第 89 回

超高精細・広色域標準動画像 A シリーズ

（正会員）松 田 一 朗†
キーワード：標準動画像，4K･8K，超高精細度テレビジョン，ITU-R BT.2020

表 1 映像フォーマット

1．まえがき未来の映像技術として語られることの多かった 4K･8K
超高精細度テレビジョン放送も，すでに家電量販店には4K 対応テレビが並び，今夏には放送衛星（BS）を使った

解像度

8K

4K

画素サイズ（水平×垂直）

7680×4320画素

3840×2160 画素

フレーム周波数59.94 Hz（順次走査）

サンプリング比RGB 4：4：4

ビット数

各色信号12ビット

試験放送が開始されるなど，その実用化への取組みが着々

量子化/表色系

ITU-R BT.2020準拠と進められています．この流れを加速すべく，映像情報メシーケンス長

タイトル1秒＋評価映像15秒

ディア学会（ITE）と電波産業会（ARIB）は，4K･8K に対応

ファイルフォーマット

DPX形式（非圧縮連番ファイル）した機器やシステムの評価用静止画像 10 種で構成される「超高精細・広色域標準画像」を約 2 年前に発刊しました．
この標準画像の内容については本連載で紹介しており 1），の領域（3840 × 2160 画素）を切出したものとなってい本誌の表紙にも度々掲載されていますので一度は目にしたます．これは，縮小処理によって映像信号のノイズレベルことのある読者も多いと思います．幸い，映像技術に携わや周波数特性が変化するのを避けるためですが，素材映像る企業や研究機関からの注目も高く，これまでにさまざまの撮影意図を尊重しつつ，構図が不自然とならないようにな研究開発に利用されてきましたが，一方で静止画像のみ切出し位置や時刻に変更が加えられていますので，両者はでは実用的な映像サービスを想定した評価に限界があるこ

まったく同じ素材映像を編集したものとは限らないことにとから，超高精細・広色域の動画像データを望む声も日に注意が必要です．

日に高まっていました．本稿ではこれらの要望に応えて新各シーケンスは，タイトル画面 1 秒と評価用映像 15 秒

たに発刊された「超高精細・広色域標準動画像 A シリーズ」からなる計 16 秒で構成されます．各フレームは SMPTEについて紹介したいと思います．

標 準 の 画 像 フ ァ イ ル 形 式 で あ る Digital Picture

2．映像フォーマットについてExchange（DPX）フォーマット 5）の連番ファイルで記録され，ファイル名は a01̲TrainsA̲8K#####.dpx のよ

本標準動画像は，国際電気通信連合無線通信部門（ITU-R）

うに ##### の部分に 5 桁のフレーム番号（00000 〜で制定された超高精細度テレビジョン（UHDTV: Ultra-00959）を含んだものとなっています．DPX フォーマッHigh Definition Television）のスタジオ規格 ITU-R 勧告

トの内部データ形式はさまざまなバリエーションがありま2020）2）に規定された 2 種類の解像度すが，本標準動画像では RGB 信号を非圧縮のまま列挙す（8K および 4K）の映像データを収録しています．表 1 にる単純な形式を採用しているため，固定長（2048 バイト）映像フォーマットの概要を示します．これらの映像データのヘッダ情報をスキップすることで，自作のプログラムかは，NHK 放送技術研究所で開発されたフル解像度 8K カメ

ら容易に読み込めるようになっています．付属の解説書 6）

ラ 3）4）で撮影された高品質な映像素材を編集したものであには内部データ形式の概要および C 言語のサンプルコード

り，それぞれのシーケンスには No.1 〜 12 の番号と名称を掲載しているので参考にしてください．

BT.2020（Rec.

