FFV1 ( FF Video 1の略)[ 1 ]は、ロスレスのフレーム内ビデオ符号化形式です。FFV1は、 Motion JPEG 2000などの他のロスレス保存コーデックと比較して、速度とサイズに関するパフォーマンスが特に優れているため人気があります。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]
エンコーダとデコーダは、2003年6月からFFmpegプロジェクトの無料のオープンソースライブラリlibavcodecの一部となっています。 [ 5 ] FFV1はffdshowとLAVフィルターにも含まれており、[ 6 ]これにより、ビデオコーデックを、Video for Windows(VfW)またはDirectShowを介してシステム全体のコーデックをサポートするMicrosoft Windowsアプリケーションで利用できるようになります。
FFV1はIETFでRFC 9043として標準化されている。[ 7 ]欧州放送連合(EBU)は、ビデオコーデック参照の統合リストの中で、FFV1をコーデックファミリインデックス「31」に挙げている。[ 8 ]
ビデオアーカイブ
デジタルビデオを長期保存するには、持続可能なコンテナ形式とオーディオ/ビデオコーデックが必要です。2013年現在、アーカイブコミュニティでは、デジタルビデオの保存にどのファイル形式またはコーデックを使用すべきかについてコンセンサスが得られていません。[ 9 ]以前に宣言されたエンコードは、Motion JPEG 2000 [ 10 ]と非圧縮ビデオでした。[ 11 ]
FFV1はアーカイブ用エンコーディングとして実用的であることが証明され、米国議会図書館は2014年にこれを保存用エンコーディングの適切な選択肢として検討し始めました。 [ 2 ] [ 12 ]ロスレスJPEG 2000と比較して、FFV1は同等の圧縮率と低い計算要件を特徴としています。2014年現在、FFV1はアーカイブで使用されており、特にコレクションに放送資料があまり含まれておらず、口述歴史などが含まれている場合に多く使用されています。[ 13 ] [ 14 ]
2015年頃から、欧州のPREFORMAプロジェクトは、インターネット技術タスクフォース(IETF)を通じてFFV1の標準化に取り組み始めました。[ 15 ]これは2021年8月にRFC 9043として標準化されました。[ 7 ] PERFORMAプロジェクトはまた、MatroskaコンテナにFFV1の適合性チェッカーを実装しました。[ 16 ] FFV1の標準化計画の詳細[ 17 ]は、MediaArea(MediaInfoの作者)によって、適合性チェックツールMedia CONCHの一部として準備されています。[ 18 ]
また、アメリカ議会図書館[ 12 ] [ 19 ]やニューサウスウェールズ州記録管理局[ 9 ]のサイトでも、動画の長期保存のためのフォーマットオプションとして挙げられている。アメリカ公文書館協会は2014年8月に論文を発表し、動画の保存コーデックとしてはFFV1のみを推奨している。[ 20 ]
アメリカ議会図書館は、FFV1の共通コンテナ形式としてAVIとMatroskaを特定した。 [ 21 ] [ 22 ]
保存コーデックとして使用
ビデオアーカイブ分野では、FFV1への関心が高まっています。[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]企業もFFV1のサポートに乗り出しています。例えば、NOAは2013年7月に自社製品ラインでFFV1をサポートすると発表しました[ 27 ]。また、KEM-Studiotechnikは2013年11月にFFV1出力に対応したフィルムスキャナーを発売しました[ 28 ]。
ニューヨークタイムズマガジンのインタビューで、[ 29 ]議会図書館のバートラム・ライオンズは次のように述べています。
「[...] ビデオの場合、コーデック (視覚データを表現するためにビットをエンコード/デコードする方法。例: ffv1、H.264、Apple ProRes) に関しては多くの選択肢があります [...]」
2013年1月、アーカイブコーデックとしてのFFV1の使用と採用の可能性がPrestoCentreの[ 30 ] AV Insider誌で取り上げられました。[ 31 ]
「FFV1 には多くの有益な技術的特徴がありますが [...]、JPEG2000 などの代替規格と比較すると採用率は比較的低いです。 [...] しかし、あまり長く躊躇すると、FFV1 の地位が永続化するだけです。
