4K Intelligent Frame Creation

เรากำหนดเป้าหมายสูงขึ้นเพื่อเป็นแรงกระตุ้นวิศวกรทุกคน ซึ่งทำให้สามารถสร้างภาพเคลื่อนไหวที่ลื่นไหลที่จะทำให้ทุกคนอัศจรรย์

4K Intelligent Frame Creation ปรับปรุงประสิทธิภาพวิดีโอ 4K อย่างชัดเจน

อะไรทำให้ทีวี 4K ของ Panasonic แตกต่า่งจากทีวี 4K แบรนด์อื่นๆ พูดสั้นๆ ก็คือความสวยงามอย่างแท้จริงของภาพวิดีโอ วิดีโอบนทีวีถ่ายทอดด้วยการเปลี่ยนภาพนิ่งอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น ยิ่งมีจำนวนเฟรมต่อวินาที (fps) มากเท่าใด ภาพเคลื่อนไหวยิ่งไหลลื่นขึ้นเท่านั้น ความเร็วเฟรมที่ใช้กันอยู่ขณะนี้มีหลายระดับ ตัวอย่างเช่น ภาพบนอินเทอร์เน็ตคือประมาณ 15 fps, ภาพยนตร์ Blu-ray Disc 24 fps และภาพที่แพร่สัญญาณ 30-60 fps*
ทีวี 4K ของ Panasonic แสดงภาพเหล่านี้ทั้งหมดอย่างลื่นไหลที่อัตรา 120 fps* เมื่อมีเฟรมไม่เพียงพอในเนื้อหา ทีวีจะสร้างเฟรมขึ้นมาใหม่ ซึ่งโดยทั่วไปเีรียกว่า "การแปลงสัญญาณอัตราเฟรม" แต่ละบริษัทมีเทคนิคพิเศษและโนว์ฮาวในส่วนนี้ของตัวเอง คุณภาพภาพที่ปรากฏโดยธรรมชาติจึงต่างกัน

ในที่นี้เราจะเน้น "การแปลงสัญญาณอัตราเฟรม" ซึ่งในทีวี 4K ของ Panasonic เรียกว่า “4K Intelligent Frame Creation” เราได้สอบถามวิศวกรที่มีส่วนร่วมในการพัฒนาเทคนิคนี้ และพวกเขาจะแสดงให้เราเห็นว่า การแปลงอัตราเฟรม 4K ของ Panasonic พิเศษอย่างไร และอธิบายความกระตือรือร้นที่ผลักดันตั้งแต่ฝ่ายพัฒนาจนถึงฝ่ายขาย

* สำหรับ NTSC

lm_5_2_lc_1_131021
lm_5_2_lc_2_131021

โปรดเล่าที่มาที่ไปบางส่วนของการพัฒนาทีวี 4K ของ Panasonic ให้เราฟังสักเล็กน้อย

Mori: จุดแข็งและศักยภาพของภาพ 4K คือภาพชัดเจน ดังนั้น เราในฐานะวิศวกรของ Panasonic จึงเริ่มพิจารณาแนวทางของเราที่มีต่อ 4K ตั้งแต่ในขั้นตอนแรกๆ อย่างไรก็ตาม ในแง่มาตรฐานและเทคโนโลยี แนวทางของเรายังไม่สามารถตามทันระดับที่รวมความสามารถในการถ่ายทอดสัญญาณ 4K60p ผ่านสาย HDMI สายเดียวได้ ผลลัพธ์คือ การเปรียบเทียบสถานการณ์นี้กับ Full-HD ที่เราสามารถถ่ายโอนสัญญาณ 1080/60p ผ่านสาย HDMI สายเดียว แต่จริงๆ แล้วความง่ายดายในการใช้สำหรับลูกค้าจะถอยหลังไปหนึ่งก้าว ด้วยเหตุนี้ เราจึงจำเป็นต้องทำให้สามารถถ่ายทอดสัญญาณ 4K60p ผ่านสาย HDMI สายเดียวได้จริง เพื่อนำเสนอผลิตภัณฑ์ที่ลูกค้าสามารถใช้ได้อย่างมั่นใจและในระยะยาว แต่นั่นคือเงื่อนไขเล็กน้อยที่สุดสำหรับการพัฒนาทีวี 4K

