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技研公開2014に行ってきました。 [日記]

DSC02808.jpg 
 
今年も昨年に引き続きNHK技研公開2014に行ってきました。
 
無題2.png

行ったのは30日(金)
天気も良くお出かけ日和。
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11時頃着きました。平日の午前なので比較的空いています。


まず最初に8Kスーパーハイビジョンシアターへ
順序通りに展示を見ていくと一番最後にあたる8Kスーパーハイビジョンシアターですが、あとの時間になるほど混むので、最初に見てしまうのがおススメ。席数は多いので混んでも待ち時間は短いと思いますが前の方の席が埋まり易くなるため。
それに、映像を見てからのほうが技術展示の内容も頭に入りやすいと思います。

入場前の待ち列がある空間には8Kのリアプロジェクション装置がありました。
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8Kリアプロは今回初の展示。
液晶タイプに比べるとコントラストが低く、全体に落ち着いた感じの画になりますが非光沢の画面な画面のせいか他の8Kテレビよりも奥行き感が薄く感じられました。逆に絵画などもともと平面なものを映すのに向いているのではないでしょか。
背景の絵はリアプロのスクリーンに描かれているようなリアル感でした。
絵が動くという不思議な感覚。

今年の映像内容は
ミラノ・スカラ座来日公演『リゴレット』のハイライト
無題.png
正直、歌劇とか全く興味がないのであまり期待していませんでしたがとんだ思い違いでした。

まず最初に驚かされたのが会場内で映像のリアルタイム表示?があったこと。
シアター内に撮影に利用したシネマカメラが設置されており、映像が始める前に司会者の映像がシネマカメラを通して大きなスクリーンに映るのです。

この仕組み自体は大したことないのですが、薄暗い会場内を8Kカメラで撮影しリアルタイムで投影するのは技研公開として初めての試み。スポットライトが当たった司会者が、放送用のカメラと遜色ないコントラスト、ダイナミックレンジ、色合いで撮影し投影されており、今回の撮影に歌劇が選ばれた理由が分かりました。


そう、今年の8Kスーパーハイビジョンシアターの特徴は"シアターカメラ"で撮影された映像だったのです。
考えてみれば今までの8Kスーパーハイビジョンシアターはほぼ屋外で撮影された映像でした。リオのカーニバルなど夜間に撮影されたものもありますが、屋内の薄暗いステージで行われる歌劇の撮影は今までになくチャレンジングな撮影だったことでしょう。感度が2倍になり、静穏性が増した今年の"シアターカメラ"だからこそ撮影できた映像なのです。

さて肝心の映像ですが、黒の引き締まりがよく、白い衣装や役者の顔も白とびすることなく絶妙な露出と煌びやかで細かい模様の衣装がはっきりと解像された素晴らしい映像でした。
ノイズもほとんど気にならないレベルで、8Kカメラの進化を感じられる素晴らしい内容となっていました。
ただ、絞りをあまり絞っていないためか周辺の解像感が少し物足りなかったのと、背景に黒つぶれっぽい部分が多くあったのが今後の課題でしょうか。

また、今まであまり音については気にしていませんでしたが、歌劇が終わり拍手が巻き起こる瞬間は本当に周囲の人たちが拍手をしているように聞こえました。歌劇のステージと上映された講堂が似ているシチュエーションということもありますが、22.2チャンネルの三次元音響の没入感の高さを初めて感じた瞬間です。



続いて入口入ってすぐの展示場。
 
DSC02554.jpg
今年は入口目の前にPanasonicの8Kテレビが置かれてましたが(撮影禁止)けっこう前から使ってるやつで画面が暗く、画質もイマイチ...
あれはもう少し奥の展示ブースに置いておいた方が良かったと思うな...
 
