音響技術者のための映像入門＜第3回：映像システムのトラブル・シューティング＞【PROSOUND SEMINAR】

❶ はじめに

　イベントやちょっとした催し物などで使用される最もシンプルな映像システムと言えば、再生機と表示機を一対で接続した構成となるだろう（図①）。再生機はパソコンやBlu-ray／DVDプレーヤーといった『映像信号を出力する機器』、表示機はプロジェクターやモニター・ディスプレイといった『映像信号を表示する機器』のことを指す。映像システムと言っても、一般家庭のテレビ＋HDDレコーダーと同じような構成であり、セットアップもHDMIケーブルやRGBケーブルで接続するだけと基本的にはシンプルだ。

　しかしパソコンやBlu-ray／DVDプレーヤーといった民生用の再生機は、当然のことながら多くの人が集まるような場所での使用は考慮されておらず、ライブやイベント会場などで映像を表示させようとしても、一筋縄でいかないことがある。具体的には、以下のような課題があるのだ。

　●　1：ケーブルの長さに制限がある

　機器同士を接続するケーブルの最大の長さは、HDMIは5m、RGBは20mというのが目安。従って少し広い場所では再生機から表示機までケーブルが届かないことがある。

　●　2：映像信号の分配制限がある

　前回説明したとおり、HDMIやDVI、DisplayPortといったデジタルの信号方式では、映像コンテンツの著作権を保護するため、『HDCP（High-bandwidth Digital Connect Protection）』という方式のコピー・プロテクションが採用されている。『HDCP』に準拠した機器は、『HDCPキー』と呼ばれる暗号鍵を内蔵しており、定められた暗号鍵の数を上回る台数の機器に映像信号を送ることはできない。従って少し広い場所で、モニター・ディスプレイを5台用意したからと言っても、そのすべてに映像信号を分配できるとは限らないのだ。RGBの場合は、HDMI接続のような暗号鍵による分配制限は無いものの、電源を必要とするアクティブ・タイプの分配器などを使用しないと映像信号の劣化が問題になることがある。プレゼン資料や字幕付きの映像を表示するときなど、文字の可読性が落ちてしまうので注意が必要だ。

　●　3：映像信号の切り替え制限がある

　Blu-rayやDVDなど著作権で保護された映像コンテンツを再生する際、『HDCP』によるコピー・プロテクションによって、映像信号の切り替えができない場合がある。

　●　4：録画に制限がある

　Blu-rayやDVDなど著作権で保護された映像コンテンツを再生する際、『HDCP』によるコピー・プロテクションによって、映像信号の録画ができない場合がある。HDMI／DVI／DisplayPortに限らず、RGBでも変換アダプターが必要になったりと、記録用に映像信号を録画しようと思っても上手くいかないことが多い。

　繰り返しになるが、パソコンや民生用の再生機は、多くの人が集まるような場所での使用は考慮されていないということを頭に置いておく必要がある。HDMIのケーブルの長さに制限があるのであれば、音響機器のようにアナログで引っ張ればいいのでは…… と思った人もいるかもしれないが、最近の民生用映像機器はHDMIしか備えていないものも多い。映像信号、特に現在主流になっているHDMIを広い場所で扱うのは、なかなか厄介なのである。

　しかし、映像信号についてある程度の知識を持っていれば、意図したとおりの映像システムを組むことができるはずで、たとえトラブルが生じたとしても自分で対処できるだろう。次の章では、映像システムにおける主なトラブルの要因と、その解決策について紹介する。

❷ 映像システムのトラブルと解決策

　第1回と第2回で紹介したとおり、映像信号は5つの要素（色空間・画角・解像度・フレームレート・描画方式）で構成されており、信号を伝送するための方式（信号規格）や機器同士を接続するための端子（インターフェース）の種類も非常に多い。『色空間』が異なるビデオ系の映像機器とパソコン系の映像機器が混在したりと、音響システム以上にトラブルが発生しやすいと言っていいだろう。キチンと接続したはずなのに映像が表示されない、表示はされるものの縦横の比率がおかしい…… などなど、映像システムでは様々なトラブルが発生する。しかしそれらのトラブルのほとんどは、以下の3つが要因になっているのだ。

