ビジュアルコミュニケーションと支える技術 –映像コーデック

平 成 26 年 7 月
IP電 話 普 及 推 進 センタ
技術解説第 5 回
『ビジュアルコミュニケーションと支 える技 術 –映 像 コーデック-』
ビジュアルコミュニケーション(Visual Communication; VC)には、代 表 的 なものとして、ビ
デオ会 議 システム(Video Conference System)や、テレビ電 話 、ビデオチャットなどがあ
ります。
ビジネスでビジュアルコミュニケーションを活 用 するには、音 声 ・映 像 だけでなく、資 料 や
アプリケーションデータを共 有 することも必 要 です。また、通 信 に IP 技 術 を用 いることに
より、これらの様 々なデータを一 緒 に送 受 信 することが可 能 になります。
ビジュアルコミュニケーションには以 下 のような特 徴 があります。
・音 声 と連 動 して、相 手 の顔 等 の映 像 を見 ながら会 話 ができる
・音 声 と資 料 、アプリケーションデータ等 の共 有 ができる
・IP 技 術 によって音 声 、画 像 と資 料 、各 種 データの融 合 が可 能 になる
音声
画 像 *1
資 料 ・データ
*1.画 像 ：ここでは｢動 画 像 ｣の意 味 で使 用 している。
図 1： ビジュアルコミュニケーションの定 義
ビジュアルコミュニケーションを実 現 するための通 信 手 段 として、かつては、ISDN 技 術 が
用 いられていましたが、ネットワークの基 礎 技 術 が IP 化 されるに従 って、IP ネットワーク
が用 いられるようになりました。
本 技 術 解 説 では、ビジュアルコミュニケーションを支 える技 術 について見 ていきましょう。
今 回 は、映 像 コーデックについて解 説 します。
映 像 コーデック技 術
ビジュアルコミュニケーションの実 現 には、VoIP で必 要 な音 声 コーデックだけでなく、膨
大 な情 報 量 になる映 像 データを取 り扱 う為 の映 像 コーデックが必 要 になります。
●映 像 コーデックとは
映 像 コ ーデ ッ クは、 送 信 側 でアナ ログ 映 像 （ 信 号 ） を デ ジタル 化 し て、 デジ タル 化 した 画
像 の圧 縮 を行 い、それを IP ネットワークなどにより伝 送 し、受 信 側 で圧 縮 データを元 の
データに戻 し、さらにアナログ映 像 として再 生 する機 能 です。
IP ネットワークを介 して映 像 信 号 を送 信 側 のカメラから受 信 側 のディスプレイに送 信 す
るシステムにおける映 像 コーデックの模 式 図 を示 します。
送信側
アナログ映像
カメラ
受信側
エンコード
（符号化）
デコード
IPネットワーク
AD変換 圧縮
映像コーデック
ディスプレイ
（復号化）
伸張 DA変換
デジタル 100101000111….
音声コーデック
：映像パケット
マイク
再生
映像コーデック
音声コーデック
：音声パケット
図 2： 映 像 コーデック
送 信 側 のカメラから入 力 された女 性 の映 像 （アナログデータ）は IP ネットワークを使 って
伝 送 する為 に、デジタルデータに変 換 する必 要 があります（AD 変 換 ）。また、効 率 よく IP
ネットワーク上 で伝 送 を行 うためのデータ圧 縮 を行 います。この２つを合 わせてエンコー
ド(encode、符 号 化 )と呼 びます。
受 信 側 では、IP ネットワークを通 して受 信 した映 像 パケットを伸 張 して（圧 縮 されたデー
タを元 に戻 す）、それを再 びデジタルデータからアナログデータに変 換 して女 性 の映 像 を
ディスプレイに表 示 します（DA 変 換 ）。これがデコード（decode、復 号 化 ）です。
エ ン コ ー ド と デ コ ー ド を あ わ せ て 、 コ ー デッ ク と 呼 ぶ の は 音 声 コ ー デ ッ ク と 同 じ で 、 こ の 仕
組 みを映 像 コーデックと呼 びます。
●MPEG と H.26x
映 像 コ ー デ ッ ク に は 、 電 気 通 信 に 関 す る 国 際 標 準 化 団 体 の ITU-T で 標 準 化 さ れ た
Ｈ.26x(x:1,2,3,4,5)と情 報 処 理 分 野 に関 する国 際 標 準 化 団 体 の ISO/IEC により標 準 化
された MPEG-y(y:1,2,4,AVC,HEVC)の映 像 コーデックがあります。それぞれの方 式 を応
用 分 野 で分 類 すると、通 信 分 野 には ITU-T 標 準 を利 用 、蓄 積 用 （ビデオ CD や DVD な
ど）は MPEG を利 用 、放 送 は ITU-T 標 準 と MPEG を利 用 することが一 般 的 でした。しか
し、最 近 では、どの分 野 においても H.264/AVC などの汎 用 的 な圧 縮 符 号 化 標 準 を利
用 することが一 般 的 になっています 。 昨 年 、H.265/HEVC という最 新 の映 像 コーデックが