เกี่ยวกับเทคโนโลยี 4K โปรดบอกเราเกี่ยวกับความสำคัญของ "ความลื่นไหลของภาพเคลื่อนไหว" ที่ทีมของพวกคุณพยายามพัฒนา และพวกคุณทั้งหมดกระตือรือร้นมากน้อยแค่ไหนในการดำเนินการโครงการนี้

Nio: ตราบที่วิวัฒนาการของทีวียังดำเนินต่อไป เราทั้งหมดต้องการสร้างภาพที่ลื่นไหลยิ่งขึ้น เพราะเรามองไปถึงยุคของการดูภาพความคมชัดระดับ 4K และหน้าจอขนาดใหญ่ ผมดูแอนิเมชันกับลูกบ่อยมาก และรู้สึกว่าตัวเองต้องการให้ภาพบนหน้าจอขนาดใหญ่กระตุกน้อยลง ผมเริ่มคิดถึงแบบนั้นตอนที่ทีวีกระแสหลักมีขนาดใหญ่ขึ้นเป็น 37 และ 40 นิ้ว

Mori: คลาสสูงสุดของรุ่น CRT คือ 36 นิ้ว แต่ภาพที่ดูเหมือนลื่นไหลพอสมควรกลับกระตุกเมื่อขนาดหน้าจอใหญ่ขึ้น

Nio: วันนี้คนคุ้นเคยกับการดูทีวีขนาด 40 นิ้วในชีวิตประจำวัน และเมื่อคุณดูหน้าจอขนาดใหญ่ในระยะใกล้ด้วยคุณภาพภาพ 4K ความลื่นไหลของภาพจะมีความสำคัญขึ้นอย่างมาก และโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเด็ก เราต้องการนำเสนอภาพที่ลื่นไหลดูง่ายสบายตา และนี่คือสิ่งที่ทำให้ผมอยากทำงานหนักเท่าที่จะทำได้เพื่อบรรลุเป้าหมายเหล่านั้น

Mori: เราเป็นวิศวกร แต่ขณะเดียวกัน เราก็เป็นผู้บริโภคด้วย ดังนั้น เราจึงตระหนักถึงความสำคัญของการตั้งเป้าสำหรับภาพ 4K ที่ลื่นไหล เราจึงกำหนดเป้าหมายสูงไว้และเริ่มจากรายการสิ่งที่เราจำเป็นต้องทำให้สำเร็จ

ปัญหาประเภทใดที่พบในขณะนั้น

Morita: เป้าหมายอันดับ 1 ในการพัฒนาคือ การลดฮาโลเอฟเฟ็กต์ (สัญญาณรบกวนวูบวาบรอบวัตถุที่เคลื่อนที่) ที่ลดทอนคุณภาพภาพ สาเหตุของปัญหานี้คือ หน้าจอ 4K มีความหนาแน่นของพิกเซลมากกว่าประมาณ 2 เท่าทั้งในแนวตั้งและแนวนอน เมื่อเปรียบเทียบกับหน้าจอ 2K พูดอีกอย่างคือมีความคมชัดมากกว่าหน้าจอ 2 K สี่เท่า ในทางกลับกัน ระยะห่างในการดูปกติคือระยะเดียวกับก่อนหน้านี้คือประมาณ 1.5 เมตร ผลลัพธ์คือ ปัญหาของภาพ เช่น ฮาโลเอฟเฟ็กต์เกิดขึ้นในรูปผลข้างเคียงจากฟังก์ชันการสร้างเฟรมของทีวี และสังเกตเห็นได้อย่างชัดเจนมาก แม้ข้อบกพร่องแบบนี้เกิดขึ้นในทีวีประเภทอื่นๆ ด้วย แต่จะเห็นชัดมากกว่าในทีวี 4K

