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動画編集【基礎知識編】



動画編集をしていくと、色々と動画の知識が必要になります。
動画を編集するのも大変ですが、完成した動画を出力するのも大変で、 動画の知識がないと、出力しても綺麗な動画にならないことがあります。
動画を見る環境によって、出力する形式も違ってきます。

動画編集を始めるときには、どのような形式で出力するかを理解していないと、 どのように編集するかを決められないこともあります。
撮影した動画も、どのような状況で、どのように編集すればよいかも、 動画の知識がないと、正しくできません。

動画は、色々なバロメーターがあるので、一つ一つ理解していくことが大切な気がします。



INDEX


基本ビデオ設定
解像度
エンコード
ビットレート
推奨映像ビットレート
コーデック
「1080p」と「1080i」の違い




基本ビデオ設定


基本ビデオ設定には、
・幅サイズ
・縦サイズ
・フレームレート
・フィールドオーダー
・縦横比
・テレビ方式(NTSC・PAL)
・最大深度に合わせてレンダリング
などの設定項目がある。


フレームレート

1秒間に何枚の画像で動きを表現するか指定するのが「フレームレート」。
フレームレートが高ければ、多くの画像で動きを表現するので、動きが滑らかだが、データサイズは大きくなる。
フレームレートが低ければ、動きがカクカクした映像になるが、データサイズは小さくなる。



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解像度


映像の縦横比は、「アスペクト比(サイズ比)」と呼ばれ、 最近では、アスペクト比「16:9」がよく使われている。


■4320p(スーパーHV(8K)): 7680px*4320px
■2160p(ウルトラHD(4K)): 3840x2160
■1440p(WQHD): 2560x1440
■1080p(Full HD(2K)): 1920x1080
■720p(HD(ハイビジョン)): 1280x720
■480p(SD(エスディ)): 854x480
■360p: 640x360
■240p: 426x240


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エンコード


エンコード(encode)は、信号やデータを一定の規則に基づいて変換することで、 「符号化」「暗号化」「記号化」などの意味を持地ます。

動画のエンコードは、動画ファイルのデータを「圧縮」「変換」する作業を意味する。
動画の容量を圧縮し、視聴が可能な動画形式に変換する作業が、動画のエンコード。


エンコード設定には、
・パフォーマンス(ソフトウェアエンコーディング
・ハードウェアエンコーディング)
・プロファイル
・レベル
などの設定項目がある。


エンコードには大きく分けて「ソフトウェアエンコード」と「ハードウェアエンコード」の2種類がある。

「ソフトウェアエンコード」は、コンピュータを用いてソフトウェア上でエンコードを行う方法で、 動画編集ソフトを使って動画エンコードしたりするのが「ソフトウェアエンコード」です。
エンコーダとしては、Adobe社の動画をエンコードするエンコーダー「Adobe Media Encoder」が有名。

「ソフトウェアエンコード」のメリットは、ソフトウェアの設定を変更・拡張などの自由度が高く、切り替えが多様で、 様々な形式のエンコードに対応している。
ソフトウェアを入手することで、エンコードが可能となる。
「ソフトウェアエンコード」のデメリットもある。
使用するPCの性能によって処理速度が決まってしまい、PCの性能によっては処理速度が低くなることがある。


「ハードウェアエンコード」は、特定のエンコード処理に特化したICチップを搭載した外部機器を用いてエンコードする方法。
「ハードウェアエンコード」のメリットは、CPUに負荷がかからず、PCの性能や状況にも左右されないこと。
「ハードウェアエンコード」のデメリットは、設計時に組み込まれた特定のデータ形式にのみ対応しているので、それ以外の形式には対応できない。
その上、「ハードウェアエンコード」は、「ソフトウェアエンコード」と比較して、エンコーダが高額。
ハードウェアエンコードは、特定の形式にのみエンコードすれば済む「デジタル家電」などの機器に使用されていることが多い。



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ビットレート


ビットレートは、動画を書き出す時に設定する動画の画質を調整することのできる設定値。


ビットレート設定には、
・ビットレートエンコーディング
・ターゲットビットレート(Mbps)0.19-240
・最大ビットレート(Mbps)0.19-240
などの設定がある。


動画の場合の「ビットレート」は、1秒間に含まれる動画情報のサイズを意味している。
「ビットレート」が高いほど、画質・音質が高く、多くの動画情報が含まれることになります。
「映像ビットレート」が高いほど、ピクセルすべてに正確な色情報を伝達できることになる。
高ビットレートになると、再生負荷が高いので、再生時にフリーズしてしまうことにつながるので注意。

