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ＭＰＥＧ２-ＰＳ と ＭＰＥＧ２-ＴＳＭＰＥＧとは(Moving Picture Experts Group) の略でＩＳＯ国際標準化機構とＩＥＣ国際電気標準機関による動画圧縮のための符号化方式を開発した組織の名称です。ＤＶカメラからパソコンに動画を取り込む場合、ＡＶＩファイルとして取り込み編集するのが一般的な方法なのですが、編集が終了したＡＶＩファイルは保存するにはあまりにも大きすぎるファイルサイズになります。 そこで動画圧縮(エンコード)が必要になるのですが、市場に出回っている動画圧縮のフォーマットは数多く存在しています。その中で最も家電製品と親和性が高く世界的に標準化されているのが「ＭＰＥＧ」という動画圧縮フォーマットなのです。
■ＭＰＥＧの種類ＭＰＥＧはＷｉｎｄｏｗｓ３．１と同時期の1993年にＭＰＥＧ１フォーマットが標準化されました。つづいて1994年にＭＰＥＧ２、2000年にＭＰＥＧ４が動画圧縮フォーマットとして標準化されています。 ＭＰＥＧ１ ＭＰＥＧ１は1993年に標準化された「ビデオ」「オーディオ」を多重化して蓄積メディアに動画像データを保存することを目的としたフォーマットです。 圧縮した動画データはCD-ROMに１時間程度記録できる動画圧縮方式でビットレートは1.5Mbps（100kbps〜1.8Mbps)の低ビットレート。 解像度は352×240、320×240の２種類。フレームレートは24fps、25fps、29.97fpsがあり、Windows3.1の頃に標準化されたため現在でもWindowsMediaPlayerやQuickTime、RealPlayerなどでＭＰＥＧ１フォーマットの動画像データを再生することができる汎用性の高い動画圧縮フォーマットです。 ＭＰＥＧ２ ＭＰＥＧ２は1994年に標準化された方式で従来のＭＰＥＧ１をベースに「ビデオ」「オーディオ」に加えて「データ」信号を高ビットレートで多重化し高品質な映像処理により、放送通信など幅広い用途に向けて拡張された動画圧縮フォーマットです。 そのためＭＰＥＧ２の汎用性はＤＶＤのみならず放送や動画通信にまで使用されています。 ビットレートは2Mbps〜80Mbpsの高ビットレートで解像度は720×480、704×480、640×480、1920×1080、1920×1152。 フレームレートは24fps、25fps、29.97fps、50fps、60fpsがありＭＰＥＧ２はＤＶＤ-Ｖｉｄｅｏ、デジタル放送、テレビ電話などで使用されています。 ＭＰＥＧ４ ＭＰＥＧ４は2000年に標準化された「ビデオ」「オーディオ」「データ」と「ＢＩＦＳ」を多重化してコンピューターグラフィックスや合成音声などインターネット配信を目的とした動画圧縮フォーマットで、ＩＳＤＮのようなナローバンド(狭帯域回線)でのストリーミング再生が可能です。 ビットレートは5kbps〜38.4Mbpsビットレートで解像度は多様です。(最大1920×1080) フレームレートは可変可能でＭＰＥＧ４は主として携帯電話やインターネットで使用されています。  ...ＢＩＦＳ(BInary Format for Scene)はＭＰＥＧ-４におけるオブジェクト記述の方式で、動画、テキスト、音声など異なるデータを自由に重ね合わせ1つのコンテンツとして表示することができる方式。