が付与されています．8K と 4K の解像度で同番号のシーケンスは，被写体や絵柄が基本的に共通であることを意味

3．各シーケンスの概要

していますが，4K 版シーケンスは単なる 8K 版シーケン収録したシーケンスのうち，No.1「電車 A」，No.2「電スの縮小ではなく，8K の素材映像から 4K 相当の画素数

車 B」は 8K 解像度版のみ，No.3「電車 C」は 4K 解像度版のみを収録しているため，最終的なシーケンス数は 8K 解†東京理科大学 理工学部 電気電子情報工学科"Ultra-high Definition/Wide-color-gamut Standard Test Sequences: Series
A" by Ichiro Matsuda (Tokyo University of Science, Noda)

628 （112）

像度版 11 種，4K 解像度版 10 種となっています．また，頒布用の HDD には，上記解説書の他に，ARIB で策定され映像情報メディア学会誌 Vol. 70, No. 4, pp. 628 〜 631（2016）

超高精細・広色域標準動画像 A シリーズてれび・さろん

No.1 電車 A（TrainsA）※8Kのみ

No.2 電車B（TrainsB）※8Kのみ

No.3 電車C（TrainsC）※4Kのみ

No.4 高速道路（Expressway）

No.5 製鉄所（SteelPlant）

No.6 けんか祭り（Festival）

No.7 桂川（River）No.8 楓（JapaneseMaple）

No.9 舞妓（Maiko）

No.10 和傘（Umbrella）

No.11 十二単（LayeredKimono）

No.12 気動車（Railcar）※参考画像

図 1 各シーケンスの名称とキャプチャ画像

た「UHDTV マルチフォーマット・カラーバー」7）の静止画

利用目的に応じてシーケンスを選定する際の参考にしてく像データ（TIFF 形式 2 枚）も収録しています．

ださい．

図 1 に 8K 解像度版（No.3「電車 C」のみ 4K 解像度版）の各シーケンスについて，評価映像の先頭部分をキャプチャ

4．計算機環境での利用法
先に述べた通り，各シーケンスはフレームごとに独立し解像度版の画像の左端にイメージセンサの動作不良によるた連番 DPX ファイルとして記録されています．DPXノイズが認められたため「参考画像」の扱いとなっています．

フォーマットは業務用ノンリニア編集機や映像再生サーバ

先頭の 2 フレーム分を解説書とともに本学会の Web ペー

での採用例が多く，映像制作の現場では一般的になりつつジ（http://www.ite.or.jp/content/chart/の「テストありますが，Windows などの PC 環境では必ずしもメチャート」よりアクセス）で公開しており，ファイルフォージャーなフォーマットとはいえません．また，DPX に対マットの事前評価などに利用することができます．

応していると称しているソフトウェアでも，本標準動画像また各シーケンスがどのような評価に適しているかをまとのような 12 ビット深度の画像データはサポート外の場合めた表を，解説書から抜粋して掲載しました（表 2，表 3）．

があるので注意が必要です．以下では，筆者の環境で本標（113） 629

TV Cafeした画像を示します．このうち，No. 12「気動車」は，8K

てれび・
さろん

表 2 評価項目と対応するキーワード

CC 2015\Plug-ins）にコピーします．同 zip ファイルに

静止解像度

・輝度解像度（垂直，水平，斜め） ・色解像度

は After Effects, Premiere Pro 用のプラグインも含まれ

動解像度・動きボケていますので，これらのソフトウェアをご利用の方は同様

階・γ特性（全体のトーン） ・明部/ 暗部のディテールにインストールしてください．Mac 版のプラグインも同調

・黒再現性（黒つぶれ，黒浮き）Web ページ（http://fnordware.blogspot.jp/2012/

・白再現性（白つぶれ，白飛び）
色調06/dpx-plus.html）からダウンロードすることができます．

・色再現性 ・色にじみ ・色温度（白バランス）

ディジタル処理

・偽輪郭 ・量子化歪み ・ブロック歪み

4.2による劣化・リンギング ・折り返し歪み ・クロマキー処理

ImageMagick

ImageMagick は，Linux, Mac, Windows などのクロ

動き適応処理・動き検出 ・動き補償

臨場感

・実物感 ・没入感

広色域

・表色系の比較 ・色再現，色域変換

スプラットフォームで動作するオープンソースの画像処理ツールです 8）．画像ビューアの display（Windows 版ではimdisplay），フォーマット変換の convert など，コマンドラインから利用可能なツール群が用意されており，筆者が試したバージョン 6.9.3 では，問題なく本標準動画像の表 3 各シーケンスの主要評価項目
評価項目
No.
名称

