第十一回：CEATEC2011レポート
[Reported by 西川善司]
Part1

日本にはかつて、幾つかのITコンベンションが存在しました。大型のPC関連コンベンションとしてはWindows World Expo、World PC Expo(http://expo.nikkeibp.co.jp/wpc/)などが有名でした。

しかし、PCと家電の垣根がなくなり、多機能携帯電話の台頭とインターネットを基軸にしたネットワーク&コミュニケーションサービスの方が主役になってくるにつれて、PC関連コンベンションは衰退してしまいました。

逆に近年、勢いを増してきたのは、CEATEC(Combined Exhibition of Advanced Technologies) JAPANです。CEATEC JAPANは、エレクトロニクスショーを前身としていましたが、2000年にCEATEC JAPANに改称された際に、AV家電から情報通信機器にとどまらず、PC関連コンベンションの内容までを取り込み、今では日本最大級のIT&家電コンベンションへと成長しました。

今回のテクニカルインサイトでは、このCEATEC JAPAN 2011(以下CEATEC2011)に見た次世代技術にスポットをあてていきたいと思います。

今年、映像関連技術で特に盛り上がりを見せていたのはフルHDを超越した、超高解像なディスプレー技術です。

現在、民生向けに実用化されている一番高解像なビデオ解像度はフルHDといわれる1920×1080ドットです。PS3やXbox360と言った現行型のハイエンドゲーム機も、最も高解像度な画面出力はこの解像度までです。業務用の少量生産の高価なPC向けディスプレー製品はともかく、一般ユーザーが現実的な価格で購入できる高解像度ディスプレー製品も2560×1600ドットくらいが上限です。

しかし、今年のCEATECでは、近未来の民生向けのビデオ解像度として4096×2160ドット、3840×2160ドット、7680×4320ドットのリアル表示に対応した製品(またはプロトタイプ)が発表、公開されていました。

ちなみに、4096×2160ドット、3840×2160ドットの解像度は、横と縦の解像度が4千と2千に近いことから「4K2K」解像度と呼ばれることが一般的で、同様に7680×4320ドットの解像度は8K4Kと呼ばれます。

実際に2011年内に発売される製品を公開していたのは東芝とソニーですが、東芝は3840×2160ドットのテレビ製品、ソニーは4096×2160ドットのプロジェクター製品と、微妙に解像度と製品ジャンルが異なります。

東芝が展示していたのは、12月に発売予定の3Dテレビ、レグザ「55X3」(予想価格90万円前後)です。

3Dテレビ自体は今となっては珍しくなくなっていますが、55X3はメガネを掛けずに3D映像が楽しめる裸眼立体視テレビです。昨年は、グラスレス3D REGZAとして20インチの「20GL1」と、12インチの「12GL1が発売されましたが、55X3は、55インチサイズに拡大されたハイエンド機と言うことになります。本コラムのCES2011編で東芝の大画面裸眼立体視テレビの試作機が展示されたことを取り上げましたが、55X3はその製品版という位置付けです。

55X3は3840×2160ドット解像度の液晶パネルを採用していますが、裸眼立体視時には1280×720ドット相当の立体像表示になります。

液晶パネルの解像度の割には、得られる立体像解像度が低いように思えますが、これは55X3が多視点からの立体視に対応しているためです。55X3では9視差分の立体像を液晶パネル上で表示し、複数視点からの立体視に対応しています。このため、1ユーザーあたりが見る立体像は、どうしてもパネル解像度よりはだいぶ低くなってしまうのです。

いくら9視差に対応しているとはいっても、55インチの大画面ということになれば、必ずしもユーザーはテレビの正面に座ってくれるとは限りません。20インチ以下の昨年のグラスレスREGZAは小画面だったので「基本的に視聴者は画面の正面付近に着座しているはず」と言う想定ができましたが、55インチの55X3ではそうはいきません。

55X3は裸眼立体視の実現にレンチキュラーレンズ方式(レンチキュラーレンズ方式の裸眼立体視については本コラムの第一回(http://www.siliconstudio.co.jp/techin/index.html)を参照のこと)を採用しています。この手法では、視聴位置からの視線をレンチキュラーレンズの光学系を通して液晶パネル側の画素に導くわけですが、左右の目用の映像が混ざって見えてしまうクロストーク現象を避けるためには、立体像を表示するために利用する液晶パネル側の画素に対し、ユーザーからの視線を正確に割り当ててやる必要があります。

