HD、UHD、4K、8K...これらの解像度をどのように区別するのでしょうか?

今日のデジタル時代では、ビデオは私たちの生活に欠かせないものになっています。短編動画プラットフォームから高解像度の映画まで、動画の品質は視聴体験に直接影響します。ただし、専門家以外の人にとっては、解像度、HD、UHD、2K、4K、8K、SD、ビットレート、フレームレートなどのビデオパラメータなどの概念は少し複雑かもしれません。この記事では、これらの基本的な概念をわかりやすく紹介し、ビデオのサイズと鮮明度を計算する例を使用して、読者がこの知識をよりよく理解して適用できるようにします。

1. 解像度: ピクセルの集合

解像度とは、ビデオ画像の特定の領域に含まれるピクセルの数を指します。ピクセルは画像を構成する最小の単位であり、各ピクセルには特定の色と明るさがあります。解像度は通常、「幅×高さ」の形式で表されます。たとえば、1920 × 1080 は、ビデオの水平方向のピクセル数が 1920、垂直方向のピクセル数が 1080 であることを意味します。

図1 解像度図

米国映画テレビ技術者協会 (SMPTE) は、一般的に使用されている解像度標準を含む、一連の高精細デジタルテレビ形式標準を開発しました。

720P:有効表示フォーマットは 1280×720 で、プログレッシブスキャンを使用します。

1080P:有効表示フォーマットは1920×1080で、プログレッシブスキャンも使用します。

1080i: 1080p とは対照的に、1080i はインターレース スキャンを使用し、解像度も 1920×1080 です。この形式では、送信時に高いフレーム レートが提供される場合がありますが、画質は 1080p に比べて低下する可能性があります。

2K : 水平解像度は約2000ピクセルに達します。最も標準的な 2K 解像度は 2048×1024 で、一般的な 2K 解像度は 2560×1440 (16:9) です。 (UHDTV1) 4K : UHDTV1 は、SMPTE ST 2036-1 規格で定義された、解像度 3840×2160 (16:9) の VHD 超高精細システムです。 （ UHDTV2 ）

8K : UHDTV2 は、SMPTE ST 2036-1 規格でも定義されている、解像度 7680×4320 の VHD 超高精細システムです。

UHDTV 規格では定義されるフォーマットの正式名称は定義されていませんが、ITU は、公示やプレス リリースで 3840 × 2160 システムを指すのに「4K」、「4K UHD」、または「4K UHDTV」という用語を頻繁に使用し、7680 × 4320 システムを指すのに「8K」という用語を使用しています。

2. HD、UHD、2K、4K、8Kの違い

これらの用語は主にビデオの解像度レベルを表し、低から高の順に SD、HD、2K、4K、8K となります。解像度が高くなると、ビデオの詳細がより豊かになり、画像がより繊細になります。

標準解像度(SD) は、物理的な解像度が 1280P*720P 未満のビデオ形式を指します。具体的には、解像度が約400ラインのVCD、DVD、テレビ番組など、つまり標準精細度のビデオフォーマットを指します。 ‌

高解像度 (HD) : ビデオの垂直解像度は 720p または 1080i 以上です。標準解像度と比較して、高解像度ビデオは鮮明度が高く、色域が広く、大画面テレビやネットワーク ストリーミング メディアの再生に適しています。

Ultra HD または 4K : Ultra HD ビデオは HD の 4 倍の解像度を持ち、より多くの詳細と色レベルを表示できます。これは、ハイエンドのテレビや映画の現在の標準です。

2K : 4K ほど普及していませんが、2K 解像度はゲームやプロフェッショナル ディスプレイなどの特定の分野で今でも使用されています。鮮明度はHDとUHDの中間です。

8K : 8K ビデオは究極の画像ディテールと没入感を提供し、将来のビデオ技術にとって重要な開発方向です。

図2 さまざまな解像度の概略図

3. フレームレート: 動画の滑らかさ

フレーム レート(FPS、フレーム/秒) は、1 秒あたりに表示されるフレームの数を指します。フレームレートが高いほど、画像が滑らかになり、ダイナミック効果が向上します。一般的なフレーム レートには、24fps、30fps、60fps などがあります。