■ＭＰＥＧ１とＭＰＥＧ２の違いフィールド予測とフレーム予測テレビの画面は1秒間に３０枚のフレームで構成され１フレームは２フィールドで構成されています。 ＭＰＥＧ１ではフレーム単位での双方向予測を採用していましたがＭＰＥＧ２では更にフィールド予測が追加されています。 フィールド単位のエンコードが加わることによって動きが激しい画像に対してフレーム単位のエンコードよりも効率的に符号化処理が可能になっています。 色差成分の扱い ビデオ信号に含まれる輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ,Ｃｒの３つの成分情報の比率をＹ：Ｃｂ：Ｃｒで表現しおり、人間の目は、色に対して非常に鈍感で、多くの圧縮フォーマットで色情報を間引いて全体の情報量を小さくしています。 ＭＰＥＧ１でのＤＣＴ(Discrete Cosine Transform)離散コサイン変換モードは４：２：０フォーマットのみを扱っていましたが、ＭＰＥＧ２では４：２：０以外に４：２：２や４：４：４などの変換モードを扱っています。 ...４：２：０とは輝度信号"４"に対して色信号"２"を奇数ラインが４：２：０、偶数ラインが４：０：２と交互に表示する方法で、代表として奇数ラインの４：２：０を表現している。ＤＣＴ係数 １枚のピクチャー単位で見たとき、ピクチャー内の画素間で相関関係を持っており、この相関関係(冗長度)を除去したり、人間の目に対して鈍感な周波数成分(高周波成分)を除去することにより、圧縮が可能となります。 ＤＣＴ(Discrete Cosine Transform)離散コサイン変換は、ピクチャー単位の画素を周波数成分に置き換え、ＤＣＴ係数を8bit〜11bitと可変することで量子化レベルを替えることができるのです。 ＭＰＥＧ２ではＭＰＥＧ１で使用したフレーム用ジグザグスキャンの他に、インターレース時に効率の良いフィールド用オルタネートスキャンを使用することが可能です。 ＭＰＥＧ２プロファイル ＭＰＥＧ２では様々な分野で活用できるように規格制定されたいるため、映像を圧縮するアルゴリズムに関しては厳密な既定がなく、最終的にＭＰＥＧ２の規格にさえ適合すればＭＰＥＧデコーダー搭載の機器で視聴可能であるという考え方を採用しているのです。 そのため映像を圧縮するアルゴリズムは膨大な数になり、規格全体をカバーするデコーダー/エンコーダーを開発するのは不可能と言ってもよいほどで、その差別化を図るためデコーダー/エンコーダーを開発する際の基準をプロファイル(圧縮技術の要素)とレベル(画素数やフレームレート)という項目で区別し、７種類のプロファイルと4段階のレベルで規定しています。
ＭＰ＠ＨＬ：ＢＳデジタル ＭＰ＠ＨＬ：米ＤＴＶ
ＳＳＰ＠Ｈ１４：欧州ＨＤＴＶ ＭＰ＠Ｈ１４：ＨＤＶ
ＭＰ＠ＭＬ：ＤＶＤ ＭＰ＠ＭＬ：ＣＳデジタル ＳＰ＠ＭＬ：デジタルＣＡＴＶ ＳＮＰ＠ＭＬ：欧州地上波ＴＶ
■ＭＰＥＧのレイヤー(階層)ＭＰＥＧ２のビットストリームのデータ構造は６つのレイヤーに細分化されますが、これらのビットストリームの構造はもともとＭＰＥＧ１で策定されたものを参照しています。シーケンスレイヤー ＭＰＥＧで圧縮符号化された動画像データの流れのことをいい、１つ以上のＧＯＰや画面の解像度、アスペクト比を管理しています。 ＧＯＰレイヤー 連続する任意のフレームをＧＯＰ(Group of pictures)に分割し、それぞれ"Ｉピクチャー""Ｐピクチャー""Ｂピクチャー"に割り当てます。 Ｉピクチャー(Intra Picture)：ＧＯＰの主となるフレーム内符号化によって得られる画面。 Ｐピクチャー(Predictive Picture)：Ｉピクチャーから予測される動きの差分をエンコードして得られる画面。 Ｂピクチャー(Bidirectionally Predictive_Picture)：ＩピクチャーとＰピクチャーを処理した後、ＩピクチャーとＰピクチャーの間に挿入される画面で過去と未来の映像を繋ぎ合わせるための予測フレームとなり最大１５枚/秒までのＢピクチャーを作成できます。 ピクチャーレイヤー １フレームの映像(ピクチャー)における輝度信号と色信号の符号化の符号化の単位でピクチャーヘッダで始まります。 ヘッダにはピクチャータイプ（"Ｉピクチャー""Ｐピクチャー""Ｂピクチャー"）の違いを示す符号が含まれています。 スライスレイヤー 複数のピクチャーで構成されるＧＯＰの中の１枚のピクチャーを１６ライン幅のスライス(マクロブロックの帯)で構成する動画像ストリーム中のデーターの最小単位となっています。 スライスは独立しているため伝送中に誤った動画データがあった場合誤りのあるスライスを飛び越して次のスライスを見つけることができます。 マクロブロックレイヤー マクロブロックとは１６画素ｘ１６ラインの正方形の画素ブロックで輝度ブロックと色差ブロックで構成されています。 マクロブロックレイヤーにはアドレス情報や符号化情報、量子化スケール、動きベクトル、符号化ブロックパターンなどの情報が含まれています。 ブロックレイヤー １６画素ｘ１６ラインのマクロブロックは８画素ｘ８ラインのブロックによって構成されています。