 
 
 
NHK放送博物館
 
中央付近にオリンピック関係の展示を発見
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1964年に製作された東京芝浦電気株式会社(現TOSHIBA)製の2IO分離感度方式カラーカメラ。
東京オリンピックの映像を衛星中継で世界中に発信したカメラです。あまりの映像の綺麗さにBCCやNBCの人がカメラを見学に来たとか。

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中身も見られますが僕が見てもハンダが手付けされてることくらいしか分かりません(笑

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マラソンを全行程生中継したのも東京オリンピックが最初らしいです。
ヘリでカメラを載せた並走車からの電波を受け、ヘリから放送局に電波を送り、放送局から大型のパラボラアンテナで人工衛星に送信しました。
ヘリとの通信アンテナを、人力動かして調整してるあたりが凄い。




No.2 超小型120Hz 8Kスーパーハイビジョンカメラ

お次はスーパーハイビジョンカメラの歴史
(以後、"スーパーハイビジョン"はSHVと表記します。)
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2002年に作られた1号機(一番右)が80kg
2004年に作られた2号機(右から2番目)が32kg
2010年に作られた3号機(右から3番目)が20kg
3号機は現在ワールドカップに出張中
2012年に作られた4号機(右から4番目)が5kg

そして
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2013年に作られた5号機(右から5番目)が2kg
と、ここ10年で非常に軽く、小さくなりました。

2013年モデルはCubeカメラと呼ばれております。
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SHVカメラ開発にもいくつかの流れがあり、Cubeカメラは小型化を追求した路線。この他にも性能を重視した路線などがあります。

Cubeカメラは実際に動いており、しかも自分でカメラの向きを変えることができます。
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このカメラ、去年は展示のみで可動していなかったので。実際に動いているのが見られるのは今年から。
 
DSC02573.jpg
120Hz映像の実演ということで、ブース内ではジャグリングサークルの方がずっとジャグリングやってます。
大変そう...

Cubeカメラの仕様
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画素数 : 横7680×縦4320画素
フレーム周波数 : 120Hz、60Hz 順次走査
映像素子 : 単版カラーCMOS(RGBベイヤ配列)
光学フォーマット : Super35相当
レンズマウント : PLマウント
寸法 : 幅151mm、高さ125mm、奥行き135mm
質量 : 2kg(レンズは含まず)

既に紅白歌合戦での収録に使われているようです。
従来の8Kカメラに比べて軽く小型なのでクレーンの先にに取り付けたり、狭い場所に設置したりとアングルの自由度が大きく高まりました。




No.3 8Kスーパーハイビジョン衛星放送システム

SHVはフルハイビジョンの16倍の解像度なため、情報量がとにかく多く従来の放送システムではとてもデータを送り切れません。
そこで重要なのが
・映像符号化技術
・大容量衛星伝達技術
です。

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まずは映像符号化技術。
H.265(別名High Efficiency Video Codingで"HEVC")というとても賢い(見たの劣化を抑えつつ、高い圧縮率を維持する)フォーマットを使うことでSHVの情報量を従来の放送の2倍程度までに抑えることができます。
情報系はよく分かりませんが、MPEGなどのフォーマットに比べ画面をより細かく分割し、動きの少ない部分や色の変化が少ない部分の情報量を落とすことで圧縮しているようです。

デモ映像で水面を映すという自信のほど
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水面はランダムに変化するので情報量が多く圧縮するのが困難。放送ではブロックノイズが出やすい厄介な被写体。

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よーく見るとブロックノイズが出てますが離れればまず気にならないレベル。
これは凄い!

次は大容量衛星伝達技術。
映像の圧縮はもう限界が近いので、送受信できる情報量を増やそうというのが大容量衛星伝達技術。
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大容量衛星伝達技術は大きく分けて2つのアプローチで送れる情報量を増やしています。

1つ目は1秒間に送る情報量を増やすこと。
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従来の電波が水色、新方式が黄色。
従来方式では帯域の端の方はスペクトルが垂れてしまうので使えませんでしたが、新方式ではギリギリまで強い信号となっているので帯域を限界まで利用できるという話。
詳しい事は分かりませんが、なんとなくやってることは分かります。

