2017/03/03

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2017年3⽉3⽇ソニービジュアルプロダクツ 技術戦略室⼩倉 敏之

HDRの現状と今後の⾒通し

時代は4K/HDRへ

2005-2005- 2012-2005- 2012- 2016-

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HDRとは何︖

2005- 2012- 2016-

HDR: ハイ・ダイナミック・レンジ (High Dynamic Range)

近年、様々な⾼画質化技術が実⽤化されてきています。

⾼フレームレート、広⾊域、4K、そしてHDRが出現し始めました。

でも、HDRとは何で、どの様に⼈に作⽤するのか?

規格内容や具体的なTVの事例は既に報告済みの様なので、ここでは規格応⽤における考え⽅や実使⽤におけるconcept等を説明します。

この資料を通じて、HDRの実際を理解していただきたいと思います。

1. HDRの効能

2. HDRの⼆つの⽅式と四つの提案

3. HDR制作の現状

4. HDRの広がり

5. おわりに

⽬次

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実世界の明るさ

BT.2020 & HDR

BT.709

Imagica社UHD/HDR標準画像 “LUCORE” より

2 [cd/m2]

39 [cd/m2]

184 [cd/m2]

1741 [cd/m2]

5314 [cd/m2]

9,890 [cd/m2]明

るさ

の範

囲

実世界

[cd/m

2] 1,000,000,000

1,000,000

100

1

0.01

0.000001

晴れた空

直射⽇光

屋内光

⽉明かり

星空

⼈間の⽬の特性

夜光

視昼

光視

平均

的範

囲(瞳

の調

整な

し)

10万

対1

⼈間の⽬の特性

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⼈間の⽬の特性

⽬へ

の⼊

⼒範

囲

カメラの絞りを通した特性

カメラの絞り

これが10万対1あれば、⼈の⽬は満⾜する

明る

さの

範囲

実世界[cd/m

2] 1,000,000,000

1,000,000

100

1

0.01

0.000001

晴れた空

直射⽇光

屋内光

⽉明かり

星空

伝送における情報の⽋落により、

映像のリアリティが損なわれる

現⾏標準映像伝送⽅式

1,000対1

信号(8bit)

10万対1

カメラ制作

制作 伝送 表⽰

10万対1

LCD(LD),

OLED

明る

さの

範囲

実世界

[cd/m

2] 1,000,000,000

1,000,000

100

1

0.01

0.000001

晴れた空

直射⽇光

屋内光

⽉明かり

星空

⼈間の⽬の特性

夜光

視昼

光視

平均

的範

囲(瞳

の調

整な

し)

10万

対1

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1,000:1

信号(8bit)

10万対1

信号(10~12

bit)

HDR映像伝送⽅式

Production

10万対1

カメラProduction

制作 伝送 表⽰

10万対1

HDRTV

HDRにより、撮影されたリアリティの

ある映像をそのまま表⽰できる

明る

さの

範囲

実世界

[cd/m

2] 1,000,000,000

1,000,000

100

1

0.01

0.000001

晴れた空

直射⽇光

屋内光

⽉明かり

星空

⼈間の⽬の特性

夜光

視昼

光視

平均

的範

囲(瞳

の調

整な

し)

