目次はじめに 3 1. HDTVがビデオ監視市場に及ぼす影響 3 2. HDTVの誕生 3 3. HDTVの仕組み 4 4. HDTVの標準化 6 5. HDTVフォーマット 6 6. ビデオ監視における HDTVのメリット 6 7. 結論 7

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さやささおか
6 years ago
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1 White paper H D T V( ハイビジョンテレビ ) とビデオ監視

2 目次はじめに 3 1. HDTVがビデオ監視市場に及ぼす影響 3 2. HDTVの誕生 3 3. HDTVの仕組み 4 4. HDTVの標準化 6 5. HDTVフォーマット 6 6. ビデオ監視における HDTVのメリット 6 7. 結論 7

3 はじめにテレビ市場ではハイビジョンテレビ (HDTV) への移行が加速していますそしてこの移行により画質と色再現性が大幅に向上しています HDTV は従来のアナログテレビに比べて 5 倍の高解像度と 2 倍の走査線解像度を提供しますさらに HDTV にはワイド画面と DVD 品質のオーディオも備わっています HDTV の消費者市場の伸びは目覚しいものがあります 2007 年には米国の一般家庭における HDTV の普及率は約 35% でした予測では 2012 年までに全視聴者の 85% が HDTV セットを自宅に設置するといわれていますすでに現在製造されているほとんどの主要なテレビがハイビジョンタイプになっています現在最も重要な HDTV 標準規格として SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) が定義した SMPTE 296M と SMPTE 274M の 2 つがあります 1. HDTV がビデオ監視市場に及ぼす影響このような進化によって消費者はより高画質な規格を求めるようになりビデオ監視市場にも影響が出始めていますより鮮明でシャープな映像品質は被写体に動きがあるまたは正確な識別が不可欠となるケースが多い監視業界で長年追及されてきたものですこのうち一部のニーズに対してはメガピクセルのネットワークカメラでも応えることができるという意見もありますしかしメガピクセルの概念は業界における慣習のようなもので確立した標準規格ではなくデジタルカメラの画像センサーの画素数を限定的に示すものです高解像度には膨大な量の画像データがつきものでフレームレートの面で妥協しなければならないことも少なくありませんしたがってメガピクセルカメラというだけでは高品質な映像に対応することはできませんそれに対して HDT V 標準規格に準拠しているネットワークカメラを使用すれば特定の解像度フレームレート色再現性を確実に実現でき常に高い映像品質を維持することができます 2. HDTV の誕生 HDTV と従来のアナログテレビの基本的な違いは各画面上の画像情報を構成するピクセルの数です 20 世紀後半には PAL と NTSC という 2 つの異なる標準規格が市場を独占しました PAL(Phase Alternating Line) はヨーロッパとアジアの大半の国で普及しています 50Hz 576 本の走査線と 25fps( 画像フレーム数 ) を特徴としています北米と中央アメリカアジアの一部では NTSC(National Television System Committee) が普及しましたこのシステムは 60Hz 480 本の走査線で 30 fps です高解像度テレビの誕生は 1958 年にまで遡ることができます非常にクリアで鮮明な映像を提供する技術を最初に開発したのは当時のソビエト軍でした Тransformator と呼ばれるテレビ会議用のシステムは 1,125 本の解像度で構成される映像を作成することができましたその 10 年後日本の公共放送局である NHK が初の商用システムを開発しました開発が長期化したのは一般消費者の関心が低かったとかニーズがそれほどなかったというわけではありませんそれどころか HDTV と映像品質の飛躍的な向上は世界中の消費者の大きな関心を集めていました業界は新たな大量市場の可能性に気付いていましたが実現のためには解決しなければならない問題がありました HDTV の導入に伴って発生する膨大な量のデータを放送することができる従来よりもはるかに効率的な圧縮技法がどうしても必要だったのですたとえば米国で試験的に導入されたすべての HDTV は高帯域幅を必要としたため受け入れられませんでした一般的に初期の放送システムは標準解像度の放送の 2 倍から 4 倍程度の帯域 3