そこで55X3の中央下部には、映像表示面に対してユーザーがどの位置から見ているかを把握するための「顔検出カメラ」が実装されています。なお、この顔検出カメラは特殊なカメラではなく、一般的なWebカメラと同等のイメージセンサだといいます。検出した顔の位置から表示面と織りなす角度を求めて視線と画素の対応を再計算し、その方向に最適な裸眼立体像を再構築するという仕組みです。

テレビにカメラが実装される時代が来たとは驚きです。このカメラは裸眼立体視最適化専用になってしまっていますが、ビデオチャット(テレビ電話)用のカメラとして利用できるようになれば面白いかも知れませんね。

さて、確かに裸眼立体視は面白いですが、せっかくの4K2K解像度をフルに使って表示したい…というユーザーも少なくないはずです。そこで東芝は、この55X3で4K2Kのフルフル解像度表示に対応する2D表示モードをも実現しました。

ただ55X3の裸眼立体視方式はレンチキュラーレンズ方式です。レンチキュラーレンズは微細なカマボコ状の凸レンズで構成されていて、液晶パネル表示面側に張り合わされていますから、強制的に裸眼立体視表示になってしまうはずです。あるいは視線がレンチキュラーレンズの凸レンズを通って導かれる先のすべての画素を同一表示にすることで2D表示は行えますが、その場合だと解像度は下がってしまいます。4K2Kのフル解像度表示を実現するためには何らかの方法でレンチキュラーレンズの効果を無効化しなければなりません。

結論から言えば、55X3では、2Dモード時、3Dモード時、いずれにおいてもレンチキュラーレンズのカマボコ上の凸レンズの形状は変化しません。凸レンズ側の方ではなく液晶パネルを出射してくる光の方に細工をして凸レンズの効果を無効化するという仕組みです。

下図は55X3の映像パネル部分の模式図です。55X3の映像表示用の液晶パネルの前面には「偏光切換シート」が配されており、表示面側に「レンチキュラー(レンズ)シート」が実装されていることが分かります。

秘密は、この「偏光切換シート」の部分にあります。

偏光切換"シート"というと静的な特性を持ったフィルムを連想してしまいますが、実際には電気的に駆動されるアクティブ素子(偏光変換素子)になっていて、ここで液晶パネルから出射された光の偏光方向を切り換えます。

具体的には、2Dモード時、この偏光変換素子が縦波の光だけを出力するようになります。縦波の光は縦方向に振動していることから、レンチキュラーレンズの界面への入射がほぼ直線的となります。このためレンチキュラーレンズの光学的な作用をほとんど受けずに出力され、4K2Kのフル解像度分の出力光が全方位から見えることになります。

一方、3Dモード時は2Dモード時とは90°偏向方向が回転した横波の光だけを出力するようになります。横波の光は横方向に振動するのでレンチキュラーレンズのカマボコ状のレンズの界面に対する入射角がまちまちとなって屈折します。すなわち、レンチキュラーレンズの光学的作用を存分に受けることになって、裸眼立体視表示が実現されるというわけです。

このようにして4K2Kのフル解像度の2D表示が行えるの55X3です。では4K2K映像を表示するために、機器と55X3をどのように接続すればいいのでしょうか。

PCですとDisplayPortや、DualLink DVIを利用する手が考えつきますが、55X3にはそうした端子はなく、専用の4K2K接続端子が用意されるのみになるそうです。東芝では、この55X3側の専用4K2K接続端子と接続できる4K2K映像出力用のインターフェースボックス「THD-MBA1」を2012年3月までに用意すると述べていました。なお、これが実際にどのような仕様になるかは未定だそうです。

現状のHDMI規格では3840×2160ドットは30Hz、4096×2160ドットは24Hzの伝送が規格化されていますが、これに対応した出力機器はPC用ハイエンドGPUに目をやってもほとんどありません。また、55X3のHDMI端子はそうした4K2K入力には未対応とのことです。

4K2K表示機能を利用するのはなかなか敷居が高そうですね。

では、現状、55X3のリアル4K2K表示モードは何に利用されるのかと言えば、動画に関しては、従来のフルHD以下の映像ソースを超解像処理してアップコンバートして楽しむのが主体になります。実際に見てみた感じも、フルHD以上のきめ細かな表示となっていて感動的でしたが、「本当の4K2Kコンテンツの表示ではない」という点では残念な気もします。

ただ、静止画については救いがあります。55X3にはSDカードスロットが内蔵されているので、SDカード経由でデジカメ写真データを表示させれば、約800万画素相当までのデジタル写真であれば画素間引きなしのリアル表示が楽しめるのです。

