カメラで撮影した映像のデーターは1〜3Gbpsと非常に膨大です。地上デジタルハイビジョン放送を、少ない周波数資源で実現するための役割をしています。映像の符号化方式は、以下の2つの要素技術がベースになっています。フレーム間の動きの変化を抽出する「動き補償」技術つまり、静止画と、その静止画を動かす技術に分かれています。Transform,離散的コサイン変換)DCTは時間軸の情報を周波数軸への変換器です。時間軸のみの1次元データの場合について、説明します。成分だけを取り出すことが出来ます。大幅に削減することが出来るのです。画像では、音声と同じDCTを2次元の平面に対して実行しています。2次元の平面で実行するDCTを「2次元DCT」と呼びます。この時、画面全体ではなく4×4ドットなどの小さなブロックで2次元DCTをかけることで、ブロック内の映像の特徴周波数成分が取り出せます。ブロックを小さくすることで、ブロック内の情報を、パターン化することが出来るようになります。下図は、DCT変換後の4×4ドットの映像の一例です。4つの類似したパターンを、代表パターンに置き換えます。代表パターン下図は代表パターンの一例です。このような代表パターンを、予め用意しておきます。代表パターンの一つ一つにコード番号をつけておきます。このような代表パターンのリストを「コードブック」と呼びます。このコードブックがあれば、コード番号を送信するだけで、相手に、類似したパターンを送ることが出来ます。特徴成分を取り出すことで、より類似性が現れ、代表パターンの種類が少なくなります。Quantization)と呼びます。動き補償は、フレーム(動画の中の1枚の静止画)とフレームの間の特徴の変化の抽出を行う技術です。ΔF32上図は3枚の元映像のフレームF1〜F3から差分映像ΔF21とΔF32を取り出した例です。このように、差分映像、つまり、動きのある部分のみを抽出することができるようになります。この差分映像から動いている部分についての「場所」と「移動量」を求めることが出来ます。報量にすることができます。静止画は3フレーム中1枚だけを符号化して、残りは、差分だけの特徴部分だけを符号化する方法で、情報量を少なくすることが可能です。動き補償でのフレーム間の差分映像のΔF21とΔF32には、似た部分があることが分かります。このように将来に渡っての動きを予測し、その予測パラメータを符号化する方法を線形予測符号化と呼びます。複数枚の差分映像を一つの数式に当てはめます。数式では予測しきれない誤差の映像を求め、誤差信号の特徴のみをベクトル量子化することで、さらに情報量を減らすことが出来ます。動き予測を行なうフレーム数の単位をGOPといいます。動き予測はGOP単位に区切り、動き予測をしない静止画の「Iピクチャー」、過去のIピクチャーから予測される「Pピクチャー」、前後のIピクチャーとPピクチャーから予測される「Bピクチャー」の3種類のフレームがあります。┃←..................GOP..................→┃デジタル放送の編集でGOP単位とあるのは、以上のように動き予測を行うために、複数のフレームを一つのグループにしてしまっており、途中で切り離すことが容易ではないためです。地上デジタル放送やDVDで使用されており、最も普及している方式です。画質は標準画質(6Mbps程度)からハイビジョン画質(18Mbps程度)まで対応できます。)で定められた映像を符号化する方式の一つです。AVCを標準化しており、以下の4つは全て同じ方式です。AVCとは全く異なる方式ですので、互換性がありません。以下のような、「高能率」で「多用途」である特徴があります。・高能率:MPEG2と同じ画質を約半分の情報量に変換できる。・多用途:携帯電話の小さな画面からハイビジョン画質まで幅広く対応また、H.264の圧縮符号化/復号化(映像に戻す)ための技術には、多数の方式が取り入れられています。画質が向上しますが、圧縮符号化時や復号化時にプロセッサに大きな負荷がかかります。そこで、プロセッサの性能に合わせてプロファイルが定義されていて、様々な用途に対応できるようになっています。VC-9)H.264に類似したマイクロソフトの動画圧縮方式です。TS/PSストリームMPEG2は、地上デジタル放送やDVDに使用されていますが、それらの性質の違いで2種類のストリームがあります。地上デジタル放送では、誤りが生じやすく、前述のような誤り訂正符号を使用しており、また、電波の周波数帯域が5.6MHzと定めてあるため、伝送レートが一定である必要があります。Stream)が使用されます。極端な例として、静止画の場合は、1度、1枚の映像を符号化すれば、以降の情報は不要となります。したがって、限りなくビットレートは0に近づきます。反対に、画面の全ての画素がフレーム間や他の画素と独立して動いている場合は、フレーム毎に全ての映像を符号化する必要があります。この場合は、画素数×3原色×階調ビット数×1秒当たりコマ数のビットレートが必要であり、冒頭のとおり約1.5Gbpsものビットレートになります。低いビットレートで、かつ、違和感の無い映像となります。この「違和感の無い映像」とは、つまりは、視聴者にとっては「映像が持つ本来の情報量」「劣化したことが分からない映像」と言えます。このような高効率な符号化を「圧縮」と呼んでいますが、映像や音声の圧縮の場合は、その圧縮の比率(圧縮率)には、あまり、意味がありません。最終的に同じ品質で同じビットレートの映像でも、元の映像がハイビジョンであった場合は圧縮率は高く、元の映像が標準画質であれば、圧縮率が低くなってしまうからです。このため、圧縮率よりも、「〜相当の画質が何ビット/秒」といった表現を用いた方が、圧縮性能を正しく表現していることになります。前節の「〜相当の画質」の「〜相当」には、「標準画質」「ハイビジョン画質」といった表現のほかにSN比やMOS値のような数値的な表現があります。SN比は、元信号をs(n)、受信して復号した信号をr(n)とした時の、元信号と誤差信号の比です。SN比が高いほど、元信号に近いことを表しています。s(n)/{s(n)-r(n)}但し、元信号にノイズが含まれていた場合はSN比も劣化しますし、単調な映像だとSN比は向上します。標準映像(基準映像)を規定して測定する必要があります。人の目の特性上、映像は輪郭を抽出して視覚を感じたり、動きのある映像は、より輪郭のみを網膜が追従している為、SN比だけでは測定できない部分があります。MOS値を決めた基準映像を準備しておき、測定対象の映像と比較してMOS値を判定します。この比較を、大勢の人にテストしてもらって、SN比に対して何dBに相当するかを平均値によって求めます。(BD-RE,BD-R,BD-ROM)地デジTopへ戻る。