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ビデオは、動画の記録、コピー、再生、放送、表示を行う電子媒体です。[1]ビデオは当初、機械式テレビシステム用に開発されましたが、その後すぐにブラウン管（CRT）システムに置き換えられ、さらに数種類の フラットパネルディスプレイに置き換えられました。
ビデオ システムは、表示解像度、アスペクト比、リフレッシュ レート、カラー機能、その他の品質が異なります。アナログとデジタルのバリエーションがあり、ラジオ放送、磁気テープ、光ディスク、コンピュータ ファイル、ネットワーク ストリーミングなど、さまざまなメディアで伝送できます。
語源
ビデオという言葉はラテン語の ビデオ（見る）から来ています。 [2]
歴史
アナログビデオ
ビデオは19世紀半ばに開発されたファクシミリシステムから発展しました。ニプコーディスクなどの初期の機械式ビデオスキャナーは1884年に特許を取得しましたが、実用的なビデオシステムが開発されるまでには、フィルムより数十年もかかりました。フィルムは、物理的に検査すると目に見える一連の小さな写真画像を使用して記録します。対照的に、ビデオは画像を電子的にエンコードし、画像をアナログまたはデジタルの電子信号に変換して送信または記録します。[3]
ビデオ技術は最初、機械式テレビシステム用に開発されましたが、すぐにブラウン管（CRT）テレビシステムに取って代わられました。ビデオはもともとライブ技術のみでした。ライブビデオカメラは電子ビームを使用して、目的の画像で光導電板をスキャンし、画像の各部分の明るさに比例した電圧信号を生成します。信号はテレビに送信され、別のビームが画像を受信して表示します。[4] チャールズ・ギンズバーグはアンペックスの研究チームを率いて、最初の実用的なビデオテープレコーダー（VTR）の1つを開発しました。1951年、最初のVTRはテレビカメラの電気信号を磁気ビデオテープに書き込むことで、ライブ画像をキャプチャしました。
1956年、ビデオレコーダーは5万ドルで販売され、ビデオテープは1時間リールあたり300ドルでした。[5]しかし、年月とともに価格は徐々に下がり、1971年にソニーはビデオカセットレコーダー（VCR）デッキとテープを消費者市場に販売し始めました。[6]
デジタルビデオ
デジタルビデオは、以前のアナログ技術よりも高品質で、最終的にはコストを大幅に削減できます。 1997年にDVDが、その後2006年にブルーレイディスクが商業的に導入されて以来、ビデオテープと録画機器の売上は急落しました。コンピュータ技術の進歩により、安価なパソコンやスマートフォンでもデジタルビデオをキャプチャ、保存、編集、送信できるようになり、ビデオ制作コストがさらに削減され、番組制作者や放送局はテープレス制作に移行できるようになりました。デジタル放送の登場とそれに続くデジタルテレビへの移行により、アナログビデオは世界のほとんどの地域でレガシー技術の地位に追いやられつつあります。ダイナミックレンジと色域が改善された高解像度ビデオカメラの開発と、色深度が改善された高ダイナミックレンジデジタル中間データ形式の導入により、デジタルビデオ技術はフィルム技術と融合しました。2013年以降、ハリウッドではデジタルカメラの使用がフィルムカメラの使用を上回っています。[7][アップデート]
ビデオストリームの特徴
1秒あたりのフレーム数
フレームレート、つまりビデオの単位時間あたりの静止画像の数の範囲は、古い機械式カメラの毎秒6または8フレーム（フレーム/秒）から、新しいプロ用カメラの毎秒120フレーム以上までです。PAL規格（ヨーロッパ、アジア、オーストラリアなど）とSECAM（フランス、ロシア、アフリカの一部など）は毎秒25フレームを指定し、 NTSC規格（米国、カナダ、日本など）は毎秒29.97フレームを指定します。 [8]映画は毎秒24フレームの遅いフレームレートで撮影されるため、映画のような動画をビデオに変換するプロセスが少し複雑になります。動画の快適な錯覚を実現するための最小フレームレートは約16フレーム/秒です。 [9]