4 幅を必要としていたため衛星での配信しか行えませんでした HDTV 標準規格の普及を成功させるためには優れた効率技術が必要であることがすぐに明らかとなりましたまたそのためにはデジタルシステムにこそその可能性があるいうこともわかりましたがまだそのようなシステムは開発されていませんでした最初の躍進は 1990 年代初めの MPEG と呼ばれる圧縮標準規格の登場です MPEG は NASA( 米国航空宇宙局 ) のジェット推進研究所で行われていた巡航ミサイル開発のためのパターン認識研究が基礎になっています 1993 年には MPEG-2 標準規格が続きこの分野における開発が加速しましたやがて MPEG と ITU( 国際電気通信連合 ) の Video Coding Experts Group の共同プロジェクトにより MPEG-4 Part 10/AVC とも呼ばれている H.264 標準規格が完成しましたこの圧縮技法により HDTV 放送が技術的にも経済的にも実現できるようになったのです 3. HDTV の仕組み HDTV は標準的なアナログテレビに比べて最大 5 倍もの高い解像度を提供することで画質を大幅に向上しますこれはすなわちより鮮明な映像高い色再現性 16 対 9 のワイド画面を意味しています 1920x1080 HD 1280x720 HD 720x486 NTSC NTSC と HDTV のアスペクト比の違い HDTV 放送システムはフレームサイズスキャニングシステムフレームレートという 3 つの主要なパラメータで識別されますフレームサイズフレームサイズは 1280x720 や 1920x1080 のように水平ピクセル数 x 垂直ピクセル数で定義されます水平ピクセル数はあえて記述しなくてもわかるので省略されることもよくありますしたがって 720 または 1080 として異なるシステムを表し使用しているスキャニング方法に応じて i または p の文字を組み合わせます従来のテレビは通常 704x576i または 704x480i で放送されているため HDTV で提供される視覚的な情報量は 2 倍から 5 倍多いことになりますスキャニングスキャニングにはインターレースとプログレッシブという 2 つの方法がありそれぞれ i と p で表されます 4

インターレーススキャニングは元々消費する帯域幅を増やさずにビデオ信号の映像品質を向上する方法として導入されたものですこの方法はすぐに従来のアナログテレビで普及しました簡単にいうとこの方法は各フレームをフィールドと呼ばれる 2 つに分割しますスキャニングは左上の端から開始して右下の端に向かって順次行われますがその際 1 行ずつ飛ばしていきます

キャプチャ時の速度よりも低速でビデオを表示したり静止画像として提供する場合に見られますもう 1 つ考えられる別の問題はインターラインフリッカーと呼ばれるものですこれは被写体にビデオの水平解像度に近いような非常に細かい垂直部分がある場合に発生しますこの種の制限はプログレッシブスキャニングを使用することで回避できますこの方法は単一フレーム内の画像のすべてのラインをキャプチャし送信

