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» 2009年06月29日 10時00分 公開

ITmedia流液晶ディスプレイ講座II 第6回:とがった技術で映像をもっと滑らかに――液晶ディスプレイの「I/P変換」とは? (2/3)

[PR/ITmedia]

液晶で映像コンテンツを鑑賞するのに欠かせない「I/P変換」

 現在販売されているAV入力対応の液晶ディスプレイや液晶テレビは、プログレッシブ方式で映像コンテンツを表示する。しかし、アナログテレビ放送やDVD-Videoの480i信号、地上デジタル放送の1080i信号など、映像コンテンツの多くはインターレース方式で情報を伝送するため、インターレースをプログレッシブに変換して出力することが必要だ。

 そこで今回のテーマ「I/P変換」の出番となる。I/P変換技術は、今や大半の液晶テレビやディスプレイに搭載されている。当初はディスプレイ機器の側から搭載されてきたが、昨今はI/P変換を備えた再生機も増えてきた。例えば、DVD-Video映像のプログレッシブ出力/アップスケーリング出力に対応した再生機器(民生用のDVDレコーダーやBlu-ray Discレコーダー、プレイステーション 3など)は、I/P変換技術を備えている。

 もっとも、単純にインターレース信号のすき間を埋めるだけでは映像に不自然な部分が生じてしまい、せっかくプログレッシブ化しても映像を高画質に表示することはできない。I/P変換といっても、その仕組みや精度は製品によって異なることを覚えておきたい。

I/P変換を実現する2つの手法

 I/P変換には、大きく分けて2種類の手法がある。1つは「動き適応型」、もう1つは「2-3プルダウン型」だ。両者ではI/P変換の仕組みがまったく違うが、どちらが優秀というわけではなく、表示する映像ソースに応じた使い分けが重要になる。これらのI/P変換に対応した再生機器やディスプレイでは、自動で変換の手法を使い分けていると考えてよい(手動で設定できる場合もある)。

・「動き適応型」のI/P変換

 まずは「動き適応型」から解説しよう。最も簡単なI/P変換の方法は、インターレース映像の奇数フィールドと偶数フィールドを合成し、1コマの完全なフレームを作り出すことだ(フィールド間の補完)。これは静止画であれば、きれいにプログレッシブ化できるが、動画の場合は事情が違ってくる。

 動画では奇数フィールドと偶数フィールドに動きのズレがあるため、単純に合成すると輪郭にジャギーやコーミングノイズ(くし形ノイズ)が発生してしまう。奇数フィールドと偶数フィールドの時間差は1/60秒しかないが、動画を滑らかに再生することにおいてこの差は大きい。そこで、I/P変換する元ソースが動画の場合は、奇数フィールドまたは偶数フィールドを構成する走査線の情報を使い、上下の走査線から中間の走査線を生成することで、1コマの高精細な描画よりもジャギーやコーミングノイズの低減を優先させる処理とする(フィールド内の補完)。こうした手法を動き適応型のI/P変換という。

I/P変換の精度が低い場合は、矢印部など輪郭にジャギーやコーミングノイズが発生してしまう(写真=左)。正しくI/P変換が行われると、表示は滑らかになる(写真=右)

 実際の利用シーンでは、I/P変換する元の映像ソースが静止画か動画かを自動的に判別し、静止画(もしくは動きが非常に少ない動画)ならばフィールド間の補完、動画ならばフィールド内の補完を行う。とはいえ、映像コンテンツ内で静止画や動きのない動画というのは非常に少なく、ほとんどはフィールド内の補完になり、高精細なフレームを得ることは難しい。実際問題として、元の映像ソースを静止画か動画かで自動判別するときの誤判別や、I/P変換した後の画質劣化、動きの不自然さなどが課題とされてきた。

 しかし最近では、動画の検出精度やフィールド内補完の精度を高めたり、動画でもフィールド間の補完を行うなど、動き適応型I/P変換の実力は着実に向上してきている。この部分が各メーカーの経験とノウハウ、そして腕の見せ所でもあるわけだ。

・「2-3プルダウン型」のI/P変換

 続いて「2-3プルダウン型」のI/P変換だが、これはフレームレートが毎秒24コマ(24fps)の映像ソースをI/P変換するときに用いられる。24fpsの映像ソースとは、主に映画フィルムやアニメーション映像などだ。現在の液晶テレビ/ディスプレイは基本的に30fpsまたは60fpsの映像コンテンツ表示を前提に作られているので、24fpsの映像を出力するにはこれに合うようにフレーム補完する必要がある。

 2-3プルダウン型のI/P変換では、まず24fps映像の1フレーム目を「2フィールド」、2フレーム目を「3フィールド」、3フレーム目を「2フィールド」、4フレーム目を「3フィールド」(以下、同じ処理が続く)と変換し、さらにフィールド間の補完処理を施してプログレッシブ化する。

 原理的には非常に優れた方式だが、元の映像ソースが24fpsであるかどうかの検出が難しい。誤って30fpsの映像ソースを2-3プルダウン処理してしまうと、余分なフレームが追加されるため、映像が瞬間的に止まって見えるといった弊害が生じてしまう。ただし、最近では24fpsと30fpsの検出精度もかなり高くなっている。

 また、2-3プルダウン型は、液晶ディスプレイ/テレビとの相性がいまひとつだ。基本的に、液晶ディスプレイ/テレビは60Hzのリフレッシュレート(走査線を描く速度)なので、フレームレートは60fps(または毎秒60フィールド)となる。2-3プルダウン処理された映像を表示すると、2/60秒間表示と3/60秒間表示のフレームが混在するため、映像によっては動きがカクカクとぎこちなく見えることがあるのだ。

 そこで、比較的新しい液晶ディスプレイ/テレビの中には、24fpsの映像を2-3プルダウン処理せずに滑らかに表示する機能を持った製品がある。具体例を挙げると、ナナオのAV入力対応ワイド液晶ディスプレイ「FORIS FX2431TV/FX2431」は、1080/24p映像の表示に対応している。これは本体側を48Hz駆動することにより、24fps映像を2倍の48fpsに変換して、映像ソースの各フレームを2/48秒間ずつ表示する仕組みだ。各フレームの表示間隔が均一なので、動きに不自然さが生じない。

 FORIS FX2431TV/FX2431において1080/24p映像の表示を行うには、映像の再生機器側でも24fps出力に対応している必要があるが、最近は多くのBlu-ray Discプレーヤー/レコーダーが対応しており、例えばプレイステーション 3でも24fps出力が可能だ。

2-3プルダウン型のI/P変換(上)と1080/24p対応I/P変換(下)の違い。1080/24p対応では24fpsの映像を均等な間隔で表示できるため、2-3プルダウンでは動きがぎこちない映像シーンも滑らかに表示できる

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提供:株式会社ナナオ
アイティメディア営業企画/制作:ITmedia +D 編集部/掲載内容有効期限:2009年9月30日