INTERNET
インターネット最新テクノロジー：第 34 回

standardization sector : 旧CCITT）がある。
ITU-T 標準（H.261 〜H.263）がおもに通信低速回線やモバイルで動画を送る分野をカバーするのに対し、MPEG はISO でMPEG-4標準化され、通信・放送・蓄積のあらゆる分野をカバーすることを目指したものである。
まずISDN に対応した実時間通信の標準方式としてH.261 が規格化され、TV 会議装置やTV電話、ビデオ監視システムなどに応用さ

ISDNや高速モデムの普及により、一般家庭でも64kbps程度の接続が得られるようになれた（6 4 k b p s 〜 2 M b p s ）。次に、C D -った。また、携帯電話の世界にもインターネットはどんどん入り込み、有線と無線の垣根ROM に動画像を蓄積するためのMPEG-1は取り払われようとしている。2001年にはいよいよ高速通信が可能なIMT-2000が開始（1.5Mbps付近）が審議され、高速サーチ機されようとしている。MPEG-4はまさにこれらの分野をターゲットとして作られた動画像符能や逆再生機能が新たに可能となった。その号化方式で、低ビットレートへの対応や、誤り訂正に優れた特徴を持っている。ここでは、後、より汎用的な動画像圧縮技術の構築をこれらのMPEG-4の特徴的な技術を解説するとともに、MPEG-4の伝送方式についても目指してMPEG-2 が審議され、通信・放簡単に説明する。

送・蓄積のあらゆる分野に適応できる方式の規格化が行われた（2Mbps以上）。ここでは

菊池 義浩 （株）東芝 研究開発センター

現行のTV でも使用されているインタレース画像にも対応できることが大きな特徴となっている。なお同時期にITU-T でも審議が行われていたH.262 は、その符号化レート、および想定アプリケーションなどがMPEG-2 の通信関係と同じであったことから、ISO とITU-Tとの共通規格になっている。

インターネット時代のMPEG-4
MPEG-1、2 に続く形でMPEG-4 の標準化作業がスタートしたのは1994年のことである（ハイビジョン用の標準化であったMPEG3 はMPEG-2 に包含された）。この時、ISOMPEGは動画像の標準規格た企業間での開発競争が激しくなったのはでは将来の予想トレンドとして、1980年代以降のことである。これは、この時・移動体通信環境の整備、拡充MPEGという言葉を一度くらいは聞いたこ期にLSI 技術やコンピュータ環境などが飛躍・インタラクティブなコンピュータ応用の拡大とがあるだろうか。MPEGはMoving Picture的に進歩したことも一因であったが、もっと・従来からのオーディオ・ビジュアル分野のExperts Group の略だが、それよりも、DVDも大きな貢献をしたのは国際標準化の動きでやデジタル放送で動画像の記録・伝送に使わある。

れている圧縮方式、といったほうがわかりやすいかもしれない。

さらなる融合を掲 げた。 このトレンドに対 処 すべく、

図1 は現在までの主な標準化状況を示した

MPEG-4の要求仕様として以下の3項目を実ものである。動画像符号化に関する代表的な現することが規定された（図2）[1]。

動画像データはその莫大な情報量のため、国際標準機構としてはISO（International①有線および無線通信やインターネット通信蓄積や伝送を行うには圧縮技術の導入が不可

Organization for Standardization）
およびなどを含めたワールドワイドな通信環境の実欠となる。このため、以前からさまざまな圧

ITU-T（ International Telecommunication

現。特に、伝送誤りや情報欠落に対する耐性縮方式が検討されてきたが、実用化を目指しUnion-Telecommunication

を符号化方式に内在させた、新たな誤り耐性

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圧縮方式の開発。
②ユーザーの要求に応じた画像処理の適用が可能な構造の実現。特に、任意形状の物体（オブジェクト）ごとに個別符号化処理が可能な圧縮手法の開発と、上記任意形状情報そのものの効率的な符号化手法の確立。
③従来の圧縮率を上回る、より効率的な符号化手法の開発と、CG などの人工画像にも対応した圧縮方式（SNHC: Synthetic/NaturalHybrid Coding）の確立。
このため、MPEG-4 はMPEG-1、MPEG2 やH.261、H.263 など従来の動画像符号化方式にはない独自の機能を備えたものとなっ蓄積・放送ている。たとえば、任意形状オブジェクト符

MPEG2
H.262
1994

HDTV

号化機能を使うことにより、図 3 のように、動画像の中から人物だけをオブジェクトとし蓄積
MPEG1
1992

NTSC合成したり、背景だけを置き換えて表示したりできる。また、強力な誤り耐性機能が備えQualityて抜き出して符号化し、他のオブジェクトとMPEG4
1999

