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「CREAS」でどんなHDMI接続テレビでも高画質化
ソニーが新BDレコーダに込める画質/音質へのこだわり


BDZ-X100

 9月3日にソニーが発表した、年末商戦向けの新BDレコーダは、「今までにない高画質化機能」をウリにしている。また、ホームシアター仕様機である「BDZ-X95」「BDZ-X100」では、映像だけでなく、音質面でもさまざまな改良が行なわれているという。

 では、それら「今までにない機能」とは、どのようなもので、どのくらいの性能を備えているものなのだろうか? 同社の技術陣に、画質・音質に関わる「秘密」を聞いた。



■ 同じプラットフォームで「画質」を大幅向上
「CREAS」ですべてのHDMIテレビを高画質化

左からソニー オーディオ・ビデオ事業本部 ビデオ事業部門 システム設計部 1課 濱田敏道 シニアシステムデザイナー、同事業部門 桑原邦和氏、長谷川晃氏、オーディオ・ビデオ事業本部 ビデオ事業部門 システム設計部 1課 AVシステム設計部 1課 長沼宏昌氏

 ソニーは今回の新モデルで、特に「画質の向上」を強くアピールしている。

 それは、ハードウエアとしての強化が、新画質向上機構の搭載に集中しているためだ。AVCのエンコードが最高1,920×1,080ドットとなり、High Profileに変更されたり、より多彩に録画を活用するための「x-みどころマガジン」を搭載したりしているが、レコーダ機能の基本的なハードウエアのプラットフォームは、前年モデルを踏襲している。

 動作速度などの改善は見られるが、残念ながら、録画時の動作制限が多いなど、不満を感じる部分もある。

 なお、同時動作における新モデルの改善点はダビング時の動作。従来モデルとの比較では、ダビング中のタイトル再生が可能となるなどの改善が図られている。


【高速ダビング(HDD→BD時)の同時動作改善点】
動作2007年モデル2008年モデル
HDDのタイトル再生/消去×/×○/○
(音声付早見は不可)
EPG表示/録画予約×
HDDタイトル再生時の
チャプタ入力
×

 一方で、高画質化回路については、前異種と大きく異なった特徴を持っている。

 今回の新BDレコーダ全モデルと、ハイエンド向けBDプレーヤーである「BDP-S5000ES」には、新開発の高画質化回路「CREAS」が搭載されている。この回路の効果をソニーは、「すべてのHDMI搭載テレビで高画質化を実現するもの」と説明している。

 これは、シャープが導入した、テレビとレコーダをセットにすることで高画質化を狙う「AQUOS純モード」を意識したものであり、「テレビとのセット売り」で他社に顧客が流れるのを防ぐ、マーケティング上の狙いを持っている。発表会においても、「他社テレビの購入者や、すでにハイビジョンテレビをお持ちの方にも積極的にアピールしたい(ソニーマーケティング 粟田副社長)」と、画質への自信とともに、他社テレビユーザーを取り込む狙いを明言している。

 では、ソニーがそう主張する根拠となる、CREASの能力とはどのようなものなのだろうか? 同社 オーディオ・ビデオ事業本部 ビデオ事業部門 システム設計1課 シニア・システムデザイナーの濱田敏道氏は、「大きく分けて4つの機能がある」と話す。

CREAS CREASのブロック図。HDリアリティエンハンサーで画質を調整後、クロマアップサンプリングをかけ、HDMI出力前にSMBVで最適な出力のための調整を行なう

・「バンディング」を解消。14bit処理が生きる「スムージング」処理

 一つ目は、「スムージング」だ。

 ご存じの通り、映像はアナログデータからデジタル化される際に「量子化」という段階を経る。一般的な放送ソースやDVD、Blu-rayの場合、各色8bitで量子化が行なわれており、一般的な液晶テレビ・ビデオレコーダでも、同じデータで処理が行なわれている。各色8bitというと、パソコンの世界でいうフルカラー/トゥルーカラー(1,677万色)の表現が可能であり、一見十分なデータ量に思えるが、自然な映像を再現するという意味では、階調が不足している。

