動画編集 と 地デジ録画の基礎知識

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ファイル形式やビットレートなど動画編集と 地デジを録画する際の基礎知識

一昔前まで 動画編集は ミドルレンジクラス 以上の パソコンでなければ 編集処理が厳しかったが、現在では スマホ や オンラインサービスでも 編集作業が可能になった。

ノンリニア編集 と リニア編集
ノンリニア編集 
パソコンやスマホで 動画編集ソフトを使用して 動画から 任意のシーンの抽出 や 置換 , 削除などが行える編集方法。
リニア編集
2台 のビデオデッキを接続して 1台で再生しながら 1 台で録画を行い カットしたい部分は 録画を一時停止して 必要な部分だけを 別のデッキで録画する編集方法。
オーサリング

動画ファイルを使用して DVD や Blu-ray で再生できる ディスクを作成する場合は 素材を組み合わせる「 オーサリング 」作業が必要で、オーサリングには専用ソフトを使用する。

動画編集ソフトには オーサリング機能を実装しているものも多く、オーサリングソフトには DVD オーサリングBlu-ray オーサリング があり メニューの作成 などができる。
コピー と リッピング

コピーリッピング では 処理が異なるが バックアップ や ダビング なども含め 同義 で使用されることが多い。

リッピング
ディスクのデータを抽出して ファイルとして保存する処理。
コピー / バックアップ
ディスク データ を ブランクディスク へ複製 または BDフォルダ や ISOファイルでの出力する処理。
ダビング
録画したデータのブランクディスクへの書き込み処理。

ファイル形式 と コーデック

動画ファイル は コンテナフォーマット と呼称されるように 映像音声 のファイルが 1つの容器 ( コンテナ ) に入っている。

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現在主流の コンテナフォーマットは MP4MKV で、ビデオコーデックは H.265/ HEVCH.264/ AVC などが使用されている。

コーデック

コーデック は 圧縮 / 復元プログラム の総称で 動画の場合は ビデオコーデック と オーディオコーデックがあり、使用している ビデオコーデックが ファイル形式 を左右する。

動画 や 音声 を扱う メディアプレーヤー や 編集ソフトなどは 圧縮されたデータを 圧縮に使用されているコーデックを使用して復元するため、圧縮時に使用されたコーデックをサポートしていなければ 動画を再生することができない。
コーデック は 国際規格に準じたものから 独自仕様のものまで様々な種類 と特色がある。
MPEG-2

MPEG-2 コーデックは下位規格の MPEG-1 をベースに拡張されたもので DVD や 地デジ で使用されている。
DVD の 画質については S-VHS と同程度の画質になると言われているが、DVD と 地デジ では 同じ MPEG-2 を使用していても ビットレートが異なるため DVD よりも 地デジ は高画質になっている。

H.264/AVC・MPEG4

H.264/ AVCMPEG 4 は 同じコーデックで  Blu-ray のほか デジタルカメラ や スマホの動画 で使用され、MPEG-2 コーデックの 2 ~ 3倍の圧縮率があり 画質は 2倍向上していると言われている。

H.265/HEVC

H.265/ HEVC は UHD Blu-ray で 採用されている 次世代規格で、同画質であれば H.264 よりもビデオビットレートが 半分程度になるため ファイルサイズを抑えることができ、Windows 10 から正式にサポートされている。

AV1

AV1 は 特許使用料 が高額な H.265/ HEVC の代替えとして 開発された ロイヤリティフリーのコーデックで、Google が開発した VP9 がベースになっており、コンテナフォーマットは MP4・MKV・WebM が使用される。

YouTube では 動画をアップロードすると Google が開発している コンテナフォーマット WebM に変換され、ビデオコーデックには VP8・VP9・AV1 が使用されている。

AV1  ( AOMedia Video 1 ) を開発しているのは Amazon/ Apple/ ARM/ CISCO/ Facebook/ Google/ HUAWEI/ intel/ Microsoft/ Mozilla/ NETFLIX/ Nvidia/ SAMSUNG/ Tencent によって創設された 非営利団体  Alliance for Open Media 。

可逆圧縮 と 非可逆圧縮

コーデックによるデータの圧縮には 圧縮したデータを オリジナルと 同じ状態に復元  できる 可逆圧縮 と  圧縮したデータを復元できない 非可逆圧縮 がある。

非可逆圧縮

ソースから 画質に及ぼす影響が少ない データを削ぎ落して圧縮する技術で、圧縮率を高めれば削ぎ落とされるデータ量が増加するため ファイルサイズは小さくなるものの 画質は劣化する。

H.264/AVCH.265/HEVCAV1 など 汎用性のある MP4 や MKV のファイルに使用されているコーデックは すべて非可逆圧縮。
可逆圧縮

オリジナルデータを完全に復元する可逆圧縮は 無圧縮データよりも ファイルサイズは小さくなるが、非可逆圧縮に比べるとファイルサイズは 無圧縮に近く、オリジナルデータを損ねない点では優れているものの、ファイルサイズの大きさと 汎用性の面では 非可逆圧縮コーデックに及ばない。