2つ目がbit数の増加
従来方式は3bitで情報を送信していますが、それを4bitに増加させました。
3bitだと000~111までの8通り、4bitは0000~1111の16通りなので受信信号が変わります。
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小さな黄色い点が集まってできた16コの群が000~1111までの各信号に対応しています。
(従来方式では黄色の群が8コ)
ただ、4bitでは群同士が近くなりエラーを起こしやすくなるため、誤り訂正符号というものも一緒に送りエラーを防いでいます。
この辺の話はサイエンスZEROで紹介されたので間に合えば見てみると面白いです。

No.4 フルスペック8Kスーパーハイビジョン映像機器
最初の方に8Kカメラには行くつか路線があると書きましたが、その1つがフルスペック8Kカメラ。
NHKの提唱するフルスペック8K SHVとは
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有効画素数 : 7680×4320
フレーム周波数 : 120Hz(順次走査)
階調 : 12bit
表色系 : 広色域
の4つの条件を満たすものらしいです。
ようは「ぼくのかんがえたさいきょーの8Kかめら」です。
静止画の場合、色域はAdobeRGBの○%とかで表記しますが、映像の場合は規格が無いんでしたっけ?
表色系 だけ数字の無い定義でぼやっとした表現だなと思いました。

現在フルスペック8K SHVを撮影できるのはこのカメラだけ
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HITACHI製、小型軽量化よりも高画質を追及して開発しているカメラです。
Cubeカメラも”広色域”以外はフルスペック8K SHVの条件を満足しているそうなのです。
やはり単版COMSセンサでは”広色域”を満たすのが難しく、プリズム分光で3枚のCMOSセンサを積んでいるためこのカメラは大きくなっているそうです。



No.5 8Kスーパーハイビジョンのケーブルテレビ電送方式
技研公開2012の8Kスーパーハイビジョンシアターで上映されていた最後のスペースシャトル打ち上げ映像が今年も見られます!
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展示内容としては、ケーブルテレビで8K映像を送るための技術とか。
スペースシャトルの打ち上げ映像は去年もこの辺のブースでデモ用に使われてた、来年あたりは別のデモ映像に置き換わるかも...

ロケット好きはこのブースだけでも見に行く価値ありますよ!




No.6 メモリー着脱型8Kスーパーハイビジョン小型記録装置
 
Cubeカメラは非常に小さいですがあくまでアレはカメラユニットなので、撮影には記録ユニットが別途必要になります。さらに圧縮して記録しようとするとエンコーダーも必要になり...
と放送用のカメラは市販のビデオカメラと違ってとにかく大きく使い勝手が煩雑です。(もちろん利点があるのでそのようなシステムになっているのですが)
この展示では録画ユニットの中に入れる小型記録装置が展示してありました。
右下のメモリーパックというもの。
 
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プラスチックケースに半導体をいれただけという手作り感あふれるものですが、VHSほどのサイズで45分間の8K SHV映像を録画できるそうです。
ここでRGB(赤緑青)のうち画質に影響が大きいG信号を補間処理して映像を圧縮するという技術も紹介されていましたが、解説員の方空かなくて詳しい説明は聞けませんでした...

そうそう、技研公開はどのブースにも最低1人は解説員が常在しており展示内容を開設してくれます。その他館内の案内にあたっている職員も多く、技研公開中は大半の職員が技研公開を運営しているのではないでしょうか。
人員の割き方がとても贅沢。
特に人が少ないブースに行くととても丁寧に説明してくれます(笑

お次は少し奥まったスペース、まだまだ開発段階の技術のブースが並んでいます。
そろそろ書くのが辛くなってきたので簡単に...