Kiuchi: ในเทคโนโลยี 4K Frame Creation ค่าเวคเตอร์การเคลื่อนที่ของวัตถุที่เคลื่อนที่บนหน้าจอถูกตรวจจับและระบบจะสร้างเฟรมใหม่ขึ้นมา เนื่องจากเนื้อหาดั้งเดิมมีค่าข้อมูลเพียง 2K ดังนั้น เมื่อเป้าหมายการตรวจจับมีขนาดเดียวกัน พิกเซลสำหรับเฟรมที่สร้างขึ้นจึงเพิ่มขึ้น 4 เท่า เพื่อรักษาประสิทธิภาพในรูปแบบภาพ 2K พิกเซลที่สร้างขึ้นและข้อมูลการประมวลผลคุณภาพภาพจึงถูกคูณด้วย 4 ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ เราได้ตรวจสอบรูปแบบปัญหาที่ผ่านมาอย่างละเอียดเพื่อลดฮาโลเอฟเฟ็กต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฉากที่วัตถุ "ปรากฏ" หรือ "หายไป" นั้น การตรวจสอบค่าเวคเตอร์การเคลื่อนที่ทำได้ยาก และมีแนวโน้มทำให้ฮาโลเอฟเฟ็กต์เกิดได้ง่ายขึ้น

การที่ไม่สามารถตรวจสอบค่าเวคเตอร์การเคลื่อนที่ต้องทำให้การสร้างเฟรมสำหรับภาพเคลื่อนไหวที่ลื่นไหลยากขึ้นแน่นอน

Nio: ใช่เลยครับ พูดง่ายๆ การสร้างเฟรมเป็นกระบวนการที่คุณเปรียบเทียบเฟรมภาพที่ป้อนเข้า และตรวจจับการเคลื่อนที่ของวัตถุ จากนั้นคุณจะใช้ค่าเวคเตอร์การเคลื่อนที่เหล่านี้ไปสร้างเฟรมใหม่ระหว่างสองเฟรมดังกล่าวที่จะแสดงการเคลื่อนที่ของวัตถุอย่างลื่นไหล ตัวอย่างเช่น ลองคิดถึงภาพคนเดินหน้ากำแพง คุณสามารถตรวจสอบค่าเวคเตอร์การเคลื่อนที่โดยการเปรียบเทียบตำแหน่งของบุคคลที่แสดงใน 2 เฟรม หรือในกรณีที่คุณสามารถคาดการณ์ได้ว่าคนเคลื่อนที่อย่างไรในระหว่าง 2 เฟรม อย่างไรก็ตาม ในที่นี้มีจุดที่ยากลำบากอยู่จุดหนึ่ง นั่นคือการแสดงส่วนของกำแพงที่ถูกคนที่อยู่ในเฟรมบัง กำแพงที่อยู่ด้านหน้าคนจะถูกบังทีละน้อยจากเงาของคนนั้น ในทางกลับกัน กำแพงที่อยู่ด้านหลังคนจะค่อยๆ ปรากฏขึ้นทีละน้อย เมื่อเปรียบเทียบสองเฟรมสำหรับส่วนเหล่านี้ แต่ละเฟรมจะมีเพียงส่วนเดียวที่ปรากฏ ดังนั้น จึงยากมากที่จะตรวจสอบค่าเวคเตอร์การเคลื่อนที่ และพื้นที่ในลักษณะนี้เองที่มีแนวโน้มเกิดฮาโลเอฟเฟ็กต์ แม้ส่วนหนึ่งของกำแพงดูเหมือนถูกคนบัง แต่ความที่กำแพงอยู่กับที่ ดังนั้น จึงง่ายที่ภาพคนจะโดดเด่นขึ้นมา (หมายความว่าเราสามารถตรวจสอบค่าเวคเตอร์การเคลื่อนที่ที่เป็น 0 ได้ง่าย) แต่จริงๆ แล้วสำหรับทีวีคงทำได้ยาก ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความสามารถของสายตาของคนเราเหลือเชื่อเพียงใด

ทีมของเราสามารถวิเคราะห์ค่าเวคเตอร์การเคลื่อนที่เพิ่มเติม และค้นหาส่วนที่ภาพถูกบังและปรากฏอย่างแม่นยำ ซึ่งทำให้สามารถแก้ไขฮาโลเอฟเฟ็กต์ได้

