Essential Video Coding（MPEG-5 EVC）：ビジネスに優しい次世代ビデオ標準

ストリーミングプラットフォーム、デジタル放送局、モバイルネットワークが高解像度コンテンツ配信（4K、8K、HDR）を拡大し続ける中、ビデオ圧縮効率は戦いの半分に過ぎません。ライセンスの不確実性と複雑な特許ロイヤリティは、これまでメディア業界全体でコーデックの採用を阻んできました。このボトルネックを解決するために、Moving Picture Experts Group（MPEG）は Essential Video Coding (EVC) を開発し、正式には ISO/IEC 23094-1（MPEG-5 Part 1） と指定しました。

2020年に策定された MPEG-5 EVC は、透明で予測可能なライセンスモデルを備えた、スリムで高性能なビデオ圧縮フレームワークを提供し、現代のビジネスおよび技術要件を満たします。

1. MPEG-5 Essential Video Coding（EVC）とは何か？

Essential Video Coding (EVC) は、MPEG が現代のメディアストリーミング、放送、Over-The-Top（OTT）プラットフォーム向けに作成した高度なビデオ圧縮規格です。従来世代の規格が複雑な特許環境により導入が困難だったのとは異なり、EVC は二つの明確に定義された運用プロファイルを中心に設計されています。

• Baseline Profile: 完全にロイヤリティフリーの層で、20年以上前の技術または取り消し不可能なロイヤリティフリー宣言がなされた技術のみを使用して構築されています。
• Main Profile: 高性能な層で、HEVC（H.265）と同等またはそれ以上の効率を目指した高度な圧縮ツールの選択セットを組み込んでおり、ライセンス問題が生じた場合は各専有ツールを個別に有効化または無効化できます。

EVC は高い計算スループット、卓越した帯域幅圧縮、そして知的財産の透明性というクリーンなバランスを提供します。

2. MPEG-5 EVC の主な特長

コア戦略的優位性：

1. IPリスク軽減: 透明なライセンスプールにより、ストリーミングベンダーは突発的なロイヤリティ訴訟なしで次世代圧縮を導入できます。
2. モジュラー・ツール切替: メインプロファイルの高度なエンコーディングツールは、全体のビットストリーム準拠性を損なうことなく個別に切り替え可能です。
3. ハードウェア＆ソフトウェアフレンドリー: デスクトップ/モバイルCPU上での高速マルチスレッドソフトウェア実行と、シンプルなASIC実装を念頭に設計されています。

3. EVC の詳細な技術的特徴

EVCのアーキテクチャは、両プロファイルにわたる最新のアルゴリズム革新により、従来のブロックベースハイブリッドビデオコーディングパイプラインを最適化します。

A. 二層プロファイルアーキテクチャ

• Baseline Profile: H.264/AVC と同等の圧縮効率を提供し（古い AVC ベースラインに比べて約30% のビットレート削減で同等の画質を実現）、厳格な ロイヤリティフリー ステータスを維持します。
• Main Profile: 最大26の高度なコーディングツールを追加し、圧縮効率を向上させ、同一の主観的品質で HEVC (H.265) と同等、または約25%〜30% 上回ります。

B. 柔軟なブロック分割（バイナリ＆三分木）

• Coding Tree Unit (CTU) 構造を使用し、最大 $64 \times 64$ の大きなブロックサイズをサポートします（拡張フレームワークでは最大 $128 \times 128$ まで対応）。
• 硬直した Quad-Tree 分割を柔軟な Binary-Tree (BT) と Ternary-Tree (TT) の分割に置き換え、エンコーダが真のモーションベクトルや不規則な画像輪郭に沿ってブロックを分割できるようにします。

C. 高度なイントラ予測モード

• 従来のイントラ予測を拡張し、広範な方向角度と平面モードを提供します。
• Advanced Intra Prediction (AIP) とイントラサブブロック分割を Main Profile で活用し、ブロックノイズを発生させずに複雑な前景パターンと細かな背景グラデーションをモデル化します。

D. 強化されたインタ予測とモーションリファインメント

• Affine Motion Compensation: ズーム、遠近歪み、回転運動などの複雑なモーションダイナミクスを効率的に予測します。
• MVD（MMVD）を使用したマージモード: 標準的なモーションマージ候補と小さなモーションベクトル差分を組み合わせ、超効率的なモーション信号を実現します。
• 適応モーションベクトル解像度 (AMVR): エンコーダが映像の複雑さに応じて、クォーターペル、フルペル、4ペルの解像度間でモーション精度を動的に切り替えることを可能にします。

