ISO/IEC国際標準

特 集

誤り訂正符号

４K・８Kサービスを実現する超高臨場感映像技術

メディア伝送4K ・ 8K映像配信を支える
次世代メディア伝送技術MMT

ISO/IEC動画像国際標準MPEGで，次世代メディア伝送規格MMT（MPEGMedia Transport）の標準化が進んでいます．本稿では，NTT未来ねっと研
究所提案の誤り訂正符号を中心にMMTについて説明するとともに，MMTのユースケースとして，4K・8K映像コラボシステムについて紹介します．

MMT標準化の背景
メディア伝送規格として幅広く利用されているISO/IEC動画像国際標準
MPEGの シ ス テ ム 規 格MPEG2-TS

な か ち

たかゆき

とのむら

よしひで

仲地 孝之
外村 喜秀

やまぐちたかひろ

ふ じ い

た つ や

/山口 高弘/藤井 竜也

NTT未来ねっと研究所

層 化 処 理 技 術 の 普 及 を 目 指 し て，

MPEG-Hのシステム部分となり，標MMTの議論に当初から参画し，標準準化が進められました．MPEG-Hの化に貢献してきました．

全体像を図 １ に示します．MPEG-H

MMTの概要の Part1，Part10，Part11，Part12がMMTの規格です．

（Transport Stream） の標準化から

MPEG2-TSは，映像や音声などコMMTの基本構成を図 ２ に示します．

約20年が経過し，コンテンツ配信の環ンテンツを構成するメディアを単一のMPEG-H Part1（2）では，メディア配

境 が 大 き く 変 化 し て い ま す． 映 像

固定長パケットに多重化します．同じ

信に関して，①メディアのカプセル

フ ォ ー マ ッ ト は 多 様 化 す る 一 方，コンテンツを多数のユーザへ届ける放化，②ネットワーク配信，③制御メッHDTV（High Definition Television）送などには適した方式です．しかし現

セ ー ジ を 規 定 し て い ま す．MMTはの本格的な普及を迎えて，4K ・ 8Kな在，映像フォーマットや伝送路は多MPEG2-TSが対象とする領域のみなど高解像度なものへと移行してきまし

様化し，MPEG2-TSは標準化時にはらず，IETF（Internet Engineering

た．さらにコンテンツを利用する端末想定していなかった用途で用いられTask Force） が 定 め るRTP（Real-や，伝送路もインターネットから専用て い ま す．MMT標 準 化 の 議 論 が 始

time Transport Protocol）などの領線，携帯電話網，無線LAN，放送ままった2009年当初，MPEG2-TSを用域も対象としています．パケット長はで多様化しています．このような背景

いた4K ・ 8K映像伝送ではTSパケッ可変であり，IP伝送と親和性が高く，の下，MPEGでは高効率映像符号化

トの大きさが適さないことが指摘さ

音声 ・ 映像 ・ ファイルなどの多重化も

H E V C（H i g h E f f i c i e n c y V i d e o

れ，SVC（Scalable Video Coding）

単一または複数に自由に設定できまCoding）の規格化と並行して，さまや MVC（Multiview Video Coding）

す．UTC（Coordinated Universal

ざまな伝送路でのメディア伝送に対応などのマルチレイヤ符号の複数伝送路Time）＊ 3 ベースのタイムスタンプやする新しい伝送規格として，MMTでの伝送が困難だという問題がありま

MMTシグナリングによる制御メッ（MPEG Media Transport） の標準した．また，伝送品質確保のために誤セージにより，多種多様な機能を提供化を進めてきました．NTT未来ねっ

り訂正符号などの必要性が議論されてします．また，伝送品質確保のためにと研究所では，これまでデジタルシいました．これらを背景として，既存

＊１（1）

＊2

ネマ，ODS（Other Digital Stuff） ，のメディア伝送方式の課題と新たなメスーパーテレプレゼンスなど，具体的ディア伝送方式の必要性が認識され，なアプリケーションを念頭に４K映像MMTの標準化が開始されました．そ伝送の研究開発を進めてきましたが，の後，MMTはHEVCと3D Audioを組コア技術である誤り訂正符号および階み合わせた新たな標準規格である

＊1

＊2
＊3

MPEG2-TS：現行の地上デジタル放送などで利用されているMPEG2のメディア伝送規格です．
ODS：映画以外の映像コンテンツの劇場へのストリーミング配信サービスです．
UTC：協定世界時．世界共通の時間の１つで，MMTではタイムスタンプの情報として利用することができます．

