H.264とデータ圧縮

ショートカット: 違い、類似点、ジャカード類似性係数、参考文献。

H.264とデータ圧縮の違い

H.264 vs. データ圧縮

H.264（エイチにろくよん）、MPEG-4 AVC（エムペグフォーエーブイシー）は、動画圧縮規格の一つ。 ITU-Tでは「H.264」として、2003年初めに勧告された。ISO/IECでは、ISO/IEC 14496-10「MPEG-4 Part 10 Advanced Video Coding（通称：MPEG-4 AVC）」として規定されている。どちらも技術的には同一のものであり、ITU-TとISO/IECが共同で策定したため、両者の呼称を「H.264/MPEG-4 AVC」「MPEG-4 AVC/H.264」と併記することが多い。規格文書では「ITU-T Rec. データ圧縮（データあっしゅく）とは、あるデータをそのデータの実質的な性質（専門用語では「情報量」）を保ったまま、データ量を減らした別のデータに変換すること。高効率符号化ともいう-->。アナログ技術を用いた通信技術においては通信路の帯域幅を削減する効果を得るための圧縮ということで帯域圧縮ともいわれた。デジタル技術では、情報を元の表現よりも少ないビット数で符号化することを意味する。 データ圧縮には大きく分けて可逆圧縮と非可逆圧縮がある。というより正確には非可逆圧縮はデータ圧縮ではない。可逆圧縮は統計的冗長性を特定・除去することでビット数を削減する。可逆圧縮では情報が失われない。非可逆圧縮は不必要な情報を特定・除去することでビット数を削減する。しかしここで「不必要な」とは、例えばMP3オーディオの場合「ヒトの聴覚では通常は識別できない」という意味であり、冒頭の「情報量を保ったまま」という定義を破っている。データファイルのサイズを小さくする処理は一般にデータ圧縮と呼ばれるが、データを記録または転送する前に符号化するという意味では情報源符号化である。 圧縮は、データ転送におけるトラフィックやデータ蓄積に必要な記憶容量の削減といった面で有効である。しかし圧縮されたデータは、利用する前に伸長（解凍）するという追加の処理を必要とする。つまりデータ圧縮は、空間計算量を時間計算量に変換することに他ならない。例えば映像の圧縮においては、それをスムースに再生するために高速に伸長（解凍）する高価なハードウェアが必要となるかもしれないが、圧縮しなければ大容量の記憶装置を必要とするかもしれない。データ圧縮方式の設計には様々な要因のトレードオフがからんでおり、圧縮率をどうするか、（非可逆圧縮の場合）歪みをどの程度許容するか、データの圧縮伸長に必要とされる計算リソースの量などを考慮する。 新たな代替技法として、圧縮センシングの原理を使ったリソース効率のよい技法が登場している。圧縮センシング技法は注意深くサンプリングすることでデータ圧縮の必要性を避けることができる。.

Apple TV

Apple TV（アップル ティーヴィー）は、アップルが開発・販売するセットトップボックスである。2006年9月12日にコードネーム「iTV」（アイティーヴィー）として発表された。 家庭内でビデオ・コンテンツをiTunesからテレビへ無線LANあるいは有線LANを通して配信することができる他、YouTubeの映像も見ることができる。また、2008年1月15日より、iTunes Storeから直接コンテンツを購入したり、映画のレンタルもできるようになった。.

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可逆圧縮

可逆圧縮（かぎゃくあっしゅく）とは、圧縮前のデータと、圧縮・展開の処理を経たデータが完全に等しくなるデータ圧縮方法のこと。ロスレス圧縮とも呼ばれる。 アルゴリズムとしてはランレングス、ハフマン符号、LZWなどが有名。 コンピュータ上でよく扱われるLZH、ZIP、CABや、画像圧縮形式のPNG、GIF、動画圧縮形式のHuffyuv、音声圧縮形式のWindows Media Audio Lossless、Apple Lossless、ATRAC Advanced Lossless(AAL)、FLAC、TAK、TTA、Dolby TrueHD、DTS-HDマスターオーディオ、Meridian Lossless Packing、Monkey's Audio、Shorten、mp3HD、WavPack などが可逆圧縮である。.