インターレース vs. プログレッシブ
ビデオはインターレース方式とプログレッシブ方式があります。プログレッシブスキャンシステムでは、各リフレッシュ周期で各フレームのすべてのスキャンラインが順番に更新されます。ネイティブプログレッシブ放送または録画信号を表示すると、画像の静止部分と移動部分の両方で最適な空間解像度が得られます。インターレースは、初期の機械式およびCRTビデオディスプレイのちらつきを減らす方法として発明されましたが、 1秒あたりの完全なフレーム数は増加しませんでした。インターレースは、プログレッシブスキャンに比べて帯域幅を低く抑えながら細部を保持します。[10] [11]
インターレース ビデオでは、各フレームの水平走査線は連続番号が付けられているかのように扱われ、2 つのフィールドとしてキャプチャされます。奇数フィールド(上部フィールド) は奇数ラインで構成され、偶数フィールド(下部フィールド) は偶数ラインで構成されます。アナログ表示デバイスは各フレームを再生し、知覚可能な全体的なちらつきに関する限り、フレーム レートを実質的に 2 倍にします。画像キャプチャ デバイスが、キャプチャ後に完全なフレームを分割するのではなく、フィールドを 1 つずつ取得すると、モーションのフレーム レートも実質的に 2 倍になり、インターレース CRT ディスプレイで表示したときに、画像の急速に移動する部分がより滑らかでリアルに再現されます。[10] [11]
NTSC、PAL、SECAMはインターレース形式です。ビデオ解像度の省略形には、インターレースを示すiが含まれることがよくあります。たとえば、PALビデオ形式は576i50と記述されることが多く、576は水平走査線の総数、iはインターレース、50は1秒あたり50フィールド（ハーフフレーム）を示します。[11] [12]
ネイティブのインターレース信号をプログレッシブスキャンデバイスで表示すると、単純なラインの重複によって全体的な空間解像度が低下します。これは、特別な信号処理で除去しない限り、画像の移動部分にちらつきや「くし」効果などのアーティファクトが現れます。[10] [13]デインターレースと呼ばれる手順により、アナログ、DVD、衛星ソースからのインターレースビデオ信号をLCD テレビ、デジタルビデオプロジェクター、プラズマパネルなどのプログレッシブスキャンデバイスで表示できます。ただし、デインターレースでは、真のプログレッシブスキャンソース素材と同等のビデオ品質を実現することはできません。[11] [12] [13]
アスペクト比
アスペクト比は、ビデオ画面の幅と高さ、およびビデオ画像要素の比例関係を表します。一般的なビデオ形式はすべて長方形で、これは幅と高さの比率で説明できます。従来のテレビ画面の幅と高さの比率は4:3、つまり約1.33:1です。高精細テレビでは16:9、つまり約1.78:1のアスペクト比が使用されます。サウンドトラック付きの35 mmフィルムのフルフレームのアスペクト比（アカデミー比とも呼ばれます）は1.375:1です。[14] [15]
コンピュータモニターのピクセルは通常正方形ですが、デジタルビデオで使用されるピクセルは、 CCIR 601デジタルビデオ規格のPALおよびNTSCバリアントや、対応するアナモルフィックワイドスクリーン形式で使用されるものなど、非正方形のアスペクト比であることがよくあります。720 x 480ピクセルのラスターは、4:3アスペクト比のディスプレイでは細いピクセルを使用し、16:9ディスプレイでは太いピクセルを使用します。[14] [15]
携帯電話での動画視聴の人気は、縦型動画の成長につながっています。 シリコンバレーのベンチャーキャピタル会社、クライナー・パーキンス・コーフィールド・アンド・バイヤーズのパートナーであるメアリー・ミーカーは、2015年のインターネットトレンドレポートで縦型動画視聴の成長を強調し、2010年の動画視聴の5％から2015年には29％に増加しました。スナップチャットのような縦型動画広告は、横型動画広告よりも9倍も頻繁に最後まで視聴されています。[16]
