H.264やAVCを知らない？ おそらく毎日使っているはず
H.264はMPEG-4 Part 10
Advanced Video Coding (MPEG-4 AVC)
とも呼ばれる動画圧縮の規格である。単純にAVCと呼ばれることもある。
スマートフォンで動画を見たり、テレビでニュースを見たり、オンライン会議に参加したりする際、あなたは知らず知らずのうちにH.264という技術の恩恵を受けています。この記事を読んでいるあなたも、今日だけで何度もこの技術に触れているはずです。
H.264は現代のデジタル映像配信の基盤となっているにもかかわらず、一般的にはあまり知られていない技術です。YouTubeの動画からテレビ放送、ビデオ通話まで、私たちの日常生活に深く浸透しているこの重要な動画圧縮規格について詳しく見ていきましょう。
H.264とは：基本と歴史
規格の正体と命名の由来
H.264はMPEG-4 Part 10またはAdvanced Video Coding (MPEG-4 AVC)とも呼ばれる動画圧縮の規格です。単にAVCと略されることもあります。この技術は動画コンテンツの記録、圧縮、配信に広く使用されており、特にハイビジョン映像の取り扱いにおいて最も普及しているフォーマットとなっています。
「H.264」という一見複雑な名称は、実はITU（国際電気通信連合）が定めるHシリーズの264番目の勧告を意味します。ITUは国連の専門機関で、世界中の電気通信に関する標準化を担当しています。
2003年に標準化されたこの規格は、それまでの動画圧縮方式と比較して画質をあまり損なうことなく、大幅に効率的な圧縮を実現しました。これによりインターネット上での動画配信が技術的にも経済的にも現実的なものとなり、YouTubeやNetflixなどの動画ストリーミングサービスの発展に大きく貢献したといえます。
開発背景と技術的進化
H.264が開発された背景には、インターネットの普及と帯域幅の制限という相反する状況がありました。2000年代初頭、ブロードバンドインターネットが一般家庭に普及し始めた時期でしたが、当時の接続速度では高品質な動画をスムーズに視聴することは困難でした。
それまでの主流だったMPEG-2（DVDやデジタル放送で使用）やMPEG-4 Part 2は、高画質の動画を扱うには効率が十分ではありませんでした。そこでITUとISO/IEC（国際標準化機構/国際電気標準会議）の共同プロジェクトチームであるJVT（Joint Video Team）が新しい規格の開発に取り組みました。
結果として誕生したH.264は、同じ画質を維持しながら前世代のMPEG-2と比較して約50%の帯域削減を実現しました。この大幅な効率化により、限られた帯域幅の中でも高品質な動画配信が可能となり、HD（高精細）コンテンツのストリーミングやモバイルデバイスでの動画視聴という現在では当たり前となった体験の基盤が築かれたのです。
技術的特徴と応用分野
圧縮の仕組みと革新性
H.264が実現する高い圧縮効率の秘密は、複数の先進的な技術の組み合わせにあります。主な技術的特徴としては以下のようなものがあります：
動き補償（Motion Compensation）: 前後のフレーム間で変化した部分だけを記録する技術です。例えば人物が動いている場面では、背景など変化していない部分は前のフレームの情報を再利用し、動いた人物の部分だけを新たに記録します。この技術ではベクトルを用いて動きの方向と距離を効率的に表現します。
変換符号化（Transform Coding）: 画像データをフーリエ変換などを用いて周波数領域に変換し、人間の目が認識しにくい高周波成分を削減します。この処理により、視覚的な品質をあまり損なうことなくデータ量を大幅に削減できます。
エントロピー符号化（Entropy Coding）: データの統計的な特性を利用して効率的な符号化を行います。頻繁に出現する値には短い符号を、稀にしか出現しない値には長い符号を割り当てることで、全体のデータ量を削減します。
適応的ブロックサイズ（Adaptive Block Sizes）: 映像の複雑さに応じて可変のブロックサイズを使用します。詳細な部分には小さなブロックを、単調な部分には大きなブロックを使用することで、効率と品質のバランスを最適化します。