標 準 化 され、4K テレビや携 帯 端 末 への動 画 配 信 などに使 われ始 めており、今 後 、ビデ
オ会 議 をはじめ様 々な用 途 に使 われていくと期 待 されます。
種類
内容
成立時期
標準化
H.261
ISDN に対 応 したテレビ 電 話 /ビ デオ会 議 用 のデジタ
1990 年
ITU-T
1995 年
ISO/IEC
ル映 像 圧 縮 符 号 化 標 準 。 VHS 程 度 の画 像 品 質 を
実 現 。伝 送 速 度 40kbps～2Mbps。
MPEG-2
ITU-T と ISO/IEC が共 同 で策 定 。4 M～10Mbps で
または
SDTV（従 来 テレビ）品 質 、15～30Mbps で HDTV（ハ
H.262
イビジョン）品 質 を実 現 。
H.263
H.261 を改 良 し、H.261 の約 2 倍 の圧 縮 効 率 を実
ITU-T
1996 年
ITU-T
1998 年
ISO/IEC
現 。誤 り耐 性 の向 上 が図 られている。伝 送 速 度
40kbps～2Mbps。
MPEG-4
低 伝 送 速 度 でオブジ ェクト単 位 の動 画 像 圧 縮 符 号
ビ ジュアル 化 を実 現 。インターネット上 や携 帯 電 話 のマルチメデ
ィア圧 縮 に適 用 。伝 送 速 度 10kbps～40Mbps。
H.264
ITU-T と ISO/IEC が共 同 で策 定 。H.263 に比 べ 、約 2003 年
または
2 倍 の圧 縮 効 率 を実 現 。ビデオ会 議 だけでなく、低
M PEG-4
ITU-T
I SO/IEC
速 ・低 画 質 の用 途 から、大 容 量 ・高 画 質 の動 画 まで
AVC
幅 広 い用 途 。伝 送 速 度 10kbps～240Mbps。
H.265
ITU-T と ISO/IEC が共 同 で策 定 。H.264 に比 べ、約 2013 年
または
2 倍 の圧 縮 効 率 を実 現 。4K,8K テレビなどの超 高 解
HEVC
像 度 画 像 の伝 送 、携 帯 端 末 向 けの動 画 配 信 などの
用 途 を想 定 。伝 送 速 度 は一 般 用 途 向 け 128kbps～
240Mbps、プロ用 途 向 け 30Mbps～800Mbps。
表 １：映 像 コーデックの種 類
ITU-T
I SO/IEC
●映 像 コーデックのしくみ
映 像 コー デ ッ ク は 音 声 コー デ ッ ク と 比 べ て 、 扱 う デ ー タ 量 が 膨 大 で あ る た め 、 画 面 の 性
質 （動 きの大 小 など）を利 用 した圧 縮 方 法 を用 いることがひとつの特 徴 です。
データ量 について言 うと、例 えば音 声 であれば、標 準 的 な電 話 の音 声 を音 声 コーデック
G.711 で扱 うと 64kbps のデータとなります。それに対 し映 像 （動 画 像 ）では例 えばアナロ
グ TV（SDTV）を圧 縮 せずにデジタルデータとすると 124Mbps、ハイビジョン TV（HDTV）
では 746Mbps にもなります。映 像 コーデックを用 いることで、データ量 を数 十 分 の一 に削
減 して伝 送 することが可 能 です。
映 像 （動 画 ）の情 報 量 を削 減 する基 本 的 な考 え方 として以 下 の手 法 があります。
①画面内の冗長（類似）情報
の削減
画面（フレーム）
・・・
画面1
画面2
②画面間の冗長
（類似）情報の削減
画面3
②画面間の冗長
（類似）情報の削減
時間軸
図 ３：映 像 コーデックの基 本 的 な考 え方
① 画 面 内 の画 素 そのものが持 つ冗 長 情 報 を削 減 します（空 間 的 な冗 長 度 の削 減 ） 。
同 一 画 面 （フレーム）内 の 1 つの画 素 周 辺 は似 通 った画 素 になっていることを利 用 し
ています。
② 画 面 間 の冗 長 情 報 を削 減 します（時 間 的 な冗 長 度 の削 減 ）。1 つの画 面
（フレーム）の前 後 は、それと似 たような画 面 （背 景 ）になっている性 質 を利 用 します。
上 の仕 組 みを組 み合 せた動 画 像 の圧 縮 符 号 化 を｢ハイブリッド符 号 化 ｣と呼 びます。
画 面 内 冗 長 （空 間 冗 長 度 の削 減 ）と画 面 間 冗 長 （時 間 的 冗 長 度 の削 減 ）を用 いる「ハ
イブリッド符 号 化 」は、映 像 コーデックの基 本 原 理 ですが、現 在 の映 像 コーデックは加 え
て、動 きの早 い画 像 に対 して動 きの予 測 や誤 り耐 性 を上 げる映 像 補 正 などの技 術 が
開 発 されており、そのために映 像 コーデックを用 いる場 合 、どのような設 定 を用 いるかが、
お互 いに相 互 接 続 できるかの重 要 な要 素 となっています。
次 回 は、ビジュアルコミュニケーションでの通 信 先 との接 続 を行 うためのプロトコル
(H.323)技 術 について解 説 します。