NHK技研公開2016にみる8K動向


今年は5月26日から29日まで、NHK放送技術研究所において、恒例の技研公開が開催された。今年の技研公開のポイントは「スーパーハイビジョン」「インターネット活用技術」「立体テレビ」。8Kスーパーハイビジョン関連の展示に絞ってレポートする。


 8月1日からスーパーハイビジョン(8K、4K)の衛星による試験放送が始まる。2018年に実用放送、2020年の東京オリンピックの年には、本格普及を目指している。今年の展示では、まず入り口で8Kフルスペックハイビジョンカメラが置かれていた。8Kフルスペックカメラの仕様としては、画素数が7680×4320。イメージセンサーは3300万画素/120HzのCMOSの3板式。フレーム周波数120Hz、カメラ階調は12bit、色域はBT.2020、HDR方式はハイブリッド・ログ・ガンマというもの。
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8KスーパーハイビジョンはまずBSからスタートするが、地上波への展開も研究されており、現行の地上デジタル放送よりも周波数利用効率が高い放送方式の開発を進めている。具体的には帯域幅が5%増ながら、ガードバンド、ガードインターバルなどを最小限にまで削減。誤り訂正の性能も大幅に向上させることで、6MHzで35セグメントを送ることができる。
 さらにケーブルテレビでの再放送実現に向けて、KDDI、J:COM、JDSとともに、映像による4K/8Kスーパーハイビジョンをケーブルテレビや光ファイバー網で再放送するための伝送方式の評価を開始した。実際のケーブルテレビ施設を通した8Kの再放送の実験の様子を展示。また、10Gbps級の伝送速度を持つ次世代の光インターネット回線で多チャンネル伝送する実験も行い、成功した。
 
 研究所内のシアターでは、8Kスーパーハイビジョンで撮影した前回のロンドンオリンピックやサッカーワールドカップ、ウィンブルトンテニス、フィギュアスケートなどのスポーツコンテンツを上映。8Kスーパーハイビジョンがスポーツの生中継に効果を発揮することをアピールしていた。
 ライブ中継となると、ポストプロダクションのグレーディングではなく、リアルタイムで高ダイナミックレンジを処理する必要がある。ここ最近4KでもHDRが盛り上がってきたこともあり、8KスーパーハイビジョンにもHDRライブ制作が求められている。テレビ放送に適したハイブリッドログガンマ(HLG)方式は、NHKとBBCが共同で開発したHDRテレビ方式。従来のテレビ方式(SDR)と高い互換性を保ちながら、ダイナミックレンジが広い映像を扱うことができる。HLG方式対応の8Kカメラと高輝度・高コントラストの8Kディスプレイを開発。リアルタイムでHDR映像をスイッチングしながらディスプレイに表示していた。
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 ちなみにこれが現在開発されている8Kスーパーハイビジョンカメラの比較表。今のところ、スーパー35サイズのセンサーがメインであり、それ以下のサイズのカメラは存在しない。
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そんななか、単板式でフル解像度8Kのカメラも開発された。これは型番もつけられ(アストロデザイン)実用間近だった。1億3300万画素の撮像素子(35㎜フルサイズ)を用いることで、単板式で初めてフル解像度8K撮影を実現。
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 レンズはカールツァイスの35㎜フルサイズをカバーするズームを装着。カメラヘッドは約6kgで、従来の3板式フル解像度カメラの7分の1に軽量化。光波長多重信号伝送装置を内蔵し、ハイビジョンのカメラケーブル1本で100Gbpsのカメラ出力の映像信号を伝送できる。カメラコントロールユニットでHDRの信号処理も可能で、レンズの色収差の補正もできるという。
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 スポーツ中継などでは、被写界深度が深い映像、さらに望遠側の焦点距離が求められる。できれば従来の2/3インチのセンサーで8Kカメラができれば理想だが、イメージセンサー技術として、2/3インチに相当するサイズで、画素数3300万画素の8Kスーパーハイビジョン用のCMOSイメージセンサーが試作されていた。画素構造は高感度化や高速動作に有利な裏面照射型で、新たに高速A/D変換回路を内蔵することで、フレーム周波数240Hzを実現している。従来の放送用カメラを想定して3板で使うことを想定したセンサー。
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 8Kスーパーハイビジョンのフルスペック、特に120Hzでの制作に対応する機器による制作イメージを展示。4入力4出力の信号スイッチャー、波形モニター、タイムコード、17型液晶ディスプレイを新たに開発。8Kの120Hzに対応する新たなタイムコードの標準化にも取り組んでいる。規格としてはドロップフレームもあり、フレーム周波数60Hzの従来タイムコードと互換性があるので、既存の機器でも読み取ることが可能。さらにIP技術を用いて時刻を精密に合わせることができるPTP同期システム(Precision Time Protocol、IEEE1588にて規定)も採用している。
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▲撮影したら、89フレームという見たことのないフレームが写っていた。
アーカイブでは、8Kスーパーハイビジョン映像の長期保存技術として、高密度ホログラムメモリーの研究を進めている。プロトタイプドライブでデモ。記録媒体は13cmほどのフォトポリマー製の円形ディスクで一度データを書き込むと50年以上の長期保存が期待できるが、光学的な歪みをを補償するように参照光の波面を制御することで、正確なデータ再生を実現する。波長405nmの青紫色レーザーを使用。記録容量は2TB相当。
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 ディスプレイでは、HDR対応8K液晶ディスプレイをシャープを共同開発。従来の8K
液晶ディスプレイと比較して、4倍の最大輝度、100倍コントラスト比を実現した。
 また、近い将来、家庭での大画面視聴を可能にするシートスクリーン型を想定して、有機ELディスプレイを展示。映像を出していたのは、4分割であり、ガラス製であり、巻き取ることはできないものだったが、視野角が広い、明るくコントラストの高い映像を見せていた。将来的にはフィルム基板に塗布型酸化物TFTを形成する技術を確立することで巻き取り可能にし、長寿命化が期待できる逆構造有機ELを実用化することで大型軽量なシート型8Kディスプレイを目指すという。
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8Kコンテンツは、PCでも映像、音声それぞれHDMIで4本出しすることで、再生が可能というデモ。8K映像と22.2マルチチャンネル音響をソフトウェア処理できる。8K HEVC映像の簡易プレーヤーとして使える。用途としては、美術館や博物館、教育や会議でのプレゼン、広告・イベントなどを想定している。
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