これらの技術を組み合わせることで、H.264は前世代の規格と比較して同等の画質でファイルサイズを約半分に削減することに成功しました。この圧縮効率の高さが、限られた帯域幅の中でも高品質な動画配信を可能にし、動画ストリーミングサービスの普及を後押ししたのです。
幅広い応用分野と影響力
H.264の適用範囲は非常に広く、私たちの日常生活のあらゆる場面で利用されています：
インターネット動画配信: YouTubeやNetflix、Huluなどの動画配信サービスは、長らくH.264を主要なエンコード形式として採用してきました。この規格のおかげで、ユーザーは低速のインターネット接続でも高品質の動画をストリーミングできます。
放送メディア: 地上波デジタルテレビ放送、衛星放送、ケーブルテレビなど、多くの放送メディアがコンテンツの配信にH.264を使用しています。日本の地上デジタル放送（地デジ）もH.264を採用しています。
ビデオ会議システム: 2020年のパンデミックで一躍注目を集めたZoomやMicrosoft Teamsなどのビデオ会議システムもH.264を活用しています。これにより、在宅勤務や遠隔教育が技術的に実現可能となりました。
記録メディア: Blu-ray Discの標準フォーマットとしてもH.264が採用されています。また、多くのデジタルカメラやスマートフォンも、撮影した動画をH.264形式で保存します。
医療・監視・産業用途: 医療画像や監視カメラの映像、産業用の映像システムなど、専門分野でもH.264は広く活用されています。
このように、H.264は現代の視覚コミュニケーションの基盤となる技術として、エンターテイメントから仕事、教育、医療まで幅広い分野で不可欠な役割を果たしています。その普及率の高さから「覇権規格」と呼ばれることもあり、デジタル映像の標準として確固たる地位を築いています。
H.264の現在と未来
最新の動画圧縮技術との比較
H.264が2003年に標準化されてから約20年が経過し、その間に新たな動画圧縮規格も登場しています。主な後継・競合規格としては以下のものがあります：
H.265/HEVC (High Efficiency Video Coding): H.264の直接の後継規格で、同等の画質でファイルサイズをさらに約50%削減できます。4K・8K動画の時代に対応するために開発されましたが、複雑なライセンス体系が普及の障壁となっています。
VP9: Googleが開発したオープンな圧縮規格で、YouTubeなどで使用されています。H.265と同程度の圧縮効率を持ちながら、ライセンス料が不要という利点があります。
AV1: Alliance for Open Media（AOメディア）が開発した最新の規格で、H.265やVP9よりもさらに高い圧縮効率を実現します。Netflix、Google、Amazon、Microsoftなど主要IT企業が支援しており、次世代標準となる可能性があります。
これらの新規格はいずれもH.264より優れた圧縮効率を持ちますが、それでもH.264が完全に置き換わるまでには時間がかかりそうです。その理由としては、H.264の高い互換性（ほぼすべてのデバイスが対応）や、新規格のエンコード・デコードに必要な計算リソースの高さ、ライセンス問題などが挙げられます。
下記の表は、各動画圧縮規格の特徴を比較したものです：
| 規格 | 発表年 | 開発元 | 圧縮効率（H.264比） | 主な用途 | ライセンス |
|---|---|---|---|---|---|
| H.264/AVC | 2003年 | ITU/ISO/IEC | 1.0（基準） | 放送、ストリーミング、記録メディア | 有料（MPEG LA） |
| H.265/HEVC | 2013年 | ITU/ISO/IEC | 約1.5〜2.0倍 | 4K/8K放送、高品質ストリーミング | 複数の特許プール |
| VP9 | 2013年 | 約1.5倍 | YouTube、一部のストリーミングサービス | 無料（オープン） | |
| AV1 | 2018年 | AOメディア | 約1.5〜2.0倍 | YouTube、Netflix等の一部コンテンツ | 無料（オープン） |
