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ハイビジョンとは?

ハイビジョン (Hi-Vision) は、日本における高精細度テレビジョン放送 (High Definition television / HDTV) の愛称である。電気機械器具等を対象として、財団法人NHKエンジニアリングサービスが商標登録している。登録番号1363407他。

目次

  • 1 概要
  • 2 アナログハイビジョン
    • 2.1 アナログハイビジョンの概要
      • 2.1.1 1125/60 高精細度テレビジョン (HDTV) 方式
    • 2.2 MUSE方式の概要
    • 2.3 視聴に必要な機材
    • 2.4 アナログハイビジョン放送(BSアナログ9ch)について
  • 3 デジタルハイビジョン
    • 3.1 概説
    • 3.2 デジタルハイビジョン放送
  • 4 ハイビジョンテレビの種類、仕様、放送規格
    • 4.1 デジタルハイビジョンテレビに関するJEITAの定義
    • 4.2 アナログ・デジタル放送規格
  • 5 脚注
  • 6 関連項目
  • 7 外部リンク

概要

NTSC標準テレビ放送に対し走査線が2倍以上あるため、高精細な画像である。画面の縦横比(アスペクト比)は人間の視野に合わせて標準 (4:3) よりも横長な16:9である。

日本では2016年(平成28年)現在、2種類の放送規格がある。衛星放送(BS/110度CS)のデジタルハイビジョン (ISDB-S) と地上デジタルハイビジョン (ISDB-T) である。なおBSアナログハイビジョン (MUSE) は2007年(平成19年)9月30日に終了した。

アナログハイビジョン

本格的な研究は1964年東京オリンピック後にNHK放送技術研究所で始められ、1972年(昭和47年)にはITU-R(当時はCCIR)に規格提案が行われた。

1976年(昭和51年)に世界初のハイビジョン30インチモニターが完成。1980年代に入って業務用テレビカメラ、高精細ブラウン管ビデオテープレコーダ、編集制作機器などのハイビジョン映像信号対応機器が開発され実用化の準備が整い始めた。ハイビジョンの愛称もこの頃から使用され始めている。

1982年(昭和57年)5月に、世界初のハイビジョン制作番組となる「日本の美」と「HDTVのためのいろいろなイメージ」の2番組を制作。この年の大晦日には紅白歌合戦を初めてハイビジョン収録。

1984年(昭和59年)には、デジタル技術を用いて帯域圧縮を行い、放送衛星トランスポンダ1波の伝送帯域でアナログ放送を行うMUSE方式 (Multiple Sub-Nyquist-Sampling Encoding system) が開発され、これを用いたBS放送が1989年(平成元年)から実験放送として開始。音楽番組等に少数ながらも機材が投入されていった。更に1994年(平成6年)からは実用化試験放送が開始された。

また、MUSE方式を扱いハイビジョン画質に対応した家庭向けのビデオ機器(民生品)として、ハイビジョンLDが市販化された。(ハイビジョンビデオカセットレコーダW-VHSはベースバンド方式のためMUSE方式ではない。)尚、実現はしなかったもののMUSEによる有料放送も計画されていた。その後、1996年アトランタオリンピック開催時期に跨り、確実にアナログハイビジョンテレビは普及していった。

NHKは自ら開発したハイビジョン (1125/60HDTV) とMUSEをHDTVの世界統一規格にすることを目指し、「高品位テレビ」の英訳として"High Definition Television"という言葉を使い、欧米で精力的な標準化活動を続けた。 当初NHKはハイビジョンのスクリーン・アスペクト比を5:3 (1.67:1) のヨーロピアン・ビスタに近い値としていたが、規格統一の過程でアメリカン・ビスタ (1.85:1) との中間値に近い16:9 (1.78:1) となった。

アナログハイビジョンの概要

1125/60 高精細度テレビジョン (HDTV) 方式

MUSE方式の概要

詳細は「Multiple Sub-Nyquist Sampling Encoding」を参照

日本で使える最大の帯域幅は、衛星放送の27MHzである。この変調方式はFM方式である事から、伝送可能なベースバンド信号帯域幅はその1/3の9MHzとなる。一方HDTVのベースバンド映像信号帯域幅は30MHzである。このため映像の圧縮が必要となった。MUSE方式の場合、1フィールドのサンプリングを画素数の半分とし全画素数の1/4とする事でこれを実現した。4フィールドで全画素位置がサンプリングされるが、パターンは各フィールド間で千鳥格子状をしており、五点形サンプリング(quincunx sampling)とも呼ばれる。