カラーモデルと深度
カラーモデルはビデオカラー表現を使用し、エンコードされたカラー値をシステムによって再現される可視色にマッピングします。一般的に使用されている表現にはいくつかの種類があります。通常、YIQはNTSCテレビで使用され、YUVはPALテレビで使用され、YDbDrはSECAMテレビで使用され、YCbCrはデジタルビデオで使用されます。[17] [18]
ピクセルが表現できる異なる色の数は、ピクセルあたりのビット数で表される色深度によって異なります。デジタルビデオに必要なデータ量を削減する一般的な方法は、クロマサブサンプリング（例：4:4:4、4:2:2など）です。人間の目は色の詳細よりも明るさに敏感ではないため、すべてのピクセルの輝度データは維持され、クロミナンスデータはブロック内のいくつかのピクセルに対して平均化され、それらすべてに同じ値が使用されます。たとえば、2ピクセルブロック（4:2:2）を使用するとクロミナンスデータが50％削減され、4ピクセルブロック（4:2:0）を使用するとクロミナンスデータが75％削減されます。このプロセスでは、表示できる可能性のある色値の数は減りませんが、色が変化する明確なポイントの数は減ります。[12] [17] [18]
ビデオ品質
ビデオ品質は、ピーク信号対雑音比(PSNR)などの正式な指標を使用して測定することも、専門家の観察による主観的なビデオ品質評価を通じて測定することもできます。主観的なビデオ品質評価方法の多くは、 ITU-T勧告 BT.500に記載されています。標準化された方法の 1 つに、 Double Stimulus Impairment Scale (DSIS) があります。DSIS では、各専門家が障害のない参照ビデオを視聴し、次に同じビデオの障害バージョンを視聴します。専門家は次に、「障害が目立たない」から「障害が非常に不快」までのスケールを使用して、障害のあるビデオを評価します。
ビデオ圧縮方式（デジタルのみ）
非圧縮ビデオは最高の品質を提供しますが、データ レートが非常に高くなります。ビデオ ストリームを圧縮するためにさまざまな方法が使用されていますが、最も効果的な方法は、グループ オブ ピクチャ(GOP) を使用して空間的および時間的な冗長性を削減することです。大まかに言えば、空間的な冗長性は、1 つのフレームの部分間の差異を登録することによって削減されます。このタスクは、イントラフレーム圧縮と呼ばれ、画像圧縮と密接に関連しています。同様に、時間的な冗長性は、フレーム間の差異を登録することによって削減できます。このタスクは、動き補償やその他の技術を含むインターフレーム圧縮と呼ばれています。最も一般的な最新の圧縮規格は、 DVD、ブルーレイ、衛星テレビで使用されるMPEG-2と、AVCHD、携帯電話 (3GP)、インターネットで使用されるMPEG-4です。 [19] [20]
立体視
3D映画やその他のアプリケーション用の立体映像は、いくつかの異なる方法で表示することができます。[21] [22]
- 2 つのチャンネル: 右目用の右チャンネルと左目用の左チャンネル。2つのビデオ プロジェクターで、互いに 90 度軸外の光偏光フィルターを使用することで、両方のチャンネルを同時に表示できます。これらの別々に偏光されたチャンネルは、対応する偏光フィルターを備えた眼鏡をかけて表示されます。
- アナグリフ 3Dでは、1 つのチャネルに 2 つの色分けされたレイヤーが重ねられます。この左右のレイヤー技術は、ネットワーク放送や、最近の DVD での 3D 映画のアナグリフ リリースで時々使用されます。単純な赤/シアンのプラスチック グラスは、コンテンツを立体的に表示するために、画像を個別に表示する手段を提供します。
- 対応する目に左右のフレームを交互に表示する 1 つのチャネル。ビデオに同期するLCD シャッター グラスを使用して、各目の画像を交互にブロックし、適切な目に正しいフレームが表示されるようにします。この方法は、 Cave Automatic Virtual Environmentなどのコンピューター仮想現実アプリケーションで最も一般的ですが、有効なビデオ フレーム レートが 2 分の 1 に低下します。
