4Kと並んで次世代映像技術の要であるHDRとは何か?

2015年9月16日、東芝がまぶしいほど明るいHDR対応テレビの試作機を公開しました。
次世代テレビのキーワードとして最近目にする機会の増えたHDRですが、名前だけ目にすると写真でおなじみの機能にしか見えません。
そこで本記事ではHDRがどのような技術なのかを解説します。

次世代映像技術のキーワード、HDRとは?

ハイダイナミックレンジ(High Dynamic Range)の頭文字を取ったものです。
カメラなどのHDR(ハイダイナミックレンジ合成)とは違うのですが、暗い部分と明るい部分の差(ダイナミックレンジ)を拡大し、より人間が見ている映像に近づけようというアプローチの面では同じです。
写真の場合は露出を3段階に変え(オーバー・適正・アンダー)それを合成することで行います。

これまでの映像の進化

空間解像度

フルHD4Kといったキーワードでおなじみの解像度。これは映像がどれだけ情報量を持っているかを決める要素です。
解像度が高くなれば細かい部分まで記録されるため、くっきりとした映像になります。

色域

色は3原色である赤、緑、青のパラメータで決まります。
各色それぞれ決まった階調を持っていて、その組み合わせで出せる色が決まります。
今まではその階調を拡大することで、自然界の色を再現することを目指しました。
ビデオテープの映像の色が薄いのは記録できる色域が狭かったためです。

時間軸解像度

30fpsや60fpsで表される1秒間のコマ数です。
1秒間のコマ数が少なければパラパラ漫画のようになり、多ければ多いほど滑らかな映像になります。

これからの映像の進化

明るさの情報

輝度(明るさ)レンジというのはこれまで変わっておらず、映像の明るさはディスプレイの性能に委ねられている部分がありました。
今回のHDRは映像に記録される輝度情報と、ディスプレイが表示できる最大輝度の両方を拡大するのがポイントです。

輝度レンジの拡大とは?

太陽光や車のヘッドライトなど、日々の生活でまぶしいと感じるものはたくさんあります。
そのまぶしい光を記録するのに必要なのが輝度レンジです。

自然界では10^-6から10^9まで10^15分の階調があり、人間の目は10^5くらいまでは認識できると言われています。今のテレビは最大でも10^3程度までの階調しか表現できないため、自然の明るさのほんの一部しか再現できていません。

現在、光を記録できる範囲は100nit(1nit = 1cd/平方メートル)ですが、HDRではこれを最大10000nitと100倍にまで拡大します。

そしてディスプレイもそれに見合うだけの輝度に対応することで、肉眼で見ている景色さながらの映像を表現することができるようになります。

次世代ブルーレイでもサポート

8月24日からライセンスが開始された次世代ブルーレイのUltra HD Blu-rayですが、早ければ2015年の年末商戦から対応機器が投入される模様です。
当初は4K映像を記録するための規格でしたが、ハリウッドの映画スタジオで「HDRが視聴者により大きなインパクトを与える」ということでHDRが組み込まれることとなり、現在は4KとHDR対応というのが次世代テレビ・次世代ブルーレイのトピックスです。

Ultra HD Blu-ray スペック概要
映像コーデック HEVC(H.265)
最大ビットレート 100Mbps
解像度 3840×2160(4K)
1920×1080(フルHD)
色深度 10bit
色解像度 4:2:0
色域 BT.2020
輝度 10000nit
ディスク容量 3層・100GB

4Kテレビを買うのはまだ早い?

東芝の試作機

まぶしいほどの明るさを表現するために問題となるのが、LEDからの発熱です。
試作機の液晶パネルの裏側にはペルチェ素子と冷却ファンが並び、さらに本体下部には大型のファンが設置されています。
大がかりな冷却システムを搭載したため、何と消費電力は2kWにも及びます。
一般家庭ではブレーカーが落ちてしまう電力です。

さて、今回東芝の公開した試作機は7000nitに対応したものです。
Ultra HD Blu-rayに記録されているのは10000nitの輝度情報ですが、これだけのシステムをもってしてもまだ全て表現することはできないのです。

現在のHDR対応テレビは?

実は、現在発売されているHDR対応テレビはまだまだUltra HD Blu-rayに記録された情報のほんの一部しか表現できません。

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標準的な輝度のもので400nit程になりますので、Ultra HD Blu-rayの規格はオーバースペック過ぎるのかもしれません。

買い時を待つのはやめた方がいい

東京オリンピックまで、テレビの新技術採用はどんどん続いていきます。
2016年にはBSで4K/8Kの試験放送開始予定、2018年に4K/8K本放送開始予定という風に、もう8Kの姿も見え始めています・・となるといつまで経っても買い時は来ません。

普及モデルの4Kテレビは10万円台前半と、比較的買いやすい価格になりました。
今買ったとしても、チューナーなどは後付けできます。
ひかりTV 4Kや4Kアクトビラなどに対応したテレビであれば、4Kコンテンツを楽しむことができるので、今買っても損をするようなことはありません。

感想

次世代テレビは、世界中のいろんな国が規格競争で開発を急いでいます。
一昔前のロードマップでは8Kの本放送は2025年でしたが、どんどん前倒しされて4Kと同時期になってしまっています。
流れが速すぎて全然実感がないのですが、8Kの後はしばらく落ち着くでしょうから、この10年は日本の(技術的な)テレビ史の中でもとても濃い期間になりそうです。

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