ArchivematicaとAustrian MediathekがFFV1を積極的に推進し、他の団体と共に採用することで、この悪循環を打破できるかもしれません。これは、より広範な採用、共同開発、商用製品への組み込み、そしてコミュニティにとってのその他多くのメリットという好循環につながる可能性があります。
ベルギーの「デジタル遺産の専門センター」であるPACKEDは、アーカイブ用のビデオフォーマットに関する記事の中で次のように述べています。[ 32 ]
「このリストから独自のコーデックを削除すると、残るのはほんのわずかです。[...] つまり、ロスレス コーデックの使用を希望する文化遺産機関には、基本的に Jpeg2000 と FFV1 の 2 つの選択肢しか残されません。」
2015年、国際テレビアーカイブ連盟(FIAT/IFTA)は、毎年開催される世界会議の発表募集の中でFFV1に明示的に言及し、「FFV1は新しいJPEG2000か?」と問いかけました。[ 33 ]また、「保存のためのFFV1」と題したワークショップも開催されます。[ 34 ]
FFV1を使用していることが知られている機関のリスト
- オーストリア
- オーストラリア
- ベルギー
- meemoo(フランダース国立公文書館)は2020年6月、文化遺産分野の資料のデジタル化プロジェクトで得られたMXFでラップされたJPEG2000ファイルを、MKVでラップされたFFV1ファイルにトランスコードおよび再ラップする大規模な作業を開始すると発表しました。2019年には、DV、DVCAM、DVCPROカセットの移行プロジェクトのメザニンフォーマットとしてMKV-FFV1を使用することをすでに発表していました
- カナダ
- フランス
- ドイツ
- アイルランド
- スロバキア
- スロベニア
- スイス
- アラブ首長国連邦
- シャルジャ・メディア・コーポレーション(SMC)。[ 46 ]
- イギリス
- アメリカ合衆国
開発と改良
オーストリア・メディアテークは、アーカイブに適した大量のビデオデジタル化のためのフリーソフトウェアソリューションであるDVA-Professionも開発しました。これは、ワークフロー全体を通して、トランスコードなしでビデオエンコーディングとして主にFFV1を使用しています。[ 52 ]さらに、Michael Niedermayer ( FFmpeg )、Peter Bubestinger-Steindl、Dave Riceと共同で「FFV1.3」(FFV1のバージョン3)の開発を開始しました。下記の#バージョンを参照してください。[ 53 ]
FFV1をサポートするアプリケーション
ネイティブまたはコーデックパッケージをインストールすることで、FFV1ビデオファイルの読み取りおよび/または書き込みが可能なアプリケーションのリストを以下に示します
「-」マークが付いているエントリは、通常、エンコードまたはデコードのいずれかのみをサポートすることを意味します。
「組み込み」とは、アプリケーションが追加のコーデックパッケージをインストールすることなくFFV1を処理できることを意味します。FFV1サポートを標準装備したアプリケーションは、通常、FFmpegまたはLibavのライブラリを使用してFFV1を処理できます。
リストはまだ完全ではありませんが、今後追加されていく予定です。
圧縮の詳細
FFV1は厳密にはイントラフレーム形式ではありません。フレーム間予測を使用していないにもかかわらず、コンテキストモデルは複数のフレームにわたって適応できます。コンテキストテーブルのサイズが非常に大きいため、圧縮には有効ですが、無効にしてエンコーダに厳密にイントラフレームのビットストリームを生成させることもできます。FFV1の後のバージョン(バージョン2、3)では圧縮率が低下する傾向があるため[ 66 ]、将来的には「1」より大きいGOPサイズの使用はなくなる可能性があります
予測プロセス
フレームのプログレッシブスキャン中、現在のピクセルと、隣接するピクセルから判断した予測値との差がエントロピー符号化プロセスに送られます。予測は次のように行われます
- 予測= 中央値(上、左、上+左-上左)
3番目の値Top + Left - TopLeft は、実質的には「上」予測子を現在のサンプルと左のサンプルに適用し、続いて左予測子を上予測子の予測残差に適用するのと同等です。勾配法とも呼ばれるこの手法は、水平方向と垂直方向の両方の冗長性を利用します。つまり、簡単に言えば、予測値は上、左、勾配予測法の中央値となります。性能向上と簡略化のため、特殊なケースを回避するために、フレームのエッジはゼロであると仮定します。エンコードとデコードにおける予測は、リングバッファを用いて管理されます。[ 67 ]