「ビットレート」は、「映像」「音声」のそれぞれにあり、 2つの「映像ビットレート」「音声ビットレート」を合計したものを、「オーバルビットレート(総ビットレート)」と言い、「動画のビットレート」となっています。

「映像ビットレート」「音声ビットレート」の両方が高い場合もあれば、片方が高い場合もあり、映像は綺麗でも音質が微妙なこともある。
「音声ビットレート」は、映像に比べて、サイズが小さいので、高品質にしても、それほどファイルサイズは大きくならない。


低ビットレートの場合、すべてのドット(ピクセル)に正確な色情報を割り当てることができないので、 同じような色が連続する場合、優先的に同じような色のピクセル情報を省略・削減しようとし、 同じような色の塊となる「ブロックノイズ」が発生しやすくなる。


音声ビットレートの場合、
・サンプリングレート=44000Hz
・ビット深度=24bit
の場合、1秒間を44000個に分割し、1個当たり24bitを使って音を表現して音を保存している。
・サンプリングレートを上げる=滑らかな音になる。
・ビット深度を上げる=音の細かさ・音量などの表現が広がる。


ビットレートは、もともとの動画の画質を変更できるものではなく、 現状の動画の品質を維持するために設定するものなので、高ビットレートにしても、元動画以上に画質は良くなりません。


「HDR動画」をアップロードする際の推奨映像ビットレート

タイプ標準フレームレート(24、25、30)高フレームレート(48、50、60)
2160p(4k)44〜56 Mbps66~85 Mbps
1440p(2k)20 Mbps30 Mbps
1080p10 Mbps15 Mbps
720p6.5 Mbps9.5 Mbps
480pサポート対象外サポート対象外
360pサポート対象外サポート対象外


「SDR動画」をアップロードする際におすすめの映像ビットレート

タイプ標準フレームレート(24、25、30)高フレームレート(48、50、60)
2160p(4k)35~45 Mbps53~68 Mbps
1440p(2k)16 Mbps24 Mbps
1080p8 Mbps12 Mbps
720p5 Mbps7.5 Mbps
480p2.5 Mbps4 Mbps
360p1 Mbps1.5 Mbps



アップロードする動画の推奨音声ビットレート

タイプ音声ビットレート
モノラル128 kbps
ステレオ384 kbps
5.1512 kbps


1秒間に必要なビットレートの計算式

・映像の必要ビットレート(Mbps)= ((((解像度の横px×解像度の縦px)×色空間(24bit/px))× フレームレート(30fps))/ 1024) / 1024
・総ビットレート(MB/s)=(映像ビットレート + 音声ビットレート)/8bit

最後に、「1バイト(byte)」=「8 bit」なので、「8 bit」で割って「バイト(byte)に換算。
MB(メガバイト)に変換も必要。

1byte = 8bit
1KB = 1024byte = 約1千バイト
1MB = 1024KB = 約100万バイト
1GB = 1024MB = 約10億バイト
1TB = 1024GB = 約1兆バイト


ファイルサイズの計算式

ファイルサイズ[MB] = ((((映像ビットレート[kbps] + 音声ビットレート[kbps] ) × 再生時間[秒]) ÷ 8bit) ÷ 1024) ÷ 1024



ビットレートエンコーディング(ビットレートのエンコード方式)には、
■可変ビットレート(ビットレートに制限をかけない) ■固定ビットレート(一定のビットレートに保って制御する) ■平均ビットレート(全体の平均値でビットレートを制御する) ■最大ビットレート(最大値を定めてビットレートを制御する)
■CBR(固定ビットレート)
■VBR(可変ビットレート) 1pass
■VBR(可変ビットレート) 2pass
■ABR(平均ビットレート) 1pass
■ABR(平均ビットレート) 2pass
などがある。


可変ビットレート(VBR)

ビットレートに制限をかけない方法。
常にビットレートは不定(=Variable)で、動画に合わせて必要なだけビットレートを使用できる。
画質はきれいになるが、「解像度」や「フレームレート」が大きい映像だとファイルサイズが大きくなりすぎることもある。
データ量の少ない動画では、ビットレートも下がるので合理的。


固定ビットレート(CBR)

ビットレートを一定(=Constant)にして制御する方法。
動画内容に関係なく指定したビットレートに固定されるので安定する。
データ量が多い部分では、指定値内に収まるように動くため、画質が悪くなったりして不安定になる。
データ量の少ない部分は無駄になる。


平均ビットレート(ABR)