　　●　1：フォーマットが違う
　　●　2：ケーブルが最大長を超えている
　　●　3：著作権保護信号が問題になっている

　▶︎ 1：フォーマットが違う

　映像システムで最も多いのが、再生機と表示機のフォーマットが合っていないというトラブルだ。ここで言うフォーマットとは、映像信号の5つの要素（色空間・画角・解像度・フレームレート・描画方式）や信号方式、端子の種類のこと。プロジェクターなど、表示機側でフォーマットの違いを吸収してくれるものもあるが、上手くいかない場合は自分で何とかしなければならない（図②）。

　再生機と表示機のフォーマットを揃えられればベストだが、そうはいかない場合に活躍するのがビデオ・コンバーターと呼ばれる機材だ。ビデオ・コンバーターは、文字どおり映像信号のフォーマットを変換してくれる装置。ビデオ・コンバーターを使用すれば、HDMIをSDIにするなど、映像信号のフォーマットを簡単に変換することができる。

　○　スキャン・コンバーター／FSディレイ

　ビデオ・コンバーターの中には、フォーマットを変換するだけでなく、映像信号から音声信号だけを取り出したり（オーディオ・ディエンベデッド）、映像信号に音声信号を統合できる（オーディオ・エンベデッド）ものなど、多機能な製品もある。この記事を読んでいる音響技術者が映像のオペレーションを業務で行う際、手元に1台用意しておくと重宝するのがスキャン・コンバーターだ。

　スキャン・コンバーターの代表的な製品、ローランド VC-1-SC（写真①）は、様々なフォーマットの変換が行えるだけでなく、多機能なスケーラー機能を搭載し、アップ／ダウン／クロス／スキャン・コンバート、フレームレート簡易変換、I/P変換、アスペクト変換などにも対応する。再生機と表示機で画角が合わない、アスペクト比が変わってしまうといった現場で発生しがちなトラブルも、スキャン・コンバーターを使えば解決することができるのだ。非常に多機能なVC-1-SCは、映像を扱う様々な現場で、“困ったときの助け舟”的なツールとして人気を集めている。

　また、ビデオ・コンバーターの中には、映像と音声のズレを合わせることができるFSディレイ機能を持っているものもある。例えばローランドのVC-1-DLは、SDIとHDMIを双方向にロスレス変換できるだけでなく、映像を最大4.5フレーム遅延させることができるビデオ・ディレイ機能、音声を最大4.5フレーム遅延させることができるオーディオ・ディレイ機能も装備。このVC-1-DLも、映像を扱う現場では定番になっている製品だ。

　○　EDIDエミュレーター

　パソコンを再生機、プロジェクターを表示機として使うイベントや催し物ではありがちなシステムで、意図した表示にならないことがある。なぜ意図した表示にならないかと言うと、パソコンがプロジェクターの『EDID（Extended Display Identification Data）』を確認して、自動的に最も高い解像度の映像信号を出力してしまうからだ。前回紹介した『EDID』とは、機器の仕様（画角や解像度など）が記述された固有の識別データで、機器間の接続を自動的かつ適切に行ってくれるもの。接続を自動的に行ってくれるのは便利だが、それが決して意図した表示であるとは限らない。例えば、パソコンで再生するコンテンツの画角が1024×768だった場合、プロジェクター側の表示もこの画角でないとアスペクト比がおかしくなってしまうのだ。

　この問題を解決してくれるのが、EDIDエミュレーターと呼ばれる機器で、これを間に挟み込むことで、接続先の映像機器の仕様を“偽装”することができる（図④）。このEDIDエミュレーターを使用することで、たとえ1920×1200の映像信号の表示に対応したプロジェクターであっても、最高表示解像度を1024×768にするなど、仕様に制限をかけることができるのだ。もちろん、その仕様はユーザー・サイドで設定することができる。意図したフォーマットで仕様に制限がかけられるEDIDエミュレーターは、パソコンを再生機として使用するシステムでは便利な機器だ。

