MPEG-4とは？定義・特徴・仕組み・歴史をわかりやすく解説

MPEG-4とは？定義・特徴・仕組み・歴史を図解でわかりやすく解説。容量削減と高画質の原理や導入例まで初心者にも簡潔に理解。

MPEG-4は、ビデオとオーディオのための国際規格の総称で、デジタルメディアを効率よく圧縮・配信することを目的としています。MPEGとは「Moving Picture Experts Group」の略で、世界中の専門家が参加して規格化が進められました。MPEG-4で作成された動画は、一般にコンピュータ上で必要な容量が少なく、同時にDVD並みの品質を目標に設計されています。開発は1990年代後半に集中的に行われ、1998年ごろに主要な仕様の策定が完了しました。

MPEG-4の定義と目的

MPEG-4は単一の技術ではなく、多数のパート（規格の細目）からなる規格群です。映像圧縮だけでなく、音声圧縮、動的なシーン記述、コンテンツの識別や配信機能まで含みます。設計上は、コンピュータや携帯機器、テレビ放送、コンピュータ情報の表示領域など、多様な利用環境のニーズを考慮しています。

主な特徴（わかりやすく）

• 高い圧縮効率：同じ画質ならファイルサイズが小さく、保存やネットワーク伝送に有利です。
• 柔軟な品質設定：低帯域から高品質な映像まで、用途に合わせて画質と容量を調整できます。
• オブジェクト指向の表現：映像を「長方形の画像」の集合だけでなく、個々の物体（ビデオオブジェクト）として扱えるため、背景と前景を別々に扱うような高度な編集・合成が可能です。例えば、背景は固定しておいて手前の車だけを動かすといった表現が行えます。
• 音声コーデックの改善：MPEG-4では高効率な音声符号化（例：AAC）が採用され、同ビットレートで従来より良好な音質が得られます。
• 配信と相互運用性：ストリーミングやダウンロード配信、モバイル向け配信など多様な環境での利用を想定した機能があります。

仕組み（簡単な技術説明）

• 映像は時間方向の冗長性を減らすために、フレーム間予測（モーション補償）や差分符号化を使います。これにより連続したフレームの多くの情報を再利用できます。
• 空間方向の冗長性は変換（DCTに近い方式）と量子化で削減し、さらにエントロピー符号化（可変長符号など）で最終的にビット列に変換します。
• オブジェクトベースの表現では、映像を複数のビデオオブジェクトに分割して、それぞれを独立に符号化できます。シーン記述言語（BIFSなど）でオブジェクトの位置や動きを制御します。
• 音声は主にAAC（Advanced Audio Coding）などが使われ、これも時間・周波数両面で効率的に圧縮します。

代表的なパート・関連技術

• MPEG-4 Part 2：従来のブロックベース圧縮を拡張した映像コーデック（Simple Profile、Advanced Simple Profileなど）。
• MPEG-4 Part 10（AVC/H.264）：MPEGとITU-Tの共同で進められた高効率コーデックで、インターネットや放送で広く使われています（厳密には「MPEG-4 AVC」とも呼ばれる）。
• MPEG-4 Part 3：音声符号化（AACなど）。
• ファイル形式（コンテナ）：.mp4/.m4a などはMPEG-4系のコンテナやその派生で、映像・音声・字幕などを一つのファイルに格納します。

歴史と発展

従来の規格としては、MPEG-1、MPEG-2があり、これらはCD／DVDやデジタル放送で広く使われました。これらと比較して、MPEG-4は以下の点で進化しました：

• より高い圧縮効率と柔軟性
• オブジェクトベースのメディア表現やシーン記述機能の導入
• 音声・映像の高度な同期や配信機能の拡充

1990年代後半にMPEG-4の主要仕様がまとまり、その後も部分的に改訂・拡張が続きました。MPEG-4の技術は、その後のH.264（MPEG-4 AVC）やHEVC（H.265）へと受け継がれ、映像符号化の進化に大きく寄与しています。

利用例と互換性

• インターネット動画配信（ストリーミング・ダウンロード）
• モバイル端末での動画再生
• デジタル放送やBlu-rayなどの映像メディア（後継規格と併用されることが多い）
• 編集ソフトやプレーヤーの多くがMPEG-4系のコーデックに対応していますが、コーデックやプロファイルによって互換性に差があるため、再生環境の確認が必要です。

長所と短所

• 長所：高圧縮で容量節約、幅広い用途、音声・映像ともに高品質、オブジェクト表現などの先進機能。
• 短所：処理に一定の計算資源が必要、特許・ライセンスの問題が存在する（コーデックや実装によって使用条件が異なる）、最新のH.264/H.265ほど効率が良くない場合がある。

まとめ

MPEG-4は、映像と音声の高効率な圧縮・配信を可能にする総合的な規格です。古いMPEG-1／MPEG-2と比べて柔軟性と機能性が大きく向上しており、オブジェクト指向の表現や高品質な音声符号化（AAC）などを特徴とします。今日のデジタル映像技術の基礎を作った規格のひとつであり、その考え方や一部の技術は後続のコーデックにも受け継がれています。

質問と回答

Q: MPEG-4とは何ですか?

Q: MPEGの意味は何ですか?

Q:MPEG-4はいつから世界標準になったのですか?

Q:MPEG-1、MPEG-2と比較して、MPEG-4の特徴は何ですか?

Q:MPEG-4はどのようなニーズに対応したものですか?

Q: MPEG-4は特定のエリア内の個々のオブジェクトを識別することができますか?

Q: MPEG-4は何枚の矩形画像を同時に扱うことができますか?

A: MPEG-4は同時に何枚の矩形画像を扱うことができますか?

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