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フルHD映像を非圧縮で保存すると、1秒間で約190MB、1時間では約680GBものデータ量になります。 ところが現代では、スマートフォンからSNSへの動画アップロードは数秒で完了し、Netflixでの映画ストリーミングは途切れることなく再生され、ビデオ会議で世界中の人々と顔を合わせて会話できます。 この当たり前の光景の裏には、映像データを劇的に小さくする「魔法」のような技術「MPEG」があります。 1980年代後半、約650MBのCDに映画を収録するという夢物語から始まったMPEGの圧縮技術の仕組みと、誕生から現代までの物語をたどります。
目次
第1章 映像圧縮の歴史 - 映画のはじまり - 35mmフィルムと映写機の誕生 - サイレント映画からトーキー映画へ - 白黒映画からカラー映画へ - ワイドスクリーンの登場 - サラウンド音響の発展 - テレビのはじまり - 世界のアナログ放送規格 - ビデオ録画技術の誕生 - 家庭用ビデオ規格戦争 - MPEGのはじまり - テレビ会議から始まった映像圧縮 - CD規格がもたらしたMPEGの誕生 - MPEG-1の登場 - MP3が開いた音楽配信 - デジタル放送と高画質メディア - MPEG-2の登場 - DVDの登場 - デジタル放送への移行 - HDTVの普及 - インターネット映像時代の幕開け - Flash VideoとWeb映像配信 - MPEG-4の登場 - H.264/AVCの登場 - 次世代光ディスクの規格競争 - コーデック戦争の終焉 - 4K時代と次世代コーデック - H.265/HEVCの登場と特許問題 - オープンコーデックの台頭 - 映像技術の進化と継承 第2章 映像と音声のデジタル表現 - 映像を構成する三つの次元 - 空間次元 - 時間次元 - アナログ信号の仕組み - 走査線 - インターレース方式 - プログレッシブ方式 - デジタル信号の仕組み - 標本化 - 量子化 - データ量とビットレート - 非圧縮映像のビットレート - 非圧縮音声のビットレート - ビットレート制御 第3章 映像圧縮の原理 - 映像が持つ冗長性 - 空間的冗長性 - 時間的冗長性 - 統計的冗長性 - 空間的冗長性の削減方針 - 色空間の変換 - クロマサブサンプリング - 離散コサイン変換 - 量子化 - 量子化テーブル - 空間的マスキング効果 - ランレングス符号化 - 可変長符号化 - 時間的冗長性の削減方針 - フレーム間予測技術 - Iフレーム - Pフレーム - Bフレーム - GOP - 動き補償 - エンコーダー側の例 - デコーダー側の例 - マクロブロック - 動きベクトルの算出 - 残差の計算と符号化 - コンテナとコーデック - コンテナフォーマット - コーデック - コンテナとコーデックの関係 第4章 MPEG-1 - 開発の背景 - MPEG-1 Part 1（Systems） - Program Stream - タイムスタンプによる同期 - MPEG-1 Part 2（Video） - 解像度とフレームレート - マクロブロックとブロック構造 - 動き補償の仕様 - MPEG-1 Part 3（Audio） - Layer I - Layer II - Layer III - MPEG-1の限界 - 解像度の制約 - インターレース映像の非対応 - ビットレート制御の制約 - MPEG-1の功績 第5章 MPEG-2 - 開発の背景 - MPEG-2 Part 1（Systems） - MPEG-2 Part 2（Video） - インターレース映像対応 - フレームDCTとフィールドDCT - 動き補償の拡張 - デュアルプライム予測 - 量子化マトリクスと適応量子化 - プロファイルとレベル - MPEG-2 Part 3（Audio） - MPEG-2 Part 7（Advanced Audio Coding） - 幻のMPEG-3 - MPEG-2の限界 - イントラ符号化の制約 - 動き補償精度の制約 - エントロピー符号化の制約 - HD解像度での効率低下 - インターネット配信への制約 - MPEG-2の功績 第6章 MPEG-4 - 開発の背景 - MPEG-4 Part 2（Visual） - 動き補償の高度化 - Global Motion Compensation - 符号化ツールの改良 - MPEG-4 Visualの実装例 - 技術的成果と課題 - MPEG-4 Part 3（Audio） - MPEG-4 Part 14（MP4 file format） - MPEG-4 Part 10（Advanced Video Coding） - 予測技術の高度化 - デブロッキングフィルター - CABAC/CAVLCエントロピー符号化 - プロファイルとレベル - H.264/AVCの限界 - 並列処理の制約 - マクロブロックサイズの制約 - エントロピー符号化の制約 - MPEG-4の功績 第7章 次世代映像圧縮技術 - 4K時代の標準コーデックH.265/HEVC - H.265/HEVCの技術的革新 - H.265/HEVCの課題 - ロイヤリティフリーに挑戦するAV1 - AV1の技術的革新 - AV1の課題 - 究極の圧縮効率を追求するH.266/VVC - H.266/VVCの技術的革新 - H.266/VVCの課題 - 映像圧縮技術の未来
