TMPGEnc-LABO(研究所)

知っておくと便利なこと

アスペクト比について

映像の横縦サイズの比率のことをアスペクト比といいます。テレビ放送の場合は 4:3、映画などでは 16:9 の比率が用いられることが多く、DVD や Blu-ray では 4:3 と 16:9 の映像を扱うことができます。
MPEG-2 形式では、ファイルにアスペクト比情報が付随していますが、DV-AVI などデジタルビデオカメラから取り込んだAVIファイルのアスペクト比(ワイドモード(16:9))の情報は正しく扱うことはできません。そのため、ワイドモードで撮影した映像を DV キャプチャ経由で取り込んでも、そのままだと通常の撮影モードと同じ 4:3 比率で表示され縦長になってしまうため、手動で指定する必要があります。
  解像度とアスペクト比
  ピクセル比とアスペクト比
  カメラで撮ったハイビジョン映像を DVD-Video にすると「左右に黒い枠が付く」

解像度とアスペクト比
映像の縦横サイズを解像度といいます。ビデオ CD では 352×240 ピクセル、DVD では 720×480 ピクセルが一般的です。Blu-ray では、1920×1080 まで対応しています。
圧縮の方式上、通常 8 か 16 の倍数でサイズを指定します。
パソコン上では、フレームの全体(720×480 の解像度の場合、720×480 ピクセルの範囲)が表示されています。

一方、これを DVD にしてテレビ上で再生させると、このサイズの「絵」が 4:3 もしくは 16:9 というアスペクト比率に合わせて引き伸ばされて表示されます。「350×480」という横編よりも縦の方が長い解像度の映像でも、DVD にしてテレビ上で再生させると正常に映るのは、このアスペクト比システムのおかげです。

ピクセル比とアスペクト比
ピクセル比 1:1


映像のピクセルサイズそのままに表示する設定です。
パソコン上での再生を目的とした場合に使用します。

画面アスペクト比 4:3


テレビ放送で一般的に使用されるアスペクト比率です。
DVD 規格に準拠しており、再生時にこの比率に合わせて伸張されます。

画面アスペクト比 16:9


DVD の映画などに使用されるアスペクト比率です。
DVD 規格に準拠しており、再生時にこの比率に合わせて伸張されます。

画面アスペクト比 2.21:1
※図はイメージです。
映画館で放映されるような横に長いアスペクト比率です。
ワイドテレビ向けですが、DVD 規格に準拠していないため、使用できる DVD 作成ソフトは限られます。パソコン上での再生や編集途中の形式として用いられます。
カメラで撮ったハイビジョン映像をDVD-Videoにすると「左右に黒い帯が付く」
AVCHD や HDV などのビデオカメラやデジタルカメラなどで撮影したハイビジョン映像(1280x720~1920×1080サイズ、画面比16:9)を、DVD-Video(720×480、アスペクト比16:9)にしたところ、左右に黒帯が付いてしまいました。なぜでしょうか?



【黒帯がつく理由 / つける理由】
ビデオカメラで撮影したハイビジョン映像(1440×1080、16:9)を TMPGEnc Video Mastering Works 7 で「DVD-Video 向け MPEGファイル・720×480・アスペクト比率16:9」の出力設定で変換しました。(ここでは、アスペクト比率16:9を選択して出力します。アスペクト比率4:3を選択した場合はこちらを参照ください。)
入力したクリップの情報画面
出力設定画面



出力したファイルをPCで閲覧してみると(出力プレビューでも確認できます)、この時点で左右に黒帯が付いています。 つまり TMPGEnc Video Mastering Works 7 では、DVD-Video 向けのファイルを出力する際には"わざと”黒枠を付けています。
その理由は後述するとして、先に進みましょう。

今度は上記で変換したファイルを弊社 DVD/Blu-ray 作成ソフト TMPGEnc Authoring Works 6 にて、 実際にDVD作成してみました。通常アスペクト等ファイルの変換は行われません。

作成した DVD-Video を一般的なプレイヤーを使用し、パソコンで視聴してみると、左右に黒帯がついて表示されました。 同じ DVD-Video を16:9のテレビで視聴した場合は黒帯は表示されませんでした。

パソコンで表示した場合(左右に黒帯)

16:9 のテレビで表示した場合(黒帯なし)


なぜこのような現象が起こるのでしょうか?
それは、パソコンでの再生と、テレビシステムでの再生に違いがあるからです。

テレビで表示する場合、再生時には黒帯部分がテレビの表示外にはみでて表示されるようになっているため、テレビ画面上では黒帯が表示されないのです。 (図1参照)


【図1】
黒帯がある 720×480 のDVD-Video を
16:9 のテレビで表示した場合
(テレビから左右に無効領域分はみ出ている状態)

この黒帯の正体は、DVD-Video をテレビで再生した際に、映像が歪まずに正しく表示させるために付けられたものです。

パソコンモニターの1ピクセルの比率は、映像のピクセルサイズそのままに表示する 1:1 の正方形ですが、黒帯なしのDVD-Video 規格のファイル(720×480、16:9)を DVD デッキで再生する場合、1ピクセルの比率は 40:33 の長方形となります。そのため、同じ映像をテレビシステムで視聴した場合、横に伸びて歪んだ映像になってしまうのです。


黒帯なしのDVD-Videoをパソコンで
表示した場合(ピクセルアスペクト比 1:1)
 

