動画エンコーディング形式とは?| 動画形式

動画エンコーディング形式は、さまざまなプラットフォームやデバイスのために最適化されているデジタル動画ファイルの回路図のようなものです。各動画形式は、音声コーデック、動画コーデック、コンテナで構成されています。

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エンコーディング形式

学習目的

この記事を読み終えると、以下のことができます。

  • 動画エンコーディング形式とは何かを理解する
  • ロッシー圧縮とロスレス圧縮が動画配信にどのように影響するかを理解する
  • 一般的な動画エンコーディング形式を比較する

動画エンコーディング形式とは?

動画ファイル形式とも呼ばれる動画エンコーディング形式は、さまざまなプラットフォーム、プログラム、デバイスのデジタル動画ファイルを最適化するための方法です。さまざまな種類の動画エンコーディング形式がありますが、それぞれはコーデックとコンテナという2つの主な部分で構成されています。コーデックとコンテナは、非圧縮動画インプットを格納する、転送する、閲覧する方法を指定します。ストリーミングでは、すべてのユーザーがストリームを利用できるように、エンコーディング形式が可能な限り幅広いデバイスと互換性があることが重要です。

適切な動画形式を選択するには、次の3つの主な要素を考慮する必要があります:ストレージの可用性、動画アウトプットの品質、異なる動画プレイヤーやプログラムとの互換性。

たとえば、ボブが自分のWebサイトにプロレベルの動画ポートフォリオをアップロードしたいと思っているとします。彼はアップロード帯域幅の制約ならびに動画そのものの全体的な品質を考慮する必要があります。Androidデバイス、ほとんどのWebブラウザー、およびHTML5動画ストリーミングサイト(YouTubeなど)によってサポートされているロイヤリティフリーのファイル形式であるWebMを選択すると良いでしょう。WebMにより、動画の品質を大きく損なうことなくスムーズに再生できるように、ボブは動画ファイルを圧縮できます。

その一方で、アリスは、保管用に広く使用されているデジタル動画形式に変換したい長時間のホームビデオを持っています。動画ファイルをハードドライブに保存する予定です。アリスはMPEG-4 Part 14(MP4)を選択すると良いでしょう。MP4なら圧縮後の動画の品質を維持し、向こう数年間は大部分のプログラムとデバイスとの互換性を確保できる可能性があります。

動画エンコーディングの仕組み

動画エンコーディングは、非圧縮動画インプットをさまざまなデバイスによって保存および再生できる形式に変換するプロセスです。動画エンコーディングには、圧縮とトランスコーディングという2つの主なプロセスが関係します。

圧縮する、つまり余分なデータを破棄すると、動画ファイルのサイズが大幅に縮小するので管理しやすくなります。適切な圧縮を行わないと、ほとんどのファイルは大きすぎて、簡単にアップロードする、素早く読み込む、ユーザーのデバイスでスムーズに再生する、といったことができません。

トランスコーディングとは、1つの動画形式から別の動画形式に音声と動画のすべてを変換するプロセスのことを指します。動画ファイルが、ビデオプレイヤーおよび/またはそれが使用しているプラットフォームと互換性があるようにします。トランスコーディングを行わないと、ユーザーは動画ファイルをまったく見ることができません。

オンデマンドストリーミング動画をエンコードすることで、インターネットを介して送信して、さまざまなユーザーデバイス上で再生できるようになります。ライブストリーミング時に、動画ストリームはリアルタイムにてセグメント化、圧縮、エンコードされます。

ユーザーは、異なるビデオプレイヤーを使用する異なるデバイス上でエンコードされたライブストリームを受信する場合があります。デバイスは動画を再生する前にセグメントされた動画をデコードして解凍します。

コーデックとは?

コーデック(コーダー/デコーダー)とは、さまざまなアプリケーションで簡単に転送および受信できるようにデータを圧縮および解凍するコンピュータープログラムまたはデバイスのことです。音声ファイルおよび動画ファイルを圧縮するには個別のコーデックを使用しますが、通常はどれも同じように機能します。

コーデックは、ロッシー圧縮(非可逆圧縮)またはロスレス圧縮(可逆圧縮)のいずれかを使用してファイルをエンコードします。ロッシー圧縮は、動画ファイルのデータを簡略化して必須部分のみを保持します。ロッシー圧縮を使用する動画がピクセル化されている(「ぼやけた」)ように見えるのは、このためです。フランクが妹にバラ園の動画を送信するところを想像してください。ロッシー圧縮は、すべてのバラを正確に写しますが、それぞれの花びらの微妙なピンクの変化を表現せずに、花を単一のピンク色で表現する可能性があります。

ロスレス圧縮は、すべてのデータを正確にコピーすることで元の動画ファイルの高品質性を保持します。フランクは、バラ園の高解像度の動画を妹に送信するのを希望するかもしれません。ロスレス圧縮は、すべてのつぼみのピンクのすべての色合いをとらえますが、ファイルサイズが大きくなりすぎてショートメッセージやメールを介しては送信できない可能性があります。

ロッシー圧縮とロスレス圧縮のそれぞれにメリットとデメリットがあります。ロッシー圧縮では、ファイル細部は小さくなり動画品質が低くなるのに対して、ロスレス圧縮では、高品質のファイル複製が可能ですがファイルサイズが大きくなります。

コンテナとは?