静止画の場合は前サンプリングの内容を用いる事で補間する。動画の場合も定常的な動きの際には送られて来た動きベクトルデータを基に動き補償を行う事で高解像度を維持している。動きベクトル量の検出ができない不定動作の場合は解像度が低下するが、特に大きな問題とはならない。これは人の目の視力は動いているものを対象にしている時に視力が低下する事に因る。色信号については同様のサンプリング処理を行われた後、時間軸圧縮を行う。こうして作られたサンプル値はアナログ伝送される。なお、MUSEはスタジオ規格であるBTA S001とはカラーマトリクスが異なる。その違いは下記の通り。

音声信号はAモードサンプリングレート(標本化周波数)32kHz 量子化語長12bit(4ch:3-1ステレオ方式)/Bモードサンプリングレート48kHz 量子化語長16bit (2ch) を準瞬時圧伸DPCM (Differential PCM) により伝送レートを軽減する事によりAモードでは15bitを8bit、Bモードでは16bitを11bitに軽減している。ビット量の軽減はDPCMエンコード時にローカルデコーダを用いて差分値を測定し、変化差分に合わせてレンジビットと呼ばれるスケールを表すビットにより、データが表す音声レベルを決める事によって伝送量を減らす。これらの処理により、音声の伝送レートを1350kbpsとしている。 DPCMは標本化されたデータの差分を伝送する。このために伝送路での障害によりエラーが発生した場合、誤差が蓄積し復号された信号が正しく再現されなくなる事がある。これを軽減するためにリーク値と呼ばれる前の差分信号との積分を行うための係数が存在する。リーク値により後続する音声データに蓄積する誤差をリセットする事ができる。これらのデジタルデータには誤り訂正符号も付加されており、伝送路で発生したエラーによる聴覚上耳障りとなる雑音を排除する役割を担っている。この音声伝送符号化方式はDANCE (DPCM Audio Near-instantaneous Compressing and Expanding) と名付けられている。

視聴に必要な機材

MUSE方式で放映されたハイビジョン放送を視聴ないしは録画するには、受信側でMUSE信号をMUSEデコーダによってデコードするか、もしくはM-Nコンバーターで疑似NTSC信号へ変換しなければ正しい画角および色で表示できない。

ハイビジョン画質の高精細度映像をそのまま視聴するには、BSアナログチューナーとMUSEデコーダの両方が内蔵された「ハイビジョンテレビ(主にブラウン管)」であればBSアンテナを接続するのみで視聴できる。しかしこのハイビジョンテレビは各家電メーカーとも最上級モデルに該当する為、初期の薄型テレビと同じく非常に高価(市販化直後の1989年 - 1990年代前半は100万円台、末期の1999年頃で20 - 40万円台)であった。三洋電機が1992年ごろ販売した「帝王」は、MUSE-NTSC変換デコーダーを内蔵したことにより、アナログハイビジョンを4:3画面(NTSC仕様 よってレターボックス16:9と同じ)に変換して視聴できるシステムを取り入れ、推定8万台を売り上げたとされている。

また、MUSEデコーダは内蔵していないもののハイビジョン対応のコンポーネント端子あるいはD3(1080i)以上のD端子を搭載した高精細度放送対応のテレビでは、内蔵もしくは単体のBSアナログチューナーと単体のMUSEデコーダとを「AFC端子」と「検波端子」に接続した上、コンポーネント端子でテレビに接続することで同様に視聴することができた。

2000年以降に発売されたD3以上のD端子を搭載したテレビでも、BSアナログチューナの各端子からMUSEデコーダーを介してD端子に接続することで敢えてBSアナログハイビジョン (BS9ch) を視聴することも理論上できたが、殆どがアナログハイビジョンの1035iに対応せず1080iで表示するため画角に変動が生じ、放送内容もNHKデジタル衛星ハイビジョンと同一(サイマル放送)となっていたため、W-VHSやハイビジョンLDを現役で併用する者以外では実用性に欠けたものであった。

従来の標準画質(480i)のみ対応のテレビやビデオで視聴する場合、BSアナログチューナーに「M-Nコンバータ」あるいはM-Nデコーダ内蔵のMUSEデコーダを「AFC端子」と「検波端子」の両方に接続することで疑似NTSCで変換出力され、視聴・録画することができた。ハイビジョンテレビによってはM-Nコンバーターを内蔵せず、録画の際には別途M-Nコンバーターが必要な機種もあった。

なお、「検波端子」はアナログWOWOWの視聴時にスクランブル解除用のWOWOW (JSB) デコーダなどと接続する際にも必要となるため、殆どのBSアナログチューナー内蔵テレビには搭載されているが、チューナー内蔵型のビデオデッキの一部やPSXには搭載されていないため接続には注意が必要であった。

「MUSEデコーダー」・「M-Nコンバーター」は「BSデジタルチューナー」の市販化に伴い1999年から2000年にかけて各メーカーで生産が打ち切られた。その後、アナログハイビジョン放送の終了に伴い必然性は大きく薄れているが、数少ないハイビジョンLDの再生にあたってはMUSEデコーダが必要となる。

