Last update 2009.1.12
PLAYSTATION 3に搭載されることになり一気に注目を集めたHDMI、その詳細を探求してみましょう。 Blu-rayの正式な解像度を載せてみた。
[CRTの端子]からHDMI部分を分離中。[色規格]をさらに分けた。[3D]も書き書き中。
Panasonicが中心となりBlu-ray Disc/HDMIの3D対応の基本技術をまとめ中。HDMI 1.4としてまとめられた。あとはBlu-ray側の規格化待ち。
おしながき
High-Definition Multimedia Interface
EIA/CEA861B ?
デジタルで著作権保護しながら映像も音声も、さらにネットワークまで19ピン端子1本のケーブルで繋いでしまおうという規格。DVI-Dに音声も加えたような規格。TMDS 1本のみのデジタルで、アナログDVIやデュアルには対応していない。双方向の制御信号も持つため、1つの機器から他の機器の制御も可能になる。規格上のケーブル長は、最大5m。
基本的にはテレビ用なので、D端子でいうところのD1～D5の解像度だけをサポートしたDVI-D端子(HDCP付き)だと思えばいいか? 縦横比とかそういうのもテレビにはあるので対応している?
165Mピクセル/秒x3チャンネルと、同期信号 1チャンネルで、5G。HDMI 1.3では340MHz(10.2Gbit/s)に。1920x1080/60p(RGB24bit)でも約3Gなので、HDMI1.3ではなくても60p(Deep Color 30bitぐらい?)が可能なことがわかりますね。
映像は、テレビ放送だけでなく、Blu-rayやPC、ゲーム機など様々です。HDMIはテレビ放送以上の映像/音声/制御信号を転送する能力があります。
| 出力 | フル解像度 | アスペクト比 | RGBレート (60i/p時) |
HDMI 1.3(推定?) | Blu-ray Disc | Blu-ray 3D | AVCHD | PS3(ゲーム) | HDV規格 | 地上波放送 | BS/CS放送(の一部) |
| 480i | 720x480 | 4:3,16:9 | 248Mbps? | 720x480/120i 720x480/60i 720x480/50i |
720×480/60i 720×576/50i |
720×480/60i 720×576/50i |
???x480/60i | DV規格 640×480? |
640?x480 720?×480 |
640?x480 720×480 |
|
| 480p | 720x480 | 16:9,4:3 | 497Mbps? | 720x480/120p 720x480/60p 720x480/50p 720x480/24p |
対応なし | なし | ???x480/60p |
DV規格 | 640?x480 720?×480 |
640?x480 720?×480 |
|
| 額縁 | 16:9(SD) | 640?x360 720?x360 |
640?x360 720?x360 |
||||||||
| 1080i | 1920x1080 | 16:9 | 1492Mbps? | 1920x1080/120i 1920x1080/60i 1920x1080/50i |
1920×1080/60i 1440×1080/60i 1920×1080/50i 1440×1080/50i |
1920×1080/60i 1440×1080/60i 1920×1080/50i 1440×1080/50i |
1920x1080/60i | 1440x1080/60i 1440x1080/50i |
1440x1080/60i | 1440x1080 1920x1080 |
|
| 720p | 1280x720 | 16:9 | 1327Mbps? | 1280x720/120p 1280x720/60p 1280x720/50p 1280x720/24p |
1280×720/60p 1280×720/50p 1280×720/24p |
1280x720/60p | 1280×720/60p 1280×720/50p 1280×720/24p |
1280x720/60p |
1280×720/60p 1280×720/50p 1280×720/30p 1280×720/25p |
1280×720 | 1280×720 |
| 1080p | 1920x1080 | 16:9 | 2986Mbps? | 1920x1080/120p 1920x1080/60p 1920x1080/24p |
1920×1080/24p 1440×1080/24p |
1920x1080/24p | 1920×1080/24p 1440×1080/24p |
1920x1080/60p |
ないかも | ないかも | |
| 1440p | 2560x1440 | 16:9 | 5308Mbps? | 2560x1440/60p 2560x1440/24p |
|||||||
| 音 | |||||||||||
| LPCM | 2.0ch | 1536kbps | 16bit 48kHz |
||||||||
| 7.1ch | 6Mbps | 16bit 48kHz | |||||||||
| 7.1ch | 37Mbps? | 24bit 192kHz |