NTT技術ジャーナル 2014.263

４K・８Kサービスを実現する超高臨場感映像技術

図 ３ に示す誤り訂正符号を規定し，パコンテンツの配置位置や表示時間の指号など，複数のAL-FEC（Application

ケットロスに対する伝送の信頼性を向定ができます．これらは，いずれもLayer-Forward Error Correction）上させています．MPEG-H Part1でMPET2-TSにはない新しい特徴です．

方式の誤り訂正符号アルゴリズムを規は共通のシグナリングフォーマット，（3）

MPEG-H Part10 で誤り訂正符号の定しています．
個々の誤り訂正符号は，強力な誤り訂正符号エラー回復特性，演算量の観点から一アルゴリズムを規定しています．さら

MPEG-H Part10では，さまざまな長一短があります．リードソロモン符にMPEG-H Part11では，表示レイア伝送路でのパケットロスに対応するた号は代数的構造に基づく符号で広く用＊４ウト制御を行うコンポジション情報

めに，リードソロモン符号

やNTTいられており，低ビットレートでは優（CI）が規定されています．ディスプ

未来ねっと研究所が提案したLDGMれたエラー回復特性を示します．しかレイ内やマルチディスプレイ上での，（Low Density Generator Matrix）符し，符号長を長くすることが難しいた
めに，理論限界値を与えるシャノンの通信容量＊ ５ に迫ることができず，十メディアトランスポート規格分なエラー回復特性を得ることができ
Part1：カプセル化・配信・制御
Part10：AL-FECアルゴリズム
Part11：コンポジション情報（CI）
Part12：実装ガイドライン

MMTません．それに対して，LDGM符号は疎グラフに基づく符号で，符号長を長くすることでシャノンの通信容量に迫ることができ，特に4K ・ 8Kなどの高ビットレート映像の伝送に適した方式となっています（図 ４ ）．

HEVC

3D Audio

Part2：高効率映像圧縮

Part3：マルチチャンネル音響

図1

MPEG-Hの概要

レガシーメディア①メディアのカプセル化

ファイル

Media CODEC＊4＊5

リードソロモン符号：バースト誤り検出 ・訂正用のブロック符号方式の１つです．
シャノンの通信容量：エラーが発生する通信路での伝送容量限界です．符号長を長くしないと迫ることができません．

③制御メッセージ

MFU
MMTシグナリング

MPU②ネットワーク配信

MMTペイロード
MMTパケット

RTP，HTTP

UDP，TCP：MMT対象外IPパケット

パッケージ

配信形式

蓄積形式
MFU: Media Fragment Unit
MPU: Media Processinng Unit

図264

NTT技術ジャーナル 2014.2

MMTの基本構成

特 集

安定した映像配信サービスを提供

LDGM符号なし

パケット欠損が起きても画像が乱れないで再生できる

LDGM符号あり

パケット欠損誤り訂正技術を用いた映像配信サービス

図3

誤り訂正符号

トレート領域のみならず低ビットレー
疎グラフに基づく符号

トでのエラー回復特性を改善し，低演算量を保持しつつリードソロモン符号高に匹敵する特性を示します．もう １ つ

誤り訂正能力LDGM符号
Turbo符号など

は，階層型LDGM符号（5）です．一般にLDGM符号は符号長を長くすること代数的構造に基づく符号
リードソロモン符号
リードソロモン符号
リードソロモン符号はハミング符号
ハミング符号
符号長を長くできないなどなど

ブロードバンド
アプリケーション

低数百

図4

数千
符号長が で き る 反 面，SVCやJPEG2000などの階層符号化へ適用した場合は，部分復号を行うとエラー回復特性が悪く数万な る 欠 点 が あ り ま し た． 階 層 型

LDGM符号の位置付け

LDGM符号は，階層符号化されたデータの階層性を損なうことなく効率的に誤り訂正を行える構造となっていま

LDGM符号は図 ５ に示すようにパリ ティ 検 査 行 列 H＊６に三角行列（LDGM構造）を持つ線形符号ですが，方で優れた復号性能を引き出すことがす．なお，サブパケット ・ インタリーできるイレギュラー行列を用いること