 特に液晶テレビを視聴している際、アニメーションや青空など、狭い色の範囲でグラデーションが描かれた部分に、不自然な「縞」を感じたことはないだろうか。人間は色(特に輝度の変化)を知覚する際、色が違う部分の境目を、実際の色の違い以上にはっきりと感じる特質がある。この現象を「マッハバンド」もしくは「バンディング」と呼ぶ。解決するには、より広い色域で表現し、グラデーションの段階を細かくしてやる必要がある。

 こういった問題を解決するために登場したのが、階調を8bitから10bitや12bitに拡大した液晶テレビである。また、それらの製品の多くは、テレビ内部の映像処理段階でも、内部処理を多階調化することで、ソース映像の持つ階調表現が劣化することを防ぐため、10bitから14bitとより高い階調で処理を行なう。「10bit対応パネル」などを謳うテレビが増えているのも、こうしたバンディング問題がテレビの画質における問題として注目されているからだ。

 同様に、BDレコーダでも、内部的には8bitより高い階調で処理されることが望ましい。CREASの場合、14bitで映像処理を行ない、バンディングとして認識されやすい部分にスムージングをかけ、より自然な映像にしている。

「ただし、全体にスムージングをかけてしまっては不自然になるので、ディテールが必要な部分と、スムージングが必要な部分を認識し、スムージングをかけています」と濱田氏は話す。

 デモを見る限り、その効果は絶大だ。ネイチャーものの映像やCGアニメなどは、ハイビジョンテレビの威力がわかりやすい緻密な映像であるものの、他方でグラデーションが多く、バンディングの発生が目立っていた。

 それが、CREAS搭載レコーダではすっきりとなくなり、おどろくほど自然な映像になる。

 CREASのスムージング処理は、DVDやBDにも効果を発揮するが、特に効果が大きいのが、テレビ放送の映像だ。帯域を豊富に与えられたBDの映像に比べ、テレビ放送の映像は、圧縮に伴い、どうしても階調が浅くなり、バンディングが発生しやすくなる。

 デモに利用された映像は、WOWOWで放送されたCGアニメだったが、グラデーションがかなり軽減され、「よりBDに近い画質になる」(濱田氏)よう調整されている。

 残念ながら、圧縮ノイズに起因する劣化を100%とりきれるものではなく、完全に「BD並み」と言い切るのは難しいが、放送そのままよりは、格段に高画質化するのは間違いない。

・スムージング×エンハンス=「HDリアリティーエンハンサー」

 スムージングと並び、セットで適応されるのが、CREASの二つ目の機能である「エンハンス」だ。

 こちらは、バンディングが起きやすいグラデーション領域とは逆に、細やかな表現が必要な部分をしっかりと再現するためのものだ。

 街の遠景などでは、細かな建物の質感が見えにくくなり、解像度が低く感じられることも多い。そこで、そういった「つぶれやすい部分」を見つけ、ディテールを復元するための機能が、CREASのエンハンス機能だ。

 スムージングとエンハンスの機能は、両方を組み合わせ、「HDリアリティエンハンサー」と呼ばれている。

 濱田氏とともにCREASの設計に携わった長沼宏昌氏は、「画面全体から、それぞれの処理が必要な部分を面的に割り出し、処理を行なっている」と話す。

 下の写真は、HDリアリティエンハンサーがどのように映像を認識しているかを、模式的に表したものだ。赤い部分が、エンハンス対象となる「ディテール」の部分、ピンクがいじってはいけない部分、灰色がスムージングが必要な部分、そして黒が、強調してはいけない「ノイズ」の部分を示す。「実際には、より細かな段階をつけて処理を行なっている」と長沼氏はいう。

左は元となる映像。右がHDリアリティエンハンサー内部での処理の様子を模式化したデモ映像。映像を画素単位で分析、それぞれにどのような処理を行なうかが判別されている

・ソニーも搭載。高度な「クロマアップサンプリング

クロマアップサンプリングのイメージ図

 すでに述べたように、CREAS内のHDリアリティエンハンサーでは、映像を14bitで処理している。だが、それだけで終わりではない。

 内部では、「クロマアップサンプリング」を行ない、さらなる高画質化が図られている。これは、処理データを軽減するために削られている色信号を補完し、さらになめらかでキレのある表現を行なうためのものだ。

