～夢を夢見て～

デジタル放送への道

吉野 武彦
高柳健次郎賞受賞記念講演
2019年1月18日

本日の講演内容

1. テレビジョン放送の夜明け
2. 世界一の技術を目指して
ハイビジョン放送 静止画放送 衛星放送

3. デジタル放送の開発へ
4. 衛星デジタル放送
5. 地上デジタル放送
6. 夢は続く
4K/8Kスーパーハイビジョン 立体テレビ
AI ５G他
1１．テレビジョン放送の夜明け

2テレビの父・高柳健次郎氏
 若いころから遠方の光景が目の前で再現できればという 『無線遠視法』 を空想。

テレビの父

 1925年 3月22日 ラジオ放送開始
 1926年12月25日
片仮名の『イ』の字をブラウン管に映すことに成功。
走査線40本。

高柳健次郎氏（1899-1990）

 1937年
放送技術研究所に招聘。

イの字を映したブラウン管

イの字を撮影した装置

3

技研で本格的なテレビ研究に着手
1940年の東京オリンピックを目指して1930年本格的なテレビ研究に着手
オリンピックのテレビ放送を計画
1939年5月13日実験放送の実施

技研（砧）
▽13km
放送会館（内幸町）
100mのアンテナ鉄塔
テレビ自動車と呼ばれた中継車
4

幻の東京オリンピック

世界一級の水準
走査線

441本

フレーム数

30fps

第二次世界大戦の激化

東京オリンピックの中止

5

テレビ本放送開始へ
 1946年 技研で研究再開
 1948年 戦後初のテレビ公開実験（各地の展覧会、博覧会に出展の要望）
 1950年 放送開始25周年記念事業『全国巡回ラジオ列車』『日本独自の技術で実験放送』

 1953年2月1日
NHK東京テレビジョン局が本放送開始
 1953年8月23日
日本テレビ放送網が本放送開始
6

テレビ普及のきっかけ
 1959年4月 皇太子のご結婚
1958.5（100万突破）
1959.4（200万突破）
 テレビ・冷蔵庫・洗濯機
・・・三種の神器 テレビが放送の主役になる
 1960年 カラーテレビ本放送開始

皇太子殿下・結婚パレード

7

世界に追いつけ、追い越せ
開・閉会式と一部競技をカラー放送

・スローモーションVTR・ヘリコプター自動追尾装置（マラソン中継）・防振装置つき移動撮像車
・手持ち小型カメラ・接話マイク・分離輝度二撮像管式カラーカメラ（白黒でも画質が落ちない）-東京オリンピック-

世界初、衛星による中継

新兵器

分離輝度二撮像管式カラーカメラ

接話マイク

8

東京オリンピック

9

２．世界一の技術を目指して

10放送技術のトップランナーとして『追いつけ、追い越せ！』から『世界一の技術』へ
これまでにない世界一の放送をめざした３大テーマ

ハイビジョン放送
静止画放送衛星放送
11

2.1 ハイビジョン放送

12

放送技術のトップランナーとしてハイビジョン テレビをより高画質、高音質に！
 まるでその場にいるような臨場感をリビングへ！

1964年 ハイビジョンの研究開始
13

ハイビジョン世界統一規格に
ハイビジョン

標準テレビ

走査線数

1125本

525本

アスペクト比16 : 94:3

1964年

高品位テレビに関しての研究着手

1970年
1978年
1985年

高品位テレビ初公開
実験用放送衛星『ゆり』による伝送実験
高品位テレビの愛称を『ハイビジョン』と命名
CCIRに日米加統一スタジオ規格勧告提案

1986年
1989年
1990年
1991年

CCIR総会（ドブロブニク）で勧告採択ならず
ハイビジョン定時試験放送開始（1日1時間）
ITU-R勧告709成立（1125,1250併記）
ハイビジョン試験放送拡大（1日8時間）

1994年
2000年

ハイビジョン実用化試験放送開始
ITU-R勧告709改訂・1125本方式に世界統一
14

2.2 静止画放送
私が技研に転勤したのは1970年6月
私に与えられたテーマは静止画放送の音声の伝送方式
音声をデジタルで伝送することを提唱
15

2.2 静止画放送の研究～ 音声はデジタル ～フレーム時分割静止画信号の概念図

16

2.2 静止画放送の研究～ 音声はデジタル ～ 静止画放送の主要諸元
 音声はデジタル・当時としては画期的 ビットレートはテレビ伝送路の特性偏差とカラーサブキャリアとの整数比を考慮
 このビットレートは文字多重放送でも使用