No.8 フレキシブル有機ELディスプレー
 
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PanasonicとSONYが事業売却を検討中の有機EL。
今のところ韓国企業が一人勝ちしてるけどイマイチ流行ってない感じ。




No.9 インテグラル立体テレビ

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光学カメラと赤外線カメラを2台並べて空間認識するカメラ
 
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小さなレンズアレーを並べて裸眼立体視ができるインテグラル立体テレビ。
顔を動かすと文字が隠れたり表れたりと奥行を感じます。ただレンズアレーの構造状解像度が低いのが欠点。




No.10 立体像表示のためのスピン注入型空間光変調器

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ちょっと難しくて分かりませんでした。ちょうど解説員の方も他のお客さんと話していて説明を聞けなかったのが残念。


最後は地下コーナー
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小さな展示ブースが所せましと並んでいます。
 
 
 
 
中でも一番のお目当てはこちら
No.20 1億3300万画素イメージセンサー
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1億3300万画素?
フルスペック8K SHVの解像度は7680×4320=33177600だから約3300万画素あれば十分なんじゃないの?
そんなに画素を増やしてどうするの?
という声が聞こえてきそうですがそうではありません。ここで言っている画素とはRGBの3色1セットのものではなく、RGBのそれぞれを1画素とカウントしての1億3300万画素なのです。
 
DSC02629.jpg 
分かりますでしょうか?
 
凄く端折って説明すると、これは8K4Kの4倍の画素数の16K8K相当の情報を受ける事ができるセンサなのです。
情報量を増やすのはその方が高画質は8K4K映像が撮れるため。 
 
 
 
拙い理解を基に説明文を書いたので、読みたい人だけ読んでください↓ 
-------------------------------------------------------- 
例えば4×4の16画素のデジカメがあったとします。そのデジカメのセンサ配列は
  R   R 
 B   B  
  R   R 
 B   B   
といった風になっています。
(これはベイヤ配列という並ベ方。ヒトの目の感度が最も高い緑のセンサを他の色の倍置くことで、ヒトの見た映像と近いイメージを作ることができるとされ、ほぼ全ての映像センサに使われている配列です。)
センサ自体は明るさの情報しか認識できないので、センサの前に光の三原色のカラーフィルタを置くことで色情報を得る事ができます。
 
しかし得られた画像情報を表示する時、1つの色を作るにはRGBの3色1ユニットの情報が必要ですよね?しかし、上のセンサから得られる情報は4ユニット分だけ。
ということは上のセンサは4画素となるのでしょうか?
 
答えは違います。
どのセンサも1色分の情報は得られているので、残りの2色の情報を隣のセンサからもってきて補間することで16ユニット分の情報を作りだし、16画素として出力されるのです。
 
(RGB)(RGB)(RGB)(RGB)
(RGB)(RGB)(RGB)(RGB)
(RGB)(RGB)(RGB)(RGB)
(RGB)(RGB)(RGB)(RGB)
センサで得られた情報
+
(RGB)(RGB)(RGB)(RGB)
(RGB)(RGB)(RGB)(RGB)
(RGB)(RGB)(RGB)(RGB)
(RGB)(RGB)(RGB)(RGB)
補間情報
(RGB)(RGB)(RGB)(RGB)
(RGB)(RGB)(RGB)(RGB)
(RGB)(RGB)(RGB)(RGB)
(RGB)(RGB)(RGB)(RGB
描画される情報
 
例えば赤は16区画のうち4区画しかないので、4区画の情報を基に残りの12区画分の情報を補完しているのです。
そのため実際には存在しない偽色が発生したり、色が混ざってくすんでしまうという欠点があります。
(綺麗な色の絵の具を混ぜるとくすんだ汚い色になってしまうようなイメージ)
実際は映像エンジンが上手く補間し描画してくれるのでそこまで気になりませんが、ある意味構造上欠点となっています。
 
これを防ぐためにはカメラに入ってきた光をプリズムで分光し、RGB1色ずつ1枚のCMOSセンサで受光する方法がフルスペック8K SHVカメラで行われている方法です。
しかし、この方法ではプリズムと3枚のCOMSセンサを使うためカメラが非常に大きくなってしまいます。
 
