誰かが得する用語解説【MP4・MPEG-4、H.264、X264、コンテナ、コーデック】について

適切なコーデックの選定で悩む初老の男性

みなさん、こんにちは。カメチョ編集部です。今回はネットワークカメラの利用に際して知っておくと便利(かも知れない)なデジタルの動画データの基本解説をしようと思います。テレビ放送もアナログの通信から地上波デジタル放送に完全移行してしばらく経ち、現在では放送と通信の融合などと声高に叫ばれていた2000年ごろが懐かしく思えますが、要はデジタルの動画データがどのように扱われているのかについての解説です。本稿の内容を読めば、「エンコードって何?」、「H.264って何がすごいの?」、「何で同じ解像度の動画データのサイズが違うの?」などの疑問などが少し解消されるかも知れませんよ。

 【基本編①】普段私たちが目にする動画はデジタル動画の形式になっている

というわけでまずは基本編から。皆さんが普段目にすることが多い動画データはどんなものが多いでしょうか。テレビ放送やYoutubeなどの動画サイト、映画ですら私たちが見ている映像は、ほぼ全てデジタルデータなんです。そして、デジタルデータを保存するためには特定のデータ形式で保存されています。有名なところで言うと「mp4」や「flv」などの拡張子が有名ですね。例えばmp4を例に取ってみると、「H.264/AVCの映像圧縮フォーマット(コーデック)を利用した多重化送信データで、音声はAACコーデックで圧縮し、mp4コンテナに格納されたデータになっている」なんていう風に解説することができます。詳しいことは追々説明しますが、現在目にする動画データはすべてデジタルデータで、その動画データは決まった方法で保存されている、ということになります。

【基本編②】デジタル動画データは何らかの方法で圧縮(エンコード)されている

動画コンテナフォーマットの仕組み(動画データと音声データの関係など)

お次はエンコードについてです。動画データはほとんど全て「エンコード」されています。エンコードとは、特定のルールに従ってデータを不可逆的に圧縮する処理のことです。ネットワークカメラにおいては、ほとんど全ての動画がH.264(エイチドットにろくよん)という形式でエンコードされます。この決まった形式のことをコーデックと呼びます。H.264コーデックを利用することで容量を百分の一程度の容量まで小さくすることが出来ます。通常このエンコードはカメラ内部の画像処理チップで処理されるため、元の膨大なデータサイズの動画ファイルは目にすることなく消えていきます。(一部の業務用のデジタル一眼レフカメラ等であればRAW(生の無圧縮)動画をRAW画像の連続写真として保存することが出来る機種もありますが、そもそもデータが大きすぎることと、RAW画像を動画として認識できるコンテナ(エンコード済みの動画ファイルと音声ファイルをまとめるための入れ物)が無いため、エンコードしない限り再生はできません。)

【基本編③】動画データの画質は圧縮コーデックと「圧縮率」によって決まる

動画コーデックの性能一覧表

では、H.264で圧縮を行えば全ての動画ファイルがRAWファイルと比べてデータの量が百分の一になるのか、というと実はそうではありません。エンコード後の動画の画質は利用するコーデック以外にも「圧縮率」によっても変化します。この圧縮率を高く設定すると画質の劣化は激しくなるもののデータサイズは小さくなり、逆に圧縮率を低く設定すると画質は良いままでデータサイズが大きくなります。安価な防犯カメラなどでは、この圧縮率(画質設定)が出来ない場合があるため注意が必要です。通常だと、設定画面で5段階程度が選択できるようになっています。圧縮方法であるコーデックと圧縮率、そして解像度によって動画データのサイズが決まります。

【応用編】普段目にする動画形式はコーデックの違いではなく「コンテナ」の違い

動画データがH.264やMPEG-4、Xvidなどの様々なコーデックによって圧縮されていることは理解できたと思います。ですが、普段私たちが動画ファイルの拡張子として目にするmp4やmkv、flvなどですが、実はこの拡張子を見ただけでは動画がどんなコーデックでエンコードされているかは判りません。実はこの拡張子で判別できるファイル形式はコンテナ(コンテナフォーマット、マルチメディアコンテナ)とも呼ばれ、エンコードされた動画データと音声データをまとめるファイル形式になっています。また、圧縮率の高い(性能の高い)コーデックの場合には再生するときの処理負荷が高くなることも覚えておく必要があるでしょう。

代表的な動画コンテナ

MP4 H.264、H.263などの動画コーデック、MP3、AACなどの音声コーデックに対応したコンテナです。動画形式としては主流です。
AVI(Audio Video Interleave) AVIはWindowsOS標準のコンテナで、Divx、MPEG-2、H.264、H.264など多くのコーデックに対応しています。防犯カメラの圧縮形式として以前主流だったMotion JPEG(モーションジェイペグ)に対応しているため、コンテナもAVIであることが多かったものの、現在ではMP4に取って代わられつつあります。
MOV こちらもH.264、H.263などのコーデックに対応しており、音声コーデックはMP3、FLACなどを利用できます。アップル社のQuickTimeムービークリップに対応した動画形式で、動画コーデックとしてMotion JPEGに対応しているものの、防犯カメラ等の用途で利用される例は非常に少ないコンテナです。

上記の動画形式以外にも様々なコンテナがあり、コンテナ自体も開発企業や規格化団体によって規格がアップデートがなされています。

まとめ

いかがだったでしょうか。コーデックとエンコードの関係、エンコードとコーデックの関係などの基礎的な知識が備わっていれば監視カメラやネットワークカメラを取り扱ったり、導入したりするときにスムーズに理解できるかもしれません。テレビ放送がアナログからデジタルに換わったように、防犯カメラや監視カメラもアナログカメラからデジタルのネットワークカメラに換わりつつあることですし、ご興味がある方は関連記事も是非ご覧ください。

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