高輝度・高コントラスト映像の上映が可能となってきたのに伴い、DCIでは過去数年に渡りHDR上映の各種数値基準を規格化するための検討が進められてきました。
まだ最終的な規格にはまとまっていませんが、この度、指針となる数値が公表されましたので、概要を解説します。
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目次
背景：高品位上映システムの濫立
最初のデジタルシネマのシステム規格 (DCI DCSS 1.0) はフィルム上映の水準の延長で定められた規格でしたが、高輝度上映システムの登場など、上映システムの技術的な進歩に伴い、当初想定した品質を大きく上回る映像表現が可能となってきました。
その一方で、様々な上映システムにおいて独自の上位方式が提供されてきたために、作品の制作、配給、そして劇場、観客に至るまで、個々の方式の差異によりもたらされる混乱が生じることになっています。
このような状況を踏まえて、デジタルシネマのシステム規格を策定する DCI では、より高品位の映像規格の可能性を探るべく、多くの専門家と非専門家を交えて、黒レベルとピーク輝度の違いによる主観評価を行いました。
評価内容
高輝度・高コントラストの映像、所謂 HDR 映像の品質を特徴付ける指標として取り上げられたのが、黒レベルとピーク輝度です。
黒レベルは上映システムがオンの状態で表示可能な最も暗い画の明るさを表すのに対して、ピーク輝度は上映システムが表示可能な最も明るい画の明るさを表します。
HDR と共に話題に上がることの多い広色域(WCG)映像については、まだ商業上映で一般的に使用される段階にはなく、評価対象には含まれていません。
即ち、一連の評価で使用された映像は現在一般的に使用されている色域 DCI P3 でマスタリングされた素材となります。
評価方法：二重盲検法 (Double-Blind Test) による映像比較
被験者に対してパラメーターの異なる二つの映像を交互に見せて、どのように違っていたかを回答させる方法です。
被験者は交互に見せられた二つの映像の優劣の度合いを７段階（０を中心に±３段階）で評価して採点します。
この時重要なのは、映像を出す人にも映像を見る人にも、何のパラメーターがどれ位違うかを知らせずに行うことです。
これにより、思い込みや先入観によって回答内容にバイアスが掛かることを防ぐことを意図しています。
二重盲検法という用語にはあまり馴染みがないかも知れませんが、新薬の有効性を評価する際など、科学的な比較評価手法として多くの分野で広く使われている方法です。
黒レベルの評価
まず最初に黒レベルの違いによる主観評価が2017年12月に行われました。総被験者数は128名でした。
評価素材は通常の条件でマスタリングされたものを基準として、6種類の異なる黒レベルでマスタリングされた素材を順次比較して評価が行われました。
実際の評価には、高輝度上映システムとして市場でも良く知られているRGBレーザーを採用した上映システムが使用されました。
| ピーク輝度 | 最低黒レベル | 最大コントラスト | 備考 |
|---|---|---|---|
| 48 cd/m2 | 0.024 cd/m2 | 2,000 : 1 | 基準素材 通常上映と同等 |
| 100 cd/m2 | 0.020 cd/m2 | 5,000 : 1 | |
| 100 cd/m2 | 0.010 cd/m2 | 10,000 : 1 | |
| 100 cd/m2 | 0.005 cd/m2 | 20,000 : 1 | |
| 100 cd/m2 | 0.002 cd/m2 | 50,000 : 1 | |
| 100 cd/m2 | 0.001 cd/m2 | 100,000 : 1 | |
| 100 cd/m2 | 0.0005 cd/m2 | 200,000 : 1 | |
結果は黒レベルが低い程、より大きな違いが認識されたのですが、最低黒レベルが0.005 cd/m2以下の素材では顕著な改善が認められないという結果が得られました。
これを受けてDCIとしてはHDR上映システムに対する最低黒レベルの要求条件として0.005 cd/m2 とするのが妥当だろうという結論に至ったようです。
しかし、適切なピーク輝度を議論するには新たなテスト環境の出現を待たなければなりませんでした。
ピーク輝度の評価
ピーク輝度の違いによる評価が行われたのは2020年1〜2月のことでした。（将に新型コロナの蔓延が始まろうとしていた時でした。）
評価に使用されたのはDCI認証を受けたLEDシネマディスプレイで、これによりRGBレーザーによる上映システムよりもより広範囲の高輝度映像を評価できるようになりました。
評価に使用した映像素材はアニメーション作品と実写映像作品を含む8種類のクリップで、すべての素材が通常条件に加えて、様々な高輝度条件でマスタリングされました。
総被験者数は157名でしたが、素材数が多かったこともあり、全員が全ての評価に参加した訳ではありません。
高輝度条件も100 cd/m2 から 800 cd/m2 までの範囲でバラバラに用意されたため、系統だった評価を行うのはなかなか難しかったようです。
マスタリング条件やコンテンツの特性による例外的な評価は見られたものの、DCIとしては高輝度上映としての十分な効果を得るためには、ピーク輝度の要求条件として 300 cd/m2とするのが妥当だろうという結論に至ったようです。
現時点の結論：次世代HDRシネマ上映システムの目標数値
最終的なシステム規格として結論付けられるまでにはまだしばらく時間が掛かりそうですが、次世代HDRシネマ上映システムのピーク輝度と黒レベルに関して、以下の目標数値が達成できれば映画館での上映体験を飛躍的に向上させることができるという判断に至ったようです。（参考までに通常のSDRシネマの数値とDolby Cinemaの数値も併記しました。）
| HDR Cinema | SDR Cinema | Dolby Cinema | |
|---|---|---|---|
| ピーク輝度 | 300 cd/m2 以上 | 48 cd/m2 | ~100 cd/m2 |
| 黒レベル | 0.005 cd/m2 以下 | 0.024 cd/m2 | ~0.0001 cd/m2 |
最後に気になる話。。。
一連の評価結果とその解釈については概ね同意できるのですが、気になる問題点も残ります。
現行システムとの整合性
黒レベルの評価の際にリファレンス機として使用されたのは Dolby Cinema の上映システムですが、ピーク輝度の評価では Sony CLED が使用されました。前者は既に世界各地に導入されているのに対して、後者は商業上映を行う設備としての導入実績がありません。現行の劇場設備で上記の目標数値を達成するのは容易ではなさそうです。
また、現在既にDCI認証機材として使用されている上映システムも、HDR対応機材としては認証が通らなくなる可能性も高く、市場での混乱を招きそうです。
これらの数値目標を達成する上映システムが商品化されるのはいつになるのか見通しを立てるのは極めて難しいと言えるでしょう。
字幕による輝度干渉
現状の Dolby Cinema でも問題になっていますが、字幕の輝度が作品映像に与える影響を回避できるのかが大きな懸念材料として残ります。
折角黒レベルを極小化させる上映システムを作っても、字幕が表示される度に画面全体の暗いシーンが全て吹っ飛ぶということになりそうです。
これは制作プロセスにおいて字幕輝度と映像輝度のバランスを考慮してマスタリングを行えば影響を最小限に抑えることも可能ですが、今回に限らず、これまでの次世代HDRシネマの検討では全く考慮に入れられてこなかったことが懸念されます。