当初はMUSE方式での有料放送の計画もあり、有料放送を見るために必要な「MUSEデスクランブラー」の発売も予定されていたが、デジタル放送開始などもあり、アナログハイビジョンでの有料放送は実現せず、MUSEデスクランブラーも発売されなかった。

アナログハイビジョン放送(BSアナログ9ch)について

詳細は「ハイビジョン試験放送」を参照

デジタルハイビジョン

概説

NHKはハイビジョンを世界の統一規格にする事を目指し、欧米で精力的な標準化活動を続けたが、政治的その他様々な理由から、日米欧はそれぞれ異なる方式でHDTV放送を行う事になった。

またアメリカではHDTVの開発をデジタル放送方式で行う事になり、欧州もこれに追従したため、日本でも放送のデジタル化が推進される事となる(→デジタルテレビ放送)。

このため、現行のHDTVアナログ放送であるBSハイビジョン放送は、使用中の放送衛星であるBSAT-1の設計寿命が尽きる2007年(平成19年)9月30日を以て終了した。

なお、デジタルHDTVであっても、ベースバンドの映像制作・蓄積に於いてはアナログハイビジョンのために開発された技術が使われているため、アナログ時代に制作されたハイビジョンHDTV素材は簡単な処理を経てデジタルハイビジョンで放送可能である。

これらの差異は過去の素材を活用する際に、互換性の点で問題になる場合がある。

デジタルハイビジョン放送

日本において、デジタルハイビジョンの放送用伝送規格としてはISDBが策定・運用されている。衛星放送ではISDB-S、地上波放送ではISDB-Tと呼ばれる。ISDBはあくまでデジタルハイビジョンの放送を含むテレビ放送全般の規格であって、「ISDB=ハイビジョン」という意味ではない。したがってISDBには従来の標準画質規格の放送規格も含まれている。画質(解像度とは別)は伝送レートに依存し、伝送する側(放送局側)の事前の設定次第で変化する。伝送レートの変更(違い)は実際の放送上では概ねチャンネル毎(放送局毎)程度にまとめられた設定で運用されていて、例えば番組毎とかCM毎にレートが変化するような運用は特別な事情がない限り行われていない。

ハイビジョンテレビの種類、仕様、放送規格

ハイビジョンテレビはテレビ受像機(映像機器)の映像を表示する方式(ブラウン管液晶ディスプレイプラズマディスプレイリアプロジェクションなど)と、放送規格(アナログ、デジタル)により仕様が異なるので注意を要する。

デジタルハイビジョンテレビに関するJEITAの定義

ブラウン管方式の場合、1125i(有効走査線1080i)および750p(有効走査線720p)をフルデコードして、1125iまたは750pで表示できることが条件となる。しかしながら民生品のブラウン管テレビにおいては電子線を高精度に走査することを長期間にわたって維持する事は困難であるため、一般にオーバースキャンが行われている。このため送られてくる映像のうち上下左右の端は画面の表示領域外に追い出されており、画面に表示されているものは送られてきた映像のうち9割ほどである。なお、ブラウン管のスリット数は必ずしも横方向の解像度を表すものではない。

液晶ディスプレイプラズマディスプレイなど固定画素方式の場合、1125iおよび750pをフルデコードして垂直画素数650以上で表示できることが条件となる。このため、ハイビジョン信号の表示が可能なXGAパネル(1024×768 正方画素)を搭載したテレビはハイビジョン映像入力時にはレターボックス表示により、映像部分の実質解像度は1024×576相当になるため「垂直画素数650以上」を満たしておらず、フルデコード対応デジタル放送チューナを内蔵していてもデジタルハイビジョンテレビの定義からは外れることになる。

デジタルハイビジョン放送では画素数1920×1080(横×縦、正方形画素)または1440×1080(横長の長方形画素)が主流である。画素数が1366×768あるいは1280×720のパネルもハイビジョンパネルと称してはいるが、1080iを表示する際には画素数を約半分に減らすスケーリング処理が行われる(この際にオーバースキャン処理が行われることがある)。画素数が1920×1080以上のハイビジョンパネルは、1080iをスケーリングすることなくドットバイドット (Dot by Dot) での表示が可能である(多くの場合デフォルトはオーバースキャンになっているため、ユーザーがドットバイドットに切り替える必要がある)。これらのパネルもしくはこれを採用した機種はフルを付けてフルHD、フルハイビジョン、フルスペックハイビジョン等と呼称されることが多いが「解像度だけを以てフルスペックと呼んでいいのか」等について議論があることから統一された呼称は定義されていない。

表示領域はメーカー間で異なるだけでなく、同一メーカー内でも統一されていない。また、同じテレビであっても表示している映像の明るさによって表示領域が大きく変動してしまう事もある。