　▶︎ 2：ケーブルが最大長を超えている

　フォーマットが揃っていないのと同じくらい多いのが、ケーブルに起因するトラブルだ。HDMIは5m、アナログ・コンポーネントは20mと、各信号方式では最大の伝送距離が定められており（明確に定められていない信号規格でも、おおよその目安となる伝送距離がある）、それ以上に引き延ばそうとすると様々なトラブルが発生する。具体的には、デジタルの信号方式の場合は映像が表示されない／途切れて表示されるといったトラブル、アナログの信号方式の場合は色ズレといったトラブルが起こるのだ。主な信号方式の伝送距離の目安をまとめたのが（表①）で、業務用の信号方式であるSDIは伝送距離が長く、HDMIやコンポジットといった元々民生機用の信号方式は伝送距離が短いことが分かる。

　現在主流の信号方式であるHDMIの伝送距離は最大5mだが、これを延長する方法がいくつかある。以下、各方法を利点と注意点を挙げながら紹介することにしよう。

　○　1：イコライザー入りケーブル／ケーブル補償機を使用する

　最もシンプルなのが、イコライザー入りのHDMIケーブルあるいはケーブル補償機という機器を使用する方法だ。イコライザー入りのHDMIケーブルには、映像信号を補正するチップが組み込まれており、それによって5m以上の伝送距離を実現する。5Vの電源を使用するアクティブ・タイプのケーブルと、パッシブ・タイプのケーブルの2種類があり、実際には伝送距離を延ばせば延ばすほど映像信号は劣化していくのだが、人間の目にはそれはほとんど分からない。

　イコライザー入りケーブル／ケーブル補償機の最大のメリットは、セットアップがシンプルに完了するという点だろう。特にイコライザー入りケーブルの場合は、ケーブルを交換するだけで伝送距離を引き延ばすことができる。ただ、この方法では映像信号を単純に補正しただけに過ぎないため、使用する機器によっては映像が表示されない／途切れてしまうこともある。特にアクティブ・タイプのイコライザー入りケーブルでは、接続機器から5Vの電源がしっかり供給されているかどうかが重要で、またケーブルには接続方向があるので注意が必要だ（接続方向が逆だと、映像がまったく表示されない）。

　○　2：同軸延長機を使用する

　いくつかのメーカーからは、同軸ケーブルを使ってHDMIを引き延ばすための機器が販売されている。専用の送信機を使ってHDMIを独自規格に変換し、同軸ケーブルで引き延ばした後、専用の受信機で再びHDMIに戻すという方法だ。目的の長さの同軸ケーブルがある場合は、それを活用してHDMIを引き延ばすことができ、『HDCP』によるコピー・プロテクションも保持されるという利点がある一方、送信機と受信機の間でやり取りされる映像信号は、あくまでもメーカー各社の“独自方式”であるという点に注意が必要。SDIやアナログ・コンポジットといった標準の信号方式ではないため、同じような同軸延長機でもメーカーが違うと互換性がない。また、使用する同軸ケーブルの品質が悪いと、上手く映像が表示されないということもある。

　○　3：『HDBaseT』に変換する

　HDMIを引き延ばす場合、現時点で有力なのが『HDBaseT』という規格に変換する方法だ。この方法では、専用の送信機を使ってHDMIを『HDBaseT』に変換し、カテゴリー5e以上のシールド付きLANケーブルを使って引き延ばした後、専用の受信機で再びHDMIに変換する（図⑤）。同軸延長機と同じような方法だが、『HDBaseT』はHDBaseT Allianceという団体によって策定された標準規格であるという点がポイント。『HDCP』によるコピー・プロテクションを保持したまま長距離伝送を行うことができ、映像信号や音声信号に加えてRS-232Cや赤外線のコントロール信号なども一緒に送信することが可能。これによって離れた場所から対応機器を遠隔操作することもできる。

