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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 」や「 リッピング 」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 」と「 音声 」のファイルが 1つの容器 ( コンテナ ) に入っている。

DTT and Video basics 001

同じマグカップでも 中身が コーヒー や オレンジジュース に変わるのと同じで、動画のコンテナフォーマットには 格納できる 映像 の種類「 コーデック 」がある。

「 MP4 」「 MKV 」少し前なら「 AVI 」などが メジャーな コンテナフォーマットで、コーデックは「 H.265 / HEVC 」「 H.264 / AVC 」「 MPEG 4 」少し前なら「 MPEG 2 」などが使用されている ことが多い。

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 / AVC  」と「 MPEG 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

特許使用料 が高額な H.265 / HEVC の代替えとして 開発されたのが ロイヤリティフリーの「 AV1 」コーデックで、Google が開発した ロイヤリティフリーのコーデック 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 」が利用される。

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
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。
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 画質が劣化することになる。

「 H.264/AVC 」「 H.265/HEVC 」「 AV1 」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 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が、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 1GB 以上の容量が必要になるため、レコーダー では「 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 」で 単位は「 fps 」。

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 」, 奇数・偶数 単独の走査線は「 フィールド 」と呼ばれている。

連写した画像は 画質が良い反面 ファイルサイズが大きくなるため コーデックによって 圧縮され、
「 H.264/AVC 」などで使用されている「 フレーム間予測 」が使用されている コーデックでは 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も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。

DTT and Video basics-005DTT and Video basics-004

イメージ的には 上が キーフレーム ( I フレーム ) , 下が Pフレーム。
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 ( 動きのない ) 部分で 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 単位は「 bps 」。

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 ビデオビットレートが高ければ 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。

総ビットレートモード ( Overall Bit Rate mode ) は ビデオ と オーディオの ビットレートを合算したもの。
ビットレートモード

ビットレートには 「 固定ビットレート ( Constant Bit Rate )」「 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 」などがある。

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(25.4mm)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 ppi ( ピクセル・パー・インチ ) という単位を使用し、一般的に「 解像度 」と表記されている「 1980 x 1080 」は「 画素数 」を表している。

DTT and Video basics 002

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。

DTT and Video basics 001

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 コンテンツにふかされている 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 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。

テレビ番組を録画するなら SeeQVault ( シーキューボルト )

CPRM / AACS

CPRM(Content Protection for Recordable Media)はコピーワンスの制御信号を持つ コピープロテクションで  DVD に採用されている日本独自の規格で、CPRMで保護された DVD のコピーは 基本的にできない。

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 」と「 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 は「 データ用 」「 録画用 」に変わりはない。

「 録画用 」と「 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が、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。
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 のコピープロテクションを解除して 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、保護の解除は 著作権法 30条 2項の「 技術的保護手段の回避 」に抵触するので違法。

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。

著作権法とリッピングやキャプチャの違法性

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、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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