フォーマット
ビデオ伝送とストレージのさまざまなレイヤーでは、それぞれ選択できる独自の形式のセットが提供されます。
伝送には、物理コネクタと信号プロトコルがあります (ビデオ コネクタの一覧を参照)。特定の物理リンクは、特定のリフレッシュ レート、ディスプレイ解像度、および色空間を指定する特定のディスプレイ標準を伝送できます。
多くのアナログおよびデジタル記録形式が使用されており、デジタルビデオ クリップも、独自の形式を持つファイルとしてコンピューター ファイル システムに保存できます。データ ストレージ デバイスまたは伝送媒体で使用される物理形式に加えて、送信される 1 と 0 のストリームは、特定のデジタルビデオ コーディング形式でなければなりません。この形式には、番号が用意されています。
アナログビデオ
アナログ ビデオは、 1 つ以上のアナログ信号によって表されるビデオ信号です。アナログ カラー ビデオ信号には、輝度(Y) と色度(C) が含まれます。NTSC 、PAL、SECAMなどのように 1 つのチャネルに結合されている場合は、複合ビデオと呼ばれます。アナログ ビデオは、2 チャネルのS ビデオ(YC) やマルチチャネルのコンポーネント ビデオ形式 のように、別々のチャネルで伝送されることもあります。
アナログ ビデオは、民生用とプロ用の両方のテレビ制作アプリケーションで使用されます。
デジタルビデオ
シリアル デジタル インターフェイス(SDI)、デジタル ビジュアル インターフェイス(DVI)、高精細マルチメディア インターフェイス(HDMI)、DisplayPortインターフェイスなどのデジタル ビデオ信号形式が採用されています。
-
シリアルデジタルインターフェース（SDI） -
デジタル ビジュアル インターフェース(DVI) -
-
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輸送媒体
ビデオは、アナログまたはデジタル信号としての無線地上波テレビ、アナログ信号としての閉回路システムの同軸ケーブルなど、さまざまな方法で送信または転送できます。放送用またはスタジオ用のカメラは、シリアル デジタル インターフェイス(SDI) を使用したシングルまたはデュアルの同軸ケーブル システムを使用します。物理コネクタと関連する信号規格の詳細については、 ビデオ コネクタの一覧を参照してください。
ビデオは、たとえばMPEG トランスポート ストリーム、SMPTE 2022、SMPTE 2110を使用して、ネットワークやその他の共有デジタル通信リンクを介して転送できます。
表示基準
デジタルテレビ
デジタルテレビ放送では、MPEG-2およびその他のビデオ コーディング形式が使用され、次のものが含まれます。
アナログテレビ
アナログテレビ放送規格には以下のものがあります。
- フィールドシーケンシャルカラーシステム（FCS） – 米国、ロシア、廃止
- 多重アナログコンポーネント（MAC） – ヨーロッパ; 廃止
- 多重サブナイキストサンプリング符号化（MUSE） – 日本
- NTSC –米国、カナダ、日本
- EDTV-II「Clear-Vision」 - NTSC 拡張、日本
- PAL –ヨーロッパ、アジア、オセアニア
- RS-343（軍事用）
- SECAM –フランス、旧ソ連、中央アフリカ
- CCIR システム A
- CCIR システム B
- CCIR システム G
- CCIR システム H
- CCIR システム I
- CCIR システム M
アナログ ビデオ形式は、フレームの表示内容よりも多くの情報で構成されています。画像の前後には、メタデータと同期情報を含む行とピクセルがあります。この周囲の余白は、ブランキング インターバルまたはブランキング領域と呼ばれ、水平および垂直のフロント ポーチとバック ポーチがブランキング インターバルの構成要素です。
