立

Isao Kawahara

image quality scientist

1

Moving Picture Resolution

Isao Kawahara

image quality scientist

動画性能評価は

これ

これで決まり

で決まり

で決まり!

!

This is it !

Measurement of

2

(2)

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

サブピクセルを

を

を使う必要性

使う必要性

ＦＨＤ動画

ＦＨＤ動画解像

解像

解像速度

速度

主観

主観「

「

「評価」で高精度「測定」

評価」で高精度「測定」

本日の内容

Isao Kawahara image quality scientist3

0 00 0 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 4 0 . 4 0 . 4 0 . 4 0 . 6 0 . 6 0 . 6 0 . 6 0 . 8 0 . 8 0 . 8 0 . 8 1 11 1 1 . 2 1 . 2 1 . 2 1 . 2 - 4 - 4 - 4 - 4 - 2- 2- 2- 2 0000 2222 4444 t i m e [ a . u . ] t i m e [ a . u . ]t i m e [ a . u . ] t i m e [ a . u . ] R e s p o n s e [ a . u . ] R e s p o n s e [ a . u . ] R e s p o n s e [ a . u . ] R e s p o n s e [ a . u . ] G a u s s i a n G a u s s i a n G a u s s i a n G a u s s i a n H o l d H o l d H o l d H o l d E x p o n e n t i a l E x p o n e n t i a l E x p o n e n t i a l E x p o n e n t i a l 0 0 0 0 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 4 0 . 4 0 . 4 0 . 4 0 . 6 0 . 6 0 . 6 0 . 6 0 . 8 0 . 8 0 . 8 0 . 8 1 1 1 1 1 . 2 1 . 2 1 . 2 1 . 2 0 0 0 0 0 . 50 . 50 . 50 . 5 1111 1 . 51 . 51 . 51 . 5 2222 2 . 52 . 52 . 52 . 5 S p a t i a l F r e q e n c y [ a . u . ] S p a t i a l F r e q e n c y [ a . u . ] S p a t i a l F r e q e n c y [ a . u . ] S p a t i a l F r e q e n c y [ a . u . ] R e s p o n s e [ a . u . ] R e s p o n s e [ a . u . ] R e s p o n s e [ a . u . ] R e s p o n s e [ a . u . ] H o l d H o l d H o l d H o l d G a u s s i a n G a u s s i a n G a u s s i a n G a u s s i a n E x p o n e n t i a l E x p o n e n t i a l E x p o n e n t i a l E x p o n e n t i a l 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

領域での解析を

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がものががが、、、、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」

(3)

なぜサイン波

なぜサイン波なのか

なのか

?

(

２値画像ではだめなのか？

)

ShibaSoku ShibaSoku ShibaSoku ShibaSoku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

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？

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・・・

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・・・

(4)

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・・・〉〉〉〉

２

２ ２値

値

値波形は

波形は

NG

、サイン波

、

サイン波

サイン波、しかも

、しかも

、しかもサブピクセル

サブピクセル

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)

(5)

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・・・

しかし

しかし・・・

・・・

５秒

５秒/

/

/画面でいいの？

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

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 1.5sec

faster

「

「動画解像度

動画解像度

動画解像度」

」

の測定方法

5sec R e s o lu ti o n ( T V -L in e s )

1080

Moving Picture Resolution APDC

1080

Moving Picture Resolution APDC APDC

900

Moving Picture Resolution APDC

900

Moving Picture Resolution APDC APDC

(7)

・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 1.5sec

faster 5sec 180 360 540 720 900 1080 R e s o lu ti o n ( T V -L in e s )

「

「動画解像度

動画解像度

動画解像度」

」

の測定方法

３５０６５０８００１２００pps 3D-Impulse 2D-Impulse 3D-Hold Type 2D-Hold Type faster 180 360 540 720 900 1080 R e s o lu ti o n ( T V -L in e s ) scrolling speed

(pixel per second)

そこで、「フル

HD

動画解像

動画解像スピード」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

(8)

1920 pixels (Horizontal )

Starting Position

100 [pixel/sec] ( 19.2 seconds per screen: very slow )

distance traveled in one second

1 0 8 0 p ix e ls ( V e rt ic a l )

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 fast )

Positions in 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

HD

動画解像スピードの

動画解像スピードのイメージ

動画解像スピードの

イメージ

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))))

(9)

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

動画性能の進化・・・（ＰＤＰの例）

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：

主観

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？ CSF CSF CSF

CSF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？

(10)

0 0 0 0 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 4 0 . 4 0 . 4 0 . 4 0 . 6 0 . 6 0 . 6 0 . 6 0 . 8 0 . 8 0 . 8 0 . 8 1 1 1 1 1 . 2 1 . 2 1 . 2 1 . 2 0 00 0 1111 2222 3333 4444 5555 N o r m a l i z e d T e m p o r a l F r e q u e n c y [ 1 / N o r m a l i z e d T e m p o r a l F r e q u e n c y [ 1 / N o r m a l i z e d T e m p o r a l F r e q u e n c y [ 1 / N o r m a l i z e d T e m p o r a l F r e q u e n c y [ 1 /τ τ τ τ ]]]] R e s p o n s e [ a . u . ] R e s p o n s e [ a . u . ] R e s p o n s e [ a . u . ] R e s p o n s e [ a . u . ] Frequency Domain τ π τ π k k k F( ) = sin( )