ソニーはテレビではなく、4K2K対応のプロジェクター製品「VPL-VW1000ES」を発表していました。こちらも実際に12月に168万円で発売される製品です。

プロジェクターというと、「液晶プロジェクター」や「DLPプロジェクター」を連想してしまう人が多いと思いますが、ソニーのプロジェクターはそのどちらでもなく、SXRD(Silicon X-tal Reflective Display)と名付けられた独自の反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)パネルを利用したものになります。

各画素に液晶分子が封入されている点と、入射した光を液晶分子でコントロールする点は一般的な透過型液晶パネルと同じですが、画素に入射した光を透過制御するのではなく、画素サイズの鏡で反射制御する点が反射型液晶パネルの特徴です。

透過型液晶パネルでは画素周辺に液晶分子を制御するための電極が配置されるため開口率が50%前後になってしまいますが、反射型液晶パネルではそうした回路を画素サイズの鏡の下に配置できてしまうため、画素開口率は90%前後になります。

ソニーは2003年からフルHD解像度のSXRDプロジェクター製品を民生向けに発売していました。当時は240万円もしたSXRDプロジェクターでしたが、2011年の今ではエントリ機ではフルHD対応/3D対応で30万円を割っています。2007年には、業務用になりますが4096×2160ドットの4K2KのSXRDプロジェクター「SRX-R220」を発売しました。

今回発表されたVPL-VW1000ESは168万円で、民生向けとしては高いのですが、業務用のSRX-R220は1500万円もしたので(基本スペックがだいぶ違いはしますが)、4K2KのSXRDのプロジェクターが4年で10分の1の値段になって登場した…と考えると、進化のスピードに驚かされます。

その根幹となるSXRDですが、今回ソニーはSXRDの製造プロセスを微細化してドットピッチを4μmとし、画素間の格子筋の幅を0.2μmとしました。前出のSRX-R220の時に採用されていたSXRDパネルは、4K2K解像度で1.55インチでしたが、今回のVPL-VW1000ESでは同じ解像度で0.74インチと劇的に小型化しています。ちなみに、現行型のフルHD解像度クラスのSXRDは0.61インチで、ドットピッチは7μmですから、その微細化たるや凄まじいばかりです。パネルサイズは縮小していますが、ドットピッチも縮小しているので0.74インチサイズ・4K2K解像度のパネルとなってもほぼ90%の開口率が実現できているそうです。

VPL-VW1000ESは立体視にも対応していますが、こちらはプロジェクターなので眼鏡を掛けて見るタイプになっています。方式的にはアクティブシャッターグラス方式です。

メガネを掛けて見る3Dなので、55X3の裸眼立体視よりも立体視をするまでのプロセスが面倒かも知れませんが、利点もあります。それは得られる立体像が4K2K解像度のものになるという点です。55X3では裸眼立体視では得られる立体視像の解像度が1280×720ドット相当になってしまいましたが、VPL-VW1000ESでは4K2K解像度の3D映像が楽しめます。

といっても、現状4K2Kの動画コンテンツはないに等しいので、結局VPL-VW1000ESでもフルHD以下の映像を4K2K解像度に変換した疑似4K2K映像を楽しむことしかできません。

では、VPL-VW1000ESで4K2K解像度の映像をリアル表示することはできるのでしょうか。

一応VPL-VW1000ES側としては、HDMI規格上の3840×2160ドットの30Hz、4096×2160ドットの24Hzを受けることができるように設計されているそうです。まだこれに対応した民生AV機器やPC向けグラフィックスカード製品はほとんど無いに等しいですが、オプション無しで4K2K入力ができるというのは55X3に対してアドバンテージがあるといえるか知れません。

しかし、VPL-VW1000ESも55X3もそうですが、とても高価な製品なので素直にDualLink DVIかDisplayPortを搭載してくれても良かった気はしますね。

さて、ソニーは2012年初旬、PS3からVPL-VW1000ESに対し、4K2K解像度のデジタル写真を伝送して表示できるアプリケーションを公開する計画を明らかにしています。ただ、これはあくまでアプリケーションレベルの対応であり、PS3のHDMI端子が4K2K出力に対応するわけではありません。

結局、55X3もVPL-VW1000ESも、4K2K動画はアップコンバートした疑似4K2K映像でしか楽しめず、4K2Kリアル解像度は当面静止画でしか楽しめないことになります。

ところで、東芝の4K2Kは3840×2160ドットだったのに、ソニーのSXRDプロジェクターの4K2Kは4096×2160ドットだったことを不思議に思った人もいることでしょう。