5 インターレーススキャニングは元々消費する帯域幅を増やさずにビデオ信号の映像品質を向上する方法として導入されたものですこの方法はすぐに従来のアナログテレビで普及しました簡単にいうとこの方法は各フレームをフィールドと呼ばれる 2 つに分割しますスキャニングは左上の端から開始して右下の端に向かって順次行われますがその際 1 行ずつ飛ばしていきますインターレースビデオはこれによって信号帯域幅を 2 分の 1 に削減しリフレッシュレートを高めることでちらつきを抑え動画の描写を改善することができますただしインターレースビデオには欠点もありますたとえば被写体が高速に移動していれば各フィールドをキャプチャしたときの位置が違っている場合が考えられモーションアーチファクトと呼ばれる現象が発生します通常これは目に見えませんがキャプチャ時の速度よりも低速でビデオを表示したり静止画像として提供する場合に見られますもう 1 つ考えられる別の問題はインターラインフリッカーと呼ばれるものですこれは被写体にビデオの水平解像度に近いような非常に細かい垂直部分がある場合に発生しますこの種の制限はプログレッシブスキャニングを使用することで回避できますこの方法は単一フレーム内の画像のすべてのラインをキャプチャし送信表示しますスキャニングは上から下に 1 行ずつ行われますつまりキャプチャした画像はインターレーススキャニングのように別々のフィールドに分割されることがないので事実上ちらつきはありませんこの種の制限はプログレッシブスキャニングを使用することで回避できますこの方法は単一フレーム内の画像のすべてのラインをキャプチャし送信表示しますスキャニングは上から下に 1 行ずつ行われますつまりキャプチャした画像はインターレーススキャニングのように別々のフィールドに分割されることがないので事実上ちらつきはありません左側はインターレーススキャニングを使用してアナログカメラで撮影したフルサイズの JPEG 画像 (704x576 ピクセル ) 右側はプログレッシブスキャン技術を使用して Axis ネットワークカメラで撮影したフルサイズの JPEG 画像 (640x480 ピクセル ) いずれのカメラも同じタイプのレンズを使用し車両速度も同じです (20 km/h) いずれの画像も背景は鮮明ですがドライバーをはっきりと確認できるのはプログレッシブスキャン技術を使用した画像だけですフレームレートフレームレートは 1 秒間の画像フレーム数 (fps) で定義されますインターレースシステムの場合この数はフィールドレートを示すことが多く各フレームに 2 つのフィールドがあるため通常は 2 倍になっていますこれまで問題となってきたことの一つとしてフレーム / フィールドの適切なリフレッシュレートの問題があります給電周波数に大きく依存しているため国ごとに 25/50fps または 30/60fps のいずれかのグループに分かれていますがその結果画像の安定度にも影響を及ぼしていますそれでも両方のシステムが HDTV に準拠しており結果的にビデオ監視のフルフレームレート要件にも合致しています 5

6 4. HDTV の標準化 MPEG-1 圧縮標準規格はデジタルテレビに対する出発点をもたらし世界中で新しいテレビ標準規格の開発が進められました現在最も重要な HDTV 標準規格団体はSMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) ですこのグループは映画テレビビデオマルチメディアに関する標準規格開発の世界的なトップとしてまたこの分野での権威ある団体として認められており SMPTE 296Mと SMPTE 274Mという 2つの最も重要な標準規格を定義しています基本的にSMPTE 296Mはプログレッシブスキャニングを使用した 1280x720ピクセルの解像度を SMPTE 274Mはインターレースまたはプログレッシブスキャニングのいずれかを使用した1920x1080 ピクセルの解像度を定義しています MPEG-2 や H.264 などのデジタル圧縮技法により単一のアナログテレビチャンネルの帯域幅があれば通常のデジタルテレビのチャンネルを 5 本までまかなうことができますまたプログレッシブスキャニングを使用した HDTV のチャンネルであれば最大 2 本まで対応することができます 5. HDT V フォーマット HDTV は通常 16 対 9 のワイド画面アスペクト比とプログレッシブスキャンによる 1920 ピクセルの水平解像度を想定していますその結果 2,073,600(1920x1080) ピクセルのフレーム解像度になりますフレームレートはさまざまで 1080p30 や 1080p50 のように p の文字の後に指定されています 1080i や 720p といった他の HDTV フォーマットもありますただしいずれの場合もアスペクト比は同じで 16 対 9 です 1080i はインターレーススキャニングによって 1920x1080 のピクセルを表示し 720p はプログレッシブスキャニングによって 1280x720(921,600) ピクセルを表示します 6. ビデオ監視における HDT V のメリットプログレッシブスキャンを使用することで HDTV の性能を備えたネットワークカメラは正確に色を再現し被写体が高速に移動している場合でも鮮明な映像を提供することができます小売店空港入国審査高速道路など詳細な画像が必要な監視作業ではこれは非常に魅力的なソリューションです長年このような品質向上が目指されてきましたがビデオ圧縮技術の効率が十分なレベルに達するまで実現することができませんでした H.264 標準規格はライセンス付きのオープンスタンダードで画質は維持しながらデジタルビデオのファイルサイズを Motion JPEG 形式に比べて 80% 以上もそして MPEG-4 Part 2 に比べて 50% も圧縮することができます帯域幅やストレージ面での経済性に柔軟性が加わった H.264 はこれまでの圧縮標準規格よりも広く普及することが予想されていますビデオ監視に HDTV を導入するためには H.264 が不可欠だったことは間違いありません効率のよい圧縮によって高解像度高フレームレート 16 対 9 のアスペクト比が同時に実現されます HDTV はコンピュータ画面のようにスクエアピクセルに基づいているのでネットワークビデオ製品の HDTV ビデオ映像は HDTV 画面でも標準的なコンピュータモニターでも表示できますプログレッシブスキャンの HDTV ビデオではビデオをコンピュータ上で処理する場合やコンピュータ画面で表示する場合変換やインターレース除去を行う必要はありません 6

