先日、次世代のエンコード技術を研究している方々とディスカッションする機会がありましたので、最新のエンコード技術動向について紹介します。
次世代エンコードは、H.265/HEVCの半分のビットレートにて同等の画質が実現出来る（目標）ようです。
次世代エンコード技術について
名称は、H.266？
現在の4K放送や夏から始まる8K試験放送には、H.265/HEVCというエンコード技術が使われています。
一般的に使用されているエンコード技術の中では、最も新しいエンコード技術となります。
次のエンコード技術自体に名称は、これからですが、恐らくH.266になるのではないかと思われます。
ITU-Tにて、規格化される順番にもよりますが、今のところH.265の次に見えているエンコード技術はないため、順当いけば現在研究されているエンコード技術がH.266になるでしょう。
2020年代前半がターゲット
これまで、主なエンコード技術は、約10年ごとに規格化されてきました。
開発云々のペースでいくと、2020年の前半がターゲットになっているようです。
これまでの主なエンコード技術の国際標準化時期は以下の通りです。
- MPEG-2(H.262)：1995年
- MPEG-4 AVC(H.264)：2003年
- H.265/HEVC：2013年
MPEG-4が、最初に規格化されたのは1999年ですが、現在一般的に動画に利用している規格であるMPEG-4 AVC/H.264が規格化されたのが2003年であるため、2003年としています。
H.265/HEVCが2013年に規格化されており、すべてが10年スパンという訳ではないですが、どの規格化もそれぐらいかかっているため、次世代規格も2022年～2024年ぐらいだろうと言われています。
H.265/HEVCの倍の圧縮率が目標
次世代のエンコード技術「H.266（仮）」も、要求される内容でまず上がっているのは、H.265/HEVCと比較して、約半分のビットレートにて同等の画質（性能）です。
エンコード技術の進化は、大よそビットレート（データ量）が半分でも同等の画質が確保出来るという流れで進化してきました。
また、半分のビットレート（データ量）で同等の画質性能を確保するために、約10倍の計算量が必要なっているのも同様の流れとなっています。
4K撮影が可能な機器には、MPEG-4 AVC/H.264エンコード技術が使用されています。MPEG-4 AVC/H.264規格であれば、PCだけでなく、最新のスマホやデジカメでも現在は、リアルタイムエンコードが可能です。
しかし、当然ながら、10年前にMPEG-4 AVC/H.264規格のリアルタイムエンコードが可能な機器はほとんどなかったためいかにハードウェアが進化したかが実感できます。
上記と同様に、現在の一般的な機器にて、H.265/HEVCのリアルタイムエンコード処理するのは非常に困難となっています。デコード処理であれば一部リアルタイム処理が可能な機器もありますが、エンコード処理は、専用LSIにて処理されるのが一般的です。
ハイフレームレート(HFR)にも考慮される見込み
4Kは最大で60fps、8K（スーパーハイビジョン）は最大120fpsまで規格化されています。
現在の4K/8K規格(BT.2020)が変更されるかは、分かりませんが今後はハイフレームレート(HFR)の流れが加速していきそうです。
ソニーは業務用4Kビデオカメラ向けに、現在の倍のフレームレートである120fpsまでサポートする機器の発売を開始するようです。
ハイフレームレート(HFR)での撮影は、より滑らかな映像表現が可能になったり、スローモーション撮影を高画質化するなど、画質向上と映像表現の幅を広げる技術となっています。
中部エリアの放送局である東海テレビは「はいふれまにあ」というハイフレームレート撮影のみで構成した番組を製作しています。
今後は、HDRと合わせてHFRの利用も増えていくと予想されますが、大変なのはデータ量です。当然、通常の4K映像の2倍、4倍の高速フレームで撮影すれば、その分データ量も増加します。
次世代のエンコード技術では、これらのHFR映像を考慮したアルゴリズムも仕様要求として上がっているため、HFR映像をよりコンパクトなデータ量に抑えれることが期待されます。
まとめ
映像の高画質とエンコード技術の進化は、切っても切り離せない存在です。データ量だけでみれば、DVテープ時代のビットレート(24Mbps前後)と4K放送(H.265/HEVCにて圧縮）とほぼ同等です。
もちろん、比較した二つに必要な計算量は、全くの別物ですが、約20年の技術の進化の一片を感じることが出来ます。
4K/8Kの次は、単に解像度での高画質化だけでなく、フレームレート、色域、立体表現、VRと幅広い進化が見えていますが、どれもデータ量の観点では、爆発的の増加する要素ばかりです。これらの映像進化には、次世代のエンコード技術が必須になってくると感じています。