10万

対1

HDRとは︖その効能

Panelbrightness

Signallevel

100

Original Sourcecd/㎡

旧来

窓の外のような明るい部分から家の中の暗い部分まで表現できる

窓の外のような明るい部分はつぶれてしまう

パネルの輝度を上げても 暗部が明るくなり 明るい部分はつぶれたまま

100

300cd/㎡

ToneCurve

Original Sourcecd/㎡

現状の信号と最新の⾼輝度TV

Panelbrightness

Signallevel

100100

1000cd/㎡

8bit

8bit

Panelbrightness

Signallevel

Original Sourcecd/㎡

HDRと最新の⾼輝度TV

1000cd/㎡

Nbit

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8K4K

SD120p

BT.2020

DCI P3

12bit

60p10bit

"リアル"を描ききる画質五要素

24p

HDR

フレームレート(時間軸解像度)階調

解像度

⾊域 輝度範囲

DepthDepthFineFine CourseCourse

DepthFine Course

4K4K

HorizontalHorizontal

Vertical

Vertical

HDHD

SDSD

4K

Horizontal

Vertical

HD

SD

2K

sRGB

8bit60i

SDR

6bit

現在︓HDRが五⾓形をバランスよく拡張し、映像が"リアル"を伝える

フレームレート(時間軸解像度)階調

解像度

⾊域 輝度範囲

DepthDepthFineFine CourseCourse

DepthFine Course

4K4K

HorizontalHorizontal

Vertical

Vertical

HDHD

SDSD

4K

Horizontal

Vertical

HD

SD8K4K

SD120p

BT.2020

DCI P3

12bit

60p10bit

24p

HDR

2K

sRGB

8bit60i

SDR

6bit

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⾊⾒本 (Color Solid)

HDRと広⾊域が作る「カラー・ボリューム」

広⾊域

BT.709 & SDR

Color VolumeBT.2020 & HDR

BT.709 & SDR

Color Volume

BTBT

Which is realistic? <product of by CAD CENTE http://www.cadcenter.co.jp/>

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1. HDRの効能

2. HDRの⼆つの⽅式と四つの提案

3. HDR制作の現状

4. HDRの広がり

5. おわりに

⽬次

カーブ名称 PQカーブ(Perceptual Quantization)

HLGカーブ(Hybrid Log Gamma)

ガンマ・カーブ(参考)

標準化 SMPTE/ITU-R ITU-R ITU-R規格名 ST2084/BT.2100(PQ) BT.2100(HLG) BT.709提案社 Dolby NHK, BBC -

伝達関数 EOTF OETF OETFシステム 絶対値⽅式 相対値⽅式 相対値⽅式最⼤値 10,000cd/m2 (運⽤依存) 100%

TV輝度への合せ込み⽅法 display mapping gain, gamma調整 gain, gamma調整

伝達関数⽐較 (Spec)

HDRの特性で最も重要な要素は伝達関数

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EOTFの⽐較 (正規化)

1E‐08

0.0000001

0.000001

0.00001

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

10

0 200 400 600 800 1000

明るさレベ

ル

入力デジタル・コード値 (Limided Range 10bit)

EOTFs

ST 2084

Hybrid Log Gamma

BT.1886

HDR⽅式⽐較⽅式名称 ドルビービジョン HDR10

メディア・プロファイルハイブリッド・ログ・ガンマ メタ⽅式

提案社/団体 Dolby CTA ITU-R(BT.2100) -

適⽤範囲 エコシステム全体 メディア・プロファイル

伝達関数(OETF) 伝送⽅式

使⽤料 有償 無償 無償 有償

伝達関数 ST2084絶対値 EOTF

ST2084絶対値 EOTF

BT.2100(HLG)相対値 OETF 任意

HDR最⼤値 10,000cd/m2 10,000cd/m2 (運⽤依存)伝達関数に依存

(オリジナルのHDR性能を保つ事は困難)

コンテナ最⼤性能 4K/12bit 4K/10bit 4K/10bit 4K/10bit codecに依存SDR-TVでの後⽅互換 完全 低 低 ⼗分 完全

SDR-TVからの必要追加H/W 必要 不要 不要 必要

ストリーム構造 dual layer +dynamicmetadata

single layer +dynamic metadata single layer single layer single layer

+ metadata

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scope of HDR technologies

ドルビービジョン

HDR10メディアプロファイル

ハイブリッド・ログ・ガンマ

撮影/編集 マスタリング 圧縮伝送 信号処理 表⽰

制作 伝送 再⽣

メタ⽅式

1. HDRの効能

2. HDRの⼆つの⽅式と四つの提案

3. HDR制作の現状

4. HDRの広がり

5. おわりに

⽬次

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HLGエコシステムにおける Reference Condition