4096×2160ドットは、DCI(Digital Cinema Initiatives)規格の4K2Kで、アスペクト比17:9の画素比率となります。一方、3840×2160ドットはフルHD(1920×1080ドット)の縦横整数2倍ずつの解像度で、アスペクト比は16:9になります。こちらは最近ではQFHD(Quad Full HD)と呼ぶことも多くなってきています。

55X3がQFHDの4K2Kだったのは、55X3がテレビ放送をメインコンテンツとした製品だからです。VPL-VW1000ESはホームシアターへの設置を前提としたプロジェクターなので、メインコンテンツは映画になります。市販のDVDやBDの映画ソフトの多くは1.85:1のビスタサイズか、2.35:1のシネマスコープ(シネスコ)サイズで記録されています。16:9(1.78:1)の3840×2160ドットですと、1.85:1や2.35:1の映像は上下に太い未表示エリアができてしまいます。

それが17:9(1.89:1)の4096×2160ドットだと、1.85:1は左右に僅かに未表示領域ができるだけ、2.35:1は上下に僅かに未表示領域ができるだけで済み、映像パネルの利用効率がいいのです。このため、VPL-VW1000ESは4096×2160ドットの4K2Kの方を採用したというわけです。

基本的には、テレビ製品における4K2KはQFHDの方が主流となるはずです。

さて、4K2Kの800万画素でも相当なものですが、今年のCEATECでは、シャープが試作モデルという形でですが、85インチの7680×4320ドットの8K4K解像度の液晶テレビ(実際には液晶ディスプレー)を公開しました。

8K4Kは、現行フルHD(1920×1080ドット)の横4倍、縦4倍の解像度で、ドット数比でいくとフルHDの16倍の解像度に相当します。つまり総ドット数3317万画素ということになり、フルHDの16倍、4K2Kの4倍の画素数になります。

3317万画素というと、現在プリントすることでしかその高解像感を実感できないハイエンド一眼レフデジカメで撮影した2000万画素級のデジタル写真ですら、ドットバイドット表示しておつりが来るほど高精細ということになります。

このとてつもない高解像度の液晶パネルは、紫外線を用いて液晶を初期配向させるという、シャープが誇る光配向技術によって製造されるUV2Aパネルになります。ただし、シャープが推進するRGB+Yの4原色パネルではなく、RGBの3原色パネルです。各画素は赤(R)10bit、緑(G)10bit、青(B)10bitのRGB 30bitカラーで駆動されます。バックライトは直下型のRGB-LED方式を採用していました。

1ピクセルのピッチ(ドットピッチ)はなんと0.245mm。驚きの精細度ですが、実はドットピッチだけで比較すると、最近のスマートフォン向けの高解像度パネルはこれを上回っているものが存在します。ただ、この精細度で85インチの1枚パネルを製造する技術は「液晶のシャープだからこそできた」とアピールされていました。

展示会場でこの試作機で流されていた映像は、8K4Kにアップスケール変換されたものではなく、世界に恐らく1つだけといわれるNHKの8K4K解像度撮影が可能で撮影されたリアル8K4Kの風景や祭の様子でした。

実際にその映像を見てみた感想ですが、「解像感が高い」という当たり前の実感はもちろんですが、2D映像なのに妙に立体感が感じられるのが印象的でした。これは高解像度映像を見たときによく言われる現象だそうです。おそらく、映像内の動きが現実視界並に正確に表現できているためだと思います。人間の視覚における立体の知覚は、視差だけでなく、運動視差も大きなウエイトを占めるといわれています。映像中の運動視差とは、それは描画されているドットの移動速度で表されることになりますが、それが、現行フルHDよりも16倍も正確に表現されることが「2D映像なのに立体感を感じる」大きな要因となっているのでしょう。

なお、8K4Kの映像を一括で伝送できる映像インターフェースは現在まだ実用化されていないので、今回の展示では、映像を出力しているホストコンピュータと、この85インチ8K4Kディスプレーとは、なんと16本のHDMIケーブルで接続されているとのことでした。

8K4kという、なかば異常とも思えるここまでの超高解像度映像は、一体なんのためのデモなのか、と思った人も多いかも知れません。

実は、これ、次世代ハイビジョン「スーパーハイビジョン」としてNHKが準備を進めている放送規格の解像度なのです。せっかく今年7月に完全地デジ移行化が完了した(一部地域を除く)ばかりなのになんですが、2020年代には、この8K4Kのスーパーハイビジョン放送の試験放送が開始される予定です。これからまた、数十年先「現行ハイビジョン放送終了。テレビ放送はスーパーハイビジョンへ移行化へ」なんていう時期が来るのかもしれません。