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画質マニアです。また音質マニアでもあります。 質感と立体の表現を好みCRT, 撮像管, 70mmフィルムなどの画を好みます。 普段はTwitterにいます。 LaserDiscを主とした…

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主にLaserDiscを扱っております。 現在はLaserDiscをファイル化しPC Transportで再生するファイルベースのシステムの研究に注力しているため、その関係の機器が多いです。 …
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LaserDiscと水平解像度

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2020年07月01日

世界初の商用光ディスクとして登場したLaserDisc
1978年頃にDiscoVisionの名称で登場し1980年に正式名称をLaserVisionに変更されPIONEERはLaserDiscのブランドを用いるようになりました。
日本市場への参入は1981年頃で有り225000円で発売されたPIONEER LD-1000が日本市場初のLaserDisc Playerとなりました。


LaserDiscをオリジナルに忠実な状態でファイル化し高品位のデジタルアーカイブを製作する場合、気掛かりな要素として水平解像度の問題があります。

水平解像度は画面の垂直方向と同じ幅に垂直線のペアを何本まで識別可能な状態で描けるかという形で視覚的画質の解像度を示す指標であり、電気的特性の周波数特性に影響されます。

例えばITU-R BT.601フォーマットに準拠したPCM DigitalVideoの場合…
・Active Sample : 720Sample/Line

更にアスペクト比が4:3の場合…
・720 / 4 * 3 = 540
となり有効走査線数上限水平解像度は理論上540TV本となります。

PCM Digital Videoの場合、実際には帯域外雑音の除去するLPFの減衰特性や過度に急峻な減衰特性を持たせる事による弊害も考慮する必要があり実効値としては500TV本以上となるでしょう。

水平解像度の測定を目視で行う場合はMonoscoと呼ばれるテストパターンを用い、電気的に行う場合はMultiburstやLine Sweepなどのテストパターンが用いられます。
MonoscoMultiburstLine Sweep

また、NTSC, 525iでは周波数帯域1MHz辺り80TV本の水平解像度を持ち電気的に測定する場合-20dBの減衰点となる周波数から求めます。


LaserDiscをオリジナルに忠実な状態でファイル化し高品位のデジタルアーカイブを製作する場合、水平解像度の観点で気掛かりとなるのは以下の二点です。
・LaserDiscがソースとして持つ本来の水平解像度
・ソースを適切に補償しソースが周波数帯域を可能な限りフラットに整えた場合の弊害


LaserDiscがソースとして持つ本来の水平解像度はどれくらいでしょうか?

LaserDiscは映像信号を周波数変調して記録している為、以下の数式を用いる事で映像信号周波数帯域幅の理論値を単純計算する事が可能です…
・輝度ピークの周波数 - 映像FM搬送波の下限周波数

LaserDiscフォーマットは以下の仕様となります…
・輝度ピーク: 9.3MHz
・映像FM下限周波数: 約3.6MHz
これらを上記の数式に代入する事で映像信号周波数帯域幅を求める事が可能です…
・9.3 - 3.6 = 5.7MHz「LD(レーザディスクシステム)の開発、実用化に関する系統化調査」より引用

映像信号周波数帯域幅は約5.7MHzである事が求められたのでこれを用いて上限水平解像度の理論値を計算する事が可能になりました。
上限水平解像度の理論値
・5.7 × 80 = 456
LaserDiscの理論上水平解像度は456TV本まで出せる可能性があるという事を求められました。

実際には-20dBの減衰点となる周波数で計算するのでこれよりも低い値になるものと考えられますが、実在するLaserDiscプレーヤーで最高の水平解像度を持つプレーヤーの水平解像度は430TV本(公称値)であり、LaserDiscフォーマットが持つ映像信号周波数帯域幅が約5.7MHzである事は強ち間違いでなく、水平解像度の実効限界値が430TV本以上であるものと私は考えております。


ソースを適切に補償しソースが周波数帯域を可能な限りフラットに整えた場合の弊害は何でしょうか?