 濱田氏は、「単純なクロマアップサンプリングでは、境界面での色にじみが発生しやすい。そこで、画像にあわせ、正確な変換が行なえるようにしています」と話す。

 確かに、CREASのクロマアップサンプリングを使った場合とそうでない場合とでは、色信号の「ぼけ」が大きく異なる。

左が、CREASのクロマアップサンプリングを行なう前、右が後の映像。本来表示しているのは「1ドットの緑と赤」なのだが、CREASのクロマアップサンプリングを使うと、不自然なぼけ・にじみがスパッと消えている

 高度なクロマアップサンプリングは、松下が2007年末のDIGAより導入、高画質化に大きく寄与していた。直接比較したわけではないので、CREASのクロマアップサンプリングが、DIGAのそれとどのくらい違うものなのかはわからない。だが、今期のCREAS採用BDレコーダと旧モデルでは、色の再現性が大きく異なっていることだけは間違いない。


■ 見えない「色の差」まで見えてくる?!
  「SuperBitmapping for Video」の実力とは

SuperBitmapping for Videoの概念図。グラデーションに現れる不自然なバンディングを解消し、自然な絵になるようにするための機能だ

 HDリアリティエンハンサーで画質を向上、さらにクロマアップサンプリングで色情報をより豊かなものにする。これが、CREASのメイン処理である。

 だが、それだけでは問題がある。伝送路が8bitかつテレビの側が8bitだと、せっかくの多階調処理が生かせないからだ。そこで登場するのが、「SuperBitmapping for Video」(SBMV)という機能である。

 SBMVでは、本来14bitである映像データに信号処理を加え、8bitもしくは10bitのパネルでも、自然な階調表現が見えるようにしてくれる。簡単に言えば、グラデーション境界で色信号を「散らす」ことで、8bitパネルであっても、擬似的に「14bit表示」を実現する技術だ。

「非常に微妙な違いですが……」と前置きしながら、濱田氏は我々にあるデモを見せてくれた。

 用意されたのは、CREAS搭載の新レコーダと液晶テレビ。濱田氏は、まず、CERASのSBMVをオフにした状態で、「9bit処理で、1bit分の白」で描かれた映像信号を流した。

 テレビには、なんの映像も映らない。9bit処理されたデータの1bitは、パネルが本来表現できる範囲よりも情報が小さく、切り捨てられてしまうためだ。

 そこにCREASをオンにし、SBMVをかけてみる。すると画面には、ごく薄く白で描かれたBlu-ray Discのロゴが現れた。

 同じように、今度は10bit処理の1bit分の白を入力してみる。やはり同様に、ごく薄いBlu-rayのロゴが見えるが、9bitの場合に比べ、さらに「薄い」白だ。

「本来なら8bitパネルでは切り捨てられてしまうのですが、SMBVを使うことで、より微細な表現が可能になった、ということ」と濱田氏は説明する。

 8bit処理時の1bit分を「1」とした場合、9bit処理の時の1bitは「0.5」、10bit処理時の1bitは「0.25」にあたる。それだけの細かい情報が、擬似的とはいえ8bitパネルでも表現可能になるということは、画質面で大きなプラスになる。

 冒頭で、ソニーは「すべてのHDMI搭載テレビで高画質化を実現する」というキャッチフレーズを利用している、と説明したが、それはこの機能あってのことなのだ。ソニーだけでなく複数の会社のテレビで表示を確かめたが、確かにそれは事実だった。

BDP-S5000ES

 長沼氏は、「CREASは、元々HDMIのDeep Colorを強く意識し、差別化していくものとして開発されてきた」と話す。そこに、SBMVが付加されることで、より汎用性が高まった、といえるだろう。

 なお、新BDレコーダにおけるCREASの高画質化機能は、すべて「HDMIでの接続時」にのみ効果を発揮し、D端子/コンポーネントを含むアナログ出力では働かない。理由は、CREASがHDMIの処理系にのみ接続されているためだ。

 なお、同時に発表されたBDプレーヤーの上位モデル「BDP-S5000ES」では、CREASを2つ搭載しており、HDMIとコンポーネント出力系の両方で、これらの高画質化処理が有効となる。



■ ディテールの再現度が大幅向上。Xシリーズ搭載の「DRC-MFv3」

BDZ-X95(左)、BDZ-X100(右)

