日下部 裕一 ＮＨＫ 放送技術研究所

HDR-TVの映像フォーマットに関する 規格化動向

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HDR-TVとは？

(High Dynamic Range TV)

HDR-TVの方式 EOTF/OETF/OOTF PQ方式とHLG方式 SMPTEとARIB規格

ITU-Rでの規格化動向

内容

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HDR-TVとは？

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8Kスーパーハイビジョン

Parameters are specified in Rec. ITU-R BT.2020

Pixel count 7,680 × 4,320 (8K)

Frame frequency 120 Hz, 60 Hz

Sampling structure 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0

Bit depth 12, 10

Colorimetry Wide colour gamut

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HDR(High Dynamic Range)

HDRの背景 自然界のダイナミックレンジは、テレビより広い

自然界のダイナミックレンジ：10-3～106 cd/m2

現行テレビ(SDR)のダイナミックレンジ：0.1～100 cd/m2

表示装置の技術向上により、「黒」の表示輝度は変えず、表示装置の最大輝度を増大することが可能となった

カメラのダイナミックレンジも向上している

シーン輝度

ディスプレイ輝度

HDR Display

SDR Display

HDR

SDR

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HDRの利点

再現範囲が広がった領域をハイライト再現に用い、 新たな視聴体験を提供する。

現実に近いハイライト再現（鏡面反射や光沢の再現）、ハイライト部の白飛びなどの改善効果がある。

SDR表示 HDR表示

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HDR-TVの方式

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OETF/EOTF/OOTF

OETF(Opto-Electronic Transfer Function) 現実のシーン（リニア信号）をビデオ信号に変換する変換関数

カメラ側の規定

EOTF(Electro-Optical Transfer Function) ビデオ信号をディスプレイの光（リニア信号）に変換する変換関数

ディスプレイ側の規定

OOTF(Opto-Optical Transfer Function) 現実のシーンとディスプレイの光の間の変換関数

リニアな関係では必ずしもない。

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OOTFの意味

End to Endの映像変換

意図・表現に関する調整を含む

Scene Light

Display Light

OOTF

シーンとディスプレイ間の リニアな再現

OOTFによるトータルガンマを かけた再現

イメージ図

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OETF/EOTF/OOTFの関係

Scene Light

OOTF Inverse EOTF

EOTFが基準となるシステム

EOTF Display Light

OETF

Encoding Decoding

Camera

Signal

Display

Scene Light

OOTF OETF Inverse OETF

Display Light

EOTF

Encoding Decoding

Camera

Signal

Display

OETFが基準となるシステム

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PQ方式とHLG方式

EOTFが基準となるシステム

OETFが基準となるシステム

PQ(Perceptual Quantization)方式 SMPTE ST 2084

「マスタリング基準ディスプレイの

高ダイナミックレンジEOTF」(2014)

EOTFを規定

HLG(Hybrid Log-Gamma)方式 ARIB標準規格STD-B67

「拡張ダイナミックレンジ映像の

制作用基本パラメータ値」(2015.7)

NHKとBBCによる共同提案方式、OETFを規定

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HDR方式の比較 ～特徴～

Perceptual Quantization Hybrid Log-Gamma

コンセプト

・表示装置上で最大10,000cd/m2の

輝度を、絶対輝度で扱う

・人間の視覚特性に基づきbit数を

有効に使用する新たなガンマカーブ

・輝度値を相対的に扱う

（従来の考え方）

・従来のテレビと互換性のある

ガンマカーブ

映像信号

・コード値と絶対輝度値は一意に規定

コード64(10bit)が0 cd/m2

コード940(10bit)が10,000 cd/m2

・「黒」と「白」の間の相対表現

コード64(10bit)が「黒」

コード940(10bit)が「ピーク白」

規格 EOTF（ディスプレイ側）を規定 OETF側（カメラ側）を規定

（従来のテレビと同様）

表示装置の

ピーク輝度

ピーク輝度に応じた変換が必要 ディスプレイの性能による

SDRシステムとの互換性

基本的には互換性なし

（LUT等を要する）

高い互換性

SDR信号はHDR信号の0～50%に相当

HDR信号をSDR表示装置でそのまま表示しても、それなりに表示可能

懸念事項 強い非線形特性が信号処理（4:2:0変換など）や符号化効率へ与える影響

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HDR方式の比較 ～システムパラメータ～

PQ HLG

OETF Inverse of EOTF

+OOTF

E: シーン輝度（相対値） E’: 映像信号レベル

EOTF

L: ディスプレイ絶対輝度 N:映像信号レベル

Inverse of OETF + OOTF

(システムガンマ,ブライトネス調整)

EcbEa

EEE

1ln

102/

1

2

2

1

1

32

1

1

0,maxm

m

m

Ncc

cN

L

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OETF

EOTF

HDR方式の比較 ～OETF/EOTF～

PQ HLG

絶対輝度値 相対輝度値

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HLGと現行(SDR)システム

OETF比較 EOTF比較

Knee

SDR ハイライト

ハイ

ライ

ト

SD

R

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HDR対応8Kディスプレイ

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HDR対応8KLCD

画面サイズ 85-inch

階調 12bit相当

最大輝度 1,000cd/m2以上

ダイナミックレンジ 100,000以上

色域包含率 77%

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ITU-Rでの規格化動向

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ITU-R SG6(Study Group 6) 放送業務を扱う研究グループ 傘下のWP6C(制作・品質評価)で議論が行われる

2012年 ITU-R勧告BT.2020が成立（8月） 米国が新しいEOTFに関する提案を行う

2015年 米国/Philips方式(PQ)と日本/BBC方式(HLG)を併記した作業文書作成（2月会合）

2016年 1月会合にて、新勧告案が承認 これから勧告成立に向けた承認プロセスに入る 順調にいけば、4～5ヶ月後に勧告成立

ITU-Rでの議論

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ITU-R新勧告案の内容

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HDR-TV HDRの特徴 OETF/EOTF/OOTFの相互関係 PQ方式とHLG方式

ITU-Rでの規格化動向 2016年1月会合にて新勧告案の承認 勧告成立は数か月後（予定） 新勧告案の概要

まとめ