レートの参考に音も入れてみました。Blu-rayがAVCHDとほぼ同じということが正確に判明。1080/60pや480pには対応していないのでそのあたりを修正。倍速化などでHDMI出力では変換されている場合があります。
60i といふのはフレーム単位で30fps(30枚/秒)、フィールド単位で60枚/秒のことです。フィールド単位で記録しているカメラ映像などは解像度低めの60枚/秒、アニメーションなどは解像度高めの30枚/秒ってとこでしょうか。60pではフレーム単位で60fps(60枚/秒) ですが、プログレッシブ変換(60iや30p→60p)とかアップスキャンのときってどうなんでしょうね。
デジタル放送では1080i なんかがよく使われているようですが水平解像度は1920より低い1440で、HDMIの前に1920に引き延ばしているという感じでしょかね。とりあえずPS3だけが480iから1080pまでフルスペックで対応している出力装置のようです。BDも1080/60pに変換して出力している機器もあります。基本的にアスペクト比(画面の縦横比)が4:3なのは480iのみ。ゲーム機なんかだと480pでも4:3にできますが。1080i/1080pや720pは16:9でドットの縦横比(フル解像度時)が1:1です。BSデジタルの大半やAVCHDカメラの半分くらい?や地上波デジタルやHDVのすべては1440×1080なので、横に延ばしています。
1080pは入力に対応していても解像度を落として表示する液晶が多々あります。垂直画素数が640以上あればハイビジョンと名乗れてしまうのでフルハイビジョンかただのハイビジョンか注意しましょう。PC用ではNANAOのS2411Wや三菱のRDT261WHがHDCPとフルHDの1080pだか1080iだかに対応したDVI-DやDVI-I端子を持っています。液晶テレビで同じサイズだとほぼ間違いなくフル解像度ではありません。逆にD1は対応していなかったり? です。
松下電器/PanasonicのフルHDは1920×1080のことらしいが1440×1080iで記録されるカメラ(レンズ等はフル)もフルHDと呼んでいる。これはどうなんだか?
このほかにHDMIでは秒間60フレーム(60p,59.94p)か24フレーム(24p,23.98p)かという違いもPS3やパイオニアのBDプレーヤーが24pに対応してきたので重要なようです。Blu-ray Discの映画などは1080/24p収録なものも多いので24pに対応しているとうれしいのかも。
特徴
まぁ、いろいろあるのです。違いがわかるといいですね。
DeepColorというのは、色の明るさなどを何階調で表現するか、ということです。3DCGなどなどで、似たような色が並ぶと、その間で色の境目が段々となっているように見えることってないですか? それは色数が足りていないから起きるのです。より大画面のテレビだと、充分な色数があると思っていても同じようなことが起こるので、「中間の」色をもっともっと増やそうというのがDeep Colorです。
通常DVDやBlu-ray Discでも8bit (256階調)です。RGB(ほんとうはYCbCrとかそんな方式)でいうところの16777216色が表現できるのですが、が、これでは不足なのです。横にだんだん明るくなっていくようなものを考えてみましょう。1920ピクセルもあるのです。256階調では不足しすぎでギザギザに見えてしまいます。増やしましょう。DeepColorね。ということです。レコーダーやテレビなどでは12bit (4096階調)、18bit (262144階調)などといっているものもあります。これは、よりなめらかにしようとする中でよりビット数を増やして計算すると、12bitや18bit使うよってことです。計算後、液晶などは8bitから10bitぐらいのパネルが多いようです。単純なDeepColor、というのではなく、「何ビット」と示してもらいたいものです。まぁ、分散させたりできるので、そう単純でもないのですが。
理想としては、再生装置で12bitなり14bitなりで処理して、そのまま液晶やプラズマまでその信号が生きたまま届くこと、でしょうか? かといってディスプレイの中のLSIで何もしなければそれはそれで綺麗にはならないのかもしれません。
記録メディア(放送/Blu-ray/DVDなど) 多くは8bit (256階調)
↓
再生装置(Blu-ray Discレコーダーなど) 8bitから12bitぐらいに処理する
↓
HDMI 8bitから10bit、12bitぐらい? 16bitモードもあるが、多くは未対応?
↓
ディスプレイ/テレビの中の処理チップ 10～12bit(液晶)/18bit(Panasonic プラズマ)ぐらいで処理。
↓
液晶(10bitぐらい?)/プラズマ(18bitぐらい?)
主にビデオカメラ(家庭用)の色を再現するための規格。Blu-rayで見るだけ? そんな人はあんまり気にしないでください。一部の機器ではx.v.Colorも使って色再現力を高めようとしているようですが、x.v.Colorという表記はビデオカメラを繋いだときに(主にAVCHDなどで)もともとの規格から外れたようなところの色の再現力があるという意味です。
x.v.Colorが有効なのは、テレビ放送と同じYCrCb信号上でのお話です。RGB上でも余裕があれば対応可能かもしれません。PS3ではスーパーホワイトでx.v.Colorに対応しています。RGBフルレンジではどうでしょうね?