Mori: การสะสมตัวอย่างฉากที่มีปัญหามานานหลายปีของเราพิสูจน์ว่ามีประโยชน์ในตอนนี้เอง และนั่นคือมรดกตกทอดในฐานะผู้ผลิตทีวี เราทุ่มเทพัฒนาทีวีมาแรมปี และแต่ละปีเราทำงานหนักเพื่อปรับปรุงผลิตภัณฑ์ของเราให้สามารถนำเสนอคุณภาพภาพที่ดีที่สุดให้แก่ลูกค้า ซึ่งกลายมาเป็นจุดแข็งสำคัญของเรา

Kiuchi:
ระหว่างการพัฒนา ข้อเท็จจริงที่เรียบง่ายก็คือ ทุกคนมีประสบการณ์ภาพ 4K ซึ่งเป็นแรงบันดาลใจให้เราอย่างมาก เรามีโอกาสได้ดูภาพ "เทียบเท่า 4K" ด้วยหน้าจอ 32 นิ้ว จอภาพสำหรับมืออาชีพ หรือการกำหนดค่าอื่นๆ อย่างไรก็ตาม เมื่อเราดูภาพบนหน้าจอ 4K ที่ผลิตขึ้นมาเพื่อใช้เป็นต้นแบบจริงๆ เราทุกคนต่างทึ่งกับค่าเปรียบต่างและระดับความคมชัดที่ยอดเยี่ยม ซึ่งแม้เราเป็นวิศวกรที่เกี่ยวข้องกับการผลิตทีวีมานานปียังประหลาดใจ ดังนั้น เราจึงเชื่อว่าลูกค้าจะต้องตื่นเต้นกว่าเราหลายเท่า ความปรารถนาของเราคือทำให้ผู้ชมจำนวนมากขึ้นประหลาดใจมากขึ้นกว่าเดิม

มีจุดใดที่เฉพาะเจาะจงที่พวกคุณต้องทำงานอย่างหนักเพื่อการสร้างภาพโดยรวมหรือไม่

Nio: นอกจากทำให้ภาพกระตุกในแอนิเมชันลื่นไหลขึ้น เรายังตัดสินใจแสดงให้ทุกคนเห็นภาพยนตร์ออนไลน์ที่ลื่นไหล นอกจากแอนิเมชันแล้ว ผมยังพบว่าตัวเองดูวิดีโอโปรโมทดาราทีวีชื่อดังมากมายไปหมด (หัวเราะ) เนื่องจากผมสามารถดูพวกเขาบนจอใหญ่ด้วย VIERA TV ของ Panasonic ผมจึงคิดว่าจำเป็นต้องทำให้ภาพลื่นไหลยิ่งขึ้น ผมแน่ใจว่าคุณจะเห็นด้วยกับผมทันทีที่คุณได้ดูทีวี 4K ของ Panasonic ที่ภาพสวยงาม นุ่มนวล และดูเพลินมากกว่าบนจอพีซี

Kiuchi: ภาพยนตร์ออนไลน์ก็เหมือนกับกล่องสมบัติที่เป็นภาพ อย่างไรก็ตาม คุณภาพภาพของวิดีโอที่ผู้ใช้ปกติเห็น จะถูกจำกัดจากอุปกรณ์และสื่อที่ใช้ และอัตราเฟรมมักไม่สูงพอ ไม่ใช่เพราะคนถ่ายตั้งใจให้เป็นแบบนั้น แต่เป็นเพราะข้อจำกัดของอุปกรณ์ เพื่อแสดงวัตถุประสงค์ของภาพที่ถ่ายอย่างครบถ้วน ทีวีสามารถช่วยได้อย่างแท้จริงด้วยการทำให้ภาพลื่นไหลและสวยงามยิ่งขึ้น นี่คือสิ่งที่ผมคิดเกี่ยวกับเทคโนโลยี 4K Frame Creation