業界標準としての持続性と今後の展望
新しい規格の登場にもかかわらず、H.264は現在も最も広く使われている動画圧縮規格であり、その地位はすぐには揺るがないと考えられています。その理由としては以下の要因が挙げられます：
互換性の高さ: ほぼすべてのデバイス（スマートフォン、PC、テレビなど）がH.264のデコードに対応しています。新規格への移行には、ハードウェアの更新が必要になる場合があります。
計算リソースの効率: H.264は比較的少ない計算リソースでエンコード・デコードが可能です。新規格はより多くの処理能力を必要とするため、特にモバイルデバイスでは電池の消費が課題となります。
成熟した技術エコシステム: 長年の使用によりH.264は技術的に成熟し、多くのツールやノウハウが蓄積されています。これにより安定した運用が可能となっています。
ライセンスの明確さ: H.264のライセンスは複雑ではあるものの、MPEG LAによって一元管理されており比較的明確です。一方、H.265は複数の特許プールが存在し、ライセンス体系が複雑化しています。
今後の展望としては、8K映像やVR（仮想現実）などのより高解像度・高品質なコンテンツの普及に伴い、徐々に新規格への移行が進むと予想されます。特にAV1は主要IT企業の支援を受けており、次世代の標準となる可能性が高いとされています。
しかし、H.264は「レガシー規格」として今後も長く使われ続けるでしょう。すでに膨大な量のコンテンツがH.264で保存されていることや、既存のハードウェアとの互換性を考慮すると、完全に置き換わるには少なくとも5〜10年以上かかると見られています。
H.264に関するよくある質問
H.264と他の動画形式（MP4など）との違いは何ですか？
H.264（AVC）は動画の圧縮方式（コーデック）を指し、MP4などはファイル形式（コンテナ）を指します。MP4ファイルの中にH.264で圧縮された動画データが入っているというイメージです。つまり、MP4はパッケージで、H.264はその中身の処理方法と考えるとわかりやすいでしょう。他にもMKV、MOV、AVIなどの様々なコンテナフォーマットにH.264で圧縮された映像を格納することができます。
H.264を使用するとどのくらいのデータ削減が可能ですか？
H.264は前世代の標準であるMPEG-2と比較して、同等の画質で約50%のデータ削減が可能です。例えば、標準的なDVD品質（MPEG-2）の2時間の映画が約4〜8GBのデータサイズだったのに対し、同等画質のH.264では約2〜4GBに圧縮できます。ただし、実際の圧縮率は映像の内容、エンコード設定、求める画質によって大きく変わります。
H.264の使用にライセンス料は必要ですか？
基本的にはライセンス料が発生します。H.264の特許はMPEG LA（特許管理団体）によって管理されており、商業利用には一般的にライセンス費用が必要です。ただし、エンドユーザーが個人的に使用する分には通常ライセンス料は発生しません。また、無料で配信されるインターネット動画については、2015年までは無料でしたが、現在はケースバイケースでライセンス料が課される可能性があります。詳細はMPEG LAの最新のライセンス条件を確認する必要があります。
まとめ：私たちの日常を支えるH.264
H.264は2003年の標準化から約20年が経過した今でも、デジタル映像の基盤技術として私たちの生活に欠かせない存在となっています。YouTubeの動画からテレビ放送、Zoomなどのビデオ会議、Blu-rayディスクまで、あらゆる場面でこの技術は使われています。
その優れた圧縮効率と幅広い互換性により、限られた帯域幅やストレージ容量の中でも高品質な動画を扱うことを可能にし、現在のデジタル映像文化の発展に大きく貢献しました。H.265やAV1などの後継規格も登場していますが、H.264の「覇権規格」としての地位はまだ当分の間揺るがないでしょう。
私たちが日常的に動画を視聴したり、共有したり、記録したりできるのは、H.264という技術があるからこそ。日常生活の裏側で支えてくれているこの重要な技術について知ることで、現代のデジタルメディアへの理解を深めることができます。
