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アスペクト比とピクセル(2004/02/08更新)



  地上波を720×480でキャプチャし、PC上でそのまま720×480で再生すると横に伸びた映像になっていると思います。
  MPEG2などは、「アスペクト比」を適用することで、PCでも正しい縦横比で映像を扱う事が出来ます。
  そういった映像の縦横比をどのように扱うのかを紹介します。



  1、720×480ピクセルでキャプチャをしたり、720×480ピクセルのDVD-Videoがある理由

  キャプチャカードはITU-R BT.601という、アナログ信号をデジタル化データ化するときの「国際規格」を基に作られています。
  その規格(ルール)では、水平有効サンプル数(ピクセル数)が720と決められています。
  垂直サンプル数は、NTSCとPALで異なり、同じNTSCであっても国によって異なるためにITU-R BT.601では決められていません。
  基本的に無圧縮系の垂直サンプル数は486本ですが、
  インターレースMPEG2などのDCT圧縮が必要なものは、16の倍数単位でピクセル数を扱う必要があるため、
  垂直サンプルは、486サンプル中の16の倍数である480サンプル(ピクセル)を扱うことになっています。(6ピクセル分切捨て)
  この2つのルールによりキャプチャカードは、720×480の画素でキャプチャするのが標準になっています。

  逆に、DVD-Videoの規格では縦解像度が480ピクセルと固定されており、その時に4:3を保つには、
  704のサンプル数が必要です。しかし、実際は704より外にも映像が存在できます。(もちろん存在しなくてもOK)
  そのために、DVD-VideoのD1サイズは720×480で通用するわけです。

  もっと詳しく:NTSC信号(アナログ)をITU-R BT.601で定められているドットクロック13.5MHzで完全にサンプリングしたとすると、
  横858ピクセルになります(13500k/15.734k≒858)。しかし、NTSC信号は水平ブランキング期間(無効領域)があるために、
  実際に映像が取り出せるのは約711ピクセルです。またNTSC(アナログ)で、実際に映像が存在する垂直ピクセル数は485です。
  この711×485を4:3の比率にするのが正しく、その時のピクセルの比率が0.909:1となります。
  DVD-Videoの場合は水平サンプル数ではなく「垂直サンプル数が480」と規定されています。
  上の0.909:1というピクセル比率を適応して4:3にすると必要サンプル数は704となります。(1/0.909×4/3×480≒704)
  ただし、720×480でキャプチャしたものは711サンプル有効なものがあり、
  DVD-Videoを720×480で作るならピクセル比は同じなので、704より外にデータが存在しても良い事になります。
  そのNTSCをデジタル化したときにできる約7ピクセルの画素をデータとして保持する720×480のDVD-Videoも、
  4:3のピクセル比は704×480の有効領域内で成立します。



  2、アスペクト比が無いAVIの縦横比を保存する方法

  MPEGと違いAVIをPCで再生するとアスペクト比が適応されず、720×480でも横に伸びたままになります。
  これを回避するには、「垂直サンプル数(ピクセル数)」が480を固定して4:3を実現する、640×480のAVIにすればよいわけです。
  ただし、上にも述べたとおり、「垂直サンプル数」を480で固定する時は、704のサンプル数を参照する必要があり、
  720×480でキャプチャした場合は、縦480で固定すると左右8ドットずつ削り704サンプルにしてから、
  704→640へリサイズ(縮小)する必要があります。また、ドットクロック13.5MHzで704×480でキャプチャできる場合は、
  すでに704サンプルであるために、そのまま横方向のみ640へリサイズすれば正しい比率となります。
  また、480×360、320×240にする場合も、704×480から直接リサイズをすればよいと思われます。



  3、DVD-VideoをNTSCキャプチャソースから4:3の比率を守って作る場合

  ドットクロック13.5MHzのキャプチャカードで横704、縦480サンプリングでキャプチャすると、
  それがそのまま4:3の比率で何も考えずにDVD-Video化できます。
  また、上でも述べた通り、720×480でキャプチャそのまま720×480でアスペクト比4:3の
  DVD-Video用MPEG2にすることもできますし、左右8ずつ削って704×480にして再エンコードすれば、
  704×480のDVD-Videoを作る事も可能となります。

  同様に、HalfD1(352×480)のMPEG2にする場合は704/2=352を成立させるようにリサイズし、
  アスペクト比4:3を適用すれば、正しい比率でTVやPCで見ることが出来ます。
  もちろん、ドットクロック13.5MHzのキャプチャカードでHalfD1サイズでキャプチャしてもOKです。

  Full D-1: 720x480 NTSC
  Cropped D-1: 704x480 NTSC
  Half(1/2) D-1: 352x480 NTSC
  SIF (Standard Interface Format): 352x240 NTSC
  この4つのタイプのDVD-Video規格のMPEG2はITU-R BT.601で決められたドットクロック13.5MHzなら、
  どれでも簡単にできるということを覚えておいてください。
  注意:SIFにフィールドや24fps化が適応できるのか調査中です。アスペクト比は4:3は適応していました。

  フロントエンドに読み込ませる場合は、アスペクト比を適用せず、720×480、704×480などのキャプチャしたままの
  ピクセル1:1で読み込ませると扱いやすくなります。



  4、問題点など

  MPEG2再生の時PCのMPEG2プレーヤーでは、720×480を左右8ドットずつ削って704×528で再生できないものがあること。
  ドットクロック14.31818MHz系のキャプチャカードでは、どんな解像度でも4:3にする必要があること。
  もちろん、14.31818MHz系のキャプチャカードでは、16:9のスクイーズである場合も削らずに16:9にする必要があること。



  参考になるURL

  まるも製作所「ITU-R BT.601 について」

  2chねるDTV板「アスペクト比」スレッド



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