 ホームシアター指向の「BDZ-X95」「BDZ-X100」に関しては、CREASに加え、もう一つの「高画質化回路」が搭載されている。それが、「DRC-MFv3」だ。

 DRC-MFは、ソニーがテレビで利用している高画質化回路であり、チップ自身は、「テレビのものも、レコーダのものも同じ」(開発を担当する、ソニー ビデオ事業本部 ビデオ事業部門 2部 1課の長谷川晃氏)だ。ただし、パラメータはレコーダ向けに調整されており、効果はテレビのものとまったく同じ、というわけではない。

 今回採用された「v3」の特徴を、長谷川氏は「細かいディテールがすっきり見えてくること」と説明する。

 v3では、MPEGの動きノイズ削減機能がより高くなった他、インタレースのソースに生まれがちなラインフリッカーの低減が行なわれている。これらの結果、これまでのモデルに搭載されていた「v2.5」に比べ、明らかにディテールの再現性が向上している。デモを見る限り、画面全体に乗ってくる、ちらちらしたMPEGノイズが、かなりはっきりと消える上に、石垣や煉瓦のような、水平方向に細かく線が積み重なるような映像でも、ラインのディテールがつぶれず、しっかりとした映像が生み出されていた。また、1080/60p、24p映像の処理も可能となっている。

XシリーズのHDMI出力系基板。DRC-MFv3を実装している

 DRC-MFv3は、CERASの前に組み込まれ、全体の高画質化を行なった上で、映像を受け渡すことになる。基板を見ていただければわかるが、かなり規模の大きなLSIであり、おそらくはコストもそれなりに高いのだろう。

「本当は、低価格機種でも1080/60p出力を実現したいので、DRC-MFv3は欲しいのですが、さすがにあの規模のものですから……」と濱田氏は頭をかく。やはり、画質にこだわるホームシアターユーザー向けの機種ならではのもの、という判断なのだろう。

 逆にいえば、画質向上効果が非常に高い割に、CREASが小さな、すなわち比較的低コストと思われるLSIで実現されていることに驚かされる。製造プロセス技術やトランジスタ数は明かされていないが、「CREASは全機種への搭載を前提としていた」(長沼氏)ということなので、最初からある程度コストを考えた開発がなされている、ということなのだろう。


■ 「専用設計」で突き詰める「X」の高音質化

BDZ-X100の内部構造

 Xシリーズには、画質だけでなく音質面でのこだわりも強い。音質チューニングを行なったのは、昨年のX90同様、同社の桑原邦和氏である。

「X90が売れたことで、今回は、専用シャーシ開発も含め、よりこだわったチューニングができました」と桑原氏は笑う。社内からは冗談交じりに「お金の使いすぎ」と言われることもあったようだが、その効果は確かにある。しっかりとセッティングされたホームシアター環境ならば、丸みがあるもののディテールは失われておらず、より奥行き感を感じられるように進化した音を楽しめるはずだ。

 すでに述べたように、X95/100のシャーシは新規開発・専用のものだ。天板は4mmのアルミ板を採用、剛性を高めるため、サイドに補強用の金属板が挿入されている。「ペラペラのプラスチックで、音質に悪影響を与えていた」(桑原氏)という本体前面の隠し蓋も、アクリルのしっかりしたものへと変更された。重量は、旧機種に比べ10%増となっている。

天板の一部を切り取ったもの。4mmという、かなり肉厚なパネルが使われており、二重構造になっている 右が旧機種の、左が新機種のサイドパネル。内部に補強用の金属板が挿入された

左がX90の、右がX95/X100で採用された電源回路。基本設計は同じだが、パーツ・素材の選択をつきつめ、高音質化を実現している

 内部も大きく変わった。電源回路は、「設計こそ同じであるものの、別物」(桑原氏)に。音質への影響を考慮し、基板の材質を一般的な紙からガラスエポキシへ変更した他、基板上のパターン銅箔の厚みを二倍にし、インピーダンスを下げた。また、ヒートシンクも共鳴を防ぐ目的から、縁に折りをいれ、補強している。