その2つの良いとこ取りをしたのがこのセンサ。
8K分の画素のRGBに対応するセンサを1つのCMOSセンサの中に収めてしまったのです。 
なので
7680×4320×4(ベイヤ配列なのでRGGB)=1327104000
1億3300万画素となるのです。 
 
だから、このセンサから出力された情報を従来のように補間して利用すれば8K4Kの倍の16K8K映像を作ることも可能なのです。
 -------------------------------------------------------- 
 
去年は似た技術として層状にRGBのセンサを重ねたSIGMAのFoveonセンサのようなものも展示されていました。今年は展示がありませんでしたが、新しい成果が出ればそちらも復活するのではないでしょうか。
 
こちらが、1億3300万画素のセンサ
DSC02634.jpg 
 
を搭載したカメラ 
DSC02631.jpg 
 
隣の4Kディスプレイにリアルタイム出力されています。 
DSC02635.jpg 
センササイズは35mmフルサイズという映像の世界では一般的なもの。この規格ならたくさんの交換レンズが使えることも大きなメリットです。一眼レフではこのセンササイズで1000万画素から3000万画素程度が一般的な解像度なのでその10倍近い密度で画素を詰めていることになります。

これだけ画素が過密になると1つの画素の面積が極端に減り、ダイナミックレンジや高感度特性の悪化が心配でしたが、実物を見てみると特に暗かったり明るさのレンジが狭い印象は受けず、実用化が近い画質であると分かりました。
ISO感度は教えてもらえませんでしたが、付けているレンズはF3.0だそうです。
でも被写体にはライトが当たっておりますが、屋外での撮影なら問題なさそうな感度。Cubeカメラの次のカメラにはこのセンサが載るかもしれませんね。
 
 
まだ、発熱が大きいらしくセンサの裏には大型のヒートシンクとファンついていました。 
DSC02638.jpg 
でも、技研公開の開催中はデモ用に可動し続けられる程度の発熱のようです。
 
イメージセンサの仕様
光学サイズ : 35ミリフルサイズ
センサータイプ : CMOSイメージセンサー
有効画素数:水平 : 15360×垂直8640
撮像面サイズ : 水平37.6mm×垂直21.1mm(対角43.2mm)
カラーフィルター : ベイヤー配列
フレーム周波数 : 60Hz
階調 : 12bit
パッケージ : 1125ピン μ-PGA
  
 
 
 
 
最後にゆる目の展示を紹介。体験型展示のコーナー。
飛び出すテレビ
 
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テレビ画面にマーカーが表示されており、タブレットをかざすと黄色いキャラクタがテレビから飛び出してきてどーも君とキャッチボールをします。
これ、ただのARマーカーと違って基本的には飛び出しはせず、どーも君がボールをあらぬ方向に飛ばすとテレビからボールが飛び出し、黄色いキャラクタが取りに行くというような飛び出し方をします。
テレビ画面4隅のマーカーが時間経過とともに変化することで可能になったとかそんな内容だったはず。
 
とても内容が濃く、活気にあふれるイベントなのでたまにこういうのがあると息抜きができていいです(笑
 
 
 
 
 
 
最後に
これで今年の技研公開の記事終わり!
滞在時間は短かったのですがとても楽しかったのでまた来年も行きたいと思います!
 
出入り口にあったポスタ。 
DSC02660.jpg  
年に1回あるかないかのレアなシリーズ、今回で第4弾、面白いのでとても好きです。
6月1日(日)総合 よる9:00から放送の第一回は、「“変幻自在”の至宝 ネイマール」
6月8日(日)総合 よる9:00から放送の第二回は、「世界最強の“天才脳” スペイン代表」 
時間があったら是非見てみて下さい!

 
そういえば、技研のキャラクタのコスプレした人がいました(笑 
DSC02663.jpg

 
今回撮影した写真はFlickrにアップしてあります、ブログに載せきらなかった分もあるので宜しければご覧ください。
 
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:イベント概要:
5月29日(木)-6月1日(日)
10:00-17:00
入場無料
土日は成城学園前駅から臨時バスも出ています。 
 
 

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