アスペクト比とピクセル（2004/02/08更新）


　　地上波を720×480でキャプチャし、PC上でそのまま720×480で再生すると横に伸びた映像になっていると思います。
　　MPEG2などは、「アスペクト比」を適用することで、PCでも正しい縦横比で映像を扱う事が出来ます。
　　そういった映像の縦横比をどのように扱うのかを紹介します。


　　1、720×480ピクセルでキャプチャをしたり、720×480ピクセルのDVD-Videoがある理由

　　キャプチャカードはITU-R BT.601という、アナログ信号をデジタル化データ化するときの「国際規格」を基に作られています。
　　その規格（ルール）では、水平有効サンプル数（ピクセル数）が720と決められています。
　　垂直サンプル数は、NTSCとPALで異なり、同じNTSCであっても国によって異なるためにITU-R BT.601では決められていません。
　　基本的に無圧縮系の垂直サンプル数は486本ですが、
　　インターレースMPEG2などのDCT圧縮が必要なものは、16の倍数単位でピクセル数を扱う必要があるため、
　　垂直サンプルは、486サンプル中の16の倍数である480サンプル（ピクセル）を扱うことになっています。（6ピクセル分切捨て）
　　この2つのルールによりキャプチャカードは、720×480の画素でキャプチャするのが標準になっています。

　　逆に、DVD-Videoの規格では縦解像度が480ピクセルと固定されており、その時に4:3を保つには、
　　704のサンプル数が必要です。しかし、実際は704より外にも映像が存在できます。（もちろん存在しなくてもOK）
　　そのために、DVD-VideoのD1サイズは720×480で通用するわけです。

　　もっと詳しく：NTSC信号（アナログ）をITU-R BT.601で定められているドットクロック13.5MHzで完全にサンプリングしたとすると、
　　横858ピクセルになります（13500k/15.734k≒858）。しかし、NTSC信号は水平ブランキング期間（無効領域）があるために、
　　実際に映像が取り出せるのは約711ピクセルです。またNTSC（アナログ）で、実際に映像が存在する垂直ピクセル数は485です。
　　この711×485を4:3の比率にするのが正しく、その時のピクセルの比率が0.909:1となります。
　　DVD-Videoの場合は水平サンプル数ではなく「垂直サンプル数が480」と規定されています。
　　上の0.909:1というピクセル比率を適応して4:3にすると必要サンプル数は704となります。（1/0.909×4/3×480≒704）
　　ただし、720×480でキャプチャしたものは711サンプル有効なものがあり、
　　DVD-Videoを720×480で作るならピクセル比は同じなので、704より外にデータが存在しても良い事になります。
　　そのNTSCをデジタル化したときにできる約7ピクセルの画素をデータとして保持する720×480のDVD-Videoも、
　　4:3のピクセル比は704×480の有効領域内で成立します。


　　2、アスペクト比が無いAVIの縦横比を保存する方法

　　MPEGと違いAVIをPCで再生するとアスペクト比が適応されず、720×480でも横に伸びたままになります。
　　これを回避するには、「垂直サンプル数（ピクセル数）」が480を固定して4:3を実現する、640×480のAVIにすればよいわけです。
　　ただし、上にも述べたとおり、「垂直サンプル数」を480で固定する時は、704のサンプル数を参照する必要があり、
　　720×480でキャプチャした場合は、縦480で固定すると左右8ドットずつ削り704サンプルにしてから、
　　704→640へリサイズ（縮小）する必要があります。また、ドットクロック13.5MHzで704×480でキャプチャできる場合は、
　　すでに704サンプルであるために、そのまま横方向のみ640へリサイズすれば正しい比率となります。
　　また、480×360、320×240にする場合も、704×480から直接リサイズをすればよいと思われます。


　　3、DVD-VideoをNTSCキャプチャソースから4:3の比率を守って作る場合

　　ドットクロック13.5MHzのキャプチャカードで横704、縦480サンプリングでキャプチャすると、
　　それがそのまま4:3の比率で何も考えずにDVD-Video化できます。
　　また、上でも述べた通り、720×480でキャプチャそのまま720×480でアスペクト比4:3の
　　DVD-Video用MPEG2にすることもできますし、左右8ずつ削って704×480にして再エンコードすれば、
　　704×480のDVD-Videoを作る事も可能となります。

　　同様に、HalfD1（352×480）のMPEG2にする場合は704/2=352を成立させるようにリサイズし、
　　アスペクト比4:3を適用すれば、正しい比率でTVやPCで見ることが出来ます。
　　もちろん、ドットクロック13.5MHzのキャプチャカードでHalfD1サイズでキャプチャしてもOKです。

　　Full D-1: 720x480 NTSC
　　Cropped D-1: 704x480 NTSC
　　Half（1/2) D-1: 352x480 NTSC
　　SIF (Standard Interface Format): 352x240 NTSC
　　この4つのタイプのDVD-Video規格のMPEG2はITU-R BT.601で決められたドットクロック13.5MHzなら、
　　どれでも簡単にできるということを覚えておいてください。
　　注意：SIFにフィールドや24fps化が適応できるのか調査中です。アスペクト比は4:3は適応していました。

　　フロントエンドに読み込ませる場合は、アスペクト比を適用せず、720×480、704×480などのキャプチャしたままの
　　ピクセル1:1で読み込ませると扱いやすくなります。


　　4、問題点など

　　MPEG2再生の時PCのMPEG2プレーヤーでは、720×480を左右8ドットずつ削って704×528で再生できないものがあること。
　　ドットクロック14.31818MHz系のキャプチャカードでは、どんな解像度でも4:3にする必要があること。
　　もちろん、14.31818MHz系のキャプチャカードでは、16:9のスクイーズである場合も削らずに16:9にする必要があること。


　　参考になるURL

　　まるも製作所「ITU-R BT.601 について」

　　2chねるDTV板「アスペクト比」スレッド


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