1984年頃までに発売された製品は民生機, 業務機共に330〜360TV本程度の水平解像度を公称しておりました。
しかし1986年以降に発売された製品では400TV本超える水平解像度を公称するものが大幅に増加したように思います。

具体的には1984年発売のPIONEER CLD-9000が350TV本を公称していたのに対して、1986年発売のPIONEER LD-S1は420TV本を公称しておりました。LD-S1はCLD-9000の1世代後の同クラス機で事実上の後継機種となります。

CLD-9000とLD-S1との仕様の差異としてピックアップユニットにあったタンジェンシャルミラーが撤廃された事やCCDを可変遅延線に用いた電子式TBCが搭載された事が有名です。
しかしこれが水平解像度に影響を与えたとは考え辛いです。
タンジェンシャルミラーの撤廃で光学特性が大幅に向上する事は考え辛く、また電子式TBCはCCD自体の周波数特性に問題がある他出力にLPFを必要とする為周波数特性の面では非常に不利である為です。

それでは何故、水平解像度の大幅な向上が実現されたか?
気掛かりな点としては主に以下の二点です…
・LD-S1の操作パネルにはシャープネス調整用のVRが搭載されている
・LD-S1は初期のプレーヤーと比較してフィルムグレインなどのディテールに非常に乏しい画質である

操作パネルにシャープネス調整用のVRがある事からはフィルタ回路の周波数特性を調整可能である事を意味します。
調整回路がLPFとして実装されていものかEQとして別途実装されているものかは不明ですが、何方の場合でもEQとしての機能を持つ事になります。

初期のプレーヤーと比較してフィルムグレインなどのディテールに非常に乏しい画質であるのはアナログ式のノイズリダクションが搭載されている事が考えられます。
アナログ式のノイズリダクションは基本的に不快なノイズとして目立ちやすい周波数成分を除去しつつ解像感の低下を極力下げる事を目的として搭載されるフィルタ回路の一種となります。
アナログ式ノイズリダクションを持つプレーヤーは実際にCLD-919やLD-X1などが存在していました。

もしもノイズリダクションが搭載されているのであればそれは単に見かけ上の画質の向上を目的としている他に、EQによる高域強調の弊害で強調されたノイズを除去する為に必要であった可能性が考えられます。

つまり、ノイズリダクションを併用せず周波数特性がフラットになるようにEQで周波数特性の補償を行ってしまうと水平解像度や質感表現能力の改善による画質改善以上に高域ノイズ強調による画質低下が目立ってしまう可能性も考えられる事になります。


以上の様にLaserDiscと水平解像度には気掛かりな問題が存在しています。


実際のプレーヤーでは如何でしょうか?

・電気的特性の観点から。
REFERENCE DISC GGV1002に収録されている〜6MHzのV Sweep信号を用いて確認を行いました。
周波数マーカーは左側から1MHz, 2MHz, 4MHzとなります。
Test Signal generatorから出力した本来あるべき信号。1984年以前のプレーヤー1986年以降のプレーヤー
1984年以前のプレーヤーは概ね3MHz以降の減衰が気になりますが非常に素直な波形となっている事が確認出来ます。
対して1986年以降のプレーヤーは概ね3MHz以降の減衰こそ少ないものの1〜2MHzの間にノイズリダクションで信号波形に手を加えた痕跡のようなものを確認出来ます。

以上画像はTwitterに掲載したものと同様です。
高画質版はこちらのtweetでご確認いただけます。
LaserDisc Player 周波数特性(Sweep波形)

・視覚的画質の観点から。
TVアニメーションシリーズ 宇宙の騎士テッカマンブレード VOL.1(KILA54/5)を用いて比較を行いました。
1984年以前のプレーヤー1986年以降のプレーヤー
1984年以降のプレーヤーは暗めの画ですが背景の宇宙の星雲上の部分にフィルムグレインのざらつきを確認する事が出来ます。
対して1986年以降のプレーヤーは明るめの画ですがそれを確認する事が出来ません。