可逆圧縮のコーデックには Huffyuv などがある。

エンコード と トランスコード

エンコードは コーデック を使用して行う 圧縮処理で、トランスコード はソースと同じ コーデックで 行う再圧縮処理。

動画編集ソフトは 素材を編集して出力する際に エンコードを行っているほか、DVD/ Blu-ray の リッピングソフトは トランスコード 機能を実装しているものが多い。

MPEG-2 で配信されている 地デジ の番組は オリジナルの状態だと 10分程度の録画に 1 GB 以上の容量が必要になるため、レコーダー には 録画モード として  エンコード や トランスコード のメニューが用意されている。

フレーム と フレームレート

動画は カメラで連写した画像をパラパラ漫画のようにしたもので、動画を構成する 1 枚 1 枚 の画像が フレーム、1 秒間 に表示させる フレーム数 ( frames per second ) が フレームレート

テレビで使用されている 走査線を 奇数と偶数 で 2回に分けて送信して 1 つの画像を描画する インターレース では 奇数と偶数 が揃ったものを フレーム、単独の走査線は フィールド と呼ばれている。

フレーム間予測

H.264/AVC など フレーム間予測 が使用されている コーデックは、フレームを IフレームPフレームBフレーム に変換して データ量を削減している。

I フレーム ( キーフレーム ) 
1つのフレームにすべての情報を保持しており 元のフレーム画像を復元できる。
Pフレーム

Iフレームの画像との差分情報。
Pフレームをデコードするためには 直前の Iフレーム の情報が必要となる。
Bフレーム
前後のフレームとの差分を使って圧縮されたもので、Bフレームをデコードするためには 前後の Iフレーム と Pフレームの情報が必要となる。

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上が キーフレーム ( I フレーム ) で 下が Pフレーム のイメージで、Pフレームで 緑色になっている部分が I フレームのデータで 補完できる ( 動きがない ) ため 削除 ( 圧縮 ) されている。

フレーム間予測で 圧縮された動画を 無劣化でカット編集する場合には キーフレーム で区切るのが基本で、動画編集アプリ では 出力する際のエンコードで フレームが再構築されるため、任意のポイントで 動画のカット編集が可能。

フレームレート

DVD や Blu-ray のほか 多くの地デジ放送も 基本のフレームレートは 30 fps ( 29.97 fps ) で、1 秒間に 約 30 枚の フレームが表示 ( 地デジは 60フィールド/秒 ) されており、UHD Blu-ray や 4K 放送 では 60 fps、8K 放送では 120 fps までサポートする。

フレームレートは 数値が増えるほど 滑らかな動きを実現するが ファイルサイズも大きくなる。
固定フレームレート( CFR )/ 可変フレームレート ( VFR )

フレームレートには 固定フレームレート ( Constant Frame Rate ) と 可変フレームレート ( Variable Frame Rate ) がある。

固定フレームレート ( CFR )
すべてのシーンで フレームレートが一定しているため 動きの少ないシーンでは 無駄が多い。
可変フレームレート ( VFR )

動きの少ないシーンで フレームレートを減らすことで 全体のファイルサイズを抑えることができるが 音ズレが生じる可能がある。

ビットレート

ビットレート は 1 秒間に 送受信するデータ量 ( bit per second ) で、ビデオ と オーディオの ビットレートを合算したものが 総ビットレートモード ( Overall Bit Rate mode ) 。

ビットレートが高ければ 1秒間に多くの情報を送ることができるため 描写の精細さが向上して高画質になり、オーディオビットレートが高ければ 音質が向上する。
ビットレートモード

ビットレートは  固定ビットレート ( Constant Bit Rate ) と 可変ビットレート ( Variable Bit Rate ) に大別され、VBR には 平均ビットレート ( Averate Bit Rate ) や  2パス可変ビットレート のほか 最大/ 最小ビットレートを設定する Constrained VBR ( CVBR ) など 複数のタイプがある。

固定ビットレート ( CBR )
ビットレートが固定されてしまうため 転送データが少ないときは無駄が発生し データが多いときは不足する可能性がある。
可変ビットレート ( VBR )

転送する情報量に合わせてビットレートを変化させるるため 無駄がない。
平均ビットレート ( ABR ) は VBR の一種で、 ターゲットビットレート を設定して 指定した値が平均値になるようビットレートを変化させる。
2パス可変ビットレート は データを読み込んで解析 ( 1pass ) してから ビットレートを可変させる ( 2pass ) 方式で 品質 と 圧縮率の向上を期待できるが 工程が増える分だけ処理に時間を要する。

解像度 と画素密度

モニタの 解像度 は ピクセル ( 点 ) が 1 インチ ( 25.4 mm ) にいくつ並んでいるか(いくつのピクセルに分割されているか)を基本とした単位 ppi ( ピクセル・パー・インチ ) を使用し、一般的に 解像度 と表記されている 1980 x 1080 などは 画素数 を表している。

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同じ 画面サイズであれば 画素密度 ( 横の画素数 ÷ モニタの横サイズ ) が高いほど 精細な画質を得られる。

