液晶テレビの倍速補間処理による遅延について
前回は液晶テレビ・液晶モニター（以下液晶テレビと表記します）の倍速駆動における遅延について説明しました。
今回は倍速駆動と一緒に使われる倍速補間処理（補間処理）の遅延について説明します。 前回の記事「倍速液晶が０．５フレーム遅延するのはどうして？ 」と合わせて見てください。
１．概要
倍速液晶のメリットは残像を軽減させたり動きを滑らかにすること（代償として遅延は増える）とされていますがその効果をもたらすのが倍速補間処理です。なので倍速液晶は倍速駆動と倍速補間処理の2つの要素から構成されるのが普通となっています。
しかし、倍速補間処理を行うと大抵の製品で大きな遅延（大抵2フレーム以上、4フレームとかもざらだと思います）が生じてしまうため、ゲームなどのプレイには向かず遅延を抑えたいゲームモードなどは倍速補間処理を行わないのが一般的です（倍速駆動は行うけど倍速補間処理は行わない）。
そんななか東芝のREGZA ZP3などは倍速補間処理を行っても遅延を少なくできるとアピールされており具体的な数値も東芝のサイトに記載されているので、そのあたりについて私なりに考えてみました。
今回は横方向に時間をとっています。大文字のA、B、C・・・は60Hzのビデオ信号が液晶テレビに入力されるタイミングを表していてAは1フレーム目の画像、Bは2フレーム目の画像です。
小文字のaやbは入力された画像をそのまま倍の速さで表示することを表しています。図では横軸が時間なので大文字のAやBに比べ横幅が半分になります。
倍速補間処理は様々な方法があると思いますがここでは1フレーム目の画像Aと2フレーム目の画像Bの2つの画像をもとに中間の画像を生成する処理を想定し、図ではa+bと表記します。
倍速補間処理ではa,a+b,b,b+c・・・と入力された画像と補間した画像が交互に表示されることで動きを滑らかにしたり残像を軽減する効果が得られるとされています。
ちなみに倍速補間処理なしの場合の倍速駆動はa,a,b,b,・・・と同じフレームを2回ずつ表示するように動作します。「二度ふり」とか「フレームコピー」と呼ばれていて、動作としては60Hz駆動と変わらないため動きが滑らかになったり、残像が軽減されることはなく、遅延が増えるデメリットがあるだけです。
２．倍速補間処理の遅延について
前回の記事で説明したように倍速補間処理でも基本はビデオ信号の入力が終わってから処理を開始しその後、表示となります。 ただしビデオ信号の入力が完全に終わらなくても途中で追い越さないようギリギリのタイミングで処理することができますのでaやbはそれぞれのビデオ信号の入力から0.5フレーム遅らせることで表示可能です。
一方a+bはBのビデオ信号の入力から0.5フレームおくらせないと表示することができません。
さらにa+bとbが同じタイミングになってしまうので、bはさらに0.5フレーム遅らせる必要がでてきます。
このように各処理が入力されるビデオ信号を追い越さないよう制御しつつ、また、各フレームが重ならないよう
スケジューリングすると最終的に図３となります。
以上のことから1.0フレーム遅らせて表示するのが倍速補間処理を行った際の最小遅延となります。
これは前後のフレームを参照するタイプの補完処理において絶対に1フレーム以下の遅延で表示することはできないことを意味します。
３．REGZA ZP3のゲームスムーズモードについて
REGZA ZP3（以下ZP3）では倍速補間処理を行いつつ遅延を抑えたモードとして「ゲームスムーズモード」というのが用意されており東芝のサイトで次のように解説されています。
なお、東芝のサイトではa,a,b,b,c,c,と単純なフレームコピーについても倍速補間と呼んでいますのでその点は注意して下さい。私が言う倍速補間処理は東芝のサイトではゲームスムーズモードに該当します。
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「ゲームダイレクトのモードは0.7フレーム遅延。ZP3だけ、ゲームスムーズモードがありまして、1.3フレーム遅延ですね。」
「ZP3では補間フレームを入れながら低遅延を実現しました。ゲームスムーズというモードを入れて、その場合は、プラス0.5フレーム遅延はさらに大きくなる、それは理論的にそうしないとできないということなので、ほぼ理論限界に近い低遅延を実現できているかなと思います。 」
これを私なりに解釈すると
・ゲームダイレクトモードは倍速駆動（0.5遅延）＋補間処理なしで全体の処理遅延0.7フレーム。
・ZP3のゲームスムーズモードは倍速駆動（0.5遅延）＋補間処理（0.5遅延）で全体の処理遅延1.3フレーム。
・ZP3では補間処理を行いながらも低遅延に抑えた。
・補間処理により0.5フレーム遅延が大きくなるけどこの0.5フレームと言うのは理論上の限界値に近い。
私が示した倍速補間処理の理論上の限界値1.0フレームに対しZP3のゲームスムーズモードは1.3フレームとのことなので「ZP3では補間フレームを入れながら低遅延を実現しました」と言うのは本当のようです。
ただし、あくまで倍速補間処理の目的は残像軽減と動きの滑らかさなので、遅延が少ないから優秀と言うわけではないのでその点はご注意ください。最終的には遅延と残像のトレードオフで価値が見出せるかどうかと言うことになります。
４．まとめ
4倍速液晶では補完処理なしで0.75フレーム（前回の記事）、補完処理ありで1.5フレーム最低でも遅延することになります。ただし、4倍速液晶の製品はもともと遅延が大きいと思うので最小遅延はあまり関係ないですね。
