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方が小さい。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ー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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