 HDMIのノイズ対策は、より細かく調整が行なわれた。

 パーツは同じであるもののHDMIトランスミッタの設定値を見直し、時間軸方向の揺れを低減している。これは、全機種共通の変更点だ。

 Xシリーズの場合には、従来に比べコンデンサの配置や容量を変更している。「裏から表に持ってきて、コンデンサまでの経路を短くするだけでも、ノイズは大きく削減され、音質に変化が現れます」と桑原氏は話す。

 アナログ出力系にもこだわった。同様にブラッシュアップが行なわれ、デジタル系から混入するノイズを低減する回路を搭載した他、基板そのもののパターンも変更している。

 下の写真は、X90とX95/X100のアナログ出力系基板の配線パターンを比べたものだ。従来は角を伴って引かれていたものが、すべてゆるやかな曲線になっている。

「角があると、どうしてもそこでノイズになるんです。そこで、通常はソフトウエアで機械的に制作するパターンを、すべて手作業でやっていただきました」と桑原氏は説明する。

アナログ出力系基板のパターン図。左がX90の、右がX95/X100のものだ。角がなくなり、曲線で構成されているのがわかる 新Xシリーズのアナログ出力系基板

「これらのノウハウは、オーディオでは一般的なチューニングです。AVアンプのTA-DA5300ESや、5400ESから得られたノウハウを導入することで、音質向上を狙いました」。桑原氏は、改良の流れをそう話す。

 すでに述べたように、今回のXシリーズはシャーシも含め、「専用設計」の部分が大きい。

「前回のシャーシは、L/Tとの共通設計部分が多く、詰め切れないところがあったのですが、今回は違います。専用設計にすることで、2倍くらいのコストがかかってしまうのですが、それだけの価値はあります」と胸を張る。

BDZ-X95/X100のHDMI出力は2系統。おすすめは、「1はテレビ、2はホームシアター」とのこと。デモ時には「HDMI2」に接続されていた

 さらに、X95/X100では、HDMI出力が2系統搭載されている。同時出力はできないが、「普段はテレビでカジュアルに、週末はホームシアターでしっかりと、という使い方を想定してのものです。実は、私がそう使っているからなんですが。その時、リピーターを接続して分岐したりすると、ノイズの影響が避けられません。本体から直接出力してもらうために、2系統搭載されているのです」と桑原氏は話す。

 また。カタログなどには謳われていないが、そういった意図に沿い、「HDMI1側」と「HDMI2側」では、音質チューニングが異なるのだという。

「HDMI1はテレビ向けに、セリフなどがはっきり聞き取れるように、HDMI2はホームシアター向けに、音質にこだわったチューニングを行なっています。ですから、AVアンプには『HDMI2』から接続することをお勧めします」(桑原氏)



■ どのHDMIテレビでも高画質の魅力

 画質/音質において、今秋のソニーのBDレコーダは、大きな進歩を遂げている。AVCのエンコーディングもHigh Profileとなり、長時間化と高画質化を両立させるなど、着実な進歩を見せている。

 従来から続く「録画時の動作制限」が解消できていない点は、少々アンバランスと感じるが、「観る」ことにこだわった魅力的な商品だ。「すでに買ったテレビでも画質が上がる」というセールスポイントがどのくらい浸透し、ユーザーに評価を受けるのか、興味深く見守りたい。

□ソニーのホームページ
http://www.sony.co.jp/
□ニュースリリース
http://www.sony.jp/CorporateCruise/Press/200809/08-0903/
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【9月3日】ソニー、CREAS搭載の単体BDプレーヤー「S5000ES」
−294,000円のフラッグシップ。実売45,000円の普及型も
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【2007年10月25日】開発陣に聞く、ソニーBDレコーダの「ここが新しい」
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−320GBに800GB分録画可能。レコーダは全てBDへ
http://av.watch.impress.co.jp/docs/20070912/sony1.htm

(2008年9月12日)


= 西田宗千佳 =  1971年福井県生まれ。フリージャーナリスト。得意ジャンルは、パソコン・デジタルAV・家電、そしてネットワーク関連など「電気かデータが流れるもの全般」。主に、取材記事と個人向け解説記事を担当。朝日新聞、読売新聞、月刊宝島、週刊朝日、週刊東洋経済、PCfan(毎日コミュニケーションズ)、家電情報サイト「教えて!家電」(ALBELT社)などに寄稿する他、テレビ番組・雑誌などの監修も手がける。

[Reported by 西田宗千佳]



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