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ハフマン符号

ハフマン符号（ハフマンふごう、Huffman coding）とは、1952年にデビッド・ハフマンによって開発された符号で、文字列をはじめとするデータの可逆圧縮などに使用される。 ほかのエントロピー符号と同様、よく出現する文字には短いビット列を、あまり出現しない文字には長いビット列を割り当てることで、メッセージ全体の符号化に使われるデータ量を削減することを狙っている。 コンパクト符号やエントロピー符号の一つ。JPEGやZIP (Deflate) などの圧縮フォーマットで使用されている。 シャノン符号化が最適ではない場合が存在する不完全な符号であったのに対し、ハフマン符号は（整数の符号語長という制約のもとでは、）常に最適な符号を構成できる。擬似的に実数の符号語長を割り振る算術符号と比較すれば、データ圧縮効率は劣る。ただし、算術符号やその他の高効率の符号化法と異なり、特許の問題が無い。.

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ワンセグ

京セラ SANYOブランド）W33SA。 ワンセグ（欧文表記では1segもしくはOne seg）は、日本で主に携帯電話などの携帯機器を受信対象とする地上デジタルテレビ放送（地デジ）。正式名称は「携帯電話・移動体端末向けの1セグメント部分受信サービス」。 2006年4月1日の11時（日本時間）から東京都など、29都府県で開始し同年12月1日にはハイビジョン放送と同時に全43県の県庁所在地および近接する一部の市・町・村でも受信できるようになり、現在放送大学学園を除く全ての地上波放送局で行われている。 2008年3月末まで一つの放送局から同一番組を流すサイマル放送が義務付けられており、ワンセグで見られる番組は12のセグメントを使用する地上デジタル放送の主番組と同じだったが、2008年4月1日改正放送法の施行によってサイマル放送の義務化が解かれ部分的なワンセグ放送独自の番組の放送が始まった。 なお正式名称は前述の通りだが、本項では「ワンセグ」として解説する。.

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ブロックノイズ

良い色階調のオリジナル画像。42 kB サムネイル JPEG 圧縮画像。12 kB サムネイル ブロックノイズの例。空の色がグラデーションになっていない ブロックノイズ (blockiness).

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ビット毎秒

ビット毎秒（ビットまいびょう）は、データ転送レート（JISの情報処理用語としてはビット速度、bit rate）の単位である。1秒間にデータ転送路上の仮想の、または物理的な地点を通過した（すなわち転送された）ビット数と定義される。モデムやルータ、シリアルATAやLANケーブルなどのデジタル通信機器で用いられる。bps（ビーピーエス、bit per second、ビットパーセカンド）とも。.

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フレーム間予測

フレーム間予測（フレームかんよそく）とは、動画像の圧縮符号化において高い圧縮効率を得るために、異なる時刻のフレームに基づいて予測画像を生成し、入力画像と予測画像の差分(誤差)画像を符号化する方式である。現在の動画像圧縮技術の基礎となる技術の一つである。 一般に、フレーム間予測では、さらに圧縮効率を高めるために動き補償（うごきほしょう、）と呼ばれる技術が同時に用いられる。.

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エントロピー符号

ントロピー符号（エントロピーふごう）とは、情報源アルファベットのシンボルに対し符号語を割り当てるコンパクト符号の概念の一つで、シンボル毎の出現確率に基づき異なる長さの符号語長を用いることで、情報源を効率的に符号化することを目的としたもの。具体的な例としてハフマン符号や算術符号などがあり、データ圧縮に広く用いられている。 符号アルファベットの要素数をn、任意のシンボルsの出現確率をp_sとすると、-\log_p_sの長さの符号語を割り当てた時に最短の符号が得られることが知られている。当然、任意の情報源に対してこれらの最適な符号語長は整数にはならない。ハフマン符号では、ハフマン木を用いて各符号語長が整数になるように近似しているため、簡便な手法ではあるが最短の符号は得られない。算術符号は半開区間の分割を繰り返すことで、この問題を克服している。 エントロピー符号を復号するには、情報源アルファベットの各出現確率を事前に通知する必要がある。これに対し、復号が完了したデータから順次出現確率を計算する手法も存在し、適応(Adaptive)あるいは動的(Dynamic)と呼ばれる。これと区別する為に静的(Static)という呼称もある。.

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コーデック

ーデック (Codec) は、符号化方式を使ってデータのエンコード（符号化）とデコード（復号）を双方向にできる装置やソフトウェアなどのこと。 また、そのためのアルゴリズムを指す用語としても使われている。 コーデックには、データ圧縮機能を使ってデータを圧縮・伸張するソフトウェアや、音声や動画などのデータを別の形式に変換する装置およびソフトウェアが含まれる。 コーデックはもともとデータをデジタル通信回線で送受信するための装置を意味する、電気通信分野の用語であった。語源は、coder/decoderの略語である。.

