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2011年10月03日

<参考資料>
4K映像表示デバイス向けデータベース型超解像処理LSIを商品化

  • 4K映像表示デバイス向けデータベース型 超解像処理LSI 「CXD4736GB」
    4K映像表示デバイス向けデータベース型
    超解像処理LSI 「CXD4736GB」
【4K映像表示デバイス向けデータベース型超解像処理LSIについて】
 本商品は、フルHD(1,920×1,080画素)解像度の映像信号からより高精細でリアルな4K(4,096×2,160画素)映像信号を生成する新開発のLSIです。多種多様の画像を用いた統計学習に基づく超解像処理というソニー独自の手法に加え、今回、パターン分類に“学習”を導入することで、性能を大幅に向上しています。さらに、入力画像の品位(ノイズ、帯域)を計測・解析した結果に基づく超解像処理のダイナミック制御や、映像表示デバイスの特性を考慮した超解像処理により、高精細な4K映像の生成を実現しています。
 本商品は、2011年12月に量産出荷を予定しており、同日発表のソニーの4Kホームシアタープロジェクター『VPL-VW1000ES』に搭載されています。

開発背景など

 高画質映像への進化は、フルHDの次のステップとして、ホームシアタープロジェクターや液晶テレビ等の映像機器には4Kへの対応が期待されています。
 一方、家庭向けには4Kの映像コンテンツが普及していない現状においては、4K映像を4K表示することはもちろんのこと、フルHDなどの4Kに満たない解像度の映像信号を4K映像に変換し、映像表示デバイスの大画面化、高性能化に対応した、さらなる映像の高画質化を実現する画像処理LSIの開発が求められています。
 ソニーは、“高画質でリアルな映像を創造する”をコンセプトに、SD信号(標準テレビ信号)をHD信号(ハイビジョン信号)のフォーマットに変換する高画質化技術“DRC(デジタル・リアリティ・クリエーション)”を1997年に開発して以来、高画質化の技術開発を進化させ続けてきました。2011年には「X-Reality PRO」において“データベース型複数枚超解像”技術を採用しました。
 今回、4K映像信号の超解像処理技術へと応用・発展させ、かつデータベース型超解像技術のパターン分類を“学習型”に進化させることで、分類性能の飛躍的向上を図り、高精細でリアルな4K映像を生成する新規LSIを開発しました。

LSIの主な特長

・4K映像の信号処理に必要な機能を1チップに搭載


・多様な映像の入力信号から高精細でリアルな4K(4,096×2,160画素)映像信号を生成する、
独自の超解像処理回路を搭載

 対応する入力映像信号:フルHD(1,920×1,080p)、4K(4,096×2,160p/3,840×2,160p)


・3次元ノイズリダクションを搭載


・4K映像の入力信号のための様々な画質調整機能を搭載

独自の超解像処理技術

・“データベース型超解像”技術のパターン分類を“学習型”へと進化

 ソニーが培ってきた“データベース型超解像”技術では、リアルタイムで映像解析し、映像パターンを検出、その映像ソースを豊富なデータベースと照合することで、あらゆる映像に最適な超解像処理を施し、映像本来が持つ鮮鋭感のあるディテールを再現し、表現力を向上させることができます。
 今回、この独自の“データベース型超解像”技術において、パターン分類手法を“学習型”へと進化させることにより、分類性能を従来以上に向上させ、その結果、生成映像の大幅な画質の向上を実現しました。これは、様々な特性を持つ画像をいくつものパターンに分類する際に、学習型の手法を用いることで、多次元の特徴量のより効率的なパターン分類、さらには入力信号の特性によって動的に変化するパターン分類を実現しました。これにより、入力された映像を「どのような特性を持つ映像なのか」適切に分類することができ、画像に合わせた最適な超解像処理を可能にしました。


・入力画像の品位計測による超解像処理の制御

 入力画像の品位(ノイズ量、信号帯域など)を計測し、その結果に基づき、超解像処理とノイズ除去処理を自動的に制御することで、さまざまな入力信号に対する高画質化を実現しました。具体的にはノイズ量の程度、信号帯域の程度によって最適な変換テーブルをリアルタイムに切り替えることができ、精度の高い超解像処理を達成しました。


・映像表示デバイスの光学特性を考慮した高画質化

 従来の高画質化では、撮影・伝送時の信号特性劣化を考慮した信号処理が行われていましたが、今回の高画質化では、映像表示デバイスに表示した時の特性まで含めた最適化を実現しました。具体的には、プロジェクターや液晶テレビ等の映像機器それぞれに対して、専用の変換テーブルを用意することにより、例えばプロジェクターの光学特性を含めた最適化を図り、高画質化を実現しました。

今回開発した超解像処理のイメージ図

  • 今回開発した超解像処理のイメージ図

画質比較

  • 画質比較
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