Google Cloud Platform Japan Blog
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「動き補償」技術と Google Cloud Platform でより高品質、高速なビデオ トランス コーディングを実現
2015年4月20日月曜日
* この投稿は、米国時間 4 月 9 日、
ゲストの Panda のディレクターである Ed Byrne 氏によって投稿されたもの
の抄訳です。
Panda はクラウドベースのビデオ トランスコーディング プラットフォーム です。Panda が Google Cloud Platform を使用している詳細については
ケーススタディ ビデオ
をご覧ください。
Panda
は、作成したビデオをさまざまなモバイル機器の画面サイズに合わせて複数のフォーマットで簡単にエンコードできるようにするサービスです。しかし、利用者へ超高速で高品質ビデオを提供するのは容易なことではありません。特に、エンジニアがインフラにも対処しなければならない場合にはならさらです。
Live Migration
や
Autoscaler
などの Google Cloud Platform 機能を利用することによって、開発者に対するインフラ維持の負担を半分に減らすことができました。
より多くのリソースを技術革新に向けることによって、我々は顧客にフォーカスでき、Panda の機能を強化しての新しく強化された機能によって顧客のエクスペリンスを改善できます。実際、Google Cloud Platform にインフラ基盤を任せているため、動き補償技術による独自のフレームレート変換を開発することができました。利用者からも高い満足度を得ているので、今回この動作の仕組みを公表することにしました。
動き補償とは
動き補償はもともとビデオ圧縮のために使われていた技術であり、現在はほぼすべてのビデオコーデックで使われています。この技術の開発者らは、隣接するフレームが通常は(シーンの変更を除いて)あまり異なっていないことに気づき、その事実に基づいて、個別に各フレームを圧縮するよりも良好な結果が得られる符号化スキームを開発しました。要するに、動き補償を用いた圧縮は、フレーム間で起きる変化を検出し、その情報を使ってより効率的な符号化を実現するのです。 次のような 2 つのフレームがあると考えてください。
左側の Panda が
Panda が右側に
ここで、動き補償アルゴリズムは、両方のフレームに同じパンダがあって、位置だけが異なる、という事を検出します。
動き補償の第一段階;動き検出
圧縮するのに同じパンダを二度も格納したいと考えるでしょうか。この点に着眼することによって実現したのが、動き補償を用いた圧縮が実行することなのです。パンダは一度しか格納せず(通常はフレーム #1 全体を格納します)、動きについての情報を新たに追加します。そうすると、デコンプレッサはこの情報を使用して、残りの情報(フレーム #1 をベースにしたフレーム #2)を組み立てることができます。
以上が概要ですが、実際には上記の例のようにスムーズにいくわけではありません。オブジェクトが同じということはほとんどありませんし、通常はいくらか歪みや非線形変換が生じます。動きのスキャンは計算量が非常に多いので、探索空間を制限したりコードを最適化したりしなければなりませんし、アセンブリを手で書くことさえする必要もあります。
動き補償によるフレームレート変換
動き補償はフレームレート変換にも使用することができ、めざましい結果をもたらすことが大いにあります。
説明のため、さきほどの移動するパンダの例に戻りましょう。フレームレートを、毎秒 2 フレーム(FPS)から 3 FPS に変更したいとしましょう。ビデオ速度を維持するために、各フレームは短い時間(0.5 秒に対して 0.33 秒)だけ画面に表示されます。
フレーム数を増やす 1 つの方法は、フレームを重複させて 3 FPS にすることがありますが、品質が低下してしまいます。ご覧のように、フレーム #1 が重複しています。
フレームを複製することで2 FPSから3 FPSへコンバート
このように、出力が 3 フレーム、入力が 2 フレームありますが、その効果は視覚的に魅力があるとはいえません。人間にとって自然に見えるようなフレームを最初の 2 つのフレーム間に挿入することが必要です。つまり、真ん中にパンダを置く必要があります。これが、動き補償が扱う仕事、つまり動きの検出ですが、この技術を圧縮のために使用するのではなく、収集した情報に基づいて新しいフレームを作成することに利用するのです。その様子を次に示します。
動き補償で 2 FPS から 3 FPS にコンバート:Panda が中央に!
新しいフレームを作って、真ん中にパンダを置いたことに注意してください。
Google Compute Engine
などの Google Cloud Platform 製品によって、エンコーディングのパフォーマンスを 30 % 向上させるだけでなく、インフラ基盤から、利用者のイノベーションを促進することへとフォーカスをシフトさせることができました。その際、
継続割引
を利用することができるため、結果的に契約や予備キャパシティへの署名に煩わされることなくインフラコストを引き下げることができました。またビデオファイルは非常に大きく、頻繁に移動する必要がありますが、Google が持つネットワークのパフォーマンスが助けとなります。我々が Cloud Platform をどう使用しているかについては
こちらのビデオ
をご覧ください。
Panda
は、技術者やデジタル コンテンツ プロバイダーが集う世界最大の集会の一つである、
NAB show
に今年参加します。2 階南側のホールにある StudioXperience エリア、SU621 の中で Filepicker と一緒に展示する予定です。
- Posted by Google Cloud Platform Team
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