<OETF>ST2084-1

x OOTF(PQ)<メディア>

PQ<EOTF>ST2084

Scene Light

<OETF>BT.2100(HLG)

<メディア>HLG

<EOTF>BT.2100(HLG)-1

x OOTF(HLG)

OOTF(H)=1.21000 cd/m2

Reference Condition <制作とTVの間>OOTF(R)=1.2@1000cd/m2を“Reference Condition”

とすれば、メタ・データなどがなくても再現性を担保可能.

ディスプレイ・ライト

ディスプレイ・ライト

⼆つのHDRエコシステム Bridge Condition

<OETF>ST2084-1

x OOTF(PQ)<メディア>

PQ<EOTF>ST2084

ディスプレイ・ライト

ディスプレイ・ライト

シーン・ライト

<OETF>BT.2100(HLG)

<メディア>HLG

<EOTF>BT.2100(HLG)-1

x OOTF(HLG)

Bridge Condition <PQカーブ から HLGカーブ >HLG = PQ x ST2084 x {BT.2100(HLG)-1 x OOTF(HLG)}-1

= PQ x ST2084 x BT.2100(HLG) x OOTF(HLG)-1

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統合HDRエコシステム

<OETF>ST2084-1

x OOTF(PQ)<メディア>

PQ<EOTF>ST2084

ディスプレイ・ライト

ディスプレイ・ライト

シーン・ライト

<OETF>BT.2100(HLG)

<メディア>HLG

<EOTF>BT.2100(HLG)-1

x OOTF(HLG)

OOTF(HLG)=1.21000 cd/m2

1000 cd/m2

Reference Conditionγ = 1.2 ＠1,000cd/㎡

Bridge Condition1,000cd/㎡

BVM-X300 <HDR master monitor>

http://pro.sony.com/bbsc/ssr/cat‐monitors/cat‐oledmonitors/product‐BVMX300/

BVM‐X300Master Monitor

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F65/F55 <HDR対応 4K/8K カメラ>

http://pro.sony.com/bbsc/ssr/cat‐camerascineproduction/cat‐camerasproductioncinealta/product‐F65RSPAC1/

High Dynamic Range4K, 8K cameras

1. 正しくつなげる• 正しいデコード• 正しいHDMI接続

2. 正しく再⽣する• ⾊度・⾊相• 階調

3. ⾼い性能• 全体,局所コントラスト• カラー・ボリューム

HDRを活かすTVの条件

Backlight Master Drive™

制作者と視聴者を繋げる為に

制作者の意図を正しく伝える為に

コンテンツパワーを視聴者に届ける為に

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100”

65”75”

ソニー ブラビア Z9Dシリーズ⾼い再現性と⾼い性能を実現

< 制作者の意図を最⾼の状態で届けられるTV >

リファレンスTV制作現場や映像品質確認から⼀般家庭まで、全世界で⼊⼿可能

1. HDRの効能

2. HDRの⼆つの⽅式と四つの提案

3. HDR制作の現状

4. HDRの広がり

5. おわりに

⽬次

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HDR10⽅式 Y'14 SMPTEにてST2084 EOTFカーブ規格化 Y'15/2⽉ MPEGによりHEVC規格メタデータ策定 Y'15/4⽉ HDMI-ForumによりHDR対応規格(ver.2.0a)公開 Y'15/6⽉ BDAによりUHD-BD規格策定 Y'15/8⽉ CTAでHDR10 media profile策定 Y'16/7⽉ ITU-RがPerceptual Quantization HDRスペックBT.2100発⾏