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SD画質の画素数720 x 480 px
HD画質の画素数1280 x 720 px
フルHD画質の画素数1920 x 1080 px
4K の画素数3840 x 2160 px

動画の画素数が モニタの画面解像度より低い場合は 画素を追加してアップスケーリング ( 拡大 ) 処理が行われるため、DVDのような SD画質の動画を フルHD の モニタで再生する際などは 画質の甘さが目立ってしまう。

動画を編集する場合 素材にする動画の解像度に合わせて 作成するのが基本で、高画質な動画を作成するためにも 動画は 高解像度 で録画しておくと融通が利く。

地上デジタル放送 ( 地デジ ) の録画

地上波のデジタル化により 放送されるコンテンツが無劣化で複製可能になったことから、著作権を保護するため 放送されるコンテンツには コピー制御信号 が付加され 暗号化 ( スクランブル ) して配信されている。

B-CASカード は スクランブルを解除するもので、地デジの録画には コンテンツに付加されている コピー制御信号の制限を受ける。

コピーワンス と ダビング10

地デジは コピーワンス というコピー制御方式 ( CCI ) を採用しており、地デジを録画した時点で 1 回のコピーとカウントされて コピーした内容を DVD や Blu-ray に書き込むと 元のデー タが消失する仕組みになっていたが、書き込みの成否に関係なく 1 回の ムーブとしてカウントするため 非常に使い勝手が悪く、録画した時点ではカウントされず 9 回までのコピー と 1 回の ムーブが可能 に規制が緩和されて 現行の ダビング10 になった。

多くの地デジ放送は ダビング10 で保護されているが コピーワンス で保護されたものや 録画が禁止された番組もある。

地デジ放送を録画したファイルは SeeQVault や EMPR など 認可された保護技術に対応したデバイスであれば HDD や SDカードへの移動 や コピーが可能。

CPRM/ AACS

CPRMContent Protection for Recordable Media)は 地デジ録画 を DVD にコピーする際に使用される コピーワンスの制御信号を持つ日本独自のコピーガードで、CPRMで保護された DVD は 基本的に コピーはできない。

地デジ番組の録画データを DVD-R へ書き出すには CPRM に対応しているドライブと CPRM に対応しているメディアが必須で 再生する場合も CPRM に対応しているプレーヤーが必要。

Blu-ray は CPRM よりも高度なコピープロテクション AACS ( Advanced Access Content System ) で 保護されているのでコピーできない。

メディアの録画用とデータ用

DVD-R/ BD-R には データ用録画用 の2種があり、DVD-R の場合 CPRM をサポートしているのが 録画用 だが、BD-R の データ用・録画用 に品質の違いはない。

録画用データ用 の区分は 1992年の著作権法改正によって導入された 私的録音録画補償金制度 によるもので、デジタルで録音 や 録画する場合に 一定の補償金を徴収して 著作物の権利者へ還元するため 録画用 には 補償金が上乗せされているだけで データ用 も 録画用 も 実質的には同じものだった。

地上デジタル放送が開始して コピーワンス や ダビング10 によって 私的複製が制限されることになり、東芝が私的録音録画補償金の支払いを拒否し、2012年 11月 に最高裁で東芝の勝訴が確定したことで 各メーカーがこぞって補償金の支払いを止め、補償金を管理していた SARVH ( 私的録音補償金管理協会 ) は財源を失い破綻、 2015年 3月末 に解散している。

CPRM/ AACS の解除

録画した地デジ放送を DVD や Blu-ray にコピーした際 DVDFab Passkey などを使用すれば CPRM や AACS のコピーガードを解除して コンテンツの編集 や ダビング10 の制限を受けずに コピーが可能になるが、コピーガードの解除は 著作権法 30条 2項の 技術的保護手段の回避 に抵触する違法行為

Blu-ray レコーダー でコピーした Blu-ray ディスクのコピープロテクションを解除する場合は DVDFab Passkey for Recorder が必要。

Windows Media Center ( WMC ) の録画ファイル

Windows 10 で廃止された Microsoft の 総合エンターテイメントアプリケーション Windows Media Center は TVキャプチャカードを使用して地デジを録画すると 暗号化された独自ファイル .wtv で保存され、コピーワンス や ダビング10 などの コピー制御信号とは別に 録画したファイルの情報と 再生する際に必要な 暗号の復号化キー を保持しており、コンテンツの移動ができなくなっている。

WMC が保持している 復号化キーはバックアップされないため  何らかの原因で 情報が破損してしまうと 録画ファイルは視聴できず システム復元 機能を利用しても 暗号複合化キーは回復しない。

暗号複合化キーがバックアップされないことについて マイクロソフトは 日本における放送コンテンツ保護規定に遵守するための仕様 だとしており、不具合の対処法として OSの再インストールを推奨しているだけで 録画ファイルの救済法についての記載はない。

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WMC のタスクにある CD/ DVDの書込 は CPRM に対応していないため 録画したデータを DVD に 書込むことはできず、地デジ録画を 書き込む場合は TVキャプチャーボードに付属のソフトを利用する必要がある。

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