ブLDGM符号と階層型LDGM符号は，ができます．

互いに独立ではなく同時に用いること

NTT未来ねっと研究所提案のMMTでさらにMMTのLDGM符号では，新規定するLDGM符号では，メッセー

しい ２ つのアルゴリズムを規定していジパッシングアルゴリズム（MPA:ます． １ つはサブパケット ・ インタ

Massage Passing Algorithm）と呼ば

リ ー ブLDGM符 号（4）で す． 従 来 のMMTの機能は多岐にわたります．

れる方法に準最適化された行列を使用

LDGM符号は，エラー回復特性に関代表的な機能を図 ６ に示します．AL-することで，少ない演算で効率的に誤して，高ビットレートでは優れた特性りを訂正することが可能となっていまを示しますが，低ビットレートでは劣す．また，MPAおよび最尤復号（MLD:る欠点がありました．サブパケット ・Maximum Likelihood Decoding）の双インタリーブLDGM符号では，高ビッができます．

MMTを用いたユースケース＊6

パリティ検査行列H：生成行列とともに線形符号を構成する重要な行列です. LDGM
行列では, 生成行列とパリティ検査行列Hの関係式を基に誤りの訂正を行います.

NTT技術ジャーナル 2014.265

４K・８Kサービスを実現する超高臨場感映像技術

FECを用いることにより4K ・ 8Kなど映像など好みに応じたコンテンツを大＊7するプロダクション，音響を担当するの高ビットレート映像を，IP共用網画面映像と同期して視聴することプロダクション等が，分業して作業をを介して安定して伝送することができも可能です．通信と放送を用いたハイ行っています．従来は，図 ７（a）に示するのは大きな特徴です．その一方，ブリッド伝送でも，このようなサービように，プロデューサ等が，撮影，映UTCベ ー ス の タ イ ム ス タ ン プ と 音スを実現することが可能となります．

像 ・ 音響作成 ・ 編集の仕上げチェック

声 ・ 映像 ・ ファイルなどの多重化が柔

コンテンツ協調制作プラット

軟にできる機能を利用して，パブリッフォームへのMMTの適用シナリオ

クビューイングやマルチ画面を用いたを行うために，人とコンテンツの入った物理メディアの頻繁な移動が必要でした．図 ７（b）に示すように，多地点超高臨場感TV会議など大画面映像を近年，ハリウッド映画など大型コンの制作拠点間をネットワークで結び，多くのユーザと共有しつつ，個別ユー