以上画像はTwitterに掲載したものと同様です。
高画質版はこちらでご確認いただけます。
1984年以前のプレーヤー
1986年以降のプレーヤー

これらからは…
「今回用いた1986年以降のプレーヤーにはノイズリダクションが搭載されておりそれがフィルムグレインなどの再現に悪影響を及ぼしている他全面的に平坦な画としている可能性がある。これらは概ね3MHz以上高域成分の減衰を原因とした水平解像度の低下を上回る視覚的画質の低下に繋がっている。」
…と考察出来ます。


以上の様に水平解像度の問題やノイズリダクションによる影響は実際のプレーヤーでの電気的特性や視覚的画質から確認する事が可能であり、確認した事でノイズリダクションによる弊害や周波数特性の重要性を確かめる事が出来ました。


如何でしたか?
今回まとめたようにLaserDiscと周波数特性の問題は非常に気掛かりです。
何れは単体のEQを自作してノイズリダクションを併用せず5.5MHz付近まで周波数特性の補償のみを行った場合の画質が如何なるか確認を行いたいように思います。
今後は適切な状態や適切な信号処理方法などを確認, 検証して行く必要が有りその検証作業はLaserDiscの非圧縮デジタルアーカイブを製作して行く上で重要な事柄の一つとなりそうです。


同様の内容を過去にTwitterでまとめました。
宜しければご覧下さい。
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レス一覧

  1. お久しぶりです。

    私もレーザーディスクに入れ込んでいた年月が長かったことから今でもLDやLD-S1を大切に持っています。

    特に非売品のデモディスクは専門店から10万以上の買い物で値引交渉が行き詰まった際は必ずと言って良いほどデモディスクをゲットするようにし、パイオニア、ソニー、パナソニック3社の主なデモディスクを残しています。

    そこで気になるのは解像度チャートでパイオニアのデモディスクで420本くらいなのがパナソニックのデモディスクは一気に450本くらいに見えてしまうことでテストチャート画像の拡大率で前後するでしょうが何か意図的なものを感じています。レーザーディスクの解像度が400本を超えてから10本単位でちょびちょび向上させてきたのが一気に450本ですからアホらしくなります。

    その後、デジタル記録になって簡単に480本超になってしまいLD記録の有り難みが無くなってしまいましたが、1980年代のコンテンツでも無圧縮デジタル音声だけは今でも通用するのが凄いことですね。

    LDでも500本の解像度で記録できればDVDの圧縮記録では失われてしまう生カメラの微妙なニュアンスを確実に伝えられたでしょう。

    byたかけん at2020-07-12 08:19

  2. たかけん様 レスをありがとうございます。

    お久しぶりです。

    デモディスクを多数お持ちなのですね。とても羨ましく思います。
    私はLaserDisc末期の1990年代の末にLaserDiscに出会い今に続いている為、後になってから中古で買い集めたものばかりです。
    初めてLDに触れた時、私はまだ3歳くらいでした。

    Panasonicのデモディスクのチャートでは450TV本ですか非常に興味深いです。
    手持ちのソフトに記録されているカラーバーストやVITSをWFMで確認していて気付いた事なのですが、LaserDiscの市販のソフトは1996年辺りを境に高域特性の改善が行われていた様です。
    RF変調器前段にEQでもはさんだのか、RF変調器そのものを替えたのか、ディスクの生産技術に何か進展があったのかと色々考えてしまいます。

    水平解像度のピーク値こそDVD-Videoで向上しましたけれども実効値や動画解像度の問題の他シャープなのは輪郭だけという事もあり未だに賛否両論ありますね。DVD-VideoとLaserDiscは。
    DigitalAudioはマスター製作用AudioADCのコストダウンやら何やらで迷走を始めてしまいましたし…

    解像度の点、概ね同意見です。
    LaserDiscの画質改善を実際に試してみて思ったのは、Y/C分離を確実に高精度で行う為にVECのある高性能DigitalTBCを用いる事が非常に重要であるという事でした。
    水平解像度の方は当時のカメラやスタジオ内のインフラを考えると640〜800TV本程度の水平解像度があれば更に良かったのではないかと私は思います。

    bykoyatenn at2020-07-12 12:15

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