身近な電気の探検隊〜セキュリティ機器

監視カメラの目となっているのが、CCD（Charge Coupled Device）という電化結合素子です。これは人間の眼の網膜に相当する「フォトダイオード」が集まった半導体素子のこと。ビデオカメラやデジカメのほか、スキャナ、ファクシミリ、内視鏡などに広く利用されています。

ダイオードといえば、電源を入れると赤や青、緑などに点灯する発光ダイオード（LED）がよく知られていますが、CCDのダイオードはこれとは逆に、光を受けると電気を発生する仕組みになっています。

レンズから入射した光は、プリズムとフィルターを通して光の3原色――R（赤）、G（緑）、B（青）に分けられ、それぞれの色信号（光の強弱）がCCDによって電気信号（電気の大小）に変換。こうしてCCDに投影された光の像は、映像信号に置き換えられるわけです。

このとき、3原色成分の電気信号は、初めはアナログ信号ですが、標本化（サンプリング）→量子化（ステップ化）→符号化というお馴染みのデジタル化プロセスを経て、デジタル信号に変換され、加工・処理しやすく置き換えられます。

デジタル信号への変換

●レンズに入光した色信号は３つのCCDによって色の３原色の電気信号に置き換えられます。

●１つの原色に１つのCCDを割り当てる「３CCD方式」は、１つのCCDで3原色を取り出す「単板式」に比べ、微妙な色合いを忠実に再現でき、立体感や奥行き感も高く、より再現性の高い画像が得られます。

デジタル化された映像の電気信号は、さらに圧縮され、効率よくデジタルレコーダーなどの記録機器に録画します。画像圧縮といえば、皆さんよくご存知なのがデジカメで使われているJPEG圧縮ですね。監視カメラでもJPEG方式のほか、Wavelet方式、MPEG方式が３大主流となっており、そのほか、これらをベースにした各メーカー独自の圧縮方式が採用されています。

JPEG（ジェイペグ）
Joint Photographic Experts Group の略で、80年代に生まれた静止画像データの圧縮方式のひとつ。監視カメラで使用されるJPRGは、基本的にはデジカメに用いられているJPEGファイルを、コマごとに連番で並べたM-JPEGです。

Wavelet（ウェイブレット）
Waveletは1990年代後半から、防犯監視用ビデオディスクレコーダーや医療映像解析機、映画館のデジタル上映設備などに普及し始めた方式です。

MPEG（エムペグ）
Moving Picture Experts Group の略で、MPEG2やMPEG4などの規格があり、DVDやインターネットストリーミングなどで広く使われている方式です。再生品質はMPEG-1がVTR並み、MPEG-2がハイビジョンテレビ並みだといわれています。

ここでは、MPEG-2の圧縮方法を簡単にご紹介しましょう。MPEG-2では、1画面（1フレーム）の特徴や前後の画面を分析判断し、ムダな情報を省いて効率よく信号処理します。そして、人間の目には省いたことがわからないようなスムーズな映像にしています。

MPEG-2の圧縮方法(概念図)