koyatenn
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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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koyatenn Room
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その他 / その他 / オーディオ・シアター兼用ルーム / ~6畳 / 防音なし / スクリーンなし / ~2ch
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。 …
所有製品
  • TOS(光・角形)デジタルケーブル
    1ST STORAGE AUDIO SMO6
  • USBケーブル
    SUPRA USB 2.0
  • D端子ケーブル
    FURUTECH FVD-77
  • D端子-RCA色差ケーブル
    FURUTECH FVD-73
  • その他ケーブル
    FURUTECH FVS-71

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PCM Digital Videoの量子化深度

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2020年07月04日

今ではすっかり普及したPCM Digital Video。
最初に用いられたのは1970年代初頭、2インチ4ヘッドVTR用のTime Base Correctorの置き換えとして1972〜1973年頃にNECとCVSにより製品化されたDigitalTBCの内部信号としてでした。

1970年頃に始まったDigital TBCの研究開発は8bit/3fscのPCM Digital Videoを用いていました。
その後は1976年に9bit/4fsc、1980年には10bitに強化された製品が登場します。
また1974〜1975年頃にNECとCVSから8bit/3fscのFrame Synchronizerが登場しこちらも1980年に9bit/4fsc、1984年頃に10bit/4fscと強化強化され更には10bit/8fscまで強化されて行きました。

そして1987年に世界初のDigital VTRが登場します。
当初の物は8bit/13.5MHz 4:2:2記録、その後1990〜1992年頃に10bit/13.5MHz 4:2:2や8bit/27MHzの他4:4:4:4への拡張が行われました。
また1988年に8bit/4fsc Composite記録や8bit/74.25MHz HDTV記録の物も登場しました。

それから30年以上経過した現在でもPCM Digital Videoは8bitの量子化深度が広く用いられています。

8bitで十分な画質を得られるでしょうか?
私はそれを疑問に思い、先日アナログソース(LaserDisc)のアーカイブ製作を行うシステムを応用し検証作業を行いました。

評価用映像にはアニメーションや実写映像を複数種類用いました。
評価の観点はオリジナルソースに以下に忠実な視覚的画質を得る事が出来るかです。

結論としては8bitではディテールや階調の欠落や強調が目立つ他部分的にざらついて見える結果となりました。
最低限9bitは必要で可能であれば10bit以上ある事が好ましいと私は思います。
ただし、これはデジタルで画を弄らずA/D, D/A間を素通しさせる前提でのお話です。
デジタルで画を弄ったりNTSCの復調をデジタルで行ったりする場合は10bitでも不足している様に思いました。

最低限9bit、10bitあれば十分というのは0%〜100%まで概ね全域に渡る輝度を使用した場合でのお話です。
シャローランプなど階調性にシビアなテストパターンを用いた場合、本来連続的な階調変化とならなければならないランプ信号でありながらも段階的な階調変化として描かれている様子がビデオモニター上ではっきりと確認出来てしまうのです。
この事からは10%程度のなだらかな階調変化を忠実に再現するには10bitでも全く足りない事が解ります。


私が10bit 4:2:2の非圧縮でデジタルアーカイブを製作しようとしているのはこのような経緯もあっての事であり、スペックに踊らされ闇雲に10bitを支持している訳ではないのです。
また、10bitを超える量子化深度を用いないのはSDTV用には規格化された物がなく更には良質なADC, DACの入手も非現実的である為です。

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