黒帯なしのDVD-Video をテレビで
表示した場合(ピクセルアスペクト比 40:33)


TMPGEncシリーズでは、黒枠をつけることによって、テレビシステムで再生したときに生じる映像の歪みをなくし、正しく表示できるようにしています。
これが黒帯を付けてファイルを出力する理由の正体です。

更に詳しく知りたい方はこちら



でもパソコンで閲覧するだけなら黒帯邪魔じゃない?
その通りです。パソコンだけで閲覧するのであれば、黒帯はいりません。
DVD-Video 素材に既に黒帯が付いていた場合は、カットしてしまいましょう。
黒帯カットについては
【ハイビジョンで撮影した映像をDVDにしたら左右に黒帯がついてしまった!】を参照ください。


あるいは最初から、704×480 で出力するということもできます。 DVD-Video の場合も、テレビシステムで歪みなく表示できます。(図2参照)
特にデメリットはありませんので、ハイビジョン映像を素材とする場合は、むしろこちらがおすすめです。

※ 図はイメージです。

【図2】704×480 の DVD-Video を
16:9 のテレビで表示した場合


【参考】

以下で、詳細な技術的解説をさせて頂きます。
■ テレビシステムについて
アナログテレビシステムの水平ライン数 525本のうち、40本が垂直ブランキング期間となります。有効ライン数は 525-40=485本 となり、1ラインの期間は 63.5555μs でそのうち 10.9μs が水平ブランキング期間となります。このため一ラインの有効期間は 63.5555-10.9=52.6555μs となります。
まとめますと、NTSC 信号の有効範囲は水平52.6555μs、垂直485本となります。

そして、ITU-R BT.601 に従い NTSC 信号を 13.5MHz でサンプリングを行いますと、NTSC はライン数 525 なので、一ラインのサンプル数は 13500000 / 525 / 29.97fps=858 サンプルとなります。(ちなみに映像フレームレートの 29.97fps は 30000 / 1001fps にて算出されます。)

858 サンプルの期間は 63.5555μs なので、水平有効範囲 52.6555μs は 858*(52.6555 / 63.5555)=711 サンプルとなります。また垂直の有効ライン数は前述の通り485本となっております。
まとめますと BT.601 の有効範囲は 水平711サンプル、垂直485本となります。

これを画面アスペクト比率4:3で表示する場合、ピクセルアスペクト比は 485*4:711*3 =約10:11 となります。
また、画面アスペクト比率16:9で表示する場合、ピクセルアスペクト比は 485*16:711*9 =約40:33 となります。
これらがピクセルアスペクト比10:11, 40:33の由来です。

次に、DVD-Video のテレビ表示上の 720 と 704 の差なのですが、テレビシステムにおいて 720 の場合は有効水平期間 53.33μs、704 の場合は有効水平期間 52.15μs となります。(DVD 規格を鑑みますと 720 の期間は 53.33μs とあり、NTSC の水平有効期間の 52.6555μs から計算すると、53.33-52.6555=0.6745μs 分の無効領域をつけていると分かります。(0.6745μs=左右合計9ピクセル(711+9))
ここから 52.15:53.33 は 704:720 とほぼ同じ計算になることが判ります。つまり 720×480 の映像データが表示される場合も 704×480 映像データが表示される場合も、テレビでは中央の 704×480 分は同じ大きさで表示されることになります。(双方で差異による歪みは無いといって良い状態)

上記をまとめると、704×480 と 720×480 のピクセルアスペクト比は以下になります。
■ NTSC 画面アスペクト比 4:3 704×480 ピクセルアスペクト比 10:11
■ NTSC 画面アスペクト比 4:3 720×480 ピクセルアスペクト比 10:11
■ NTSC 画面アスペクト比 16:9 704×480 ピクセルアスペクト比 40:33
■ NTSC 画面アスペクト比 16:9 720×480 ピクセルアスペクト比 40:33

これを元に 1920×1080 がピクセルアスペクト比 1:1 であることから、ピクセルアスペクト比と解像度を変換すれば 704(または左右に8ずつ黒を付加した 720)×480 以外の場合、歪みが発生する事がわかります。これが弊社にて 720(704+16)×480 を選択している理由となります。

■ パソコンでの再生について 1920×1080 を縦480 ラインに縮小すると 853.3333×480 になります。これをピクセルアスペクト比 40:33 にすると 853.33333/(40/33) = 704 で 704×480 になります。

つまり、1920 を 720 にただ単に目一杯で変換してしまっている場合、16:9 モードの DVD-Video を作成しても上記の「テレビ表示上の 720 と 704 ではテレビで見た際の見た目の差は無い」という条件から考えると、歪んだ状態で表示されていることになります。これは「画面アスペクト比」と「ピクセルアスペクト比」の変換、そして「DVD デッキ=テレビ」と「パソコン」でのシステムの差が原因となっております。DVD 規格の大前提として「DVD プレイヤーは必ずピクセルアスペクト比 10:11 または 40:33 で再生すること」がありますので、720×480 は DVD の ifo に 16:9 モードと記載されていれば、720×480 ピクセルアスペクト比 40:33 となり、結果的に家電プレーヤーで再生される映像の画面アスペクト比は「16.3636363636:9」で計算され、歪みなくテレビに表示されます。704×480 と 720×480 では【テレビシステムについて】で解説しました通り、テレビ表示上の差異はありません。