Morita: ฉันมีหน้าที่รับผิดชอบกำหนดเวลาในการทำงานและการจัดการระบบของ 4K Frame Creation ทั้งหมด ซึ่งฉันพบว่าช่วงสุดท้ายก่อนเข้าเส้นชัยเป็นช่วงที่หินที่สุด มีพารามิเตอร์มากมายในเทคโนโลยีนี้ และเราต้องการทำให้แน่ใจว่าใช้งานได้จริงในทุกๆ กรณี ตัวอย่างเช่น เฟรมภาพป้อนเข้า (ความถี่ เฮิร์ตซ์) ความละเอียด การตั้งค่าการแสดงผล (ปิด/ความแรงในการประมวลผลต่ำ/กลาง/สูง) พารามิเตอร์มีจำนวนมากเกินกว่าที่ซอฟต์แวร์สเปรดชีตของเราจะรองรับได้ เราพุ่งเข้าใส่อุปสรรคในการพัฒนาและต้องใช้เวลานานกว่าที่วางแผนไว้แต่แรกถึง 3 เท่า แต่แทนที่จะรู้สึกไม่ดี เรากลับไปที่ห้องแล็บทุกเช้าพร้อมความมุ่งมั่นในการสร้างผลิตภัณฑ์ที่เราจะภาคภูมิใจไปตลอดกาล

จุดแข็งอื่นๆ ที่พวกคุณทำสำเร็จนอกจากการลดฮาโลเอฟเฟ็กต์คืออะไร

Mori: เราจัดการการออกแบบ LSI ทั้งหมดด้วยทีมงานของเราเอง ซึ่งช่วยให้เราสามารถใช้โนว์ฮาวที่เราสะสมมาตลอดหลายปี และทำให้เพิ่มเทคโนโลยีและกลไกใหม่ๆ (สถาปัตยกรรม) ปรับและคงค่าที่เหมาะสมที่สุดได้ง่ายขึ้น การที่สามารถทำทุกสิ่งนี้ได้อย่างอิสระเป็นหนึ่งในจุดแข็งสำคัญของเรา ขณะเดียวกัน การพัฒนา LSI เองเป็นงานที่ยากมาก เพราะหลังจากที่คุณสร้าง LSI ขึ้นมา คุณจะไม่สามารถซ่อมแซมแก้ไขได้ การสร้างใหม่ก็ใช้เวลานานและแพงเกินไป ดังนั้น เราจึงต้องรอบคอบที่สุดในการสร้าง LSI ด้วยการเตรียมการล่วงหน้าอย่างละเอียด

คุณ Mori ในฐานะที่คุณเป็นผู้นำทีม ผมจินตนาการว่าคุณต้องอยู่ภายใต้ความกดดันอย่างมากในขณะนั้น

Mori: แน่นอนเลยครับ (หัวเราะ) หลังจากกำหนดเป้าหมาย เราพยายามโยงเป้าหมายนั้นกับกำหนดเวลาอย่างเหนียวแน่น แต่นี่ไม่ใช่โปรเจ็กต์ที่ง่ายดายเลยและหลายอย่างก็ใช้เวลามาก อย่างไรก็ตาม ผมรู้สึกว่าเราสามารถผลิตบางอย่างที่จะทำให้คนทั่วโลกพอใจ และเราภูมิใจที่ได้ทำบางอย่างสำเร็จ

เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่ดึงดูดและแข่งขันได้ สิ่งสำคัญคือคุณต้องกำหนดเป้าหมายสูงกว่านั้น จากนั้นหลังจากเริ่มพัฒนา คุณจำเป็นต้องมุ่งมั่นกับเป้าหมายดังกล่าวโดยไม่ยอมประนีประนอม ในการพัฒนาคุณภาพภาพสำหรับทีวี หากทีม LSI การประมวลผลภาพยอมประนีประนอม จะไม่มีทางเรียกคืนระดับผลิตภัณฑ์ได้เลย ไม่ว่าทีมพัฒนาปลายน้ำจะทำงานหนักเพียงใดก็ตาม สุดท้าย ผลิตภัณฑ์จะออกมาพื้นๆ ซึ่งเท่ากับเป็นการดูหมิ่นลูกค้า ในฐานะผู้นำ มีหลายครั้งที่ผมต้องโหดกับสมาชิกทีมเพื่อรักษาประสิทธิภาพและกำหนดเวลาที่เราให้สัญญาไว้ แต่ผมคิดว่านั่นเป็นหนึ่งในส่วนสำคัญที่สุดในการเป็นผู้นำ