カメラのレンズって意外に多くの色を拾ってこれるようです。デジタルカメラのRAW画像って聞いたことがあるでしょうか? まああんなような感じです。それをできる限りHDMIでも、というのがx.v.Colorです。ビット数が増えるわけではなく、色規格として広い方に拡張します。あくまで今までと同じ方式の中で使われていなかった値の部分を使って放送波と比べて多い色が表現できる、というだけです。
DeepColorは中間色でしたが、x.v.Colorは最も明るい色をさらに表現するためのもの、という感じでしょうか。
PS3やDIGAなどではRGBフルレンジ/RGB出力レンジ(エンハンス)などのRGBで色域を広げるものもあります。これは放送/Blu-ray/ゲームなどにも影響します。
放送規格ではYCrCbからRGBに変換する方法が決まっているのですが、これだとRGBの全域を使っているわけではなく、特に黒が白っぽく変換されてしまいます。それを拡張するのがRGBフルレンジ等々という機能です。HDMIすべてで有効というわけではなく、DIGAではパソコン用DVIディスプレイなどRGB入力しか受け付けない場合にだけ有効なようです。PS3ではRGBフルレンジ、スーパーホワイトの両方が同じような役割です。
このへんはまた別にまとめたいかも
(とりあえず知っている人用
テレビにはインターレース(以下i)とノンインターレース/プログレッシブ(以下p)があります。PCは基本的にプログレッシブと同じノンインターレースです。
NTSCのテレビ(インターレース方式)では、1秒に60回、縦方向半分に間引いた映像(フィールド)を表示しています。2回で1画面(1フレーム)ができます。なので60iの映像は30フレーム/秒です。世界的にはPALなどいろいろありますがとりあえず日本での話。
1枚まるまる送信するのが60pです。データ量は倍になります。60i を走査順だけ並べ替えると30pになる気がします。プログレッシブの場合は同じ映像を2度ずつ表示しているのかな? 60iからアップコンバートした30p(偽60p)なのか、元から情報量のある60pなのかの違いには気をつけたいところです。
放送の場合は元のデータが60iですが、DVやDVDなどは1枚の絵として圧縮しているので特に元素材がインタレースではない映画やアニメなどで実質30pの場合も多いようです。 これをNTSCに載せると奇数走査と偶数走査に分かれます。
液晶では、基本的に(PCなどは?)ノンインターレース表示です。なので、60iの映像を(プログレッシブ変換で)30pの映像に戻してから表示しないと綺麗にはみえません。
プログレッシブ変換をしてしまうと、奇数走査、偶数走査の順で1枚作る場合と偶数走査、奇数走査の順で1枚作る場合で組み合わせられる映像が違ってしまいます。NTSCの場合は時系列ではばらばらなのでどっちが先という決まりがなく、これを間違わないようにするのが苦労するところなようです。間違えるとシーンの切り替わりなどで特に目立ちます。DV規格とDVD-Videoの場合ではこの基準がそれぞれあるようなのですが、逆になっています。いるらしいです。
映画などでは24pが主流です。HDMIの仕様では、この24pもそのまま表示することができます。一部機器で対応しているようです。
ブラウン管時代には気にならなかった映像の振れが常時点灯の液晶では目立つようになって反応速度の速い液晶でも60フレーム/秒では不足するようになってきたようです。各社倍速駆動技術を投入してきていますが、元の映像が120フレーム/秒対応になるのはさらに先の話なのか、そしてHDMI端子が120フレーム/秒に対応したテレビが登場するのはいつ頃なのか、気になるところかもしれません。480iや1080iで表示していたらそもそもテロップなんかは60フレーム/秒ではなく30フレーム/秒じゃないのか? とか…。120Hz化より1080/60pへプログレッシブ変換して補完すれば改善されるものでもないのかな?
60i は 実質30pです。アニメ等々は時間軸をそろえて表示することで30p的になり、カメラ映像はそのまま60iです。これを倍速にするとどうなるか、考えてみましょう。
まず実質60iの場合は、1/60秒では画面の半分しか情報がないのでこれを倍にして隙間を埋めます。上下の情報、時間的に前後の情報などをあわせて計算するのでしょうね。で、この時点では倍速とはいわずにプログレッシブ化とか言ってしまっています。が情報量は2倍の60pになりました。さらに、ここから120pへもっていく、のでしょうか?