コンピュータディスプレイ
コンピュータのディスプレイ規格では、アスペクト比、ディスプレイ サイズ、ディスプレイ解像度、色深度、リフレッシュ レートの組み合わせが指定されています。一般的な解像度のリストが利用可能です。
録音
初期のテレビはほぼ完全に生放送のメディアであり、一部の番組はキネスコープを使用して歴史的目的で録画されていました。アナログビデオテープレコーダーは1951年に商業的に導入されました。以下のリストは大まかな年代順です。リストされているすべてのフォーマットは、放送局、ビデオ制作者、または消費者に販売され、使用されていたか、歴史的に重要でした。[23] [24]
- VERA ( BBC実験フォーマット、1952 年頃)
- 2インチ 4連ビデオテープ( Ampex 1956)
- 1インチ タイプA ビデオテープ( Ampex )
- 1/2" EIAJ (1969)
- U-matic 3/4" (ソニー)
- 1/2" カートリッジ( Avco )
- VCR、VCR-LP、SVR
- 1インチタイプBビデオテープ（Robert Bosch GmbH）
- 1 インチ タイプ C ビデオテープ( Ampex、Marconi、Sony )
- 2インチヘリカルスキャンビデオテープ（IVC）（1975）
- ベータマックス（ソニー）（1975）
- VHS ( JVC ) (1976)
- ビデオ2000（フィリップス）（1979）
- 1/4" CVC (船井) (1980)
- ベータカム(ソニー) (1982)
- VHS-C ( JVC ) (1982)
- HDVS（ソニー）（1984）[25]
- ビデオ8 (ソニー) (1986)
- ベータカム SP (ソニー) (1987)
- S-VHS ( JVC ) (1987)
- ピクセルビジョン(フィッシャープライス) (1987)
- ユニハイ1/2"HD（1988）[25]
- Hi8 (ソニー) (1990年代半ば)
- W-VHS ( JVC ) (1994)
デジタルビデオテープレコーダーはアナログレコーダーに比べて品質が向上しました。[24] [26]
光学式記憶媒体は、特に消費者向けアプリケーションにおいて、かさばるテープ形式の代替手段を提供した。[23] [27]
- ブルーレイディスク（ソニー）
- チャイナブルーハイビジョンディスク（CBHD）
- DVD (旧称Super Density Disc、DVD Forum )
- プロフェッショナルディスク
- ユニバーサル メディア ディスク(UMD) (ソニー)
- 強化多用途ディスク（EVD、中国政府支援）
- HD DVD ( NECおよび東芝)
- HD-VMD
- 静電容量電子ディスク
- レーザーディスク( MCAおよびPhilips )
- テレビ電子ディスク( TeldecおよびTelefunken )
- VHD ( JVC )
- ビデオCD
デジタルエンコード形式
ビデオコーデックは、デジタルビデオを圧縮および解凍するソフトウェアまたはハードウェアです。ビデオ圧縮の文脈では、コーデックはエンコーダーとデコーダーを組み合わせた造語で、圧縮のみを行うデバイスは通常エンコーダーと呼ばれ、解凍のみを行うデバイスはデコーダーと呼ばれます。圧縮されたデータ形式は通常、標準のビデオコーディング形式に準拠しています。圧縮は通常非可逆であり、つまり圧縮されたビデオでは元のビデオに存在する一部の情報が欠落しています。この結果、解凍されたビデオは元のビデオを正確に再構築するのに十分な情報がなく、元のビデオよりも品質が低くなります。[28]
参照
- 一般的な
- ビデオフォーマット
- ビデオの使用
- ビデオ画面録画ソフトウェア
参考文献
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外部リンク
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