通信
H.261
1990

CIF

られているため、インターネットや無線伝送路のように誤り率の高いネットワークでも高画質の動画像を送ることができる。図 4 は誤通信

QCIF

H.263
1998

りのある無線伝送路で動画像データを送った
場合の画質劣化を誤り耐性の無い従来の動画符号化レート bps

像 符 号 化 方 式 と比 較 したものである
10k（24kbps、ビット誤り率10-3の例）。従来方式では伝送路誤りにより大きな画質劣化が生

100k

1M

10M

図 1 動画像符号化の標準化状況

じているのに対し、MPEG-4では画質劣化がほとんど目につかない程度に抑えられている。

ＭＰＥＧ-４のターゲット

こうしたMPEG-4 独自の機能を利用して、以下のような幅広い分野への応用が考えられている。

無線・インターネット通信…1

・次世代携帯電話（IMT-2000）などの無線伝送路を介して携帯電話・携帯情報端末に動画像を伝送し、TV 電話や動画像配信サービスを実現するモバイルアプリケーション。

高機能化…3コンピュータ応用…2・インターネット上で動画像コンテンツを提標準化項目
1伝送誤りや情報欠落に対する耐性をもった符号化供する動画像配信サービス。

2任意の形状に対する処理が可能となる符号化

・ MPEG-4 コーデックを搭載したPC やカメ
高圧縮（低レートから高レートまで）

ラなどの携帯AV 機器。

3自然画像と人工画像（ＣＧ）の融合による応用分野の拡大

・デジタルデータ放送やモバイル衛星放送での動画像配信。

図 2 MPEG-4 のターゲット領域と標準化項目

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IMT2000（アイ・エム・ティー・ニセン／ International Mobile Telecommunication 2000）：国際電気通信連合（ITU）が標準化を進めている次世代携帯電話の規格。移動中は最大384Kbps、停止時は最大2Mbpsでデータ通信ができる。
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ンドでの確実なデータ転送を実現するためのMPEG-4を伝送するRTP

再送処理やウィンドウ制御機能などの機能を最近、インターネットや携帯電話網などを備えており、WWW のような、ファイル転送利用して音楽データや画像データを提供する、を中心とするアプリケーションにとって非常に音楽・画像配信サービスがいろいろな形で立使いやすいプロトコルである。しかし、動画ち上がろうとしている。近い将来には、ネッ像のように連続的かつ大量のデータを伝送しトワークを介して数多くのAV コンテンツが転ようとすると、TCP のウィンドウ制御による送される時代がやってくると予想される。

伝送レート制御処理のために送信側で大量のMPEG-4 もこのようなアプリケーションを想動画像データが送信待ちの状態になり、遅延定して規格化されたものであるが、インターの増大や、送信バッファ溢れによる送信デー

ネット上での動画像伝送を実現するには、動タ損失が発生してしまう。特に、無線のよう画像符号化方式だけでなく、それをネットワな伝送路誤りが頻繁に発生するデータリンクーク上で効率的に送るための伝送プロトコル上では、この問題は深刻なものとなる。

を規定する必要がある。

一方、UDP（User Datagram Protocol）

図5はインターネット上で用いられているプと呼ばれる転送方式では、TCPのような再送ロトコルを比較したものである。現在、イン処理・ウィンドウ制御処理は行わず、単純に、ターネット上のほとんどのアプリケーションが送信側のソケットから送り込まれたデータを利 用 しているデータ転 送 方 式 は T C P

受信側のソケットに届ける機能を提供するだ（Transmission Control Protocol）と呼ばけである。このため、伝送路上で発生するパれる方式である。TCP は、エンド・ツー・エ

ケット損失の影響を、上位レイヤ（アプリケーション）がまともに受けてしまうことになる。
このようなTCP、UDP の問題に対応するため、インターネット上で音楽データや動画オブジェクト合成像データなどのリアルタイム性が要求されるマルチメディアデータを転送するためのプロトコ
ル と し て 、 RTP（ Real-time TransportProtocol）[6]と呼ばれる伝送プロトコルがIETFにおいて規格化されている。
RTP はそのヘッダー情報としてオーディオ背景置き換えストリームとビデオストリームの間のタイミン
グ同期をとるためのタイムスタンプ情報や、各パケットの到着順序を保証するためのシーケ

