なぜ動画ファイルにはエンコードが必要か

エンコードすると画質が悪くガッカリです！

　動画データは、なぜデータ量が大きいかというと、1秒間に約24枚とか約30枚という静止画（フレーム）を高速で表示しているからです（1秒間30枚で10分間18,000枚）。

　ここで今までのエンコードの歴史を簡単に説明しましょう。

　データを圧縮するため、まず考えられたのが「フレーム数を減らす」ということです。次に、動画データの「画像サイズを小さくする」です。

　しかし、1秒間30フレームを15フレームにして、画面サイズを縦横半分にしてもデータ量は8分の1しか減りません。100分の1以下にデータ圧縮なんてとても無理です。

　そこで考えられたのが、動画1フレームごとに低画質化することでした。BMPファイルをJPEGやGIFファイルに変換するのと同じような発想です。動画1フレームごとに低画質で一定化し、1秒のデータ量を決める。これがCBR（Constant Bit Rate：固定ビットレート）となります。同じ画質のフレームが次々と表示されるイメージです（図2-1）。

　ところが、ここで問題が発生します。ビットレートが低いと、画質が悪いのです。動画1フレームごとに低画質で一定化したので、画像上に水をこぼしたようにぼやけてしまいます。

　この問題に対処すべく新しい圧縮技術が開発されました。これが、フレーム間圧縮（差分圧縮）というものです。1枚の画像（フレーム）内で圧縮するのでは限界があるので、複数フレーム間で連携して圧縮しようという発想です。

　原理は、元となるキーフレームのデータと、次のフレームは動いた部分だけの小さな（差分）データから動画を構成して、データ量を圧縮しようというものです。キーフレームが普通のデータで、差分データが小さなデータとなるので、1秒間のデータ量が画像の変化に合わせて随時変化します。これがVBR（Variable bitrate：可変ビットレート）となります（図2-2）。

　このVBRの登場により、動画の画質が劇的に向上し、データ量も劇的に圧縮することができるようになりました。

　「CBR」と「VBR」、これが、第1のキーワードです。

　次に可変ビットレートの場合、どのようにビットレートを変化させていくかが問題なります。

　「1パスエンコード（1 pass encode）」と「2パスエンコード（2 pass encode）」、これが、第2のキーワードです。

　1パスエンコードはエンコード作業を1回（パス）で処理し、画像の解析と圧縮処理を同時にするエンコード方法で、2パスエンコードはエンコード作業を2回（パス）で処理し、1パス目で画像の解析を行い、どういう画像かを調べ、2パス目で圧縮処理を行うエンコード方法です。

　1パスエンコードより2パスエンコードの方が、倍の作業が発生するためエンコード処理に約2倍時間がかかります。しかし、2パスエンコードの方が高画質・高圧縮率となります。逆に、1パスエンコードの方がエンコード処理時間が短い分、2パスエンコードに比べて画質や圧縮率が低下します（図2-3）。

エンコード方法とソフトウエア

　それでは、第1・2のキーワードを組み合わせて、エンコード設定します。

　CBRは、ビットレートを一定にしたいライブ配信や、あまり動かない映像（講演会やセミナー映像など）の低ビットレート化に有効ですし、VBRは低ビットレートの環境で、できるだけ画質を向上させたい場合に有効です。

　また、1パスエンコードと2パスエンコードはエンコードの処理時間に違いがあり、画質があまり重要ではない映像で即時性が必要ならば1パスエンコード、画質重視のCM動画配信などは、2パスエンコードとなります。

　例えば、株主総会などのライブ配信は即時性が重要なのと、光回線やADSL等いろいろな回線で視聴できなければならないので、ライブ配信用エンコードPCの負荷と回線の負荷を抑えるために、1パスエンコードのCBRなどを採用します。また、企業サイトで企業CMを配信する場合は、低ビットレートと画質を優先させるため2パスエンコードVBRを採用します（wmvやH.264やOn2VP6など）。

　次に、エンコードソフトウエアですが、ビデオ編集機能とエンコード機能が一緒になっている、プレーヤーにエンコード機能が追加されている、エンコード専用ソフトウエアなど多種多様です。

　主なソフトウエアは、「Windows Media エンコーダ（無料）（http://www.forest.impress.co.jp/lib/pic/video/vdoenc/winmediaenc.html）」「Adobe Flash Video Encoder（有料・Flashにバンドル）」「Adobe Flash Media Live Encoder（無料）（http://www.adobe.com/jp/products/flashmediaserver/flashmediaencoder/）」「Cleaner（有料）（http://www.too.com/digitalmedia/index.html）」「ProCoder（有料）（http://www.canopus.co.jp/catalog/procoder/procoder20_index.php）」「Sorenson Squeeze（有料）（http://www.flashbackj.com/sorenson/index.html）」「QuickTime Pro（有料）（http://www.apple.com/jp/quicktime/pro/）」「TMPGEnc（無料・有料）（http://www.tmpgenc.net/ja/j_main.html）」「AviUtl（無料）（http://spring-fragrance.mints.ne.jp/aviutl/）」「WinFF（無料）（http://code.google.com/p/winff/）」「FFmpeg（無料）（http://www.xucker.jpn.org/keyword/ffmpeg.html）」「ffdshow（無料）（http://sourceforge.net/projects/ffdshow/）」「VirtualDubMod（無料）（http://virtualdubmod.sourceforge.jp/）」「FlasKMPEG（無料）（http://cowscorpion.com/MultimediaTools/FlasKMPEG.html）」「携帯動画変換君（無料）（http://mobilehackerz.jp/contents/3GPConv）」です。

　ソフトウエア選択の目安は、どういうエンコードをしたいかと、オプション機能（エンコード設定や画質調整機能）の使いやすさなどです。

　次は、このオプション機能（画質調整機能）について説明します。