　プロジェクターをはじめ、『HDBaseT』に対応したRJ-45端子を標準装備している機器も多く、この場合は送信機からダイレクトに接続することが可能。メーカーによっては、“●●●リンク”といった独自の名称を付けているところもあるが、実際には完全に『HDBaseT』に準拠した規格であることがほとんど。『HDBaseT』では、LANケーブルを最大100m引き延ばすことができる“Level A”と、最大70m引き延ばすことができる“Level B”という2つの規格が策定されている。

　以上のような方法を使えば、通常5m程度しかケーブルを引き延ばせないHDMIでも、長距離伝送を行うことができる。映像システムを組む際に頭に置いておきたいのが、映像が表示されないトラブルのほとんどは、ケーブルの長さと断線が要因であるということ。映像が表示されない場合、まずはケーブルの長さと断線を疑ってみるといいだろう。

　▶︎ 3：著作権保護信号が問題になっている

　本記事に何度も登場するHDMIで採用されているコピー・プロテクション『HDCP』、これがトラブルの要因になることも多い。『HDCP』は、映像を送信する側の機器（Blu-ray／DVDプレーヤーなど）と映像を受信する側の機器（モニター・ディスプレイやプロジェクターなど）を双方で認証し、映像信号を暗号化して受け渡すコピー・プロテクション。映像を受信する側の機器が『HDCP』非対応の場合、認証手続きが完了しないため、接続は問題なくても映像は表示されない。これによって映像コンテンツを違法コピーから保護しているわけである（図⑥）。

　HDMIをそのまま使い、再生機と表示機を一対で接続する場合はあまり意識することのない『HDCP』だが、HDMIを他の信号方式に変換した場合は、映像が表示されない要因になることがある。例えば、業務機で広く採用されている信号方式であるSDIは『HDCP』を通さないのだ。長距離伝送するためにビデオ・コンバーターを使ってHDMIをSDIに変換してしまうと、どんなに画角を合わせようと、著作権で保護された映像コンテンツは表示されない。従って『HDCP』がかけられた映像信号の長距離伝送を行う場合は、同軸延長機や『HD BaseT』を使用する必要がある。

　『HDCP』のトラブルで、よく話を聞くのがパソコンを再生機として使ったケースだ。パソコンでは、プレゼン資料などを映す場合は『HDCP』は関係ないが、Blu-rayやDVDを再生した途端に『HDCP』が出力され、画面の表示が消えてしまう。当たり前の話だが、映像システムに慣れていない人は、問題なく表示されていた映像が突然消えたら焦ってしまうだろう。また、MacBookなどApple製のパソコンは、基本的に常時『HDCP』を出力する仕様になっている。よって再生するものが何だろうが、Apple製のパソコンの出力はSDIには変換できないと考えておいた方がいいだろう。最近のBlu-ray／DVDプレーヤーも、再生するコンテンツに関係なく『HDCP』を付加して出力する仕様になっているものがほとんどだ。

　また先述のとおり、分配器を使って1台の再生機から複数の表示機に出力する場合も、『HDCP』が問題になる。『HDCP』では映像信号の分配制限がかけられているため、再生機側の暗号鍵（HDCPキー）の数を上回る台数の表示機に、映像信号を分配することができないのだ。この暗号鍵はゲーム機などにもかけられており、その数は公開されていない場合が多い。1台の再生機から複数の表示機に分配する場合は、事前に接続して表示できる台数（暗号鍵の数）を確認しておいた方がいいだろう。

　映像システムではトラブルの要因になることもある『HDCP』だが、映像コンテンツの著作権を保護する大切なものだ。『HDCP』を無視する機器も出回っているようだが、言わずもがな『HDCP』の解除は違法であり、そういった怪しい機器を使うのは絶対に避けなければならない。

監修：ローランド株式会社