図 3 任意形状オブジェクト符号化ンス番号を付加することができるようになっている。また、伝送路上でのパケットロス率や従来手法

MPEG-4転送遅延時間などの、ネットワークの状態をRTCP と呼ばれる情報としてフィードバックし、これをもとにエンコーダーやサーバーでMPEG-4 の符号化パラメーターをネットワークの状態に合わせて制御することができる。
RTP のヘッダーフォーマットはその基本部

伝送誤りによる画像劣化分は共通であるが、詳細はメディアの種類に図 4 MPEG-4 誤り耐性符号化の効果応じて最適な定義とするため個別に規定する

D340 INTERNET magazine 2000/7

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&DIETF（アイ・イー・ティー・エフ／ Internet Engineering Task Force）：インターネットで利用する技術の標準化を促進する組織。IETF では、こうした標準化の仕様について、RFC（request for comments）と呼ばれる文書で誰でも閲覧できる形で提案している。
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ことになっている。MPEG-4 動画像データ用のRTPフォーマットも、現在、IETFにおいて規格化が進められている[7]。現在規格化されようとしている方式では、MPEG-4 がもともと動画像符号化自体に強い誤り耐性を有していることから、MPEG-1/2 やH.263 のRTPで使われているメディア固有の拡張RTP ヘッダーのようなものは規定されない。その代わり、RTP パケットをMPEG-4 の符号化単位（ビデオパケットなど）に合わせるためのビットストリーム分割規則を規定し、MPEG-4の誤り耐性ツールが有効に利用できるフォーマットとなっている。

製品化のすすむMPEG-4
参考文献

MPEG-4は、これまでの動画像符号化には

1"MPEG-4 Proposal Package Description（ PPD） ", ISO/IEC

ない新たな機能の実現と、さらなる符号化効

2ISO/IEC 14496-2:1999, "Information technology - Coding of audio-

JTC1/SC29/WG11/N998,（1995-07）.
visual objects - Part2: Visual",（1999-12）.

率のアップとを目指したマルチメディア符号

3三木編著、"MPEG-4 のすべて"、工業調査会、（1998-09）化方式として規格化された。特に誤り耐性能4"小特集：マルチメディアを目指すMPEG-4 標準化動向"、映像情報メディア学会誌、Vol. 51, No. 12,（1997-12）.

力を積極的に符号化方式に内在させようとす

5"小特集： MPEG の新展開"、映像情報メディア学会、Vol.53, No4,る試みや、任意形状物体の符号化など、従来（1999-4）
6H. Schulzrinne, S. Casner, R. Frederick, V. Jacobson, "RTP: Aには検討されていなかった新たな技術が多数

Transport Protocol for Real Time Applications", RFC 1889, Internet
Engineering Task Force,（1996-1）.

盛り込まれている。

7Y. Kikuchi, T. Nomura, S. Fukunaga, Y. Matsui, H. Kimata, "RTP

MPEG-4 は昨年、正式にISO の国際標準

payload format for MPEG-4 Audio/Visual streams", Internetとなり、ISOでの標準化作業はほぼ終了した。

Engineering Task Force, Internet Draft, draft-ietf-avt-rtp-mpeg4-es-

今後はMPEG-4 を応用するための伝送方式

8"特集： MPEG4 で動画メディアが大増殖"、日経エレクトロニクス"、

やストリーミングシステムなどの規格化ととも900.txt,（2000-2）.
no. 756, pp. 99-117,（1999-11）.
www.cselt.it/mpeg/ MPEG 公式ホームページに、製品化の動きが本格化するものと考えられる。すでに、MPEG-4 コーデックLSI や

TCP / IP：遅延が大きく、リアルタイム伝送に向かない

MPEG-4 を応用した動画像編集・配信シス

MPEG4
エンコーダー

テム、PC、カメラなどが製品化されている

MPEG4
デコーダー
UDP / IP：欠落を再送しないので、パケットロスに弱い[5][8]。来年からは次世代携帯電話（IMT2000）におけるMPEG-4 を用いたテレビ電ネットワークにあわせた制御話や動画像配信サービスの開始が予定されている。さらに、モバイル衛星放送への応用も

RTP / UDP / IP

計画されている[5]。インターネットや移動体RTP
Sender

通信の更なる普及によりMPEG-4が使われる場面はさらに増えると予想され、今後の広がRTP
Receiver
RTCP：パケットロス率・遅延などの情報・タイムスタンプ付加
・ＭＰＥＧ−４に合わせたパケット化りに期待する。

・音声と動画の同期・誤り耐性向上

図 5 MPEG-4 の伝送プロトコル`

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コーデック：アナログ信号をデジタルデータに変換する（あるいはその逆を行う）電子回路やソフトウェアのこと。

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INTERNET magazine 2000/7341

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