動画の仕組みとファイル形式

フレーム とは、動画を形づくる 1 コマ分の 静止画 である。

動画は、少しずつ違うフレームを短い間隔で次々に切り替えて表示し、人の目に動いているように見せている。映画のフィルムに並ぶ 1 コマも 1 フレームに当たる。時間あたりの枚数や、隣り合うコマの違いを使う圧縮も、このフレームを単位にして考える。

たとえパラパラ漫画の 1 ページに描かれた絵がフレームで、ページを素早くめくる動きが動画の再生に当たる。

覚え方英語の frame の元の意味は「枠」。1 つの枠に収まった 1 枚の絵、と字面で覚える。

フレームレート は、動画が 1 秒間に表示するフレームの枚数で、単位は fps (frames per second) である。

例えば 30 fps なら、1 秒間に 30 枚のフレームが約 0.033 秒ずつ切り替わる。値を大きくするほど動きは滑らかになるが、圧縮する前のデータ量は「1 フレームのデータ量 × フレームレート × 秒数」で増えていく。

たとえパラパラ漫画を 1 秒に何ページめくるかに当たる。めくる枚数を増やせば動きは滑らかになるが、描くページも増える。

覚え方fps の f は frame、ps は per second (毎秒)。単位の綴りが「1 秒あたりのフレーム」を表している。

MPEG (エムペグ) は、映像や音声のデータを圧縮する方式を中心とした規格群の総称である。

隣り合うフレームはよく似ているため、MPEG の映像の圧縮では、基準のフレーム以外は前後との違いだけを記録してデータ量を大きく減らす。用途ごとに番号の付いた規格 (例えば DVD やデジタル放送で使われる MPEG-2) があり、MPEG-4 のように、圧縮したデータを収めるファイルの形式まで定めている規格もある。音声だけの規格も含まれ、例えば MP3 は MPEG-1 の音声の規格から生まれた形式である。

たとえ背景が同じ連続写真を人に伝えるとき、毎回全部を描き直さず「前の写真から人物が少し右へ動いた」とだけ伝えるやり方に近い。

覚え方MPEG は規格を作った専門家の組織 Moving Picture Experts Group の頭文字で、Moving Picture は「動く絵」、つまり動画を指す。

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H.264 は、通信の国際標準化機関である ITU-T と MPEG が共同で定めた映像の符号化規格で、MPEG-4 AVC とも呼ばれる。

それ以前の MPEG-2 と比べて、同じ画質をおよそ半分のデータ量で表せるとされる。ブルーレイディスクやインターネットの動画配信、ワンセグ放送などで長く使われてきた。H. で始まる名前は ITU-T の勧告の番号で、MPEG の側では同じ規格を MPEG-4 の一部として AVC と呼ぶ。

たとえ荷物を小さく畳むための、広く知られた標準の畳み方に当たる。多くの機器やサービスがこの畳み方を知っているので、畳んだ荷物を元に広げられる。

覚え方AVC は Advanced Video Coding の頭文字で、「高度な映像の符号化」という意味になる。

H.265 は、H.264 の後継となる映像の符号化規格で、HEVC (High Efficiency Video Coding) とも呼ばれる。

同じ画質なら H.264 のおよそ半分のデータ量で済むとされ、その分、圧縮や再生 (伸長) のための計算は重くなる。データ量の大きい 4K や 8K の高解像度映像の放送や配信に使われている。

たとえ同じ荷物を、手間をかけてさらに小さく畳む新しい畳み方に当たる。

覚え方HEVC の HE は High Efficiency (高効率) の頭文字。

AVI は、映像と音声を 1 つのファイルにまとめて格納する コンテナ形式 の 1 つで、拡張子は .avi である。

コンテナ形式とは、圧縮済みの映像や音声のデータを収めて 1 本の動画ファイルにするための、入れ物の決まりである。AVI は Microsoft が Windows 向けに定めた古くからある形式で、中に入れる映像の符号化方式は 1 つに決まっていない。

たとえ引っ越しの段ボール箱に当たる。箱の決まりと、中に入れる荷物の畳み方は別々に選べる。

覚え方Audio Video Interleave の interleave は「交互に差し込む」。映像と音声を少しずつ交互に並べて収める作りが、そのまま名前になっている。

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MP4 は、MPEG-4 規格の一部 (Part 14) として定められた コンテナ形式 で、拡張子は .mp4 である。

映像と音声に加えて字幕などのデータも 1 つのファイルに入れられ、中の映像は H.264 や H.265 で圧縮されていることが多い。パソコンだけでなくスマートフォンや動画配信サービスでも扱え、現在もっとも普及した動画の形式の 1 つである。