今回は倍速駆動と一緒に使われる倍速補間処理（補間処理）の遅延について説明します。 前回の記事「倍速液晶が０．５フレーム遅延するのはどうして？ 」と合わせて見てください。
１．概要
倍速液晶のメリットは残像を軽減させたり動きを滑らかにすること（代償として遅延は増える）とされていますがその効果をもたらすのが倍速補間処理です。なので倍速液晶は倍速駆動と倍速補間処理の2つの要素から構成されるのが普通となっています。
しかし、倍速補間処理を行うと大抵の製品で大きな遅延（大抵2フレーム以上、4フレームとかもざらだと思います）が生じてしまうため、ゲームなどのプレイには向かず遅延を抑えたいゲームモードなどは倍速補間処理を行わないのが一般的です（倍速駆動は行うけど倍速補間処理は行わない）。
そんななか東芝のREGZA ZP3などは倍速補間処理を行っても遅延を少なくできるとアピールされており具体的な数値も東芝のサイトに記載されているので、そのあたりについて私なりに考えてみました。
 図１ 倍速補間処理の概要図 |
今回は横方向に時間をとっています。大文字のA、B、C・・・は60Hzのビデオ信号が液晶テレビに入力されるタイミングを表していてAは1フレーム目の画像、Bは2フレーム目の画像です。
小文字のaやbは入力された画像をそのまま倍の速さで表示することを表しています。図では横軸が時間なので大文字のAやBに比べ横幅が半分になります。
倍速補間処理は様々な方法があると思いますがここでは1フレーム目の画像Aと2フレーム目の画像Bの2つの画像をもとに中間の画像を生成する処理を想定し、図ではa+bと表記します。
倍速補間処理ではa,a+b,b,b+c・・・と入力された画像と補間した画像が交互に表示されることで動きを滑らかにしたり残像を軽減する効果が得られるとされています。
ちなみに倍速補間処理なしの場合の倍速駆動はa,a,b,b,・・・と同じフレームを2回ずつ表示するように動作します。「二度ふり」とか「フレームコピー」と呼ばれていて、動作としては60Hz駆動と変わらないため動きが滑らかになったり、残像が軽減されることはなく、遅延が増えるデメリットがあるだけです。
２．倍速補間処理の遅延について
 図２ 遅延を考慮した倍速補間処理その１ |
前回の記事で説明したように倍速補間処理でも基本はビデオ信号の入力が終わってから処理を開始しその後、表示となります。 ただしビデオ信号の入力が完全に終わらなくても途中で追い越さないようギリギリのタイミングで処理することができますのでaやbはそれぞれのビデオ信号の入力から0.5フレーム遅らせることで表示可能です。
一方a+bはBのビデオ信号の入力から0.5フレームおくらせないと表示することができません。
さらにa+bとbが同じタイミングになってしまうので、bはさらに0.5フレーム遅らせる必要がでてきます。
このように各処理が入力されるビデオ信号を追い越さないよう制御しつつ、また、各フレームが重ならないよう
スケジューリングすると最終的に図３となります。
 図３ 遅延を考慮した倍速補間処理その２ |
以上のことから1.0フレーム遅らせて表示するのが倍速補間処理を行った際の最小遅延となります。
これは前後のフレームを参照するタイプの補完処理において絶対に1フレーム以下の遅延で表示することはできないことを意味します。
３．REGZA ZP3のゲームスムーズモードについて
REGZA ZP3（以下ZP3）では倍速補間処理を行いつつ遅延を抑えたモードとして「ゲームスムーズモード」というのが用意されており東芝のサイトで次のように解説されています。
なお、東芝のサイトではa,a,b,b,c,c,と単純なフレームコピーについても倍速補間と呼んでいますのでその点は注意して下さい。私が言う倍速補間処理は東芝のサイトではゲームスムーズモードに該当します。
『ドラゴンズドグマ』公認テレビ〈レグザ〉。圧倒的な映像美の魅力に迫る
「ゲームダイレクトのモードは0.7フレーム遅延。ZP3だけ、ゲームスムーズモードがありまして、1.3フレーム遅延ですね。」
「ZP3では補間フレームを入れながら低遅延を実現しました。ゲームスムーズというモードを入れて、その場合は、プラス0.5フレーム遅延はさらに大きくなる、それは理論的にそうしないとできないということなので、ほぼ理論限界に近い低遅延を実現できているかなと思います。 」
これを私なりに解釈すると
・ゲームダイレクトモードは倍速駆動（0.5遅延）＋補間処理なしで全体の処理遅延0.7フレーム。
・ZP3のゲームスムーズモードは倍速駆動（0.5遅延）＋補間処理（0.5遅延）で全体の処理遅延1.3フレーム。
・ZP3では補間処理を行いながらも低遅延に抑えた。
・補間処理により0.5フレーム遅延が大きくなるけどこの0.5フレームと言うのは理論上の限界値に近い。
私が示した倍速補間処理の理論上の限界値1.0フレームに対しZP3のゲームスムーズモードは1.3フレームとのことなので「ZP3では補間フレームを入れながら低遅延を実現しました」と言うのは本当のようです。
ただし、あくまで倍速補間処理の目的は残像軽減と動きの滑らかさなので、遅延が少ないから優秀と言うわけではないのでその点はご注意ください。最終的には遅延と残像のトレードオフで価値が見出せるかどうかと言うことになります。
４．まとめ
 図４ 倍速液晶、4倍速液晶の遅延 |
4倍速液晶では補完処理なしで0.75フレーム（前回の記事）、補完処理ありで1.5フレーム最低でも遅延することになります。ただし、4倍速液晶の製品はもともと遅延が大きいと思うので最小遅延はあまり関係ないですね。
