ビット深度(色深度)とは?10bit・24bit・30bitなどの違い【動画】

ビット深度

動画における「ビット深度」(色深度)の意味などについて簡単に紹介します。

音声における「ビット深度」とは意味が異なるので注意。(音声における「ビット深度」は、サンプリング1つ当りに割り当てるデータの量のことを指します)
音声における「ビット深度」と混同したくない時は、「色深度」という言葉を使います
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ビット深度とは?

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動画における「ビット深度」とは、「1ピクセル当りに割り当てるデータ量の事」です。

※「ビット深度」「色深度」「ピクセル深度」などは全て同じ意味です

例えば、「ビット深度」が「24bit」の場合は、1ピクセルに24bit(3byte)割り当てられているという事を表しています。

また、「ビット深度」は、「bpp(bits per pixel)」という単位で表します。(参考:色深度 – Wikipedia

※「1ピクセルに24bit」=「24bpp」

ファイルサイズの計算

30fpsイメージ

例えば、

  • ビット深度:24bit
  • 解像度:1920×1080

な動画の場合、

1920px ✕ 1080px ✕ 24bit = 49766400bit = 6220800byte ≒ 6.2MB

となり、1フレーム当り6.2MBという巨大サイズになるということが分かります。
(30fpsで1分の動画の場合、6.2MB/frame✕30frame/s✕60s≒11GBになる)

ちなみに、これが俗にいう「非圧縮動画(RGB24)」です。

色空間による違い

450px-YUV_UV_plane.svg
引用:YUV – Wikipedia

同じ「24bit」と言っても、色空間によって割り当て方が異なります。

例えば、

  • RGBの場合は、R,G,Bのそれぞれに8bitずつ割り当てます
  • YUV(YCbCr)の場合は、Y,U,Vにそれぞれ8bitを割り当てます

という感じです。

また、YUVの場合は、”サンプル比”によって割り当てられるビット数が変わります。

※正確にはYUVじゃなくて、YCbCrと表すのが正解ですが、なぜかパソコンの世界ではYUVと呼ぶのが一般的なので、YUVと呼ぶことにします

YUVの場合は”実効ビット”になる

YUVの場合は、フォーマットによって”サンプル比”が異なるので、輝度や色差の取り方が異なってきます。

例えば、24bppな場合、

  • 「YUV444」だと、Y,U,Vをそれぞれ8bitずつ取ります
  • 「YUV420」だと、Yはそれぞれ8bitずつ取りますが、U,Vは8bitを共有します

という風になります。

なので、「YUV420」の場合は、実質的な1つ当りのビット数は「12bit」になる事が分かります。

この時の「実質的な1ピクセル当りのビット数」の事を”実効ビット”と呼びます。(「YUV420」の場合は「12bit」)

この事から、「YUV444」と「YUV420」では、ファイルサイズに約2倍の差が生まれるという事が分かります。(実際にはコーデックを使用して圧縮されるのでそこまで差は生まれませんが)

※YUVなどの意味がわからない人は、以下ページが非常に参考になると思います。
参考カラーフォーマットのナゾ
参考YUVフォーマット及び YUVとRGBの変換

動画でよく使われるビット深度

一般的に動画で使用されるビット深度は、「24bit」です。

私達が普段観ている、

  • 地上デジタル放送
  • BS/CS放送
  • Youtube
  • ニコニコ動画
  • ・・etc

などは全て24bitです。

私達が普段使用するエンコーダーなども全て24bitでエンコードするようになっています。(設定上は表示されていませんが)

「普段観ている動画は全て24bitなんだ!」という認識で良いと思います。

色数の違い

例えば、RGBで24bppの場合、R,G,Bにそれぞれ8bitずつ割り当てられます。

8bitという事は、10進数で言うと「256」です。

つまり、R,G,Bのそれぞれで「256色」を表現出来るという事が分かります。

更にR,G,Bのそれぞれの組み合わせた数だけ、色の組み合わせがあるので、

256色 ✕ 256色 ✕ 256色 = 16777216色 ≒ 1677万色

となり、(24bitの場合)合計1677万色表現出来るという事が分かります。

※ちなみに、一般的なパソコンのディスプレイの”最大表示色”も、大体が1677万色です。
screenshot_2971
私が使用しているディスプレイ(参考):DIOS-MF241XB 仕様 | ワイドモデル | IODATA アイ・オー・データ機器

自分の使用しているパソコンのディスプレイの仕様を見れば分かると思いますが、恐らく1677万色です。

つまり、私達が普段観ている動画も24bppなので「1677万色」、私達が使用しているディスプレイの最大表示色も「1677万色」という事です。

画質の比較

24bitくらいまでは、画質の違いは割と視認出来ます。

2_bit 4_bit 8_bit Truecolor
▲2bit ▲4bit ▲8bit ▲24bit

引用:色深度 – Wikipedia

例えば、x264のエンコーダーなどでは、30bit(各10bit)の「high bit-depth」なる設定で、24bit以上でエンコード出来たりしますが、24bitとの差は殆ど識別できません。
x264_high bit-depth
AviUtlx264guiExの場合

確か(どこで見たのかは忘れましたが)「人間が視認出来るのはせいぜい24bitくらいないので、30bitなんて有ってもムダだよ」みたいな記述を見た気がします(もしかしたら勘違いかもしれませんが)

更に、(先述したように)そもそも殆どのPCディスプレイでは「1677万色(24bit)」までしか表現出来ません。
なので、殆どのパソコン環境では、30bitと24bitを見分ける事は(物理的に)不可能です。

ただ、「アニメ」や「映画」など「元々24bit以上で撮影された映像」の場合、30bit(各10bit)でエンコードする事で、色関係のフィルタ効果が滑らかに適用されるようになるので、結果的にバンディング(色が連続部分で起きるノイズ)が軽減され、画質は良くなる傾向になります。

▼あるアニメを24bitと30bitでエンコードして、同じフレームの同じ部分を切り取った画像(元のフレームはコレ
 8bit--  10bit--
▲24bit
(30bitと比較して、バンディングが顕著に発生している事が分かる)
▲30bit

なので、「全く意味が無い」というわけでも有りません。(ですが、動画オタクの人以外は恐らく見分けられません)

また、当たり前ですが、24bit以上に対応している液晶テレビ等の場合は、24bit以上を表示出来ます。

呼び名

良く使用するビット深度(色深度)には、名前が付けられています。

  • 16bpp(65,536色):ハイカラー
  • 24bpp(16,777,216色):フルカラー
  • 32bpp(16,777,216色+αチャネル):トゥルーカラー
  • 48bpp( 281,474,976,710,656色):ディープカラー

参考色深度とは|color depth – 意味/定義 : IT用語辞典

動画のビット深度の確認方法

MediaInfoなどの動画識別ソフトなどを使用すれば、動画のビット深度を簡単に調べる事が出来ます。

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▲この場合の8bitというのは、Y,U,Vそれぞれに割り当てられるビット数のことです。
なので、ビット深度は24bppです(ただし、実効ビットはYUV420なので12bitです)

まとめ

・ビット深度(色深度):1ピクセル当りのデータ量のこと

・ビット深度(色深度)が高いほど、表せる色が増える(=結果的に高画質になる)

・ほとんどの動画のビット深度(色深度)は、24bpp

このページの情報は以上です。

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