動画のデータ量と画質を決めるために重要な「ビットレート」を知ろう

今回は動画の画質を決めるために重要な要素の一つの「ビットレート」について学んでいきます。

この記事にも深く関係してくるのですが、動画の画面解像度とフレームレートについては、別の記事で学ぶことができます。

あまりよくわからないという方がいらっしゃいましたら、画面解像度とフレームレートの記事を一読されてから、今回の記事を読まれることをお勧めします。


ビットレートとは何か

ビットレートは、bpsと表記します。
bits per secondの略で、動画が1秒間に何ビットのデータで作成されているかを表します。
たとえば、1Mbpsの動画は、1秒間に0.125メガバイトのデータ量となります。1分で7.5MBになります。
画面解像度やフレームレートと同様、ビットレートも任意に決めることができます。

8ビットで1バイトなので、「1Mビット÷8=0.125Mバイト」になる。

画面解像度とフレームレート、ビットレートの関係性

少しおさらいしましょう。

画面解像度は、動画の画素数の高低を表しています。
フレームレートは、動画が1秒間に何枚の画像でできているかを表しています。
ビットレートは、1秒間のデータ量を表しています。

上記をもとに、解像度・フレームレートとデータ量、ビットレートの関係性を考えてみます

4Kの解像度は、フルHDの4倍の面積になりますから、描画により多くのデータが必要になります。
60fpsの動画は、30fpsの2倍のコマ数になりますから、描画により多くのデータが必要になります。

たとえば

「フルHD・30fpsで1Mbps」の動画を「4K・60fps」で同等な画質にする場合、

解像度面積4倍×フレームレート2倍=8倍

のデータ量が必要となり、理論上は8Mbpsにすることが目安となります。

ただし先述しましたが、ビットレートは任意に定めることができますから、「4K・60fpsで1Mbpsの動画」にすることもできます。

フルHD・30fpsの動画を4K・60fpsの動画に変換することは意味がありません。
もともと1コマ30枚の動画を倍の60枚にしたとしても、2コマ同じ絵が続くことになってしまい、コマ数が無駄になります。
解像度についても同様に、もともとフルHD解像度しかないものを4Kに引き延ばしても意味がありません。
ですので、動画コンテンツを作成する際の素材となる動画は、なるだけ高い解像度かつ、高いフレームレートで準備しておくといいでしょう。低い数値に変換する場合は、無駄にならないからです。
準備ができなかった場合は、素材の動画以下の解像度・フレームレートにすることを忘れないようにしましょう。

画質を上げるために何をしたら良いのか

高解像度、高ビットレートになればなるほど、たくさんのデータを使わないと動画を綺麗に描画できないことがわかりました。

では、画質をあげるためには、ともかくビットレートを高くしておけばいいでしょうか?
これは間違ってはいませんが、画面解像度の記事でも書いたことと同じことが起こってしまいます。
すなわち、ビットレートを上げれば上げるほど、巨大なファイルサイズになるという事です。
ファイルサイズが大きいと、視聴者に対しての動画データの転送が遅くなったり、スマホの場合は毎月のデータ通信量がすぐなくなってしまうなどのことが起こります。

そこも考えながら、最も良いビットレートを探っていく必要があります。
インターネットで動画を配信する場合は、データ量は小さければ小さいほど良いです。
データ量が小さく、なおかつ必要十分な画質の動画を目指すことが正解です。

以下に、同じ動画をビットレートだけ変えたものを2つ準備しました。ビットレートで画質がどのように変化するかを確認してみてください。

両方とも、フルHD、30FPSになっています。全画面表示にして見比べてみてください。

2.5mbpsの動画 (ファイルサイズ:209MB)

1mbpsの動画 (ファイルサイズ:99MB)

コンテンツの種類ごとに最適な解像度とフレームレート、ビットレートを考える

コンテンツごとに最適な解像度、フレームレート、ビットレートを考えてみましょう。

配信する動画について、どこまできれいである必要があるのか、あるとするとどの程度なのかを考えます。
コマ数が多い方が良いのか、ともかくきれいに見せたいのか、なども考えましょう。

これらは、コンテンツの種類によって異なってくるでしょう。

例えば、セミナーを撮影した動画を配信するとします。
講師の方を4K画質で見せなければならないでしょうか?お肌のキメまで見えてきます。
セミナーは講義がメインですからそうではないはずです。720pの解像度があれば、資料の文字なども見ていただけるでしょう。もっと解像度が低くても大丈夫な場合もあるでしょう。
コマ数も必要ないでしょう。60fpsは必要ありません。30fps、場合によっては20fpsでも良いでしょう。

別のコンテンツ、例えばサッカーの試合だとしましょう。
スポーツは動きが激しいですから、できればフレームレートは増やしたいところです。最低30fps、可能であれば60fpsで動画を配信できると、滑らかに動くサッカーの試合動画!という差別化が図れるかもしれません。
画像の解像度はどうでしょうか。
これも高い方が良いですね。エンタメ系の動画は高画質の方が喜ばれます。
フルHDで60fpsの動画にできればベストです。

このように、ビットレートを決める前に、どれぐらいの解像度で見せたいか、どれぐらいのフレームレートで見せたいか、を考えましょう。その上で、なるだけ低いビットレートを探っていきます。

例となるビットレートとしては以下のようなものがあります、

  • YouTubeのHD(720p)画質 → 最高2Mbps(H.264コーデック)
  • DVD-Video(480p) → 最高9.8Mbps(MPEG2コーデック)
  • 地上デジタル放送 → 15Mbps(MPEG2コーデック)
  • BD-Video → 最高54Mbps(H.264コーデック)

なお、動画のコーデックというものは、データ圧縮技術のことです。
H.264コーデックは、MPEG2コーデックの倍のデータ圧縮ができると言われています。半分のデータで同じ画質が再現できる。という感じです。

インターネットの動画においては、2016年5月現在、H.264が採用される場合が多いので、YouTubeのものを目安にするのが良いでしょう。

DVDのビットレートを例として挙げましたが、先述した他との差別化など、よほどのメリットがない限り、ネット配信で10Mbpsなどの高いビットレート配信は行わない方が良いです。
動画のデータが巨大になり過ぎて、視聴者がうまく視聴できないなどの問題が発生してしまいます。
インターネットで配信する動画は、「720p 30fps」で、1~2Mbpsのビットレートで十分なケースがほとんどです。(H.264の場合)
ただし、配信するコンテンツによっては、解像度やフレームレートを高くしたり、低くしたりすることも考えます。

ちょうどいい画質を探すために、解像度とフレームレートを固定して、様々なビットレートの動画を作ってみてください。
なるだけ小さなビットレートで、納得いく画質になるまで調整をしてみましょう。

一度この経験をしておけば、次からはビットレートを決めるときに、ある程度の尺度や感覚が備わります。
そうすることで、データ量が少なく、なおかつ画質が最適な動画フォーマットを決めることができるようになります。

ぜひトライしてみてください!

YouTubeなどの動画共有サービスや、有償の動画配信システムなどでは、自動的に動画の変換が行われるものがあります。
そういったシステムはほとんどの場合、インターネット上での配信に最適なものに変換されますが、一部のサービスでは意図しない画面解像度、フレームレート、ビットレートになる場合がありますので、注意しましょう。