どんな技術を使ってる？　薄型テレビでお馴染みのデジタル放送【最新ハイテク講座】

 

昨年11月のデジタルテレビの販売台数は、過去最高を記録した。デジタルテレビは、地上デジタル放送や BS デジタル放送に対応しているテレビのことだが、その詳細を詳しく説明できる人は少ないだろう。これらのデジタル放送には、MPEG という動画規格が使われている。

よい機会なので、今回はデジタル放送についてフォーカスしてみよう。

■デジタル放送で使われているMPEGとは？

デジタル放送には、MPEG という動画規格が使われている。MPEG とは「Moving Picture Expert Group」の略称だ。国際規格を策定している ISO/IEC のワーキンググループのひとつであり、ここで MPEG の規格が策定された。ちなみに採用されている H.264 は ITU-T の規格だが、ISO/IEC と共同で規格を策定しているため、MPEG-4 AVC（MPEG-4 Advanced Video Coding）とほぼ同じ仕様となっている。

●CDに映像を閉じ込めろ「MPEG1」

CD-ROM などに映像を記録することを想定して作られている。ビデオ CD などに使われた。CD がベースのため、音楽 CD の1倍速である 150KB/秒で VHS 並みの動画を再生できることが前提となっている。転送速度が低いため、高効率で圧縮しないといけない。そこで、キーとなるフレームを記録したら、動きの差分を分けて記録している。

各フレームの圧縮には、離散コサイン法というフーリエ変換の一種を使っている。各ドットをそのまま符号化するのではなく、ある一定エリアに切り取られた画像を波と考えて圧縮しているのだ。符号化するのには高い処理能力が必要となるが、復号するときには、処理能力が低くでも問題ない。当時の PC に搭載されている CPU でも十分再生できたのだ。

音声の圧縮方式としてよく用いられている MP3 は、MPEG1 のオーディオ形式のひとつ。MPEG1 では、Layer1 から Layer3 まで音声のフォーマットが決められていて、MP3 は Layer3 のことだ。

●パワーにまかせて大容量の映像を送信「MPEG2」

MPEG2 は、BSデジタルや地上デジタル放送で用いられている圧縮方法だ。MPEG1 に比べて高解像度の動画データを圧縮するために策定された。そのために使用する帯域も広く、DVD、ブルーレイといった記録メディアに対応するほか、BS デジタルや地上デジタルのテレビ放送にも対応するようになった。

基本的に使われている技術は同じ。その後、さらに高解像度な高機能な MPEG3 が策定される予定だったが、MPEG2 がカバーするようになったため、MPEG3 は欠番になっている。

解像度は BS デジタルが 1920×1080i で、約 35MHz の帯域幅を使って最大 24Mbps のデータ転送速度で映像を送っている。地上デジタルが 1440×1080i で、約 6MHz を使って約 17Mbps で映像を送っている。BS デジタルは 8PSK で、地上デジタルは 64QAM と、変調方式が違うため、少ない帯域幅で効率よく映像データを送信しているのだ。データ転送速度が違うため、1時間当たりのデータは地上デジタル放送のほうが小さい。このため、シングルレイヤーの BD-R ディスク（約25GB）で BS デジタルが約2時間、地上デジタルが約3時間記録できる。

さらに地上デジタルでは、電波を13セグメントに分けて送信している。そのうちの1セグメントを移動体機器用に割り当てている。これがワンセグのこと。このように、地上デジタルとBSデジタルは、同じ圧縮方式を採用しながら違う規格となっている。

●最適な効率でケータイ向けまで網羅「MPEG4／H.246」

MPEG2 は十分な帯域を使って、多くのデータを送るために作られたが、MPEG4 は低いビットレートでも高解像度の動画データを送信できることを目指したもので、H.246 も MPEG4 のひとつ。携帯電話の向けの動画配信のフォーマットや一部の地上デジタル放送に利用されている。

MPEG1、MPEG2 との一番の違いは、効率を高めるために、動画全体ではなく、人物や背景、CG、テキストなどを分けて管理できること。しかしほとんどの場合、MPEG4 は動画に関する規格のみがよく利用されている。

動画については、効率をさらに高めた AVC がある。AVC は、パナソニックやソニーがブルーレイレコーダなどで高効率に映像を記録するために AVCHD としてよく用いられている。さらに H.246 と呼ばれることも多いため、ユーザーを混乱させることもある。一時期、DVD-R ディスクにハイビジョン映像を残すために用いられていた。

一言で MPEG と言っても、実は様々な種類が存在するわけだ。機会があれば、パソコンでお馴染みの DivX や QuickTime、Flash なども紹介しよう。

■MPEG LA
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