No Response Inversed Response

Fast Slow

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%）程度まで「問題なく」読み取れる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 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 ① ① ① ① ② ②② ② 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）を探せばよい）を探せば）を探せば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

動画解像度の

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？ CSF CSF CSF

CSF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

のレベル

(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

21

まとめ

動画解像度の拡張・決定版

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

サイン波

サブピクセル

主観「評価」でも、高精度「測定」可能

(12)

0 0 0 0 0 . 2 0 . 20 . 2 0 . 2 0 . 4 0 . 40 . 4 0 . 4 0 . 6 0 . 60 . 6 0 . 6 0 . 8 0 . 80 . 8 0 . 8 1 1 1 1 1 . 2 1 . 21 . 2 1 . 2 0 00 0 2 0 02 0 02 0 02 0 0 4 0 04 0 04 0 04 0 0 6 0 06 0 06 0 06 0 0 8 0 08 0 08 0 08 0 0 1 0 0 01 0 0 01 0 0 01 0 0 0 1 2 0 01 2 0 01 2 0 01 2 0 0 [ H z ] [ H z ] [ H z ] [ H z ] 0 ms 1 ms 2 ms 4 ms 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

LCD

?

T h e o r e t i c a l R e s p o n s e s u n d e r S c a n n e d B a c k l i g h t T h e o r e t i c a l R e s p o n s e s u n d e r S c a n n e d B a c k l i g h t T h e o r e t i c a l R e s p o n s e s u n d e r S c a n n e d B a c k l i g h t T h e o r e t i c a l R e s p o n s e s u n d e r S c a n n e d B a c k l i g h t ( w i t h L C D R e s p o n s e = ( w i t h L C D R e s p o n s e = ( w i t h L C D R e s p o n s e = ( w i t h L C D R e s p o n s e = 0 m s0 m s0 m s0 m s)))) 0 0 0 0 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 4 0 . 4 0 . 4 0 . 4 0 . 6 0 . 6 0 . 6 0 . 6 0 . 8 0 . 8 0 . 8 0 . 8 1 1 1 1 1 . 2 1 . 2 1 . 2 1 . 2 0 0 0 0 2 0 02 0 02 0 02 0 0 4 0 04 0 04 0 04 0 0 6 0 06 0 06 0 06 0 0 8 0 08 0 08 0 08 0 0 1 0 0 01 0 0 01 0 0 01 0 0 0 1 2 0 01 2 0 01 2 0 01 2 0 0 [ H z ] [ H z ] [ H z ] [ H z ] tru e 9 6 0 H z tru e 7 2 0 H z tru e 6 0 0 H z tru e 4 8 0 H z tru e 3 6 0 H z tru e 2 4 0 H z tru e 1 2 0 H z origin al 6 0 H z F r e q u e n c y R e s p o n s e s v s . L C D R e s p o n s e Ti m e F r e q u e n c y R e s p o n s e s v s . L C D R e s p o n s e Ti m e F r e q u e n c y R e s p o n s e s v s . L C D R e s p o n s e Ti m e F r e q u e n c y R e s p o n s e s v s . L C D R e s p o n s e Ti m e 0 0 0 0 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 4 0 . 4 0 . 4 0 . 4 0 . 6 0 . 6 0 . 6 0 . 6 0 . 8 0 . 8 0 . 8 0 . 8 1 1 1 1 1 . 2 1 . 2 1 . 2 1 . 2 0 0 0 0 2 0 02 0 02 0 02 0 0 4 0 04 0 04 0 04 0 0 6 0 06 0 06 0 06 0 0 8 0 08 0 08 0 08 0 0 1 0 0 01 0 0 01 0 0 01 0 0 0 1 2 0 01 2 0 01 2 0 01 2 0 0 [ H z ] [ H z ] [ H z ] [ H z ] 0ms 1ms 2ms 4ms O v e r a l l R e s p o n s e O v e r a l l R e s p o n s e O v e r a l l R e s p o n s e O v e r a l l R e s p o n s e 0 0 0 0 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 4 0 . 4 0 . 4 0 . 4 0 . 6 0 . 6 0 . 6 0 . 6 0 . 8 0 . 8 0 . 8 0 . 8 1 1 1 1 1 . 2 1 . 2 1 . 2 1 . 2 0 0 0 0 2 0 02 0 02 0 02 0 0 4 0 04 0 04 0 04 0 0 6 0 06 0 06 0 06 0 0 8 0 08 0 08 0 08 0 0 1 0 0 01 0 0 01 0 0 01 0 0 0 1 2 0 01 2 0 01 2 0 01 2 0 0 [ H z ] [ H z ] [ H z ] [ H z ] 0 ms Pan e l, 9 6 0 Hz B L 1 ms Pan e l, 9 6 0 Hz B L 2 ms Pan e l, 9 6 0 Hz B L 4 ms Pan e l, 9 6 0 Hz B L 0 ms Pan e l, 7 2 0 Hz B L 0 ms Pan e l, 6 0 0 Hz B L 0 ms Pan e l, 4 8 0 Hz B L 0 ms Pan e l, 3 6 0 Hz B L 0 ms Pan e l, 2 4 0 Hz B L 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

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…

…

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