コーデック

コーデックは、データストリームまたは信号をエンコードまたはデコードするデバイスまたはコンピュータプログラムです。^{[1] [2] [3]}コーデックはコーダとデコーダを組み合わせた造語です。^[4]

電子通信において、エンデックは信号またはデータストリーム上でエンコーダとデコーダの両方の役割を果たすデバイスであり、^[5]したがってコーデックの一種です。エンデックはエンコーダとデコーダを組み合わせた造語です。

コーダまたはエンコーダは、データ ストリームまたは信号を、暗号化された形式で送信または保存するためにエンコードし、デコーダ機能は、再生または編集のためにエンコードを元に戻します。コーデックは、ビデオ会議、ストリーミング メディア、およびビデオ編集アプリケーション で使用されます。

20 世紀半ば、コーデックはパルス符号変調(PCM) を使用してアナログ信号をデジタル形式にコード化するデバイスでした。後に、この名前は、圧縮機能を含むデジタル信号形式間の変換を行うソフトウェアにも適用されるようになりました。

オーディオコーデックは、アナログ オーディオ信号をデジタル信号に変換して送信したり、エンコードして保存したりします。受信デバイスは、オーディオ デコーダを使用してデジタル信号をアナログ形式に戻して再生します。この例としては、パーソナル コンピュータのサウンド カードで使用されるコーデックがあります。ビデオ コーデックは、ビデオ信号に対して同じタスクを実行します。

赤外線データ協会（IrDA）プロトコルを実装する場合、 UARTと光電子システムの間にエンデックが使用されることがある。^[6]

コーデックは、信号をエンコードするだけでなく、データを圧縮して伝送帯域幅やストレージ容量を削減することもできます。圧縮コーデックは、主に非可逆コーデックと可逆コーデックに分類されます。

ロスレス コーデックは、元のストリームにあるすべての情報を保持しながら、データを圧縮形式でアーカイブするためによく使用されます。ストリームの元の品質を維持することが、それに応じて大きくなるデータ サイズを削減することよりも重要である場合は、ロスレス コーデックが推奨されます。これは、データがさらに処理(編集など) される場合に特に当てはまります。その場合、ロスレス コーデックで処理 (エンコードとデコード) を繰り返し適用すると、結果のデータの品質が低下し、もはや識別できなくなります (視覚的、聴覚的、またはその両方で)。複数のコーデックまたはエンコード スキームを連続して使用した場合も、品質が大幅に低下する可能性があります。ストレージ容量とネットワーク帯域幅のコストが低下すると、一部のメディアではロスレス コーデックの必要性が減少する傾向があります。

一般的なコーデックの多くは非可逆圧縮です。圧縮率を最大化するために品質を落とします。多くの場合、このタイプの圧縮は、コーデックと設定によって異なりますが、元の圧縮されていないサウンドや画像とほとんど区別がつきません。^[7]デジタルメディアで最も広く使用されている非可逆データ圧縮技術は、 JPEG画像、H.26xおよびMPEGビデオ、MP3およびAACオーディオなどの圧縮規格で使用されている離散コサイン変換（DCT）に基づいています。データセットが小さいほど、不揮発性メモリやハードディスクなどの比較的高価なストレージサブシステムや、CD-ROM、DVD、Blu-rayディスクなどの一度書き込み、何度も読み取り可能な形式への負担が軽減されます。データレートが低いと、インターネットなどでデータを送信する際のコストが削減され、パフォーマンスも向上します。

コーデックでは、パルス符号変調とデルタ変調という 2 つの主要な技術が使用されています。コーデックは、エンコードするメディアの特定の側面を強調するように設計されることがよくあります。たとえば、スポーツ イベントのデジタル ビデオ ( DVコーデックを使用) では、動きを適切にエンコードする必要がありますが、必ずしも正確な色をエンコードする必要はありません。一方、美術展のビデオでは、色と表面のテクスチャを適切にエンコードする必要があります。

携帯電話用のオーディオ コーデックでは、ソースのエンコードと再生の間の遅延が非常に低くなければなりません。対照的に、録音や放送用のオーディオ コーデックでは、高遅延のオーディオ圧縮技術を使用して、より低いビット レートでより高い忠実度を実現できます。

オーディオ コーデックとビデオ コーデックは何千種類もあり、その価格は無料のものから数百ドル以上のものまでさまざまです。このさまざまなコーデックにより、互換性や陳腐化の問題が発生する可能性があります。古い形式の場合は、無料またはほぼ無料のコーデックが長い間存在していたため、影響は小さくなります。ただし、古い形式は、小型のポータブル デバイスでの再生など、最新のアプリケーションには適さないことがよくあります。たとえば、圧縮されていない生のPCM オーディオ(オーディオ CD または .wav または .aiff ファイルで表現される 44.1 kHz、16 ビット ステレオ) は、複数のプラットフォームで長い間標準となっていますが、ネットワーク経由の転送は、 Opusや MP3などの最新の圧縮形式に比べて遅く、コストがかかります。

多くのマルチメディアデータ ストリームには、オーディオとビデオの両方が含まれており、多くの場合、オーディオとビデオの同期を可能にするメタデータも含まれています。これら 3 つのストリームはそれぞれ、異なるプログラム、プロセス、またはハードウェアによって処理される場合がありますが、マルチメディア データ ストリームを保存または送信する形式で有効にするには、それらをコンテナー形式で一緒にカプセル化する必要があります。

低ビットレートコーデックでは、より多くのユーザーが利用できますが、歪みも大きくなります。初期の歪みの増加に加え、低ビットレート コーデックでは、メディアやパケット損失率など、特定の仮定を行うより複雑なアルゴリズムを使用して、より低いビットレートを実現しています。他のコーデックでは、同じ仮定を行わない場合があります。低ビットレート コーデックを使用するユーザーが別のコーデックを使用するユーザーと通信する場合、トランスコーディングごとに追加の歪みが発生します。

Audio Video Interleave (AVI) は、誤ってコーデックと呼ばれることがありますが、実際には AVI はコンテナ形式であり、コーデックは、オーディオやビデオを何らかのオーディオ形式やビデオ形式にエンコードまたはデコードするソフトウェアまたはハードウェア ツールです。 AVI はISO 標準ではありませんが、多くのコーデックでエンコードされたオーディオとビデオは AVI コンテナに格納されることがあります。 Ogg、ASF、QuickTime、RealMedia、Matroska、DivX Media Formatなど、他のよく知られたコンテナ形式もあります。MPEG トランスポート ストリーム、MPEG プログラム ストリーム、MP4、ISO ベース メディア ファイル形式は、 ISO 標準化されたコンテナ形式の例です。

偽コーデックは、オンラインユーザーがある種のコーデックを使用して、圧縮されているデータにウイルスやその他のマルウェアをインストールし、それを偽装するときに使用されます。この偽装は、ポップアップアラートまたは広告を介したコーデックのダウンロードとして表示されます。ユーザーがそのコーデックをクリックまたはダウンロードすると、マルウェアがコンピューターにインストールされます。偽コーデックがインストールされると、多くの場合、プライベートデータにアクセスしたり、コンピューターシステム全体を破壊したり、マルウェアを拡散し続けたりするために使用されます。マルウェアを拡散するために以前に最もよく使用されていた方法の1つは、偽のAVページでしたが、コーデックテクノロジーの台頭により、両方が組み合わせてオンラインユーザーを利用するために使用されました。^[8]この組み合わせにより、ポップアップ広告、ウイルス/コーデックアラート、または記事にリンクされているWebサイトを介して、偽のコーデックがデバイスに自動的にダウンロードされるようになります。