■ＭＰＥＧ２-ＰＳ と ＭＰＥＧ２-ＴＳＭＰＥＧ２はＭＰＥＧ１やＭＰＥＧ４に比べて最も高品質な画質に重心を置いた動画圧縮フォーマットと言えます。そのため様々な分野で使用されるＭＰＥＧ２では記録メディアを対象として単一番組を多重するＭＰＥＧ２-ＰＳ(Program Stream)と放送通信を対象として複数番組を多重するＭＰＥＧ２-ＴＳ(Transport Stream)の２種類が存在します。 ＭＰＥＧ２-ＰＳは主にＤＶＤなどの蓄積メディアで使用され、ＭＰＥＧ２-ＴＳはデジタル放送やインターネット配信で使用することを目的として標準化されています。 ＭＰＥＧ２-ＰＳ(Program Stream) ＭＰＥＧ２-ＰＳ(Program Stream)はＭＰＥＧ１を拡張した高精細の圧縮方式としてＤＶＤの動画圧縮方式として使用されており、ＥＳ(Elementary Stream)多重化を分離した符号化データの番地を記述したマップやディレクトリーを多重することができます。 ＤＶＤ-Ｖｉｄｅｏで使用するＭＰＥＧ２では、ＭＰＥＧ２-ＰＳ形式を元にしておりＴＶをＰＣで録画するためのボードやデバイスなどでも通常はＭＰＥＧ２-ＰＳ形式が使われています。 ＭＰＥＧ２-ＰＳ形式はパッケージメディア（ＣＤやＤＶＤ)に格納することが前提となっているためディスクのセクターサイズ単位でデータを区切り、再生時にはランダムアクセス(任意の場所へ再生位置をジャンプ)することを考慮した方式となっています。 ＭＰＥＧ２-ＴＳ(Transport Stream) ＭＰＥＧ２-ＴＳ(Transport Stream)ではデジタル放送やインターネット配信で使用することを目的とした新しいフォーマットで、ＭＰＥＧ２-ＰＳとは異なるパケット構造となっています。 ＭＰＥＧ２-ＴＳは放送や通信での使用を目的としているためＭＰＥＧ２-ＰＳのような可変長なパケット長ではなく、不安定な伝送路を誤りなく伝送できるように小さな固定長パケット(1パケット＝１１８Ｂ)を採用し、マルチプログラム対応によって1本のストリームに複数のチャンネルを並行して格納することが可能で、地上波デジタル放送やインターネット配信などの放送に関するビデオ配信とテレビ電話やテレビ会議などの双方向通信で使用されています。 地上デジタル放送を受信して記録することのできるＤ-ＶＨＳやＤＶＤレコーダーなどテレビ放送をリアルタイムに録画するような用途では、現在エンコードしている映像よりも後にくる映像の予測がつかずエンコード処理を２回行うことができないため、通常はＣＢＲ(固定ビットレート)を使います。そのためスポーツなど動きの激しい映像をリアルタイムで圧縮するには不向きなフォーマットなのです。 最近のＭＰＥＧカメラなどの記録フォーマットには必然的にＭＰＥＧ２-ＴＳが採用されており、ＤＶＤメディアに記録するためにはＭＰＥＧ２-ＴＳをＭＰＥＧ２-ＰＳに変換する必要があります。 ＴＳからＰＳへのコンバートはＭＰＥＧ２-ＰＳのビデオ(ＭＰＥＧ２ Ｖｉｄｅｏ ＥＳ)とオーディオ(ＭＰＥＧ１ Ａｕｄｉｏ ＥＳ)を分離し、 パケットフォーマットをＭＰＥＧ２-ＴＳからＭＰＥＧ２-ＰＳに変換しなければなりません。 つまりＴＳとＰＳはどちらもビデオ/オーディオデータの圧縮方式は同じものですが出来上がったパケットシステムに違いがあるのです。 
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