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» 2017年08月22日 10時00分 UPDATE

「HDR時代」到来 テレビからiPhoneまで、HDRの現状を分かりやすく解説 (1/3)

4Kの“次”の技術として映像分野で注目を浴びているHDR(High Dynamic Range)。「圧倒的なリアル感」とは聞くものの……そもそも何がすごいの? 静止画HDRとの違いは? HDRを楽しむには何が必要?

[PR/ITmedia]
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最近見かける「HDR」(ハイダイナミックレンジ)って何だろう?

HDRリファレンスモニター「ColorEdge PROMINENCE CG3145」

 最近、映像の分野において「HDR」という単語が頻繁にみられるようになった。HDRとはHigh Dynamic Range(ハイダイナミックレンジ)の略称で、例えば、家電量販店売り場でテレビの商品ポップに「HDR対応」と書かれていれば、それは「より広いダイナミックレンジを備えたテレビですよ」という意味で用いられている。

 HDRと聞いて、写真好きの人は「ああ、アレか」と早合点した人もいるかもしれない。HDRという単語自体は、iPhoneをはじめとするスマートフォンの写真撮影機能にHDRモードを搭載した製品があるので、それほど写真に興味がなくても目にしたことがある人は多いだろう。だが、写真の世界で以前から使用されていたHDRと、昨今の映像機器がうたっているHDRではアプローチの仕方が異なる。

写真のHDRと動画のHDRの違い

iPhoneのHDRモードとは何が違う?

 ダイナミックレンジとは、階調性を保ったまま表示できる明暗差の幅を指す。例えば、屋内撮影で部屋の様子が分かるように撮影すると、窓の外が白く飛んで見えなくなった、あるいは、窓の外の景色に露出を合わせると今度は部屋の中が暗くなりすぎてしまった、という経験はないだろうか。

 これは、明るい部分(窓の外)と暗い部分(部屋の中)の差が大きすぎるために起きる。このとき仮にダイナミックレンジが十分に広ければ、映像の中で明るい部分が白飛びしたり、暗い部分が黒つぶれすることもなく同時に表示できる。そしてこのレンジが広ければ広いほど、肉眼で見た風景のように、よりリアルな映像を体験できるというわけだ。

 実は現実世界のダイナミックレンジは非常に広い。例えば、地球上で最も明るさを感じられる太陽は、直に見たときで16億cd/m2、屋外で普通に感じる明るさだと2000cd/m2ほどになるという。人間が感じられるレンジは自然界の3割ほどに制限されるものの(瞳孔の調整によりさらに拡大する)、それでもかなりの広域を判別できる。

 一方、カメラなどの入力機器は、CRT時代のダイナミックレンジ(Standard Dynamic Range:SDR)を前提とした設計になっており、このSDRで表現される明るさのレンジはわずか0.05〜100cd/m2ほどしかない。つまり、従来のSDR映像では、人間の目に映る現実の光景とはかけ離れた描写になってしまう。

従来のSDR(Standard Dynamic Range)はダイナミックレンジが0.05〜100cd/m2に制限される。このため、ソースの階調特性は失われ、明部は白飛びし、暗部は黒つぶれしてしまう。これは元々CRTを想定してコンテンツが制作されていたためだ

 そこでiPhoneなどに搭載される“HDR撮影”では、異なる露出で撮影したデータ(明部優先で撮影したデータと暗部優先で撮影したデータ)を用意し、輝度を圧縮しつつ適正露出の部分を合成することで、階調の欠落を防ぎながら擬似的に肉眼で見た風景の印象に近づけている。ただし、これはあくまでSDRの範囲内で圧縮しているため、白飛びや黒つぶれは避けられるものの、実際にダイナミックレンジが広がっているわけではない。

スマートフォンなどでうたわれる“HDRモード”は、露光の異なる複数の写真を合成して、明部と暗部の階調性を保ちつつSDRのレンジに圧縮する

 一方、映像機器のHDRでは、輝度情報のレンジそのものを0.0005〜10000cd/m2まで拡張する。単純計算で明るさはSDRの100倍だ。もちろん、市販されているHDR対応テレビでこれほどの輝度を持つ製品はないものの、コンテンツ制作用の観視条件(ITU-R BT.2100)として、最大輝度1000cd/m2、最低輝度0.005cd/m2という目安はある。HDRによって現実の風景に近づいた描写が可能になるのは間違いない。ほの暗い室内に差し込んだ一条の陽光のようなハイコントラストのシーンはより印象的に、テレビ画面の中の夕日は圧倒的なリアル感でリビングルームを照らすことになるだろう。

HDR(High Dynamic Range)は、輝度情報のレンジそのものを0.0005〜10000cd/m2まで拡張。人間の目に映るコントラスト感で映像表現を可能にする。ちなみに、現在一般的に出回っているHDR対応のテレビは1000cd/m2前後だが、それでも従来の10倍は明るく、ハイコントラストだ

写真のHDRと動画のHDRの違い。HDR動画では輝度レンジそのものを広げて表現力を高める

 このように、映像分野でHDRの動きが加速しているのは、ハードウェアの進化によるところが大きい。実はカメラなどの入力機器は既にSDR(0.05〜100cd/m2)を大きく上回るダイナミックレンジを確保しており、出力側のディスプレイも、液晶用バックライトの進化によってSDRの数倍に達する輝度を備えている。また、有機ELならさらに広域のレンジを確保しやすい。

 そこで、従来のSDRではなく、入力機器のデータを極力スポイルせずに表現できる表示機器や伝送方式を用意してはどうか? という動きが急激に盛り上がってきた。現在はご存じの通り、“HDR対応”をうたうテレビが続々と登場し、家電量販店を賑わせている。

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アイティメディア営業企画/制作:ITmedia PC USER 編集部/掲載内容有効期限:2017年9月21日

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