E. ループ内ポストプロセッシングフィルタ

• デブロッキングフィルタ (DBF): ブロックエッジに沿った境界の不連続性を除去します。
• 高度なインループフィルタ (ALF) とハダマード変換ドメインフィルタ (HTDF): メインプロファイルは高度なループフィルタを備えており、高周波テクスチャディテールを再構築し、低ビットレートでの圧縮ノイズを抑制します。

4. EVC ファイルの作成とエンコード方法

EVC ビデオストリームは、公式のオープンソース XEVE（eXtra-fast Essential Video Encoder） ライブラリ、または libxeve を設定した最新の FFmpeg ビルドを使用して作成されます。

方法 1: スタンドアロン XEVE CLI エンコーダの使用

1. XEVE リポジトリをクローンしてコンパイルします:

git clone https://github.com/mpeg5/xeve.git
cd xeve && mkdir build && cd build
cmake .. && make

2. 生の YUV ビデオを EVC ビットストリームにエンコードします:

# Baseline Profile (Royalty-Free)
./xeve_app -i input_1080p.yuv -w 1920 -h 1080 -z 60 -p baseline -o output_baseline.evc

# Main Profile (High Compression)
./xeve_app -i input_1080p.yuv -w 1920 -h 1080 -z 60 -p main --preset medium -q 28 -o output_main.evc

方法 2: FFmpeg（libxeve）を使用した EVC のエンコード

--enable-libxeve でコンパイルされた最新の FFmpeg バージョンは、MP4、MKV、または ProRes ソースから直接ワンステップでエンコードすることを可能にします:

ffmpeg -i input_video.mp4 -c:v libxeve -xeve-params "profile=main:preset=medium:qp=28" -c:a aac output_evc.mp4

5. EVC ビデオファイルの開き方と再生方法

EVCは最新のアーキテクチャ向けに設計されているため、デコードはソフトウェアデコーダやメディア再生スイートでサポートされています:

1. 公式 XEVD（超高速 Essential Video Decoder）の使用

公式のMPEGオープンソースデコーダは、生の .evc ストリームを非圧縮ビデオにデコードします:

git clone https://github.com/mpeg5/xevd.git
cd xevd && mkdir build && cd build && cmake .. && make
./xevd_app -i output_main.evc -o decoded.yuv

2. FFmpeg / FFplay を使用したデコードと再生

FFmpeg環境が --enable-libxevd でビルドされている場合、EVCビデオストリームを直接デコードまたはプレビューできます:

# Playback using FFplay
ffplay -vcodec libxevd output_main.evc

# Transcode EVC to standard H.264/MP4 for wide viewing
ffmpeg -c:v libxevd -i output_main.evc -c:v libx264 -c:a copy output_preview.mp4

3. 統合ビデオプレーヤー

標準的な .mp4 または .mkv ファイルにマックスされたEVCストリームは、カスタムビルドの MPV や、libxevd をサポートする更新された LAV Filters を組み込んだメディアプレーヤーで再生できます。

EVC と HEVC と VVC と AV1 の比較

よくある質問 (FAQ)

**Q1: MPEG-5 EVC の開発の主な目的は何ですか？ A1: EVC は、予測可能で透明性のあるライセンスとロイヤリティフリーのベースラインプロファイルを備えた次世代ビデオ圧縮を提供するために作られました。

**Q2: EVC のベースラインプロファイルはメインプロファイルとどのように異なりますか？ A2: ベースラインプロファイルは、従来の確立された技術を使用した完全なロイヤリティフリーであり、メインプロファイルは最大の圧縮効率のために切り替え可能な高度なツールを追加します。

**Q3: EVC ビデオのエンコードとデコードに使用されるオープンソースツールは何ですか？ A3: エンコードには XEVE（eXtra-fast Essential Video Encoder）が使用され、デコードには XEVD（eXtra-fast Essential Video Decoder）が使用されます。

**Q4: MPEG-5 EVC は標準的なビデオコンテナ形式でパッケージ化できますか？ A4: はい、EVC ビットストリームは MP4（.mp4）、Matroska（.mkv）、MPEG トランスポートストリームなどの一般的なメディアコンテナ形式にマルチプレックス化できます。

**Q5: EVC の圧縮効率は HEVC（H.265）と比べてどうですか？ A5: メインプロファイルでは、EVC は HEVC と同等の視覚品質を実現し、さらに全体のビットレートを 25%〜30% 削減します。

結論

MPEG-5 Essential Video Coding（EVC）は、これまで次世代コーデックの採用を遅らせてきた商業的・運用上の課題に対処します。ロイヤリティフリーが保証されたベースライン層と、高効率でモジュラーなメインプロファイルを組み合わせることで、EVC は動画ストリーミングサービス、放送事業者、ソフトウェア開発者に対し、技術性能、計算速度、知的財産の透明性の理想的なバランスを提供します。

参考文献

• EVC：MPEG-5 Essential Video Coding（EVC）