なお、デジタルチューナーは搭載しているが、表示においてハイビジョンの条件を満たしていない場合は単なる「デジタルテレビ」となる。パネルの解像度が640×480または854×480であるにもかかわらずデジタルチューナー内蔵を以ってハイビジョンテレビと呼んでいる場合もあるが、これは誤りである(店頭POPにこのような誤りが多い)。そして、デジタルチューナーは未搭載であるが表示においてハイビジョンの条件を満たしている場合は一般的には「デジタルハイビジョン対応テレビ」という、やや紛らわしい表現が使われる。

アナログ・デジタル放送規格

総走査線数が1,125本で同じであっても放送局からの映像のある有効走査線数はアナログハイビジョンでは1,035本 (1035i)、2000年(平成12年)12月1日開始のBSデジタル放送からのデジタルハイビジョンでは1,080本 (1080i) と異なる。有効走査線数以外の放送の規格もアナログハイビジョンと衛星放送(BS/CS)のデジタルハイビジョン・地上デジタルハイビジョンとは異なる。

この放送規格の違いから、テレビ製造メーカーは1999年(平成11年)までに発売されたアナログハイビジョンテレビはデジタルハイビジョン放送規格が設定される前のためデジタルハイビジョンチューナーからの入力に対応しないと説明する。現実には、デジタルハイビジョンチューナー側で「1125i固定」(標準画質もすべて1125iに変換)に設定する事でアナログハイビジョンテレビでもコンポーネント端子接続で1125i固定で受像され使用可能である。但しアナログハイビジョンテレビでは前述の様に表示走査線数が少ないので、フル画像を表示させるために表示走査線数の調整が望ましい。

脚注

  1. ^ 一部のハイビジョンテレビの取扱説明書では、アナログハイビジョンでの有料放送が開始された場合を想定して、MUSEデスクランブラー(未発売)の接続・設定方法が記載されていた。
  2. ^ 藤尾孝(1988) 「HDTV(ハイビジョン)開発の経緯 : システムの最適化とその性能(HDTV(ハイビジョン)(第1回))」, 『テレビジョン学会誌』 42(6), 570-578, 1988-06-20
  3. ^ 大西宏(1993) 「3-1 信号変換(3.ワイドテレビ)(<小特集>ハイビジョン・ワイドテレビ受像機)」, 『テレビジョン学会誌』 47(7), 949-952, 1993-07-20
  4. ^ 二宮佑一(1995)、「ハイビジョンの現状と先端技術」, 『電気学会誌』1995年 115巻 3号 p.170-173
  5. ^ 但し、初期の白黒テレビカラーテレビよりは安価であった(何れも登場当初は、当時の会社員の年収数年分に相当していた)。
  6. ^ 45万円のテレビが8万台も売れたワケ─「帝王」ヒットの裏側[三洋電機のテレビ 2]日経トレンディー
  7. ^ 2007年現在、日本における衛星放送関連についての運用の全てがISDB-Sに集約されているわけではない。通信衛星を使った放送の一部はISDB-S以外のもので行われている。詳細については衛星放送の記事なども参照のこと。
  8. ^ デジタル放送の伝送規格にハイビジョンの他に旧来のアナログ放送で行っていたものも放送可能にすることで、放送局側の運用面や視聴者側の環境面などで従来資産の活用を多少なりとも可能にしアナログ放送からデジタル放送へ移行することをよりスムーズに行える余地を拡大することを意図したもの。
  9. ^ 各種テレビ放送の違いによる伝送レートの設定の違いはデジタルテレビの記述を参照のこと。
  10. ^ 映像の解像度が変化する(異なる)場合、一定の映像品質を維持する上ではその映像記録や伝送に必要なレートも変わるので解像度が異なる場合は含まない(つまり、ハイビジョンと標準解像度・従来解像度の映像では必要な映像記録レート・伝送レートは異なる)。解像度と映像の伝送レートの関係についての詳細は当該関連記事を参照のこと
  11. ^ 『15JEITA-デ家第409号 デジタル放送及び同受信機の呼称・定義について』, 一般社団法人 電子情報技術産業協会, 2003
  12. ^ (アナログ放送時とは違い、表示の際に4:3から16:9になるよう左右に引き伸ばすわけではない。元々が横長の長方形画素である)
  13. ^ 『18JEITA-デ家第153号 フラットディスプレイテレビ受信機における1920×1080画素を有するパネルについて』, 一般社団法人 電子情報技術産業協会, 2006
  14. ^ このため、番組制作サイドでは安全領域を定めて字幕やテロップはこの範囲内に収まるように映像を作る。この安全領域も一定していない。

関連項目

外部リンク

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出典:wikipedia
2019/06/19 09:53

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