静止
解像
度

1電車A

2電車B

◎

3電車C

○

4

高速道路

5

製鉄所

6

けんか祭り

動解像
度階色調調

◎○

○

楓

9

舞妓

10

和傘

○

11

十二単

○

12

気動車

○

して開発されているため，初心者にはややとっつきにくいと感じられるかもしれませんが，多機能かつ無料で利用で◎て損はないでしょう．詳細は公式ページ（http://www.

◎○
◎

○

imagemagick.org/）をご覧ください．
○

◎

○

○

◎◎

◎

◎

○
○

FFmpegFFmpeg は，オープンソースで開発されている音声・動○○◎○

ImageMagick 同様，Linux, Mac, Windows などのコマ

◎◎

4.3

画 像 符 号 化 ツ ー ル / ラ イ ブ ラ リ ー の 総 称 で す 9 ）．
ンドラインで動作するツールが提供されていますが，非常○○はバッチ処理や他のプログラム言語からの呼び出しを想定

○◎
○

広色域

○

◎桂川

臨
場
感

きるツールですので画像処理に興味のある方は知っておい◎

8動き適応処理
◎

○

7にデよィ
るジ
劣タ化ル
処
理

DPX ファイルを扱うことができました．ImageMagickに多くのコーデックをサポートしていることから，GUI を○○◎◎非常に評価に適する． 〇評価に適する．

備えた動画像変換ソフトウェアのバックエンドとして利用されることもあります．入力形式として連番 DPX ファイ
ルもサポートしており，本標準動画像を PC 環境で再生可能なムービファイルに変換することが可能です．図 2 は，準動画像の DPX ファイルを扱うことができたソフトウェ

H.264/AVC のコーデックである x264 を用いて解像度アを紹介するとともに，表色系の違いに関する注意点につ960 × 540 画素，YUV 4:2:0, 30 Hz, 1 Mbps の動画

いても触れたいと思います．

ファイルを生成するコマンドの例を示しています．各コマ

4.1

Adobe Photoshop

商用の画像編集ソフトの代名詞ともいえる Adobe 社のPhotoshop は，非常に多くの画像形式をサポートしておンドラインオプションの意味は，公式ページ（http://ffmpeg.org/）に用意されているドキュメント群やインターネット上の各種解説ページを参照してください．

り，DPX フォーマットもその中に含まれます．しかし，

4.4

表色系の違いに関する注意点

筆 者 が 試 し た バ ー シ ョ ン（ W i n d o w s 版 A d o b e

本標準動画像の名称には「超高精細」と並んで「広色域」とPhotoshop CC 2015）では，12 ビット深度の DPXいう言葉が使われています．これは，UHDTV に関するファイルを読み込むことができませんでした．そこで調査

ITU-R 勧告 BT.2020 では，従来の高精細度テレビジョンしたところ，無償公開されているサードパーティのプラグ（HDTV: High Definition Television）のスタジオ規格でイン DPX Plus をインストールすれば良いことがわかりました．具体的には，Windows 環境の場合，以下の Web

TV Cafeページの Win と書かれたリンクからダウンロードした
zip ファイルを解凍し，同梱の ReadMe.txt ファイルの内容にしたがって，32 ビット版または 64 ビット版のプラグイン（DPX Plus.8bi）を適切なディレクトリ（筆者の環境では C:\Program Files\Adobe\Adobe Photoshop
630 （114）

ffmpeg -r 60 -i a01_TrainsA_8K%5d.dpx -vcodec
libx264 -pix_fmt yuv420p -s 960x540 -r 30 -b:v 1000k
a01_TrainsA_8K.mp4図2

FFmpeg による動画ファイル生成の例
映像情報メディア学会誌 Vol. 70, No. 4（2016）

超高精細・広色域標準動画像 A シリーズ

ある ITU-R 勧告 BT.709（Rec.709）10）と比較して，色域いと感じる方もいるかもしれません．ITE と ARIB の合同が大幅に拡大された表色系を採用していることに由来しま

