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テレビ放送(4k8k放送)

キーワード

4k8k、スーパーハイビジョン、視聴方法、右旋・左旋、ACASチップ、SDR、HDR、ITU-R、BT.709、BT.2100、解像度、ビット深度、フレームレート、色域、輝度(ダイナミックレンジ)、ガンマカーブ、PQ方式、HLG方式


4k8k放送

従来のテレビ放送は2k放送(フルHD、フルハイビジョン)でしたが、2018年末から、4k8k放送(超高精細度テレビジョン、スーパーハイビジョン)放送が始まりました。
 4kや8kはテレビの解像度(画素数)です。従来の2kの解像度は1,920x1,080ピクセルでしたが、4kは3,840x2,160で4倍、8kでは7,680x4,320で16倍の画素数です。
 2k放送と比べて、画素が増えて密度が高くなり、HDR技術により、各段に美しい映像になります。音声は、4k放送では5.1ch、8k放送では22.2chのサラウンドに対応し、臨場感が高くなりました。

4k8k放送の視聴

今後も2k放送は継続されるので、それだけを視聴するのであれば、これまでの環境を変える必要はありません。それとともに、4k8k放送4k8k放送の視聴するには、4k、8k対応の
 ・放送電波を受けるアンテナ
 ・高解像度のテレビ受信機
が必要になります。

アンテナ

2k放送では、地上デジタル:470-710MHz、BS:1032-1489MHz、110°CS:1595-2071MHzの周波数帯が使われていました。4k8k放送では、BSおよび110°CSの周波数帯が2224-3224MHzです。そのため、双方の周波数帯に対応したアンテナが必要になります。

BSおよび110°CS放送は、電波は衛星から円を描いて飛んできます。このとき、右旋回の電波と右旋回の電波があり、右旋、左旋といいます。
 2k放送では右旋でしたが、4k8k放送では、
  右旋;NHKおよび主要民法の4k放送
  左旋:NHKの8K放送、WOWOWやスカパーなどの4K放送
です。従来の右旋だけのアンテナでは左旋の放送は受信できません。

右旋放送は2150MHz以下、左旋放送は2150MHz以上になっています。2150MHzまでの右旋に対応しているアンテナならば、左旋以外の全放送を受信できます。

テレビ受信機

4k8k放送のためのチューナが必要いなります。最近の4k8kテレビではチューナが内蔵されていますが、放送開始以前に発売されたものにはチューナがなく、外付けチューナを取り付ける必要があります。
 2kテレビでもチューナを取り付けることにより視聴できます(HLG)が限定されるようです。また、画質はテレビ画素数に制約されるので、2kのレベルになります。

ACASチップ

契約者確認をする仕組みをCAS(Conditional Access System:限定受信機能)といいます。2k放送ではテレビにB-CASカードを挿入していましたが、4k8k放送ではそれに代わってACASチップになりました。テレビに内蔵する方式とACOS機能をもつ小さなモジュールを外付けする方式があります。

テレビに関する規格等

SDRとHDRはテレビの表示技術、BT.709やBT.2100はITU-Rによる国際規格ですが、
  2k=SDR=BT.709
  4k,8K=HDR=BT.2100
と解釈してよいでしょう。

SDRとHDR

ITU-R BT勧告

ITU(International Telecommunication Union:国際電気通信連合)は、電気通信に関する国際標準の策定を目的とした国連の組織です。その無線通信部門をITU-Rといい、無線通信規則の改正、無線通信の技術・運用の問題の研究、勧告の作成、通信で利用する周波数帯の割り当てなどを行っています。その勧告のうち、テレビの放送業務に関するものがBTシリーズです。

k8kの画像品質向上

          2k放送    4k,8K放送
  規格      BT.709   BT.2020     BT.2100
  解像度     フルHD  4k,8K    HD,4k,8K
  ビット深度   8bit   10,12bit  10,12bit
  フレームレート 最大60p 最大120p  最大120p
  色域      Rec.709   Rec.2020    Rec.2020
  輝度      SDR   SDR     HDR

解像度(画素数)
画素数のことです。同じ画面サイズならば、画素数が大きければ、きめ細やかな映像を表示できます。
2kの解像度は1,920x1,080=200万画素でしたが、4kは3,840x2,160=800万画素で4倍、8kでは7,680x4,320=3300万画素で16倍の画素数です。
ビット深度(色深度、ピクセル深度)
1画素は赤・緑・青の3原色のそれぞれに光の強さの階調を与えて色を表現します。2k放送では、階調を8ビットで表し、1677万色が表現していましたが(フルカラー)、4k8k放送では10ビットで表し、約10億7374万色を表現しています(12ビットの規格もあります)。これにより、より自然で滑らかなグラデーションを実現できます。
フレームレート
フレームレートとは、1秒間に表示する画の枚数(コマ数)です。2k放送では通常は30p(30コマ)、最大で60pでしたが、4k8k放送では最大120コマです。すなわち、2倍程度の速さで画面が動くので、動きが滑らかになります。
色域
色域は、表現できる色の範囲です。右図全体が人間の目が知覚できる色域で、三角形で囲まれた部分が大きいほど、より豊かな色彩を表現できます。
4k8k放送では、従来の2k放送よりも大幅に広い色域をカバーしています。
輝度(ダイナミックレンジ)
表現できる明るさの範囲です。人間の目が知覚できる明るさは、星明り10-5cd/m2から直射日光の108cd/m2であり、瞳孔を固定した状態でも105のダイナミックレンジがあり、瞳孔を閉じたり開けたりすることにより、この範囲を認識できるのだそうです。
ところが、従来の映像制作の規格SDRでは、103に抑えられていました。そのため、白飛びや黒潰れが生じたり、明暗の微妙な変化を表現できませんでした。
それがHDRにより、105になり、4k8k放送では肉眼で見る景色に近い画像を再現できるようになりました。

ガンマカーブ

映像を人間の感覚に合わせて表示するために、入力データと表示装置の特性を補正することをガンマ補正といいます。
 BT.2100では、2つのガンマカーブが制定されています。