８Ｋは無線で伝送可能か？

前回、４Ｋ、８Ｋといった解像度のコラムを書きましたが、２０１６年８月にはＢＳ放送による４Ｋ・８Ｋ試験放送が始まり、２０１８年１２月には本放送いわゆる「新４Ｋ８Ｋ衛星放送」がスタートしました。

ところで、皆さんのご家庭ではどのような回線でインターネットを利用されているでしょうか？今では、光ファイバー（ＦＴＴＨ：Ｆｉｂｅｒ　Ｔｏ　Ｔｈｅ　Ｈｏｍｅ）を利用して、下り最大２Ｇｂｐｓのサービスも提供されています。あるいは、スマートフォンも十分高速になったので、固定回線はもう必要ないという方もいらっしゃるかもしれません。しかしながら、スマートフォンでは、データ通信量の上限が３ＧＢ／月や８ＧＢ／月などと決まっています。動画が高画質になるのは良いのですが、当然データ通信量も増えてしまいます。将来的に８Ｋのコンテンツが広まったとして、一体どれくらいの通信速度が必要なのか考えてみようというのが今回のテーマです。

その前に、ビット（小文字のｂ）とバイト（大文字のＢ）の違いを確認しておきましょう。ビットは、いわゆるデジタルの０か１かの違いを表す最小単位です。つまり、１ビットで０と１の２通りの数を表現できます。１バイト＝８ビットは、コンピューターが扱いやすい８ビットの集まりを一塊（一噛み）として表現したものです。ダウンロード容量やＨＤＤやフラッシュメモリーなどのメディア容量には、バイトが使われていますが、先程の通信サービスの回線速度にはｂｐｓ（ビットパーセカンド：１秒間に何ビット伝送できるか）のようにビットが使われていますので注意が必要です。

続いて、通信速度とデータ容量とダウンロード時間の関係についても、おさらいしておきます。
一般的な例でいうと、１０Ｍｂｐｓ（１０００００００ｂｐｓ）の通信速度なら、データ容量１ＧＢ（１０００００００００Ｂ＝８０００００００００ｂｉｔ）の映画をダウンロードするのに、８０００００００００／１０００００００＝８００ｓかかります。ざっと、１３、４分といったところでしょうか？

さて、本題の８Ｋのストリーミング配信に必要な通信速度についてです。
動画は音声と映像のデータですが、映像データにくらべて音声データは無視できるほど小さいので、映像データのみを考慮します。すると、映像データの通信速度は、

１画素のデータ容量 × 画素数 × １秒間に送る画像の数

となります。

まず、１画素のデータ容量ですが、赤緑青（ＲＧＢ）の３色で、各色をフルカラー２５６段階（８ｂｉｔ）で表現すると、２５６×２５６×２５６＝１６７７万７２１６通り（２４ｂｉｔ）になります。

次に、画素数ですが、前回のコラムで書いたように、８Ｋの画素数は、７６８０×４３２０＝３３１７７６００になります。

最後に、１秒間に送る画像の数、つまりはフレームレートですが、３０ｆｐｓや６０ｆｐｓが一般的です。どうやら８Ｋでは１２０ｆｐｓも目指して開発されているようですが、ここでは最低限の３０ｆｐｓとしましょう。

以上より、８Ｋを圧縮技術なしでストリーミング配信するためには

２４ｂｉｔ × ３３１７７６００ × ３０ｆｐｓ ＝ ２４Ｇｂｐｓ（約２４０００００００００ｂｐｓ）

が必要となります。しかしながら、実際には、Ｈ．２６４などの優れた圧縮技術を用いて、データ容量を１／１５０程度まで圧縮することができます。さらに、最新のＨ．２６５（ＨＥＶＣ）を用いた場合、もう半分まで圧縮が可能となります。

結局、Ｈ．２６４を用いた場合１６０Ｍｂｐｓ（約１６０００００００ｂｐｓ）、Ｈ．２６５を用いた場合８０Ｍｂｐｓ（約８０００００００ｂｐｓ）まで速度が下げられます。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B9%E3%83%BC%E3%83%91%E3%83%BC%E3%83%8F%E3%82%A4%E3%83%93%E3%82%B8%E3%83%A7%E3%83%B3

ここで、１６０Ｍｂｐｓ、８０Ｍｂｐｓという通信速度は、国内のスマートフォンのＬＴＥの速度くらいです。
https://www.nttdocomo.co.jp/support/area/effective_speed/
http://www.au.kddi.com/mobile/area/effective-speed/

つまり、結論はデータ通信量の上限さえ無ければ、現行のスマートフォンのＬＴＥの通信速度でも８Ｋが視聴できるということです。８Ｋは、そもそも衛星放送のＢＳで放送されるものですから、無線で実現可能な速度で無ければおかしいですね。