テンツの制作現場では，実写撮影を担

MMTによるコンポーネントの同期伝

ザはタブレット端末でマルチアングル当するプロダクション，VFXを担当

送 ・ 再生が利用できるようになると，
図 ７（c）のように，遠隔地のプロデューサが，異なる拠点にある素材レベルのＬＤＧＭ
0ｐ10

Ｓ7000

Ｓ80

Ｓ60

Ｓ800

Ｓ70

Ｓ60

Ｓ50

Ｓ7

Ｓ40

Ｓ60

Ｓ500

Ｓ4Ｓ5Ｓ20Ｓ4

Ｓ2

Ｓ30

Ｓ1

Ｓ200②00

Ｓ3③Ｓ10Ｓ3④00⑤Ｓ1⑥0①

パケット長＝1400バイト
Ｓ1

Ｓ20000ｐ200000ｐ3000000ｐ40000000ｐ50Ｓ800000ｐ6

ブロック長＝14Ｓ3Ｓ4Ｓ5Ｓ6Ｓ7Ｓ8

ソースパケット

Ｐ2Ｐ3

Ｐ4

せて仕上がりイメージのチェックを行うことができるようになったり，仕上＝ 0ともできるようになります．
すなわち，
1Ｐ5

Ｂｙ ⑤ Ｓ2 ＝Ｓ1 ＋
○ Ｓ4＋
○ Ｓ7＋
○ ｐ5

図5となり，仕上げ ・ チェック作業を共同

Ｐ6…⑦○： 排他的論理和（ＸＯＲ）
＋

エリア 1
ビデオ

音声

アプリケーション

LDGM-FEC
超高速，低負荷高い誤り訂正能力

エリア 3

多様なネットワーク

大画面ディスプレイ
同期

NTT技術ジャーナル 2014.2

必 要なメディア
コンポーネントのみ選択して同期

セカンドディスプレイ

フレキシブルな配信・メディア同期

図666

オーディオ

キャプション

…

制御信号

エリア 2

イメージ

…

音声

同期：UTCベースのタイムスタンプが利用できるため，複数経路で伝送したメディア間の同期が可能ですが，同期の仕方は標準化の対象外となっています．

ビュー

カメラ映像

映像

＊7

LDGM符号

同期

蓄積
データ

物理メディアや人の頻繁な移動が不要

パリティパケット

○ Ｓ2＋
○ Ｓ7＋
○ ｐ1
Ｂｙ ①⑦ Ｓ5 ＝Ｓ1 ＋

ライブ

がりイメージと同期させたタイムライ
ン上でのコメントを共有したりするこ

パリティ生成Ｐ1

実写映像，VFX，音響等を組み合わ

1
1
1

MMTの代表的な機能

テキスト

ディスプレイへの表示位置・時刻等を制御

マルチソースのメディア表示制御

特 集

Ａ地点
（制作スタジオ）（a） 従来のコンテンツ制作プロデューサ（意思決定）

物理メディアと人の頻繁な移動

Ｃ地点（制作プロダクション）（b） ネットワークを利用したコンテンツ協調制作

Ｂ地点（制作現場）

Ａ地点（制作スタジオ）

カメラマン
（撮影）

編集者
（音響）

タイムリな
意思決定作業プロデューサ（意思決定）

Ｄ地点（制作プロダクション）

Ｃ地点（制作プロダクション）

デザイナー
（VFX）

Ｂ地点
（制作現場）

編集者
（音響）

カメラマン
（撮影）

ネットワーク＆MMT
ストリーム配信
and/or
ファイル転送Ｄ地点（制作プロダクション）

デザイナー
（VFX）

（c） MMTを適用した仕上がりイメージのプレビュー
MMTによる映像と音の同期再生

Ｂ地点から

（撮影）
Ｃ地点から

コメント
（カット挿入しました）（音響）
Ｄ地点からA地点へ

コメント（TAKE2に入れ替えて）（VFX）

プロデューサ
タイムライン
MMTによる映像ストリームの切替

図7で実施することで，編集者にリアルタイムに修正点をフィードバックするな
ど，プロデューサのタイムリな意思決定が可能になり，コンテンツ制作工程が効率化されるようになります（６）．これらは，MMTを利用するユースケースの一例であり，今後MMTの機能を利用した新しいサービスの創出が期待されています．

今後の方向性NTT未来ねっと研究所では，4K ・8K映像をより多くのユーザに利用いただくために，これまでに培ってきた高信頼映像伝送技術を発展させて，複数のベストエフォート型の共用網を介した安定伝送，ネットワークやユーザ利用環境の変化に即時に対応できるネットワーク接続技術など高信頼 ・ 高機能化へ向けた研究開発を進めていきコンテンツ協調制作プラットフォームへのMMTの適用例

ます．
■参考文献

（1） 仲地：“次世代映像プラットフォームとMMT
標 準 化 動 向，” 第26回 情 報 伝 送 と 信 号 処 理
ワークショップ，2013. 11.
（2） ISO/IEC FDIS 23008- 1 : “Information
technology - High efficiency coding and mediadelivery in heterogeneous environments Part 1 : MPEG media transport（MMT），”
2014．
（3） I S O / I EC D I S: “ 2 3 0 0 8 -1 0 I n f o r ma ti o ntechnology - High efficiency coding and mediadelivery in heterogeneous environments Part 10: MPEG media transport forward
error correction（FEC）codes，” 2013．
（4） 外 村 ・ 白 井 ・ 北 村 ・ 仲 地 ・ 藤 井 ・ 貴 家：“動画像配信のための下位互換性を考慮したパケ ッ ト レ ベ ルLDGM符 号 の 構 成 と 理 論 解析，” 信 学 論（A），Vol.J93-A，No.3，pp.212215，2010．
（5） Y. Tonomura, D. Shirai, T. Nakachi，T.
Fujii，and H. Kiya: “Layered Low-Density
Generator Matrix Codes for Super HighDefinition Scalable Video Coding System,”
IEICE Trans. on Fundamentals，Vol.E92-A，
No.3，pp.798-807，March 2009.
（6） T. Nakachi, Y Tonomura, and T Fujii: “AConceptual Foundation of NSCW Transport
Design Using an MMT Standard,” ICSPCS
2013，Gold Coast, Australia, Dec. 2013.

（上段左から）仲地 孝之/ 山口 高弘（下段左から）外村 喜秀/ 藤井 竜也
MMTを利用した高信頼 ・ 高機能化技術の研究開発を進め，4K ・ 8K映像配信技術ならびにサービス普及に貢献したいと考えています．

◆問い合わせ先NTT未来ねっと研究所
メディアイノベーション研究部
TEL 046-859-2589
FAX 046-855-1284
E-mail nakachi.takayuki lab.ntt.co.jp

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