作業グループはこの点を認識しており，新たに撮り下ろしす．しかし，現状では BT.2020 の表色系に対応したディた映像素材による超高精細・広色域標準動画像の拡充を予スプレイやカラーマネジメントシステムはまだ少なく，定しています．本標準動画像が「A シリーズ」と冠している

DPX フォーマットでの扱いも未定であることから，今回理由はここにあります．近日発刊予定の「B シリーズ」に是配布した連番 DPX ファイルのヘッダ部において，色域を非ご期待ください．

示す Colorimetric のコードは 0（User Defined）と設定して PC 環境で各シーケンスを表示した場合，BT.2020 対応のディスプレイを使用しない限り正しい色再現とはならないことを意味しています（全体的に彩度の低い画像となってしまいます）．従来のディスプレイで可能な限り本来の色を再現するには，画像信号の表色系を BT.2020 から BT.709 に変換しておく必要があります．この変換アルゴリズムについては，文献 1）の解説を参考にしてください．
なお，本稿を執筆するにあたり，上記の表色系変換アルゴリズムを実装した DPX 形式から PPM 形式への画像コンバータ，および Windows で動作する 4K･8K 動画像の簡易ビューアを作成しました．これらのプログラムは，本稿に連動した Web コンテンツとして公開しております
ので，興味をお持ちの方は本学会の Web ページ「テストチャート」のメニューからアクセスしてみてください．

5．むすび
本稿で紹介した「超高精細・広色域標準動画像 A シリーズ」は，4K･8K の技術開発に欠かせない標準動画像を一刻も早く供給したいとの考えに賛同いただき，NHK 放送技術研究所より特別に素材映像の提供を受けて発行に至りました．使用許諾を頂いた日本放送協会ならびにご協力いた
だいた関係各所の皆様にこの場を借りて感謝いたします．

（2016 年 3 月 29 日受付）

〔文ています．このことは，上で紹介したソフトウェアを介してれび・さろん献〕

1）松田一朗，正岡顕一郎，池川秀彦： 私の研究開発ツール：超高精
細・広色域標準画像 ，映情学誌，68，8，pp.643-647（Aug. 2014）
2）Rec. ITU-R BT.2020: "Parameter values for ultra-high definition
television systems for production and international programmeexchange"（Aug. 2012）3）T. Yamashita, R. Funatsu, T. Yanagi, K. Mitani, Y. Nojiri and T.
Yoshida: "A camera system using three 33-megapixel CMOS imagesensors for UHDTV2", SMPTE Motion Imaging Journal, 120, 8,pp.24-31（Nov. 2011）4）T. Yamashita and K. Mitani: "8K extremely-high-resolution camerasystems", Proceedings of the IEEE, 101, 1, pp.74-88（Jan. 2013）
5）SMPTE ST 268:2014: "File format for digital moving-pictureexchange（DPX）"（Nov. 2014）
6）映情学，電波産業会： 超高精細・広色域標準動画像― A シリーズ解説書 （2016）
7）ARIB STD-B66 1.1 版： UHDTV マルチフォーマット・カラーバー（2015）
8）高橋克彦： 私の研究開発ツール： ImageMagick ，映情学誌，61，12，pp.1725-1728（Dec. 2007）
9）筒 口 拳 ： 私 の 研 究 開 発 ツ ー ル ： FFmpeg", 映 情 学 誌 ， 64， 3，pp.315-317（Mar. 2010）10）
Rec. ITU-R BT.709: "Parameter values for the HDTV standards for
production and international programme exchange"（Apr. 2002）

ま つ だいちろう

松田一朗

1996 年，東京理科大学大学院理工学研究科博士後期課程修了．同年より，東京理科大学理工学部電気工学科に勤務し，現在，同大学電気電子情報工学科教授．当会テストチャート小委員会主査．正会員．

このような経緯から，従来の標準動画像と比較して，今回収録したシーケンスの絵柄はややバリエーションが少な

TV Cafe（115） 631