แน่นอน ผมไม่ใช่คนเดียวที่ใช้นโยบาย "ไม่ประนีประนอม" สมาชิกทีมทุกคนใช้นโยบายนี้เช่นเดียวกัน ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้เราสามารถสร้างผลิตภัณฑ์ที่เป็นเลิศเช่นนี้ และประสบความสำเร็จใน LSI ใหม่ของเรา นโยบายนี้เชื่อมโยงโดยตรงกับความสามารถของเราในการทำให้ผลิตภัณฑ์นี้เสร็จสมบูรณ์

lm_5_2_lc_22_131021
lc_25_1_131021

Mitsuhiro Mori
ผู้จัดการ/ผู้นำทีม

การพัฒนาอัลกอริธึมการประมวลผลภาพคุณภาพสูงและวงจร LSI

lc_25_2_131021

Tomoko Morita
หัวหน้าวิศวกร

การจัดการระบบควบคุมเฟรมเพื่อซิงค์การสร้างสัญญาณและการตรวจสอบค่าเวคเตอร์การเคลื่อนที่/การสร้างเฟรมกลาง

lc_25_3_131021

Yutaka Nio
หัวหน้าวิศวกร

การทำให้กระบวนการลื่นไหลเพื่อปรับปรุงความละเอียดของภาพเคลื่อนไหวและเนื้อหาภาพโดยใช้เฟรมน้อยที่สุด

lc_25_4_131021

Shinya Kiuchi
หัวหน้าวิศวกร

การพัฒนาอัลกอริธึมการประมวลผลภาพคุณภาพสูงและการปรับคุณภาพภาพ

lm_5_2_lc_26_131021

ผมหวังว่าทุกคนจะลองดูภาพยนตร์เรื่องโปรดบนทีวี 4K นี้ สำหรับผมคงเป็นเรื่อง 'Erin Brockovich' เพราะผมเป็นแฟนตัวยงของ Julia Roberts (หัวเราะ) ผมโชคดีมากที่คนที่รับผิดชอบในการจัดทำ DVD นี้ (เวอร์ชันที่ออกมาในตอนนั้น) อธิบายประเด็นทางเทคนิคของวิธีการที่ทำให้ได้ภาพที่มีคุณภาพให้ฟัง ซึ่งทำให้ผมดูหนังสนุกขึ้น

ผมหวังว่าผู้คนจะได้สัมผัสประสบการณ์เกี่ยวกับภาพที่มีความละเอียดสูงสมจริงในสารคดีที่ถ่ายทอดธรรมชาติในโลกของเรา พืชและสัตว์ทั้งหมดมากขึ้น ภาพ 4K คุณภาพสูงจำนวนมากมีให้ดูกันอยู่แล้วในอินเทอร์เน็ต และในอนาคตรายการแข่งขันกีฬาใหญ่ๆ เช่น ฟุตบอลโลกและโอลิมปิก จะถ่ายทอดให้เราชมในรูปแบบ 4K ความสนุกเพิ่งเริ่มต้นขึ้นเท่านั้น

ผมคิดว่ารายการโปรดของผมคือแอนิเมชันญี่ปุ่นและภาพยนตร์เกี่ยวกับไดโนเสาร์ที่ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิก ด้วย 4K คุณจะรู้สึกได้ถึงบรรยากาศแวดล้อมภาพแอนิเมตต้นฉบับ และเห็นภาพไดโนสาร์ผิวหนังมันวาวเรียบทั้งตัวที่ถ่ายทอดออกมาเหมือนจริง

งานอดิเรกของผมคือการปีนเขาและดำน้ำ ผมจึงชอบการดูทัศนียภาพธรรมชาติที่สวยงามเป็นพิเศษ ด้วยคุณภาพภาพ 4K บนจอขนาดใหญ่ สารคดีท่องเที่ยวที่ถ่ายทอดทัศนียภาพของโลกก็น่าดูมากเช่นเดียวกัน จะมีอะไรดีไปกว่าการดูภาพที่งดงามอัศจรรย์ด้วยคุณภาพสมจริงจากในห้องนั่งเล่นของคุณ