FE EXAM

動画データ(データ量の計算)

連続した静止画フレームを高速に切り替えて動きを表現するデータ。

INTERACTIVE VISUALIZATION
フレーム
解像度
色深度
解像度
640×480
色深度
8bit
フレームレート
30fps
総データ量(10秒)
87.89 MB
シナリオ
ステップ1 / 6
STEP 1/6動画は静止画の集まり動画は、少しずつ違う静止画(フレーム)を高速にパラパラとめくって動きを見せています。パラパラ漫画とまったく同じ仕組みです。まずは1枚1枚のフレームが並んでいる様子を見てみましょう。
時間 →(1秒に30枚切り替え)#1#2#3#4#51枚1枚が静止画(フレーム)
データ量の計算
1フレーム = 横 × 縦 × 色深度bit ÷ 8
     = 640 × 480 × 8 ÷ 8 = 300.00 KB
総フレーム数 = fps × 秒数 = 30 × 10 = 300
総データ量 = 1フレーム × 総フレーム数
     = 300.00 KB × 300 = 87.89 MB
解説

📌
動画データとは

#1#2#3#4#5静止画を高速にめくる → 動いて見える

動画データとは、少しずつ違う静止画(フレーム)を高速に切り替えて動きを表現するデータのことです。1枚1枚は止まった絵ですが、すばやくめくることで、人の目には連続した動きとして見えます。

身近な例で考えると、パラパラ漫画そのものです。ノートのすみに少しずつ違う絵を描き、めくると絵が動いて見えますよね。動画もまったく同じで、1秒間に何十枚もの静止画を切り替えています。この1秒あたりの枚数を「フレームレート(fps)」と呼びます。

上のツールで▶ボタンを押すと、フレームレート・解像度・色深度を組み合わせてデータ量を計算していく過程を確認できます。シナリオを切り替えると数値が変わります。

🧮
データ量の構成要素

動画のデータ量は、「1フレームの容量」×「フレームの枚数」で決まります(音声を別に足す場合もあります)。1フレームの容量はさらに次の要素から計算できます。

解像度(横×縦の画素数):画素が多いほど1フレームが重くなる
色深度(1画素のビット数):色が豊かなほど1画素が重くなる
フレームレート(fps):1秒の枚数が多いほど総枚数が増える
再生時間(秒数):長いほど総枚数が増える

データ量 = 横×縦×色深度bit÷8 × (fps×秒数)

どの要素を増やしてもデータ量はふくらみます。たとえば解像度を2倍(縦横とも)にすると画素数は4倍になり、データ量も4倍になります。色深度や時間も同様に効いてきます。上のツールでSDとフルHDのシナリオを切り替えると、数値の差を確かめられます。

🗜️
圧縮の必要性

圧縮前巨大圧縮小さい保存・配信

計算してみると分かるとおり、動画の圧縮前のデータ量はとても大きくなります。フルHDの動画なら、わずか10秒でも数百メガバイトに達します。そのままでは保存も、ネット配信も大変です。

そこで、データ量を小さくする「圧縮」が欠かせません。動画の圧縮では、主に次の工夫でデータを減らします。
フレーム間の差分だけ記録:隣り合うフレームは似ているので、変わった部分だけ持つ
人が気づきにくい情報を間引く:画質をほぼ保ったまま容量を削る

代表的な動画の圧縮方式にMPEGがあります。圧縮のおかげで、スマホでも高画質の動画を快適に見られるのです。荷物を真空パックして小さくまとめてから運ぶ、とイメージすると分かりやすいでしょう。上のツールの最終ステップで圧縮のイメージを確認できます。

練習問題

🎯
基本情報技術者 練習問題

Q1.動画データの仕組みの説明として最も適切なものはどれか。
A.1枚の静止画を引き伸ばして動かしている
B.連続した静止画(フレーム)を高速に切り替えて動きを表現している
C.音声だけを記録したものである
D.数式だけで動きを記述している
Q2.横1920×縦1080画素、色深度24ビットの1フレームのデータ量(圧縮前)はおよそいくらか。
A.約760バイト
B.約6.2メガバイト
C.約62メガバイト
D.約2キロバイト
Q3.動画データに圧縮が必要な理由として最も適切なものはどれか。
A.圧縮しないと色が表示できないから
B.フレーム数や解像度が大きいと、そのままではデータ量が膨大になり保存・配信が大変だから
C.圧縮すると必ず画質が良くなるから
D.圧縮しないと音声を付けられないから

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