動画編集と地デジ録画の基礎知識

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 オーサリングと 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。

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。

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。

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。

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。

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。