MPEGの変遷、動画圧縮技術の進化と現在
デジタルコンテンツが私たちの生活に浸透した現代、動画や音声データを効率よく扱うための技術は欠かせません。
その中核を担うのがMPEG規格です。この記事ではMPEG4へと至る、MPEG規格の誕生から現在までの変遷をその内容とともに詳しく、かつシンプルにわかりやすく解説していけたらなと思います。
MPEGとは何か？
名前の由来と組織
MPEG（Moving Picture Experts Group）はその名の通り「動画専門家グループ」という意味の団体名です。1988年に設立されたこの国際標準化団体は動画や音声データの圧縮技術に関する国際規格を策定しています。
そうしてちょっと違和感はあるかもしれませんが、この団体が策定した規格自体もMPEGと呼ばれるようになったのです。
つまりMPEGは組織名であると同時にその組織が開発した圧縮規格の総称ということです。
MPEGの役割
MPEGの主な役割は大容量の動画・音声データを品質をできるだけ損なわずに小さいサイズに圧縮する方法を標準化することです。
デジタル動画は非常に大きなデータ量を持ちます。例えば圧縮なしの1080p動画（フルHD）は1秒あたり約150MB程度のデータ量になります。
これでは一般的な使用には大きすぎます。MPEGのような圧縮技術によりこのデータ量を数MB程度まで削減しながらも視聴者が満足できる品質を維持できるのです。
MPEG規格の変遷
MPEG-1：デジタル動画の夜明け
MPEG-1は1992年に標準化された最初のMPEG規格で主にCD-ROMなどの媒体向けに設計されました。
特徴と性能
- 画質はVHSビデオ相当（352×240ピクセル、30fps）
- ビットレートは約1.5Mbps
- 主な用途：ビデオCD、カラオケなど
現在の基準では信じられないほど低画質に見えますが当時としては画期的な技術でした。MPEG-1の登場によりデジタル形式での動画配布が一般化し始めたのです。
MPEG-1 Audioの成功
MPEG-1の中でも特に成功したのが音声圧縮規格でした。特にMPEG-1 Audio Layer 3、通称「MP3」は音楽配布の標準フォーマットとなり2000年代のデジタル音楽革命の基盤となりました。
実はMP3という名前はMPEG-1の音声圧縮規格の一部である「Audio Layer 3」に由来しています。多くの人がMP3プレーヤーを使用していましたがそれがMPEG-1技術の一部だと知らないことも珍しくありませんでした。
MPEG-2：放送品質の実現
1994年に開発されたMPEG-2は放送品質の動画配信を可能にした規格です。非可逆圧縮方式を採用しMPEG-1より高画質ながらもファイルサイズの抑制を実現しました。
特徴と性能
- データ転送速度：4～15Mbps
- DVD、デジタル放送、衛星放送などに採用
- インターレース映像のサポート
- マルチチャンネル音声に対応
MPEG-2は長年にわたりDVDやデジタル放送の標準規格として使用され家庭用エンターテイメントの質を大きく向上させました。現在でも多くの地上デジタル放送でMPEG-2が使用されています。
MPEG-3：幻の規格
MPEG-3という名前を聞いたことがある人は少ないかもしれません。それもそのはず、MPEG-3は正式な規格として成立しなかったのです。
当初MPEG-3はハイビジョン放送向けの規格として計画されていました。しかし開発が進むにつれMPEG-2の拡張でハイビジョン放送の要件を満たせることが判明しMPEG-3の開発は中止されました。
結果的にMPEG-3の要素はMPEG-2やMPEG-4に吸収され名前だけが残る形となりました。ただし前述のMP3（MPEG-1 Audio Layer 3）とMPEG-3は全く異なるものですので注意が必要です。
MPEG-4：現代の標準
1998年に登場し現在まで広く使われ続けているのがMPEG-4です。21世紀に入る前に開発されたにもかかわらずその先進性と拡張性により今日でも主要な動画圧縮規格として君臨しています。
特徴と性能
- 高い圧縮効率（同じビットレートでMPEG-2より高画質）
- オブジェクトベースのコーディングをサポート
- インタラクティブ機能
- スケーラビリティの向上
MPEG-4の中でも特に普及しているのがMPEG-4 Part 10（AVC/H.264）とPart 14（MP4ファイルフォーマット）です。AVCやMP4、共に聞いたこと見たことがある方は多いと思います。御存知の通りこれらは現在のインターネット動画配信やモバイルデバイスでの動画再生に広く使用されています。
例えばYouTubeやNetflix、またスマートフォンで撮影した動画の多くはH.264形式で圧縮されており拡張子「.mp4」のファイルとして保存されています。
MPEG規格のバリエーション
H.264/AVCの革命
H.264（正式名称はMPEG-4 Part 10 Advanced Video Coding）は2003年に標準化された動画圧縮規格です。MPEG-2と比較して約50%のビットレート削減を実現しより少ないデータ量でより高品質な映像を提供できるようになりました。
H.264はデジタル放送、Blu-ray Disc、インターネット動画配信サービスなどあらゆる分野で広く採用されています。特にストリーミング配信の普及に大きく貢献した規格といえるでしょう。
HEVCの登場
High Efficiency Video Coding（HEVC）、別名H.265はH.264の後継として2013年に標準化されました。H.264と比較して同じ画質を約50%のビットレートで実現できます。
HEVCは特に4K・8K解像度の高精細映像の効率的な配信を目的として開発され最新の動画配信サービスや放送規格で採用されています。
AV1：オープン規格の挑戦
Alliance for Open Media Video 1（AV1）はGoogleやアマゾン、Netflixなどの企業が共同で開発したオープンで無償の動画圧縮規格です。MPEGファミリーではありませんがMPEG-4の強力な競合として登場しました。
HEVCよりもさらに高い圧縮効率を持ち特に4K・8K動画のストリーミングに適しています。特許の問題がない点も大きな特徴でYouTubeなどの一部サービスですでに採用されています。
MPEGの今後
VVCとその先へ
Versatile Video Coding（VVC）はHEVCの後継として開発された最新の動画圧縮規格です。HEVCよりさらに30-50%の圧縮効率の向上を実現し8K映像や360度動画などの次世代コンテンツに対応しています。
また人工知能を活用した動画圧縮技術の研究も進んでおり従来の方式を超える圧縮効率が期待されています。深層学習を用いて映像の特徴を学習しより効率的な圧縮を行う手法が検討されています。
MPEG規格と日常生活
私たちが日常的に使用するデバイスやサービスの多くはMPEG規格によって支えられています。Netflixやアマゾンプライムビデオなどのストリーミングサービス、YouTubeなどの動画共有サイト、さらにはテレビ放送や映画館の映像まであらゆるところでMPEG技術が活躍しています。
高速インターネット回線が普及した現在でも限られた帯域で高品質な映像を配信するために効率的な圧縮技術は欠かせません。今後も映像技術の発展とともにMPEG規格は進化し続けることでしょう。
まとめ
ということでMPEG規格は30年以上の歴史を持ちデジタル動画・音声コンテンツの普及に大きく貢献してきました。
MPEG-1から始まりMPEG-2、MPEG-4（H.264）、HEVC（H.265）と進化を続けより効率的な圧縮と高品質な再生を実現しています。
テクノロジーの進化とともに動画コンテンツはますます私たちの生活に浸透しているといえるでしょう。そしてその裏ではMPEGのような圧縮技術が限られた通信帯域や記憶容量の中で最高の視聴体験を提供するために働いているというわけです。
