Measurement of Moving Picture Resolution This is it!...Evaluation of Moving Picture Performance is...

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」


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・・・


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


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)


� 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・・・・・・・・・・・・


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？


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


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


・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


３５０１２００pps６５０８００

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


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


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))))


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）


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？


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


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


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,


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


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 ????


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


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