コンテナは、エンコードされた音声ストリーム(音声コーデック)、エンコードされた動画ストリーム(動画コーデック)、およびメタデータを1つの動画ファイルに連結します。メタデータは、異なる音声コーデックと動画コーデックを調整する方法をビデオプレイヤーに指示し、字幕や代替の音声ストリームといった追加のエレメントを提供する場合もあります。

各コンテナは、さまざまな動画コーデックをサポートします。一部のコンテナは、1つのタイプのコーデックやビデオプレイヤーのみでしか機能しないため、再生オプションが大幅に制限されます。ほかのコンテナは、多くのタイプの動画コーデックやプレイヤーと互換性があります。

多くの場合、動画ファイルの拡張子には、それらが含まれる音声コーデックや動画コーデックではなく、使用するコンテナの名前が付けられます。(たとえば、MP4動画ファイルは実際にMP4コンテナです。)動画ファイルは、コーデックとコンテナの両方がビデオプレイヤーと互換性がある場合にのみ正しく再生できます。

動画エンコーディング形式の最も一般的なタイプとは?

十数のタイプの動画エンコーディング形式がありますが、すべてが同じプラットフォーム、ブラウザー、デバイスと互換性があるわけではありません。最も一般的な5つの動画形式は次のとおりです:

MP4:MPEG-4 Part 14(MP4)は、Motion Picture Expert Groupによって作成された動画ファイル形式です。音声と動画を別々に圧縮することにより、MP4ファイルは圧縮後も比較的高い動画品質を保持できます。ほとんどのブラウザーおよびiOS/Androidデバイスは、MP4ファイルと互換性があります。

MOV:QuickTime Movie(MOV)は、Appleによって作成された動画ファイル形式です。Mac OSとWindows OSの両方で実行することができますが、QuickTimeビデオプレイヤーとのみ互換性があります。動画品質を保持しますが、MP4のようなほかの一般的な動画形式ほどファイルを圧縮しません。

AVI:Audio Video Interleave(AVI)は、Microsoftによって作成された動画ファイル形式です。最も古い動画ファイルコンテナ仕様の1つです。AVIは、多くのコーデックに対応していて、さまざまなオペレーティングシステムやブラウザーでのAVIのサポートに影響を及ぼす可能性があります。圧縮よりも動画品質を優先します。つまり、動画ファイルは全体的に大きく、品質が高いです。

FLV:Flash Video Format(FLV)は、Adobe Flashによって作成された動画ファイル形式です。FLVの明らかな長所は、動画品質を大きく損なうことなく、動画ファイルを圧縮できることです。しかし、ほかのファイル形式と比べてデバイスやOSと互換性がありません。ほとんどのブラウザーとAndroidデバイスによってサポートされていますが、iPhoneやiPadのようなiOSデバイスで動画ファイルを再生するのに使用できません。一部のブラウザーは、安全でないとみなされているため、Adobe Flashのサポートを中止しています。

WebM:WebMはGoogleによって開発された動画ファイル形式です。これは、オープンスタンダードのMatroska Video Container(MKV)形式のサブセットであり、ほとんどの動画コーデックおよび音声コーデックに高度に適応し、さまざまなプラットフォームやデバイスと互換性があります。WebMは、圧縮後の高い動画品質を維持するMP4の代替となるWebフレンドリーなオープンソースです。MP4とWebMの両方ともHTML5によってサポートされています。

Cloudflareはどのように異なる動画形式をサポートしているか?

Cloudflare Streamは、MP4、MKV、MOV、AVI、FLV、MPEG-2 TS、MPEG-2 PS、MXF、LXF、GXF、3GP、WebM、MPG、QuickTimeなどを含む、多くの動画エンコーディング形式をサポートしています。全世界の200都市にあるデータセンターのネットワークに支えられたCloudflare Streamは、動画ストレージ、エンコーディング、カスタマイズ可能なビデオプレイヤーがバンドルされた高速で高品質の動画再生を提供します。