NetflixやYouTubeなどのストリーミングサービスで映画を見たことがある人は、雨のシーンがあると、映像品質が完全に崩れてしまうことにお気づきでしょう。最高のインターネット回線でストリーミングしても、映像はゴミのように見えるでしょう。これは、すべてのビデオストリームが圧縮されているため、雨、雪、紙吹雪などの粒子が圧縮されたストリームを完全に破壊してしまうからです。

最近の動画をビットレート制限に合わせて圧縮する方法

雨などの粒子がなぜ映像の品質を損なうのかを理解するためには、ビットレートの仕組みを理解する必要があります。簡単に言うと、動画のビットレートは、動画が通過できるデータ量を1秒あたりのビット数で表したものです。水道管の幅のようなものと考えていただければよいでしょう。パイプが小さいと、一度に通せる水の量が少なくなります。パイプの幅が広ければ広いほど、より多くの水を通すことができます。ビデオも同様で、ビットレートが高いほど、1秒間に表示できるデータ量が多くなり、細部まで鮮明に表示されるようになります。

ハイビジョンテレビ、そして今や4Kテレビの世界では、この制約が問題になることがあります。あなたが見ている映像のほとんどは、何らかの方法で圧縮されています。4K映像はさらに悪く、非圧縮のビットレートは1.67TB/秒です。バイトです。これは世界最速のインターネット回線が処理できるデータ量よりも多いのです。

幸いなことに、最近の圧縮技術は、少なくともある程度までは映像の品質を維持するのに適している。標準ブルーレイの出力速度は最大40Mbps、4Kブルーレイの出力速度は最大108Mbpsです。ブルーレイプレーヤーとテレビをつなぐHDMIケーブルは最大18Gbpsのデータを伝送することができるので、すべてにおいて十分な余裕があると言えます。

非圧縮映像のビットレートとブルーレイディスクのビットレートの差は大きいのですが、その差はわからないかもしれません。非圧縮映像には、人間の目が通常気付かないような細かい部分が多く含まれているため、その大部分を捨てることができるのです。また、フレーム間圧縮は、フレーム間で画像の一部が変わらない場合にデータを捨てることで、ファイルサイズを大幅に削減することができます。

ルーク・ケイジの上のクリップを守備範囲から外してください。この短い写真の中で、ルークは警察官がそばにいるときに首を少し右に傾けていますが、フレームの大部分はそのまま残っています。奥の手すりはほとんど動かないし、ルークの体だって大きくは動かない。フレーム間圧縮は、1秒間に30回、各ピクセルを最初から再描画するのではなく、各フレームで同じ背景を描画したり、前景の一部のピクセルを移動したりするだけで、ビデオに指示することができます。このような圧縮を行うことで、巨大なビデオファイルのサイズを大幅に縮小することができます。この圧縮がなければ、インターネット接続から基本的なHDMIケーブルに至るまで、これだけのデータを伝送する能力はない。

しかし、フレーム間圧縮は、雨や紙吹雪などの問題に直面することがあります。基本的に静止した背景ではなく、雨はフレーム全体を小さなディテールで埋め尽くし、フレームごとに移動または再描画する必要があります。雨の一滴一滴が、キャラクターの顔に貴重なカスを残す。シーン内で動き回るディテールが少なくなると、すべてに必要なビット数が少なくなり、映像の品質が低下します。

オンラインストリーミングはビットレートを大幅に低下させる

雨が問題なら、なぜブルーレイディスクを見ているときに気づかなかったのでしょうか？その答えは、利用可能なビットレートにあります。ブルーレイディスクは圧縮率が高いとはいえ、雨粒や紙吹雪を描き出すには十分なビットレートを持っています。実際、特に忙しいシーンや雑然としたシーンでは、画質の劣化を感じることがあるかもしれませんが、目を細めて見てください。

一方、インターネットでのストリーミングは、どうしても追いつきません。米国の平均的なインターネット速度は約18Mbpsで、これはブルーレイディスクに必要な帯域の半分以下であり、さらにネットワーク上のすべての機器が共有しなければならない帯域を加えたものです。さらに悪いことに、Netflixのような企業は、たとえ高速なインターネット接続があったとしても、一度に配信できるデータの量は限られています。ディスクと同じ画質で、フルブルーレイ画質のHDストリームを配信することは現実的ではありません。

Netflixのヘルプサイトによると、同社はHDビデオで最低5Mbps、4Kストリーミングで25Mbpsを推奨しています。これは明らかに、ブルーレイプレーヤーが生涯で処理できるビットレートよりもはるかに低いビットレートです。ブルーレイビデオはすでに圧縮されていることを忘れないでください。そのため、Netflixがストリームのビットレートをさらに制限することを決定すると、画質が低下し始めるのです。

画質にこだわる人でなければ、基本的なセッションシーンであれば、大した問題ではありません。しかし、雨のシーンでは、ただでさえ厳しいビットレートへの要求が高くなります。庭のホースを消火栓につなぐようなものです。容量が足りないだけなのです。

このシーンをアメリカン・ゴッドの視点から見たもの。この番組は、Google Fiber接続でデスクトップにストリーミング配信しました。私とStarzの間には十分な帯域があるにもかかわらず、雨のシーンが8ビットビデオゲームのようにピクセル化されていることがおわかりいただけると思います。実際、映像の冒頭で陰影のあるクローズアップから、最後にワイドショットに切り替わると、問題はさらに悪化します。

さて、これは同じシナリオである。しかし今回は、ストリーミングではなく、このエピソードのローカルコピーからGIFを作成しました。もちろん、幅650ピクセルの4K映像のGIFを見ているわけですから、その効果を完全に見ることはできませんが、ここでもかなり細かいところまで確認することができるのです。ローカル映像はオンラインストリーミングのように圧縮する必要がないため、より高いビットレートを使用することができます。

このバージョンでは、雨粒がより多く見え、人物もよりはっきりと見え、色もより鮮やかでコントラストが良くなっています。映像のビットレートが高ければ高いほど、雨が降り出したり、誰かが紙吹雪を投げたりしても問題ありません。技術的なレベルでは、雨や紙吹雪は常に圧縮の問題を引き起こしますが、オンラインストリーミングではなく、ディスクやコンピュータ上のファイルから再生する場合は、ほとんど気にならないでしょう。

もちろん、そのトレードオフはあなたにとって価値のあるものです。Netflix、HBO、Starzなどのサイトには、HDや4Kの膨大なコンテンツライブラリがあり、他でアクセスすると高額になる場合があります（アクセスできると仮定しての話ですが）。それに、ほとんどのシーンが雨の中ではないんです。Netflixで見る映画は、Blu-rayで見る映画と同じようには見えませんが、十分なほど良く見えます。しかし、見栄えのする映像にこだわるのであれば、物理メディアや自宅のメディアサーバーにこだわった方がよいかもしれません。