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HDRとは?テレビの画質は何で決まるの?HDR10とHLGとは?

投稿日:2019年4月25日 更新日:

「高画質なテレビ」という表現をよく使いますが、そもそもテレビの画質とは何で決まるのでしょうか?また最近はHDR(High Dynamic Range ハイダイナミックレンジ)という言葉もよく耳にしますが、画質にとって重要なのでしょうか?以下に紹介します。

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ディスプレイの画質を決める要素とは?色域?HDR?

HDRとは?テレビの画質は何で決まるの?

テレビの画質は何で決まるのでしょうか?液晶テレビと有機ELテレビの比較などでよく出てくる、コントラストや視野角なども、そのテレビ特有の画質を表す要素ではありますが、もっと根本的で、テレビの映像信号にも直接かかわる5つの要素があります。それらは以下のような要素です。

1.解像度(2K、4K、8Kなど)
2.ビット深度(8bit、12bitなど)
3.フレームレート(60p、120p)
4.色域(Rec.709、Rec.2020)
5.輝度(SDR、HDRなど)

解像度については、かつてのアナログ波をご存知の方なら、地デジになってハイビジョン画質になった時の感動を覚えているでしょう。最近では、フルハイビジョンの映像をアップコンバートしたり、4K放送あるいは8K放送を見た時に高精細映像のリアリティに驚いたのではないでしょうか?画素が気にならないほどの高精細さという要素は、映像のリアリティには非常に重要です。

ビット深度は分かりにくいかもしれません。インターネット上で、低画質なサンセットの写真などを探してみると、空のグラデーションが不自然に帯状になっているものが見つかるでしょう。画像の階調性がきめ細かでないと、色や明るさの連続的な変化を表すことができません。8bitで256階調、10bitで1024階調ですのでかなりの違いがあります。

フレームレートは、動画などを見てみればすぐに違いが分かります。最近の4Kビデオカメラは、30pで4K映像を撮影することが多いようですが、30pではかなり動画が不連続で、動きの速い映像はコマ送りのような感じがします。通常のテレビ放送は60pですが、多くのハイエンドテレビのように120pまでフレームレートを高めると、かなり滑らかな映像になります。

色域は、色度図上などで表現される表示可能な色の領域です。おおまかには表示可能な色数と考えても良いでしょう。地デジでは映像信号に記録できる色域が狭かったのですが、4K/8K放送では広大なRec.2020になり、ほとんどの物体色が表現できるようになりました。人間は色を敏感に感じることができますので、実物と色が異なっていたら違和感を覚えるでしょう。リアリティを高めるには色域は重要なのです。

輝度は、テレビ画面上で表示できる明るさです。もっとも暗い状態は画面が光っていない状態です。ここで注目すべきは最も明るい輝度です。実はハイビジョンでも、現在の4K/8K放送でも、最大輝度は100cd/m2です。この上限を、前述の階調を考慮して明るさの調節をします。しかし、どんなに細かく階調を調節しても、最大輝度が低く制限されていると、映像内のコントラストの表現に限界があります。人間が日常的に目にする明るさは、夜空の星から、昼間の太陽まで10の12乗程度のダイナミックレンジがあります。それに対し、HDR対応ではないテレビでは、10の3乗程度のダイナミックレンジで、リアルな光景とはかなりの隔たりがあります。この最大輝度を1000cd/m2まで高め、ダイナミックレンジを10の5乗まで拡張しようというものがHDRです。

HDR10とは?

画面内で明暗の差が大きい映像では、明るい部分が白飛びしたり、暗い部分が黒くつぶれてしまったりします。HDRを使えば、よりこれらを防ぎ、よりリアルな映像表示が可能になります。

映像のリアリティという点では、解像度よりもHDRの方が効果が大きいという意見もあります。例えばフルハイビジョンでHDRの映像を表示した場合と、4Kで通常のダイナミックレンジ(SDR)の映像を表示した場合を比較すると、前者の方がリアルに感じられるというものです。これは言葉では伝えにくいのですが、実際に私がそれらのデモを見てそのように感じました。HDRのメリハリのある映像では、解像度まで高くなったような印象を受けるわけです。もちろん解像度も高くてHDRの方が良いことは間違いないでしょう。

このようにHDRの画質に与える影響は大きく、テレビメーカー各社もHDR対応のテレビを開発・販売しています。特にコンテンツからHDRに対応させたものとして先行しているのがUltra HD Blu-ray(UHD BD/4Kブルーレイ)です。ここで採用している規格としてHDR10というものが定められています。HDR10では最高輝度を1,000nits~10,000nitsとしています。HDRという用語は、カメラなどでも使われるため、混同しないようにHDR10と名付けました。

Ultra HD Blu-rayのデモは、家電量販店などで表示していることが多いので、それを見てみればHDR10の良さはすぐに分るでしょう。現在、通常のテレビで見ることができる最高レベルの画質と言って良いでしょう。

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HDR10対応のテレビを選ぶべき?

HDR10のコンテンツを表示しても、テレビがHDR10に対応していなければ、その実力を十分に発揮できません。これからテレビを購入するならば、HDR10対応の機種がおすすめです。幸い、上位機種はほとんどHDR10に対応しています。

またすでにHDR10以外の新しいHDR規格の開発も進んでいます。それらはHLGとDolby Visionです。これらはHDR10よりもさらに高い画質を目指したものですが、同様にこれらに対応した機種でなければ実力を発揮できません。現時点ではDolby Visionに対応した機種はかなり少ないですが、HLGに対応した機種は増えていますので、せっかくならばHLGにも対応した機種を選ぶと良いでしょう。

まとめ

HDRとテレビの画質を決める要素、さらに最新のHDR規格であるHDR10、HLG、Dolby Visionについて紹介しました。新しいテレビを購入するときには知っておいた方が良いでしょう。

HDRと関係が深いテレビの階調表示とガンマ補正については、こちらの記事「ガンマ補正とは?ディスプレイの階調とフルカラー表示について」で紹介しています。

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