平成 26 年 2 月 12 日

モバイルタイルドディスプレイの開発
電気通信大学 情報・通信工学専攻 成見研究室

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1 背景と目的
近年では高解像度・大画面のディスプレイが多く見られるようになり，地上デジタル放送や Blu-rayDisc のような大容量記憶媒体の普及などにより大型ディスプレイに適した高解像度映像コンテンツが提供されるようになっている．またこ安枝 光てしまうといった問題が発生する．

2.2 関連技術・既存研究
ここではタイルドディスプレイを実現するためのいくつかのアプローチについて比較する．

1. GPU

れらを用いたマーケティングの方法としてデジタルサイネーハードウェアを用いたタイルドディスプレイを構築すジや液晶モニターサンドイッチマンなどが考案されている．

る既存技術の 1 つとして GPU による実現方法がある．

だが大型ディスプレイは製造コストや市場規模の観点から考OS のデスクトップを広く使うだけなら低価格の GPUえると，所有するには問題があるのが現状である．

や USB ディスプレイアダプタなどで画面数を拡張する

この問題を解決する手法の一つとしてタイルドディスプレことが出来るが，外枠のズレの補正や動画再生までサイシステムが挙げられる．タイルドディスプレイシステムとポートしようとすると高価な GPU（例えば NVIDIA 社

は，複数の小さなディスプレイを格子状に並べることで 1 つの Quadro など）を使用しなければならない．今回はスの大きなディスプレイとして見せる技術である．本研究ではマートフォンなどから直接出力したいため，GPU を介

この技術をモバイルディスプレイに流用し，持ち運びが容易する方法は適さない．

な軽いタイルドディスプレイを開発し，スマートフォンから2. SAGE[1]コンテンツを出力することで歩きながら大画面を使えるようソフトウェアを使ったタイルドディスプレイの既存研にする．また，広告などを映し出すことで歩くデジタルサイ

究の 1 つとして SAGE （Scalable Adaptive Graphical

ネージや液晶モニターサンドイッチマン等の応用を考えてEnviroment）が存在する．このソフトウェアはフリーいる．

で公開されているのでコスト面では問題がない．また，

2 モバイルタイルドディスプレイ
本節では，タイルドディスプレイを実現するために解決すべき問題点や既存研究について述べる．

2.1

問題点

タイルドディスプレイを実現するにあたって問題点がいく
つか存在する．

1. 画面の歪み
通常の OS から画面が出力される場合，OS はディスプレイの液晶部分のみを認識して出力するため，ディスプレイの外枠が考慮されず，歪んだ画面が見えるようになってしまう．これは映し出される映像によっては顕著に現れ，非常に不自然な映像に見えてしまう．

2. 同期ズレ
それ程動きがない画像だと人の目にはあまり認知されない程度のものだが，動きの大きい場面や近年普及してきた立体映像を見る時に問題になってしまう．現在主流の立体映像の提供方法である液晶シャッター方式では，右目用と左目用の映像が切り替わり，それに同期して視聴者が装着しているメガネのシャッターが切り替わることで立体視を提供している．よって同期に不具合が発生す
るとその部分がぼやけて見えたり立体の凹凸が逆になっディスプレイの外枠を考慮して画面表示をすることができ，繋げるディスプレイの数に制限がないため，ディスプレイの拡張に優れる．しかしながら，ピクセル情報をネットワークを通じてやりとりするために各ディスプレイの同期が取れず，動画や立体映像を流した場合に問題が生じる．SAGE 以外にもソフトウェアをインストールすることでネットワーク経由でスマートフォンの画面をリモートの PC で見られるようにする技術も存在する
が，ディスプレイ間の同期ズレの問題は解決できない．

3. FPGA細川 [2] は FPGA（Field Programmable Gate Array）を用いてタイルドディスプレイを安価に実現した．FPGAは製造後でも回路の書き換え可能な集積回路であり，回路の開発コスト・期間を小さくすることができ，柔軟性の高い機能を持たせることが可能である．縦横の両方向に対して外枠の除去及びそれに伴う拡大機能を持ち，入力信号を基準とした同期信号を利用し，各ディスプレイに対して同じタイミングで画面を出力する機能が備わっている．今後の課題としてより高精度な拡大機能の実装と高画質な入力に対応するといった点が挙げられていた．モバイルタイルドディスプレイに対応するためには画面出力の回転機能が必要となるが，回転機能は有していない．

図1

システム全体図表1

図2

実際の使用状況

32 型テレビの性能の例（価格.com 2014 年 1 月 27 日調べ）

製品名REGZA 32J7

東芝

Smart TV 32LS3500
LG エレクトロニクス

モバイルタイルドディスプレイシャープ

AQUOS LC-32H10SONY

BRAVIA KDL-32W600A

メーカー
最安価格

35,365 円
8.7kg
65W

46,500 円
7.7kg
72W

54,800 円
8kg
81W

37,800 円
9.1kg
60W

約 150,000 円

重量消費電力3 モバイルタイルドディスプレイシステム

7.4kg
50W

3. 解像度の固定ディスプレイの解像度を上手く認識できずにディスプレ

本研究では細川の研究を拡張することによってモバイルタ

イに正しい解像度で出力出来ない場合がある．PC で出イルドディスプレイを実現した．タイルドディスプレイの主力する場合には PC 側で出力する解像度を選択するこな問題点である「画面の歪み」と「同期ズレ」に関しては細とが可能だが，スマートフォンではそのような機能がな川の研究で解決されているので，モバイル化するにあたってい．そのため使用するディスプレイの解像度を出力するの必要な機能を実装した．システムの全体図は図 1 のようにように FPGA 側で解像度を固定する必要があった．今なる．

回は使用するデバイスの関係から 1280×720（720p）の

1. 画像の回転液晶テレビに比べてモバイルディスプレイは種類が少ないために外枠の幅が上下左右で均一なタイプを選べないことが多い．今回使用したディスプレイも上，右，左，解像度に固定して出力するようにし，解像度の固定にはEDID を用いて行った．

4 まとめ

下の順に幅が太くなっている（図 2）．そのため単純に並本研究ではモバイルディスプレイと FPGA を用いて 2 × 2

べただけではディスプレイの外枠による歪みが酷くなっのモバイルタイルドディスプレイシステムの実現に成功したてしまう．ディスプレイの外枠が太くなっている部分を（図 2）．同程度の 32 型テレビとの性能比較は表 1 の通りで避け，細い部分を内側に集めることによって物理的に外ある．また，バッテリの持続時間は 4 時間程度であった．

枠の太い部分をなくし，回転してしまった出力画面を正常に出力するように FPGA に回転機能を実装した．

2. 音声信号の除去
スマートフォンから出力映像を HDMI 端子を使って出利便性での今後の課題としては持続時間を長くすること，重量をもっと軽くすること，組み立てを簡単にすることといった課題がある．しかしこれらはデバイスに依存する部分が大きいので，今後のデバイスの進化に期待する．

力しようとした場合，音声信号が含まれるが，細川の研

機能面での今後の課題としては，高解像度や任意の解像度

究では DVI 信号を前提としているため音声信号が含まへの対応，高精度拡大，90 度回転といった課題が残った．

れることを想定していなかった．HDMI 信号の音声出力を OFF にすることが出来れば FPGA で映像を正し参考文献

く認識できるのだがスマートフォンにはそのような制御[1] SAGE http://www.sagecommons.org/が出来ない．このため，FPGA 側で音声信号を除去す[2] 細川大樹 『FPGA を用いたタイルドディスプレイシスる機能を実装した．

テムの開発』電気通信大学 情報工学科 成見研卒業研究（2012）