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国際電気標準会議

国際電気標準会議（こくさいでんきひょうじゅんかいぎ、International Electrotechnical Commission、IEC）は、電気工学、電子工学、および関連した技術を扱う国際的な標準化団体である。国際規格作成のための規則群(Directives)、規格適合(ISO/IEC 17000シリーズ）、IT技術(ISO/IEC JTC1)など一部は国際標準化機構(ISO)と共同で開発している。公用語は、英語とフランス語。.

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国際標準化機構

国際標準化機構（こくさいひょうじゅんかきこう、International Organization for Standardization）、略称 ISO（アイエスオー、イソ、アイソ）は、各国の国家標準化団体で構成される非政府組織である。 スイス・ジュネーヴに本部を置く、スイス民法による非営利法人である。1947年2月23日に設立された。国際的な標準である国際規格(IS: international standard)を策定している。 国際連合経済社会理事会に総合協議資格(general consultative status)を有する機関に認定された最初の組織の1つである。.

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Blu-ray Disc

記録面の耐久性が改善され、ベアディスクが実現した BD-RE Ver. 2.1 ディスク（パッケージ）左）25GB 右）50GB（2層） BD-RE Ver. 1.0 ディスク 25GB BD-RE Ver. 1.0 ディスク 50GB SD映像の違い 2005年CEATECの模様（2005年10月14日 撮影） Blu-ray Disc（ブルーレイディスク）は、DVDの後継となる光ディスク。第3世代光ディスクの一種であり、青紫色半導体レーザーを使用する。規格は「Blu-ray Disc Association」が策定。 一般的な略称は「BD（ビーディー）」、または単に「ブルーレイ」と呼ばれることも多い。.

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算術符号

算術符号（さんじゅつふごう、）とは、1960年頃にマサチューセッツ工科大学のP.

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特許

特許（とっきょ、Patent）とは、法令の定める手続により、国が発明者またはその承継人に対し、特許権を付与する行政行為である国家（または君主）が法人または個人に対して特権を付与する特許状（charter）とは意味が異なる。特許と特許状の意味の違いに注意。吉藤幸朔著、熊谷健一補訂『特許法概説第13版』。.

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DivX

DivX（ディビックス）はビデオコーデックの一種。.

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離散コサイン変換

DFTとの比較。左はスペクトル、右はヒストグラム。低周波域での相違を示すため、スペクトルは 1/4 だけ示してある。DCTでは、パワーのほとんどが低周波領域に集中していることがわかる。 離散コサイン変換（りさんコサインへんかん）は、離散信号を周波数領域へ変換する方法の一つであり、信号圧縮に広く用いられている。英語の discrete cosine transform の頭文字から DCT と呼ばれる。以下DCTと略す。.

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H.261

H.261はCCITT(現在のITU-T)によって策定された動画圧縮の規格で、1990年に勧告として承認された。 デジタル動画像の圧縮符号化方式としては、フレーム間予測、離散コサイン変換(DCT)、量子化、エントロピー符号化を組み合わせて用いた、世界最初の国際標準であり、その後に規格化されたH.263やH.264、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4など、数多くの動画像圧縮方式の基礎としてとらえることができる。 ISDN上でのテレビ会議に利用することが想定されているため、符号化ビットレートは64kbps〜1.92Mbpsの間で64kbps刻みで指定することが規格上定められている。 現在の動画像圧縮方式に比べて非常に原始的な仕組みであり、低ビットレート時の画質があまりよいものではなかったため、画質改善のためにループフィルタを導入している。しかし、1991年に登場したMPEG-1以降の方式では、1/2画素(ハーフペル)精度以上の動き補償が導入され、それが平滑化フィルタと同等の役割を果たすため、処理負荷の高いループフィルタはその後採用されなくなっている。(なお、2003年に承認されたITU-T勧告H.264では、ブロックノイズの発生の抑制に特化したループフィルタを採用している。) 当時は、デジタル動画像の標準的な画面解像度がまだ存在せず、また、テレビジョンの信号方式がNTSCやPALと複数存在し、国ごとに異なるため、共通の画像フォーマットを策定する必要があった。そこで、現在でも標準フォーマットの一つとして用いられることが多い、352×288画素のCIF(Common Intermediate Format)が規格化された。H.261ではQCIF(Quarter CIF; 176×144画素)ないしCIFを使用することができる。なお、色空間についてはYCbCr 4:2:0が採用されている。.