ビットレートを全体の平均(=Average)になるように自動調整する。
その平均値になるように、動作するため、データ量の多い部分と少ない部分では不安定なる。
レートコントロールが高度なため、エンコードにも時間がかかる。


最大ビットレート(MBR)

「上限(=Maximum)」ビットレートの範囲内で制御される。
基本的には可変ビットレート同様。
映像に合わせて常にビットレートは変化するが、指定した最大値を超えると、解像度やフレームレートを下げて対応するので、画質が低下することがある。「可変ビットレート」と「固定ビットレート」の利点を持つモード。


動画のビットレートエンコーディングには、 「パス」を指定できるようになっていて、 「パス」の種類は、
・1pass(シングルパス)
・2pass~(マルチパス)
がある。


1pass

「1pass」は、動画の内容を予測しながらエンコードする方法で、 必要そうなビットレートを予想指定して、エンコードする。
予想以上にビットレートが必要になった場合は、画質・音質が悪くなってしまう。
一般的に、被写体の変化が少ない動画に向いているエンコード。
「1pass」は、内容のチェックをせずに、すぐにエンコードに取りかかるので、「2pass」以上の内容チェックをするパスよりエンコード速度が速い。
エンコード速度は、「2pass」に比べて、単純に2倍ほど速い。


2pass

「2pass」は、エンコード時に1回動画内容を事前チェックして、必要なビットレートを確認してからエンコードする。
事前チェックによって、必要なビットレートを確認できるので、確実にエンコードできるのが特徴だが、 事前チェックの分だけ、時間がかかる。
内容の変化が激しい動画に向いているエンコード。


3pass以上

「3pass」以上は、「2pass」で行う事前チェックが「NPass-1」回分行われるので、 エンコードの時間がかかるが、チェックの回数が複数回になるだけで、「2Pass」とエンコーディング内容は変わらない。
複数回、事前チェックを行うので、正確性が高くなる。
「2pass」で行った時に、エンコードが上手くいかない時に行うのが良いらしい。



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コーデック


コーデックとは、動画情報を入れた箱のことを意味していて、
コーデックを利用せず、圧縮していない動画データを「非圧縮動画」「無圧縮動画」「Raw動画」と呼ぶ。

画質や音質の良さは、
画質・温室=ビットレートの高さ × コーデックの種類
で決まる。


コーデック「H.265」は、コーデック「H.264」の「ファイルサイズ当りの画質」を向上させたコーデック。
同じビットレートであれば、画質は、「H.264」と比較すると「H.265」の方が2倍綺麗になる。
DVDで使用されているコーデック「MPEG-1」「MPEG-2」と比較すると「H.265」の方が、「MPEG-2」の4倍綺麗、「MPEG-1」の8倍綺麗になる。



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「1080p」と「1080i」の違い


「1080p」と「1080i」の違いは、モニターに映像を表示する「走行線」の使い方です。
「1080p」と「1080i」の数字は、解像度を表し、後ろのアルファベットの
・「p」=プログレッシブ方式
・「i」=インターレース方式
を表しています。
モニターは、モニターに水平に何百本~何千本と並べられた「走行線」に光を発生させることで映像を作っています。
この「走行線」を光らせる方法によって、「1080p(プログレッシブ方式)」と「1080i(インターレース方式)」に分かれています。
■ 「1080p(プログレッシブ方式)」=すべての走行線を上から順番に表示させる方式。
■ 「1080i(インターレース方式)」=走行線を奇数番号と偶数番号の2つのグループに分け、1枚の画像を2度に分けて表示する方式。

現在のテレビやSNS・動画共有サイトなどは、ほとんどが「プログレッシブ方式」を採用しているので、「プログレッシブ方式」になっていれば問題ありません。



「インターレース方式(1080i)」

「インターレース方式(1080i)」は、走行線を奇数番号と偶数番号の2つのグループに分け、交互に映像を表示する方式。
1枚の画像を2度に分けて表示するのが特徴。
メリット
・速い動きの映像でも滑らかに表示される。

デメリット
・一時停止した時に映像がぶれて見える
・動画共有サイトではきれいに再生できない



「プログレッシブ方式(1080p)」

「プログレッシブ方式(1080p)」は、1枚の画像をすべての走行線を使って、上から順番に表示させる方式。


メリット
・一時停止してもきれいに画像が映る
・ちらつきの少ない滑らかな映像にできる

「インターレース方式」と比べて映像のちらつきを抑え、綺麗で滑らかな映像になる。


デメリット
・フレームレートが低いと動画がカクついて見える



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