17始まった未来（1980年頃放送）

18

2.2 静止画放送の研究～ 音声はデジタル ～ 実験用中型衛星ゆりを用いて信号伝送実験
 本方式が実用化可能であることを確認
 実用には至らず
多チャンネル多番組の特徴



映像静止画



音声

品質不十分



画像記録はＣＣＤメモリー・当時としては画期的

静止画放送用番組送出実験システム(1976)
静止画放送受信機(1979)19

2.3 衛星放送

20

2.3 着々と進む放送衛星計画
 1972年

NHK 郵政省に実験用放送衛星を1976年を目途に打上げ要望
郵政省宇宙開発委員会に実験用中型放送衛星の打上げを要望
NHK小西博士 立体平面回路でNF4.5ｄBの受信機開発
衛星放送の直接受信に目途 1974年 宇宙開発委員会 実験用中型放送衛星を1976年度に打上げを決定
その後1977年度に変更
 1977年 世界無線通信主管庁会議、日本に8チャンネル割当
BS受信コンバータ

21

2.3 着々と進む放送衛星計画
 1978年 4月に実験用中型放送衛星ゆりを打上げ
出力100w、2チャンネル、寿命3年
 1978年 7月より郵政省、宇宙開発事業団、NHKが共同で3年間様々な実験 1984年 実用衛星BS-2aを打ち上げて世界初の直接衛星放送を計画

実験衛星ゆりデルタ140号機による実験衛星ゆりの打ち上げPhotos © JAXA

22

３．デジタル放送の開発へ

23

「デジタルハイウエー放送システム」
 1980年夏
 技研に転勤して早10年が過ぎようとしていた。
 研究者としての自立に不安も感じ始めていた。
 次期研究テーマの提案に向け苦悶を繰り返した末、一つのアイデアがひらめいた。
 それは、音声情報だけでなく、画像、文字、データなどあらゆる情報をデジタル化して一つの放送波で伝送すると云うアイデアである。そうすればテレビとか、ラジオとかのメディアの境界が無くなって全く新しいメディアが誕生する。

24

「デジタルハイウエー放送システム」
 この構想にめぐり合ったのは通勤電車の中であったが、この構想の面白さに興奮して心臓の鼓動が早鐘のようになり、下車駅を通過したのも知らずにその先の発想を空想していたことをはっきりと覚えている。わたしはこの構想を「デジタルハイウエー放送システムの構想」として研究テーマとするよう提案した。
 研究室の先輩、仲間は「面白い発想だね」と言ってくれた。私はこの日以来この構想で頭の中がいっぱいになっていった。
 研究室の仲間と議論を重ね、1981年、「統合デジタル放送（その後ISDBと称される）」としてその可能性の調査研究を開始したが本格的な研究はずっと先の事と考えていた。

25

「デジタルハイウエー放送システム」

アメリカ・ゴア副大統領が提唱した「情報スーパーハイウエー」構想よりだいぶ前
26「デジタルハイウエー放送システム」

27

「デジタルハイウエー放送システム」
しかしその実現はだいぶ先の事と思われていた一方で衛星放送の計画は着々と進んでいた28

突然訪れた転機 1981年秋
 実用衛星BS-2によるテレビ衛星放送の開始は1984年と決定 1980年から電波技術審議会で急ピッチで放送方式を審議
 音声は主音声副音声に独立した二つの音声副搬送波を用いる方式を検討
 ヨーロッパでMAC方式の検討が進み、音声信号のデジタル化の方向が明らかになったため1981年秋に急遽音声デジタル方式の研究がスタート
 私も急遽このプロジェクトに参加することになった。私の担当は信号伝送方式である。
 衛星放送開始から逆算すると電波技術審議会の答申は1982年12月→1982年春には電波技術審議会に方式提案、夏ごろまでは審議会の場で実証実験を行う必要がある。
 方式提案を行う前までには部内で実証実験を済ませておく必要あり 私はこの無謀とも思える研究に気持ちが奮い立った。それは、静止画放送の研究で培ってきたデジタル伝送の技術が活用できる。何よりもデジタルハイウ
エー放送の基礎研究になると考えたからである。

私に与えられた期間は半年。失敗は許されない。

29

統合デジタル放送（ISDB)へ
衛星放送のデジタル音声で第一歩•課題１ 開発期間の短縮
 一部はメーカ依頼、残りは自分で回路設計し所内で製作。
 受信機のIC開発期間も短いため単純なシステムがよい。
 静止画の音声伝送の経験からポイントは誤り制御。衛星放送でCNが下がれば画質も下がるので多少のノイズは許される。低CN比でも内容が聞き取れることが大事。
 結果として誤り訂正は軽くして音声符号化方式に誤りに強い準瞬時圧伸を採用。準瞬時圧伸方式。
 ハードの製作調整には時間が掛かるため可能性のある5方式の検討と試作を同時進行。
30