7 7. 結論ハイビジョンテレビによってもたらされた画質の向上を消費者は歓迎しており市場でのニーズも高まっていますその結果従来のビデオ監視市場でも類似の傾向が見られます HDTV 準拠のネットワークカメラは国際標準規格に準拠の解像度忠実な色の再現 16 対 9 のアスペクト比そしてフレームレートを提供し高画質を必要とする監視環境に最適なソリューションとなっています HDT Vの主なメリット >> 国際的な標準規格 >> 優れた画質 >> 最低でも25/30 のフレームレート >> 高解像度 >> 色再現性 >> 16 対 9のアスペクト比 7

8 /JP/R1/0905 アクシスコミュニケーションズについて A x i s はプロフェッショナルネットワークソリューションを提供する I T 企業ですアナログからデジタル映像監視技術へのシフトが加速するネットワークビデオ市場でのグローバルマーケットリーダーとして市場を牽引しています Axis の製品およびソリューションはセキュリティ監視遠隔モニタリングに特化し革新的技術プラットフォームを基盤としています Axis はスウェーデンに本社をおき世界 20 ヶ国に支店 70 ヶ国以上にパートナー企業を有しています 1984 年創 NASDAQ OMX Stockholm( チェッカーシンボル :Axis) に株式上場しています Axis についての詳細はウェブサイトをご覧くださいアクシスコミュニケーションズ株式会社 2009 Axis Communications AB. AXIS COMMUNICATIONS AXIS ETRAX ARTPEC VAPIX は Axis AB の登録商標ですその他記載の社名商品名などは各社の商標または登録商標です記載の内容は予告なく変更することがあります記載の内容は 2009 年 5 月現在のものです

周波数割り当て表

周波数割り当て表 APPENDIX E この付録ではブロードキャストと CATV の NTSC と PAL/SECAM 規格および全世界で使用されている周波数を示しますビデオ伝送には 3 つの規格がありますこれらの規格は色をモノクロ信号に符号化する方法によって定義されますこれらの方法は次のように定義されます NTSC:National Television System Committee NTSC は

目次 はじめに 3 1. HDTVがビデオ監視市場に及ぼす影響 3 2. HDTVの誕生 3 3. HDTVの仕組み 4 4. HDTVの標準化 6 5. HDTVフォーマット 6 6. ビデオ監視における HDTVのメリット 6 7. 結論 7

目次はじめに 3 1. HDTVがビデオ監視市場に及ぼす影響 3 2. HDTVの誕生 3 3. HDTVの仕組み 4 4. HDTVの標準化 6 5. HDTVフォーマット 6 6. ビデオ監視における HDTVのメリット 6 7. 結論 7