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H.263

H.263 (えいちにーろくさん)は、ITU-Tにおいて規格化された動画圧縮方式の一つである。1996年3月に承認された。MPEG-4と同様超低ビットレート向けに開発されたものであり、テレビ電話に利用されている。基本的な技術はMPEG-4ビジュアルと同一である。一般的にCIFやQCIFの解像度が使用される。Adobe Flashでは、H.263のサブセットである、Sorenson H.263が再生可能である。.

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HD DVD

HD DVDプレーヤー HD DVD（エイチディー・ディーブイディー、High-Definition Digital Versatile Disc）とはDVDフォーラムによって議論および承認が行われた青紫色半導体レーザーを使用する第3世代光ディスクの規格である。対応機器を3波長化することで従来のCDやDVDも使用できる。 ソニー・フィリップス・松下電器産業（現パナソニック）が中心となって開発を進めていたBlu-ray Disc（以下、BD）に対抗する形で2002年8月29日に東芝とNECがDVDフォーラムに第3世代光ディスク候補の「AOD (Advanced Optical Disc) 」として提案、同年11月26日にDVDフォーラムがAODを「HD DVD」の名称で正式承認したことにより誕生した。2008年2月19日にHD DVD陣営の中心である東芝が全面的な撤退を発表し、また普及団体も解散したためBDとの規格争いは終結した。.

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ITU-T

ITU-T(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector) は、国際電気通信連合の部門の一つで、通信分野の標準策定を担当する「電気通信標準化部門」。旧CCITT（Comite Consultatif International Telegraphique et Telephonique、国際電信電話諮問委員会）。 勧告という形が標準となる。4年に1回開催される世界電気通信標準化会議（World Telecommunication Standardization Assembly、WTSA）で活動が決められる。 以前はTSS、ITU-TSまたはITU-TSSとも言った。.

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MP3

MP3（エムピースリー、MPEG-1 Audio Layer-3）は、音響データを圧縮する技術の1つであり、それから作られる音声ファイルフォーマットでもある。ファイルの拡張子は.mp3」である。.

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MPEG-1

MPEG-1 （エムペグワン）は、ISO/IEC JTC 1のMoving Picture Experts Group(MPEG)によって作られた標準動画規格の一つ。 正式名称:Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1.5 Mbit/s コンパクトディスク(CD)に1時間程度の動画を記録する事を目標にNTTとアスキーに由って。ビデオCDなどで利用されている。単にMPEG動画というと、MPEG-1で圧縮されたものを指す場合が多い。 ビデオとオーディオ、両者を併せたシステムについて規格化されている。.

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MPEG-2

MPEG-2（エムペグツー、H.222/H.262, ISO/IEC 13818）は1995年7月にISO/IEC JTC 1のMoving Picture Experts Groupによって決められた標準規格。正式名称はGeneric coding of moving pictures and associated audio information.

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MPEG-4

MPEG-4（エムペグフォー、ISO/IEC 14496）は、動画・音声全般をデジタルデータとして扱うための規格のことである。MPEG-1やMPEG-2と同様、システム、ビジュアル(MPEG-1/-2ではビデオと呼ぶ)、オーディオ、ファイルフォーマットの各技術から構成される。しかしながら、一般的には「MPEG-4」と呼ぶ場合、動画の符号化方式を記述したビジュアル部分だけを指すことが多い。 規格が広範なことが「MPEG-4とは何か」という説明を難しくさせている上に、ビジュアル、あるいはファイルフォーマットの一部の規格を利用したものも単に「MPEG-4です」と説明されることが多く、使われ方、意味のとられ方が混乱している用語でもある。 なお、規格化を行っているMoving Picture Experts GroupではMPEG-4を最後の動画/音声符号化の規格とする意向であり、現在では3次元コンピュータグラフィクスや音声合成などを含む大変広範な規格になっている。MPEG技術は、各技術毎にパート（Part）と呼ばれる規格が作成され、技術が採用/規格化されるたびにパートが増える。2003年にH.264がMPEG-4 Part 10 Advanced Video Codingとして規格化されるなど、現在もなお追加・拡張が継続されている規格である。.

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