2018年4月 5日

ハイフレームレートによる滑らかでシャープな映像のライブ伝送を実現
～世界初、リアルタイム4KハイフレームレートHEVCコーデックを開発～

日本電信電話株式会社（東京都千代田区、代表取締役社長：鵜浦博夫、以下「NTT」）は、現在、4K映像^※1の標準となるフレームレート^※2である50/60pより、高いフレームレート（以下、ハイフレームレート）である100/120pの4K映像を最新の映像符号化に関する国際標準規格「H.265/HEVC（High Efficiency Video Coding）^※3」（以下、HEVC）により圧縮・伝送することを可能とし、特にスポーツなど動きの速いシーンが多い映像などで高い臨場感を実現するリアルタイム4KハイフレームレートHEVCコーデックを開発しました。本コーデックにより、放送やスポーツのパブリックビューイングにおいて更なる高臨場な伝送を実現することが出来ます。さらに今後はVRや監視などハイフレームレート映像の活用が期待される分野での新たなアプリケーション創出に貢献していきます。

図1 ハイフレームレートによるモーションブラー低減の効果（左：ハイフレームレート映像、右：標準映像）

1．開発の経緯

日米欧の衛星放送を中心として超高精細映像Ultra HD（以下「UHD」）サービスが開始されてきていますが、NTTは最新の映像符号化国際標準規格「H.265/HEVC」（以下、HEVC）に対応した専用LSIである4K映像対応HEVCリアルタイムエンコーダLSI「NARA」を2015年3月に発表するなど、これまでもUHDサービスの進展に貢献してきました。
　近年、UHDサービスにおいて、キラーコンテンツとなっているサッカーやカーレースなどに代表されるスポーツコンテンツにおいて更なる臨場感を実現するために、動きの速いシーンを鮮明に表現することができるハイフレームレート映像への関心が放送・映像配信業界を中心に高まってきています。
　今回の開発成果により、新たにハイフレームレート映像のリアルタイム伝送を実現することを可能とし、今後、ハイフレームレート映像のライブ中継の実現など、更なるUHDサービスの進展に寄与していきます。

2．技術の概要

本コーデックは4KハイフレームレートHEVCエンコーダと4KハイフレームレートHEVCデコーダで構成されており、各々1Uサイズのコンパクトさを実現しています。
　4KハイフレームレートHEVCエンコーダは後方互換性を保つことが可能なテンポラルスケーラブル符号化方式^※4に対応しており、ハイフレームレート映像対応受信機ではハイフレームレート映像として、従来のハイフレームレート非対応受信機においても標準フレームレート映像として復号することが可能な符号化ストリームを出力することが可能です。

さらに、本コーデックは様々な伝送路に対応することが可能なMMTプロトコル^※5に対応しており、階層別配信により、標準フレームレート映像の復号に必要なベースレイヤとハイフレームレート映像の復号に追加で必要となるエンハンスメントレイヤのデータを異なる伝送路を用いて別々に伝送することを可能にしています。

図2

3．技術のポイント

i）2チップ並列処理による、ハイフレームレート符号化・復号機能

「NARA」を2チップ連携して動作させ、チップ間で相互データ転送を行うことにより、映像品質を保ちながら、4Kハイフレームレート映像符号化に要求される高速な処理性能を実現しました。また、既存の4Kハイフレームレート非対応受信機でも復号が可能となるように、4K標準フレームレート映像をベースレイヤ、4Kハイフレームレート映像のための差分データを構成するエンハンスメントレイヤに分けて符号化するテンポラルスケーラブル符号化に対応しました。

ii）MMTプロトコルによる階層別配信機能

異なるIPストリームでベースレイヤとエンハンスメントレイヤを伝送する階層別配信機能を実現しました。異なる伝送路でベースレイヤとエンハンスメントレイヤを伝送すると、到達時間にバラつきが生じることがありますが、MMTを使って順番を再構成することで、4Kハイフレームレート対応受信機ではハイフレームレート映像を再生することが可能です。

図3

4．今後の予定

今後、NTTは、リアルタイム4KハイフレームレートHEVCコーデックを用いて、NTTコミュニケーションズが提供中の映像ネットサービス^※6による映像素材伝送の4Kハイフレームレート対応など様々な超高精細映像UHDサービスの実現に貢献していきます。

尚、2018年4月9日よりアメリカ、ラスベガスで開催される世界最大の放送機器に関わる展示会NAB Show 2018のNTTグループブースにおいて、8Kハイフレームレート映像のリアルタイム伝送デモンストレーションを本コーデックの4台並列動作により実施します。

用語解説

^※14K映像
水平方向に約4000画素、垂直方向に約2000画素の解像度を持つ映像のこと。デジタルシネマの規格（DCI-4K）では4096 × 2160、テレビ放送などの規格（UHD-4K）では3840 × 2160の解像度が採用されています。

^※2フレームレート
映像において、1秒当たりのフレーム数を示す。例えば、60pは秒間に順次走査（progressive）で60フレーム／秒であることを表します。

^※3国際標準規格「H.265/HEVC（High Efficiency Video Coding）」
国際標準化団体であるITU-T及びISO／IECによって規格化された、最先端の映像圧縮方式です。2014年4月に規格化されました。

^※4テンポラルスケーラブル符号化
映像を構成する時間方向に連なるフレームの内、一部のフレームのみを抽出して復号できるように階層的なデータ構造を持って符号化する方式のことで、異なるフレームレートの映像を一度に符号化することを可能とする。

^※5MMTプロトコル
MMT（MPEG Media Transport）は、国際標準機関ISO/IECのワーキンググループMPEGが制定する次世代メディアトランスポートの標準規格です。放送や通信など多様な伝送路でのメディア配信に適した方式です。

^※6映像ネットサービス
NTTコミュニケーションズが提供するスポーツやイベントなどのライブ映像を、撮影現場となるスタジアムや会場から放送事業者やインターネット動画配信事業者などの拠点設備にリアルタイムで伝送するサービスです。（http://www.ntt.com/about-us/press-releases/news/article/2017/0403.html）当該ページを別ウィンドウで開きます）