| UDI | HDMI | DVI-D | DV端子(i.LINK) | DLNA(LAN) | HDV | D端子 | |
| デジタル | デジタル | デジタル | デジタル | デジタル | アナログ | ||
| 圧縮 | 非圧縮 | 非圧縮 | 圧縮 | MPEG2/H.264など | MPEG2圧縮 | 非圧縮 | |
| 著作権保護 | HDCP | HDCPはオプション | なし | DTCP-IP | なし? | マクロビジョン CGMS-A |
|
| 色 | RGB YCbCr |
YCbCr RGB(Ver.1.2以降) 色規格 sRGB xvYCC DeepColor |
RGB | YCbCr? | YCbCr? | YCbCr? | YCbCr |
| 解像度 | (未) | HDMI 1.0～: |
1280×1024(1TMDS) 1600×1200(2TMDS) 1920x1200(1TMDS?) などなど |
640?×480 | D1～D5? | 1280×720 1440×1080 |
D1: 480i D2: 480p D3: 1080i D4: 720p D5: 1080p |
| 音 | 無し | HDMI 1.0: |
無し | PCM 48kHz PCM 32kHzx2 |
各種 | ? | 無し |
こんな感じだろか。最近は高解像度もシングル接続でできるのでよくわからない。
解像度は、HDMI 1.3以前でも1080pは使えるが、フレームレートを下げた状態限定だったりするようだ。
そういうことなので、HDMI → DVI-D 、DVI-D → HDMI の変換は対応できる場合もあるが、様子を見ながらの方がいいかもしれない。HDCPに対応していないパソコン用液晶などのDVI-Dへの出力はもちろんできない。
デジタル放送の暗号化HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection)にも対応している。
i.LINK (FireWire / IEEE1394) との違いは何かというと、HDMIは非圧縮データを扱う。i.LINKは、BSデジタルやDV規格/HDV規格などの圧縮されたデータを扱うので、規格に対応したチューナや録画機器の間で、データの録画、移動などの用途で使われるが、HDMIは、再生時にデコード済みのデータが流れるため、録画などには向かず、再生機器からモニタへの情報転送目的で使われる。どちらかといえば、DVIをはじめ、S端子やD端子などから置き換わっていくようだ。
PLAYSTATION 3で載せられることになりまして。2005年6月前後では、上位機で徐々に搭載機が出てきています。PLAYSTATION 3のRSXとほぼ同じといわれるGeForce 7800 GTXでもHDCPに対応しているのでDVI-IからHDMI端子に変換すれば将来著作権保護付きのBlu-rayなども再生できそうだ。Microsoftは、次のWindowsであるLonghornにそれらしい機能を載せてくる予定とか。LinuxやMac OSはどう出てくるのだろう。
最近、HDMI規格に対応した製品がBlu-rayレコーダーなどで登場してきている。DVI-D端子を搭載した家電的な機器は、HDMIへ移行していくようだ。
Ver 1.1 ではマルチチャンネルオーディオに対応したようで、CPPMで保護されたDVD Audio などもVer 1.1対応機器同士で接続して再生できるという。4チャネルのS/PDIF信号に対応できるとか。さらに Ver.1.3ではBDやHD DVDで採用されている TrueHD / DTS-HD もサポートした。がBlu-ray Discなどは非圧縮のPCMで7.1chなども収録されていることが多いので、再生機側でデコードできればSACDのDSD以外は何でもいいんじゃないか? というような感じだ。
HDMI対応のオーディオ機器、映像機器、両方でてきているが、出力は1系統しかないものが多く、入力も1系統しかないような気がする。オーディオとビデオを別々の機器に入力させたいときに、どちらかを経由して・・・という対応はされるのであろうか・・・。i.LINK でもDVD Audioの著作権保護に対応してる・・・のでそっち使えということですか。
Blu-ray Disc などでも、音声転送にはHDMIやIEEE1394を考えているようで、光ケーブルなどでの接続はなくなるのかもしれない。
HECとARCはEthernetとオーディオの信号をそれぞれHDMI経由で転送するための規格。ただし制限つきでHECは100Mbps、ARCはS/PDIF相当の機能を電気的に置き換えただけのもので、同程度の機能しか持ち合わせていない。
このため、他のHDMI端子から入力したオーディオ情報をそのままAVアンプに渡せるのはPCM 44.1/48kHz 2ch、Dolby Digital EXやDTS、AAC程度までとなり、Dolby TrueHDやDTS-HD Master Audioには対応しておらず、テレビチューナーの音声はすべて転送できても他のHDMI端子からはPCMしか対応していないテレビが普通だろうか。過度な期待をしない方がいい。
こんなところにおまけで詰め込んでしまいますが、テレビ選びの自分的な基準。
基準は、ゲームをする。映画をみる。の場合?
参考