エントロピー符号化プロセス
残差は、ゴロム・ライス符号化[ 68 ]または範囲符号化のいずれかを用いて符号化される。どちらの手法も非常に大きなコンテキストモデルを使用する。「小さい」コンテキストモデルでは、隣接する( Left − TopLeft )、(TopLeft-Top)、(Top − TopRight) の値に基づいて、(11×11×11+1)/2=666 個のコンテキストが使用される。「大きい」コンテキストモデルでは、前と同じ値に加えて、(TopTop − Top) と( LeftLeft − Left )の値も使用して、(11×11×5×5×5+1)/2=7563 個のコンテキストが使用される。ここで、 TopTopは現在の値から垂直に2つ上のピクセル、LeftLeftは現在の値から2つ左のピクセルである。範囲符号化では、各「コンテキスト」には実際には32個のサブコンテキストがあり、各残差の符号化の様々な部分に使用されるため、「大きい」モデルでは合計242,016個のコンテキストとなる。
FFV1の初期の実験バージョンではH.264のCABAC算術符号化器が使用されていましたが、特許/ロイヤリティの状況が不確実であったことと、パフォーマンスがわずかに劣っていたため、CABACは範囲符号化に置き換えられました。[ 69 ]
ステータス
2006年4月16日、Michael Niedermayerによるコミットメッセージで、FFV1(バージョン1)のビットストリームが凍結されていることが確認されました。[ 70 ]
「ffv1とffvhuffは長い間変更されておらず、私の警告から1か月以内に誰も変更を提案しなかったため、これらは正式に実験的なものではなくなり、将来的には現在のffv1/ffvhuffでエンコードされたファイルのデコード可能性を保証します。」
バージョン
- バージョン1 (FFV1.1)
- バージョン1のビットストリームは凍結されており、2006年4月以降、実稼働環境での使用に安定していると見なされています。[ 70 ]
- ソースコード内の「実験的」という注釈は当時見落とされ、2010年3月に削除されました。[ 71 ]
- バージョン2 (FFV1.2)
- バージョン2は公式にリリースされなかった中間バージョンであり、本番環境では使用しないでください
- バージョン3 (FFV1.3)
- バージョン3のビットストリームは2013年8月3日から凍結されています。[ 72 ]このバージョンが本番環境での使用向けに正式にリリースされたことを示す最終コミットは、2013年8月26日でした。[ 53 ]
- FFV1.3には、マルチスレッドエンコード/デコードのサポート、CRCチェックサムによるエラー耐性と整合性検証、ディスプレイアスペクト比(DAR)とフィールドオーダーの保存などの改良と新機能が含まれています。1年以上にわたってテストされ[ 73 ]、2013年8月に正式に安定版としてリリースされました[ 53 ]。
- 2016年8月には、リファレンスコーデックにRGBの48ビット/16bpc(=コンポーネントあたりのビット数)のサポートが追加されました。 [ 74 ]それ以前は、FFV1の16bpcはYCbCrでのみサポートされており、RGBは14bpcに制限されていました。
- 2017 年現在、Windows 用の FFV1.3 の VFW マルチスレッド エンコーダーはまだ存在しません。FFdshow は、単一の CPU コアで FFV1.1 ストリームのみをエンコードできます。
- バージョン4 (FFV1.4)
- FFV1.3以降の改良は現在進行中であり、IETF「CELLAR」メーリングリストで議論されています。[ 75 ]
- カラー処理、特に非線形/対数カラースペースの追加サポートが計画されています。
- ドラフト標準はGitHub [ 1 ]とIETF Datatracker [ 76 ]でホストされています。
ドキュメント
現在の正式なドキュメントは2012年4月に開始され、2015年まで非常に基本的な状態にありました。[ 77 ] 2015年には、IETF標準化プロセスの一環として、 CELLARワーキンググループ がMichael Niedermayerとの緊密な協力の下、ドキュメントの改善とレビューを行いました。[ 1 ]
参照
参考文献
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外部リンク
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