24fps : 映画業界の標準フレームレート。ほとんどのダイナミックなシーンをキャプチャして表示するには十分です。

30fps : オンライン ビデオや TV 番組で一般的なフレーム レートで、よりスムーズな視聴体験を実現します。

60fps以上: 高フレーム レートのビデオは動きの速いシーンに最適ですが、すべてのデバイスが高フレーム レートの再生をサポートしているわけではありません。

4. ビットレート: データが送信される速度

ビットレートは単位時間（通常は 1 秒）あたりに送信されるデータの量を指し、単位は bps（ビット/秒）または kbps（キロビット/秒）です。ビットレートが高くなるほど、単位時間あたりに送信されるデータ量が増え、ビデオの品質も高くなりますが、それに応じてファイルサイズも大きくなります。

ビデオのビットレートは鮮明さと滑らかさに密接に関係しています。同じ解像度でも、ビットレートが高いほど、ビデオの詳細がより多く保持され、画質がより鮮明になります。ただし、ビット レートが高すぎるとファイル サイズが大きくなり、保存や転送に適さなくなります。

計算式：ビットレート（Mbps）＝解像度（ピクセル）×フレームレート（fps）×色深度（ビット）／符号化効率（bps/ピクセル）。実際のアプリケーションでは、計算にビットレート (bps) = ファイル サイズ (kb) * 8 / 期間 (秒) を使用できます。たとえば、再生時間が 5 分で 44.4M の mp4 ビデオの場合、ビット レートは 44.4*1024*8/(5*60)=1212bps になります。 Windows では、下の図に示すように、ビデオ ファイルのプロパティを表示し、詳細情報でビデオ関連のパラメータを確認できます。ビットレートは計算したものとあまり変わらないことがわかります。

図3 ビデオファイルのプロパティビュー

5. ビデオサイズの計算

完全なビデオ ファイルには、通常、オーディオとビデオが含まれます。ビデオ ファイルのサイズを計算するときは、通常、2 つのボリュームを合計します。計算式は、ビデオ サイズ = (オーディオ ビット レート + ビデオ ビット レート) * 継続時間 (秒) / 8 です。図 3 を例にとると、ファイル サイズは (1238+125) * 300/8 ≈ 49.9M となり、システム統計とほとんど変わりません。

6. 鮮明さと視聴体験

ビデオの鮮明さは解像度だけでなく、ビット レートとフレーム レートにも依存します。高解像度（4K や 8K など）ではピクセル数が多くなり、画像がより繊細になります。高ビットレートではより多くの詳細と色情報が保持され、圧縮によって生じる歪みが軽減されます。高いフレームレートにより、ダイナミックなシーンがよりスムーズかつ自然になります。

ただし、最高の視聴体験を得るには、再生デバイスとネットワーク環境も考慮する必要があります。高解像度、高ビットレートのビデオ ファイルはサイズが大きいため、より高速なネットワーク速度とより多くのストレージ容量が必要になります。一方で、すべてのデバイスが高解像度、高フレームレートの再生をサポートしているわけではないため、動画を制作・配信する際には、対象視聴者のデバイスやネットワーク状況を考慮する必要があります。

七。結論

この記事では、解像度、HD、UHD、2K、4K、8K、SD、ビットレート、フレームレートなどのビデオパラメータの基本的な概念を紹介し、例を通してビデオファイルのサイズを計算します。これらのパラメータの組み合わせによって、ビデオの鮮明度と視聴体験が決まります。実際のアプリケーションでは、ビデオの品質、ファイル サイズ、再生の滑らかさの関係のバランスをとるために、特定のニーズに応じて適切なパラメータの組み合わせを選択する必要があります。この記事が読者の皆さんの理解を深め、知識を応用する助けになれば幸いです。

著者: 孫正林

部署：中国移動スマートホームオペレーションセンター