大阪大学大学院情報科学研究科 マルチメディア工学専攻 博士前期課程修士学位論文発表会資料 平成 21 年 2 月 13 日 タイルドディスプレイのための非圧縮 HDTV 受信システムの設計と実装 桑原 世輝 (応用メディア工学講座) 1 研究の背景と目的 高精度な電子顕微鏡，天体望遠鏡，高度医用画像診断機器 などに代表される観測装置の性能向上により，様々な科学分 野で高精細な計測映像の取得が可能になっている．また，今 日の急速なネットワークの広帯域化は，そのような高精細映 像を遠隔地に伝送することを可能にしつつある．このような 背景から，遠隔地の計測装置で取得される高精細な計測映 像や，遠隔地の計算機で計算された解析結果を高精細な可 視化映像としてリアルタイムに閲覧する，などの科学研究 に低遅延かつ高品質な映像の伝送を行う非圧縮 HDTV (High Definition TeleVision) 伝送システムを応用することが期待さ れている． しかし，非圧縮 HDTV 伝送システムを実際の科学研究へ 応用するには，次の 2 つの課題がある．第一に，映像のさら なる高精細化や，多地点からの高精細映像の同時閲覧に低コ ストで対応しうる可視化技術と非圧縮 HDTV 伝送システム とを連動させる必要がある．第二に，非圧縮 HDTV 伝送シ ステムで取得した映像を様々な科学アプリケーションで利用 可能にし，他の科学データと組み合わせられるようにする必 要がある． 本研究では，非圧縮 HDTV 伝送システムの科学研究応用 を実現する非圧縮 HDTV 受信システムを提案する．本手法 によって，さらなる映像の高精細化や高精細映像の複数同時 閲覧に対応し，科学アプリケーションとの連携を低コストに 実現する． 2 提案手法 本研究では，前述の課題を解決するための基盤技術としてタ イルドディスプレイを実現するミドルウェア SAGE (Scalable Adaptive Graphics Environment) に着目する．タイルドディス プレイは複数のディスプレイをタイル状に配置し連携駆動さ せることで高精細表示を実現する技術であり，連携駆動させ るディスプレイの数をスケーラブルに変更し，任意の高精細 な解像度を得ることができる．また，SAGE は複数のアプリ ケーションウィンドウをタイルドディスプレイに同時に出力 させる特徴をもつ． 本研究では，IP ネットワークを使用して伝送される非圧 縮 HDTV 映像信号を受信し，SAGE で構築されたタイルド ディスプレイに受信映像を出力する受信システムを構築す ることで，さらなる映像の高精細化や，高精細映像の複数 同時閲覧に低コストに対応する．また，受信映像を科学ア プリケーションで再利用可能にするために，受信システムに おいて科学アプリケーションで一般的に用いられている映 像フォーマットである RGB フォーマットに映像を変換する． これにより，非圧縮 HDTV 伝送システムの科学研究応用を 実現する． 非圧縮 HDTV 伝送システムを科学研究へ応用するには，非 圧縮 HDTV 伝送システムを簡便に利用できる必要があると 考える．本研究では，非圧縮 HDTV 伝送システムとして，製 品化されている i-Visto (internet-Video studio system) を利用 すると仮定し，受信システムである i-Visto player を提案・実 装した．図 1 に i-Visto player の構成を示す． 非圧縮 HDTV 伝送システムの特徴である低遅延性を損な わないために，本提案システムの処理を高速に行う必要があ IPネットワーク IPパケット受信 フレーム復元 プログレッシブ変換 フォーマット変換 RGB変換 SAGE映像 ストリーム変換 図 1: i-Visto player る．処理の高速化のためにメモリコピーの回数を最小限に し，フォーマット変換を整数計算で行うよう実装した． 3 評価 本研究で提案・実装した i-Visto player の実用性を評価する ために，プログレッシブ変換と RGB 変換の処理時間を測定 する．評価環境は次の 3 つである．測定環境 1 は，RGB 変 換を規定式で実装した場合である．測定環境 2 は，RGB 変 換を高速化式で実装した場合である．測定環境 3 は，プログ レッシブ変換と RGB 変換を同時に行うフォーマット変換機 能を用いた場合である．900 フレームの変換について測定し た値の相加平均を測定結果とする．表 1 に測定結果を示す． 表 1: 処理時間 測定環境 1 測定環境 2 測定環境 3 91.139msec 16.540msec 12.124msec HDTV は 33.37msec で映像更新されているため，この値 よりも処理時間が短ければ高速な処理が行われていると言え る．測定結果より，十分短い時間で処理されており実用性が あると言える． 次に，RGB 変換に用いた高速化式の実用性を評価するた めに，規定式で変換した場合と高速化式で変換した場合の 変換誤差を測定する．RGB 信号の階調値の違いを変換誤差 として 30 フレームの変換について測定し，平方二乗誤差を 測定結果とする．測定結果は 0.714 であった．測定結果は 0.28%の誤差であり，科学アプリケーションでの利用に支障 がない程度の誤差であると言える． 本研究で構築した i-Visto player の有用性を評価するため に，遅延，映像品質，コストに着目する．本研究では，i-Visto player と i-Visto，VLC media player をそれぞれ利用した場合 の比較を行った．比較結果から i-Visto player は科学研究応 用に有用であると言える． 4 まとめ 本研究では，タイルドディスプレイ用非圧縮 HDTV 受信シ ステムである i-Visto player を提案・実装した．i-Visto player によって，i-Visto から伝送される映像をタイルドディスプレ イ出力可能になった．また，i-Visto player によって，受信映 像を RGB フォーマット映像に変換可能にし，受信映像の科 学アプリケーション利用を容易にした．
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