提案した５方式訂正方式①
SEC・DED②DEC・TED③クロス
SEC・DED④クロス
DEC・TED⑤SEC・QED

符号構成(63,56)(63,50)(127,119)(119,111)(127,112)(112,97)(63,50)

効率(%)

89

79

87

76

79

4×10-3

1.1

1.7

0.7

1.0

2.1

6×10-4

2.0

2.5

1.7

2.3

3.0

1×10-6

3.3

4.2

4.1

5.1

4.8

簡単

やや複雑

やや複雑

複雑

簡単

CN改善率
(dB)
回路

SEC・DED:単一誤り訂正、二重誤り検出
DEC・TED:二重誤り訂正、三重誤り検出
SEC・QED:単一誤り訂正、四重誤り検出

受信CNが低下した場合の映像と音声のバランスと、データ容量を多くして将来の拡張に備える観点から、方式①を採用
31

統合デジタル放送（ISDB)へ
アナログ衛星放送のデジタル音声で第一歩•課題２ 音声の品質はアナログ方式を上回る
 Aモードに 32キロサンプル 14-10準瞬時圧伸PCM
 Bモードに 48キロサンプル 16ビット直線PCM(レンジビットつき）•課題3 柔軟性、拡張性を兼ね備える 放送番組によってA,Bモードを指定して放送できる。データ多重エリアを確保することでさまざまな付加サービスが可能。

32

統合デジタル放送（ISDB)へ
アナログ衛星放送のデジタル音声で第一歩 年末年始の休み中もひたすら自宅で回路図作成
時間との戦いを楽しんだ 静止画放送で蓄積したデジタル伝送技術が大いに役立った
 1982年5月の技研公開で試作器を展示
皆様の御賛同を得て標準方式に採用された

33

実用衛星への挑戦と失敗
78
BS

80

82

84

1978.486

88

90

1984.1

BS-2b
アリアン

94

96

A系R系
TWT不具合1982.1BS-2a92

98 2000 0208

1986.2

1991.101012

14BS-2100W 2ch、5年

1989.4発生電力一部異常

BS-2X × 1990.21998.4

BS-3aBS-3H ×1991.4

アトラス

BS-3b1991.8

1998.11

BS-3N

BSAT-2120W 4ch、10年066ヶ月遅れで打ち上げ
姿勢制御系異常1990.8BS-3120W 3ch、7年0484.586.12 87.7

89.6

1
波
試
験放送実
施

2
波
試
験放送実
施

本
放送開始

24時
間
放送実施

1994.7

BSAT-1a1997.4

BSAT-1b
94.11
ハイ
ビジ
ョ
ン
実用化
試
験放送開始

BSAT-1
106W 4ch、10年

1998.4

BSAT-2a2001.3

BSAT-2b ×2001.7
BSAT-2c

アリアン

2003.600.3 00.9 00.12.1.
B
S
デジ
タル

実
験放送開始

試
験放送開
始

本放送開始

34

統合デジタル放送（ISDB)の本格検討開始
1982年 ISDB統合デジタル放送の提唱（Integrated Services Digital Broadcasting）

35

統合デジタル放送（ISDB)の本格検討開始
電気通信技術審議会の諮問
 1983年3月に電波利用の長期的展望が諮問され広く新しい電波利用の形の提案が求められた。（1984年7月答申）
 NHK内で議論の末全デジタル放送システムの概念を統合デジタル放送として提案した。郵政省の担当の飯田 清さんのアイデアでISDBと命名。
 1985年ISDBがCCIRに研究課題として提案し採択された。
 1988年7月 渋谷の放送センターに転勤
研究の一線から離れることに途方もない寂しさを覚えた 1990年衛星ISDBの本格的研究開発を開始
 この間種々の方式を試作実験
 1993年5月衛星ISDB伝送方式の初期バージョンを初めて公開
36

デジタル化への日本の動き
BS放送への適応の是非を議論
 1993年“衛星放送はアナログのままチャンネル増”
当時の放送界全体としての声 1993年5月 「衛星放送技術の長期ビジョンに関する研究会」
 １２GHｚ帯でのデジタルHDTV放送がMUSE程度の画質の放送が行えるか否か十分な見通しがない。
 他の周波数帯の開発も含めて検討を行う必要がある。

