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テレビ会議初心者ガイド
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テレビ会議初心者ガイド6.動画圧縮の仕組み

6.動画圧縮の仕組み

テレビ会議システムの映像圧縮の仕組みについて、簡単に下記にまとめた。

※ 連載期間:2004年11月 ~ 2006年10月 *一部情報が連載当時のままのものがございます。ご了承ください。

圧縮の基礎

圧縮には大きく分けて、以下の2種類がある。

  1. 可逆圧縮方式
  2. 非可逆圧縮方式

テレビ会議システムは、可逆圧縮方式と非可逆圧縮方式の両方をうまく組み合わせている。

可逆圧縮方式

  • zipファイル(圧縮ファイル)が可逆圧縮方式にあたる。
  • たとえば“010101010101”というデータを“01が6回”という意味のデータに置き換えることで、ファイル容量を小さくする。
  • データの意味を保ったまま容量を削減するため、圧縮されたファイルを解凍すれば情報を完全に復元できる。

非可逆圧縮方式

  • JPEG形式(デジカメで撮った写真など)が非可逆圧縮にあたる。
  • ほぼ復元できるが、いくらかの誤差を伴う処理のことを指す。
  • 元の情報から欠損された部分があるので、圧縮されたデータを復号しても圧縮前のデータを完全に復元することはできない。
  • 使用されるのは画像や音声、映像などの圧縮。
    • 音声や映像は文書ファイルなどと違って、多少のデータ欠損や改変があっても意味がまったく変わってしまうということはない。
      (人間の目に見えない部分や耳に聞こえない部分の情報を間引いて圧縮しても、さほど不自然には感じない)
  • 問題ない部分の情報が欠損するかわりに、高い圧縮率が実現できる。
可逆圧縮方式と非可逆圧縮方式

情報の間引きと差分送信などにより高圧縮を実現

情報の間引きと差分送信、動き補償フレーム間予測を同時に行うことによって、滑らかできれいな映像を作り出す。

情報の間引き

  • 動画内のあるフレームとその次のフレームは似通っている。(しかし確実に差がある)
  • 連続して画像を流すと人間の目にはモノが動いて見える。(パラパラ漫画などの原理と同じ)
  • 動画は1枚の静止画よりもさらに情報を間引くことができる。
    • 視覚的に影響が出ない範囲で、色情報や解像度を間引きして圧縮している。

差分送信

  • テレビ会議の映像は、背景はそのままで動くのは発言者の身振り手振り程度ということが多い。
  • そのため、変化のあった部分だけを送信して情報更新する。(これを差分送信という)
    • 送信するのは画面全体の情報の一部だけのため容量が小さくてすむ。
    • デジタル画像のうち、変化のあった部分のピクセル情報だけを送信して、動かない部分の情報は削減する。
    • 動いている部分は自然と注目が集まるため、不自然に感じないよう最優先で情報が送信される。(木から林檎が落ちる映像では、林檎の動きに沿ってピクセル情報を送信する)

動き補償フレーム間予測

  • ブロック単位で過去の映像から次にどんな映像がくるかを適確に予想して、現在のフレームと次の予測フレームの差分を相手に送る。
動き補償フレーム間予測

追記

  • 特に動きが速いとか動く範囲が広いなど、画面全体が動くようなときには、ぼやけが目立つ。
    • これにはテレビ会議システムのコーデックの性能と、ネットワーク回線の太さの両方が影響している。
  • 技術が進むことにより、現在よりもっと滑らかできれいな映像になる可能性が高い。