Hybrid Log-Gamma⽅式 Y'16/7⽉ ITU-RがHybrid Log-Gamma HDRスペックBT.2100発⾏

放送⽅式 Y'15/12⽉ ARIB B67スペック発⾏ (NHK⽅式HyLG) Y'16/末 DVB, ATSC, SARFTがHDRスペック決定の⾒込み

HDR規格History

Media Y'15/6⽉ ⽶国でOTTによる4K/HDRサービス開始 (HDR10⽅式) 同10⽉ サービス対象地域を欧州に拡⼤ 同11⽉ ⽇本でOTT(NTTぷらら)によるサービス開始 (HDR10⽅式) Y'16/3⽉ ⽶国でUHD-BD映画タイトル、⽇本でヒーリング系タイトル発売 Y'17~ 衛星を⽪切りに放送がHDRに対応開始予定 (HyLG⽅式が主流か?)

TV CES2015 Sony含むTVメーカー数社が4K/HDRをデモ (HDR10⽅式) Y'15/6⽉以降 各社アップデートでOTTサービスに対応 IBC2015 TVメーカーではSonyのみがHyLG⽅式をデモ CES2016 ほぼ全てのTVメーカーが4K/HDRをデモ (HDR10⽅式) Y'16 各社の新モデルのほとんどは4K/HDR対応 (HDR10⽅式) Y'17~ ⼤⼿TV SoC提供会社はHyLG⽅式の4K/HDRに対応予定

HDRのこれまで

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16年3⽉に発売開始になったUHD-BD何タイトル出ているか知ってますか?

HDRサービスの拡⼤ (2/2) <Ultra HD Blu-ray>

地域の拡⼤• ⽶国発、⽇本・欧州への展開、中国から、中南⽶、アジアに展開の⾒込み グローバルスタンダード化

カテゴリーの拡⼤• 映画、ドラマに始まり、今後はスポーツ、ネイチャー、ヒーリング、ドキュメント等にも広がる⾒込み• プレミアムコンテンツから、game/CG、UGC(user generate content)や写真(JPEG)など

にも広がる⾒込み あらゆる映像ソースが対応

ビデオフォーマットの拡張• 4K/HDR/広⾊域から、HD/FHDや従来⾊域、HFR(High Frame Rate)等との組合わせ

に展開の動き• 新規サービスでの導⼊から、現⾏サービスでの拡張も考察され始めている 当たり前のフォーマットになっていく

HDRのこれから

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HDRとは明るくなるだけなんでしょ?

いいえ、HDRとは再現できる情報の範囲が広がり、映像がリアルになる事です!

HDRは複雑なシステム導⼊が必要なんでしょ?

いいえ、最もシンプルなHDRはカーブを変えるだけなので、現状のシステムを修正すれば導⼊できます。

しかし、映像を制作・再⽣する際の「⾒る⽬」を新しくする必要があります!

市場で良く聞かれる誤解

1. HDRの効能

2. HDRの⼆つの⽅式と四つの提案

3. HDR制作の現状

4. HDRの広がり

5. おわりに

⽬次

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映像進化が⽬指すのは"リアル"

フレームレート(時間軸解像度)階調

解像度

⾊域 輝度範囲

DepthDepthFineFine CourseCourse

DepthFine Course

4K4K

HorizontalHorizontal

Vertical

Vertical

HDHD

SDSD

4K

Horizontal

Vertical

HD

SD

4K

SD240p

BT.2020

DCI P3

12bit

60p10bit

24p

HDR

2K

sRGB

8bit60i

SDR

6bit

8K

今後の進化は?

HDRにおいて重要なのは、コンテンツ/配信/TVにおける '映像品質' であり、品質は⽇本が得意とする競争領域です。

従って、"正しいHDR"の普及 により、映像要素の五⾓形をバランスさせ、映像品質を軸とした市場競争を起こすことで、⽇本の映像産業が再び世界をリードできるはずです。

その為には、'正しい知識と情報' が必要です。

本⽇の説明が、これらに少しでも役に⽴つ事が出来ればと願っています。

⼩倉の期待

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