 1993年5月 電監審答申「BS-3後継機の段階における衛星放送の在り方」“放送方式はMUSE、NTSC方式で多チャンネル放送方式は導入しない”
 1994年2月 郵政省の江川局長「世界の流れはデジタルになっている」(いわゆる江川発言)
 流れは一気にデジタル化に 発言の背景 米国のデジタル地上放送の方式であるATVの規格の議論
 ハイビジョンを含むMPEG-2の圧縮方式の進展371994年2月23日朝日新聞朝刊38

デジタル化への日本の動き
衛星放送はデジタル化の方向 1994年 「マルチメディア時代における放送のあり方に関する懇談会」設置
 1995年 7月同懇談会報告 2案併記
A 従来通りアナログ路線
B デジタル方式を含む放送方式の中から放送事業者が選択可能な環境整備を図る

 1996年8月 「衛星デジタル放送技術検討会発足」
このときの問題 デジタルハイビジョンの画質の問題
 デジタルのチャンネル数の問題

 1996年12月 「衛星デジタル放送技術検討会」報告“2000年頃には1中継器で2チャンネルのデジタルHDTV放送が技術的には可能”“受信機も2000年ごろにはHDTV対応が可能”

39

４．衛星デジタル放送40

チャンネルの数が足りない この時点で日本に割当てられたBSチャンネルは８。
 既にアナログで４使用 ⇒ デジタルで使用できるのは残り4 デジタル放送に参入する事業者は７～８⇒ 明らかに使用できるチャンネルが不足
 問題解決の鍵１：トレリス変調方式の導入(1.5b/s/Hz→2b/s/Hz)
 問題解決の鍵２：帯域幅拡大(27MHz→34.5MHz:WRC2000で日本のチャンネルプランに盛り込む)⇒ 衛星1チャンネルで２つのハイビジョン番組が放送可能
NHK-S1NHK-HDWOWOWNHK-S2

D

D

A

A

A

A

D

D

１

３５

７９１１

１３

１５

１７１９２１２３41

デジタル化への日本の動き
衛星放送はデジタル化の方向
動き予測技術とDCT技術を組合せたMPEG-2画像圧縮により20Mbs程度で放送用として十分な画質を得ることが出来るようになった。

 1998年2月 電通技審BSデジタル放送方式を答申(帯域幅は、27MHz / 33MHz / 34.5MHzの三種類)
 1997年2月 「BS-4後発機検討会」“BS-4後発機の段階での放送方式はデジタルHDTV方式を中心とするデジタル方式が適当”

42

BSデジタル放送方式の概要
帯域幅
伝送容量(1中継器当たり)
伝送路
主信号
符号化
主信号の誤り訂正

34.5 MHz
約52 Mbps (TC8PSK)TC8PSK (2/3), QPSK (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8), BPSK (1/2)の内、最大4種類
内符号: 8PSK→トレリス; QPSK, BPSK→畳み込み

外符号 RS(204,188)

主信号のエネルギ拡散

15次 M系列 (X15+X14+1) SF(8 frames)単位

主信号インターリーブ

8x203 バイトブロックインターリーブ スーパーフレーム方向

TMCCBPSK 変調、畳み込み符号(r=1/2)、RS(64,48) 15次 M系列 (X15+X14+1)

バースト信号
ロールオフ率BPSK信号を203シンボル毎に4シンボル挿入
0.35
MULTI-2
MPEG-2 Systems
MPEG-2 Video
有効画素数
アスペクト比1080i
1920x1080
16:9
480p
720x480
16:9480i
720x480
16:9, 4:3
720p
1280x720
16:9(1080p)1920x1080
16:9
MPEG-2 Audio (AAC)

スクランブル
多重化
情報源
映像符号化
映像フォーマット

音声符号化

I/PI
P
IP
P43

本格的ISDBの実現へ
放送開始まで２年半
 関係者一体の夜に日を注いだ作業の開始：
規格の細部の詰め、制作・送出設備の整備など
 データ放送方式：この時点では未定
1999年7月：デジタル放送システム委員会が承認
 データ放送方式をXML方式にする
 データ放送方式は民間規格とする

 1999年：BSデジタル受信機テストセンター協議会発足
 2000年：1125方式世界統一規格成立
 2000年3月15日：BS-3Nによる受信機テストのための実験放送開始(テストセンター) 2000年8月：シドーニーオリンピックをハイビジョン中継
 2000年8月：「シドニーへのもう一つの挑戦」インタビュー受ける
 2000年9月：試験放送開始(NHK,WOWOW)

44

「シドニーへのもう一つの挑戦」インタビュー（２０００年８月放送）

45

BSデジタル放送各社一斉開始
 2000年12月1日ついに開局
 HDTV 7チャンネル、SDTV 3チャンネル、音声、データ放送が一斉に放送開始
 関係した技術者は誰もがこの日を待ちわび大きな感動を覚えた46

BSデジタル放送開始（2000年12月）

47

５．地上デジタル放送

48

地上デジタル放送の多様な受信携帯
移動中でも画像の乱れなく視聴できます

いつでもどこでも携帯端末で視聴できます

リビングで大画面で視聴できます

固定受信

移動受信（低速）

移動受信（高速）

日本方式

○○

○

欧州方式

○○

△

米国方式

○△×49

地上デジタル放送サービスの特徴～よりきれいに、より深く･便利に、どこにいても～

ハイビジョン放送を中心とし、デジタル放送の特性を生かした放送を実施
6MHz の周波数帯域（13のセグメント）
携帯端末向けサービス「ワンセグ」

 ハイビジョン放送、マルチ放送を、地域放送でも実現

ハイビジョン

データ放送

標準テレビ

標準テレビ

標準テレビ

データ放送

データ放送

データ放送

高画質TV

 地域に密着したきめ細かなデータ放送と、インターネットも利用できる双方向サービス
 携帯受信端末向けサービ
スの実施

標準テレビ
データ放送

データ放送

50

地上デジタル放送の検討経緯
 1997年6月

地上デジタル懇談会発足

 1998年10月

地上デジタル懇談会答申
2003年末東京・大阪・名古屋の三地域でデジタル放送開始
2006年末までに全ての都道府県庁所在地で視聴可能
総務省 UHF １３～３２chを中心にチャンネル割り当て

 1998年12月

 2001年7月

アナ変の要対策所帯 約１０００万
アナ変の要対策所帯 246万 経費８５２億円
共同検討委員会
全国デジタル放送推進協議会発足

 2001年10月

再調査の結果経費が2000億を超える

 2000年4月51地上デジタル放送の実現には日本独自の問題が52

アナログ周波数変更対策
B局（アナログ）
一次インパクト局

A局（デジタル）18,20,22,24,26
混信

18,20,22,24,26

30,35,37,39,41

C局（アナログ）
玉突き局

混信
混信無し

30,35,37,39,41

39,41,43,45,47
49,51,43,45,47

53

困難を極めたアナ・アナ変換54アナログ周波数変更対策の経費
2000.4.26
共同検討委員会

2001年11月
全国推進協議会
再調査

2002年8月
最終報告

対策局所数

418局所

888局所

801局所

対策世帯数

246万世帯436万世帯426万世帯（0.7万世帯）（35万世帯）（13万世帯）（CATV対策世帯数）

対策経費

852億円

2000億円超 約1800億円

55地上デジタル放送の実現には日本独自の問題が総務省
民放
NHK
３者の緊密な努力によって難問をクリア

全国地上放送推進協議会会長
北川 信 氏テレビ新潟放送網
56地上デジタル放送開始 2003年12月1日

57

６．夢は続く
４K・8Kスーパーハイビジョン
立体テレビ・AI・5G

58

8Kスーパーハイビジョン
任意の視距離でワイドで高精細な画面を楽しめる環境を提供する。これにより、視聴者はまったく新しい映像体験と新しいライフスタイルを得ることができる。
7680画素情報量はハイビジョンの16倍

4320画素1920画素1080
画素

視距離：3m
視野角：30度
視距離：3m
視野角：100度

 映像と音響に包まれた空間の実現
視野角：30度 → 100度
 グラビア印刷並みのきめ細やかな映像
 画面高の0.75倍の距離でキメの荒さが目立たない
59
59

8Kスーパーハイビジョン

総務省４K放送・8K放送 情報サイトより60

夢のデジタルスーパーハイビジョン放送へ

61

デジタルテレビは家庭の“ゲートウエイへ”AI

テレビはあらゆる情報のゲートウエイ

5G デジタルテレビは様々な伝送路からの情報を表示、利用する「情報社会のゲートウエイ」に
 AIを活用したコンシェルジェ・エージェント機能が充実
 1982年に提唱したISDBの完成は近い62

4K・8K本放送開始 2018年12月1日

63

感謝

 ISDB(デジタル放送）は20世紀の技術者からの21世紀の社会への贈り物
 開発に係わった全ての人々に感謝64