Äänen ja kuvan tahdistumisesta
Oletusasetuksilla (
http://i.imgur.com/lyoJjRC.png) Virtualdub muuttaa tallennetun äänen nopeutta pitääkseen kuvan ja äänen oikeassa tahdissa. Heikkolaatuisella VHS-materiaalilla kaapattujen kuvaruutujen jitteri (kuvat eivät saavu tasatahtia) aiheuttaa oskillointia Virtuadubin äänen nopeuden säätöön. Virtualdub säätää äänen nopeutta suuremmaksi ja pienemmäksi, vaikka tähän ei olisi tarvetta.
Windowsin ikkunoiden suurentaminen/pienentäminen aiheuttaa viiveen ruutujen vastaanottoon, jonka jälkeen useita ruutuja vastaanotetaan nopeasti peräkkäin. Myös tämä saa Virtuadubin nopeuttamaan ja hidastamaan ääntä. Virtualdub laskee Sync error -arvon, jonka perusteella äänen nopeutta säädetään.
Virtualdubin laskema Sync error kaapattaessa videota VHS-kasetilta.
http://i.imgur.com/gf7qAJ7.png
Sync error, kun Windowsin ikkuna suurennetaan ja pienennetään.
http://i.imgur.com/TM95J6k.png
Kuvan tapauksessa Virtualdub muuttaa äänen nopeutta/korkeutta noin 0,25 puolisävelaskelta (25 senttiä), joka vastaa 1,5 % prosentin muutosta taajuuksissa. Tämä vastaa 1000 Hz:n taajuudella 15 Hz muutosta. Wikipedian artikkelin (
http://en.wikipedia.org/wiki/Cent_%28mu ... perception) mukaan normaali ihminen tunnistaa 25 sentin eron. En tiedä onko tämä merkittävä ero VHS-kaseteilla. Normaalisti taajuusvaihtelu pysyy on alle 6 sentissä. Tällaista eroa ihminen ei Wikipedian artikkelin mukaan pysty havaitsemaan.
Edellisen kuvan Sync error on saatu, kun videolaitteeksi on valittu Blackmagic WDM Capture. Jos videolaitteeksi on valittu Declink Video Capture, Sync error palautuu normaaliksi nopeammin kuin WDM-ajureilla.
Nopeuden säätö ja sen vaatima uudelleennäytteistys aiheuttaa ääneen 1 kHz:n testisignaalilla korvin kuultavaa häiriötä. Ääniesimerkit: Resampling-hairiot1.wav ja Resampling-hairiot1.wav. Häriöt eivät liene merkittäviä VHS-kasettien äänenlaadulle eivätkö erotu, jos ääntä ei kuuntelee hiljaa.
Koska sekä ääni että kuva tallennetaan Intensity Pron kautta (äänen ja kuvan tallentamiseen käytetään samaa kelloa) ja Intensity Pro korvaa pudonneet kuvat mustilla kuvilla, ei äänen nopeuden säätöä luultavasti tarvita. Ilman nopeuden säätöä 1 kHz:n testisignaali tallentuu häiöttä. Esimerkki: No_resampling1.wav . Erillistä äänikorttia käytettäessä nopeuden säätö lienee pakollinen, koska Intensityn ja äänikortin kellot tuskin pysyvät pitkään samassa tahdissa.
Olen käyttänyt Virtualdubissa seuraavia Capture timing -asetuksia (kuva hukassa). Kyseisillä asetuksilla Virtualdub ei muuta äänen nopeutta, mutta näyttää estimaatin äänen ja videon aikaerosta.
TÄSSÄ KOHTAA KÄYTTÖJÄRJESTELMÄ VAIHTUI WINDOWS XP:STÄ WINDOWS 7:AAN.
Windows 7:ssa käytettäessä WDM Capturea kaapatut kuvat saapuvat niin suurella jitterillä, että Virtualdubin äänentahdistuksen säätö lähes sekoaa. Äänen nopeutta muutetaan jatkuvasti. Declink Video Capturella jitteria ei merkistävästi ole ja äänen nopeutta ei säädetä kohtuuttomasti.
Windows 7:ää käytettäessä huomasin vasta asettaa Virtualdubista Capture timing options -valikosta päälle kohdan Use audio timestamps when available. Tämä asetuksella Virtualdubin arvio äänen ja kuvan tahdistusvirheestä pysyi melko stabiilina oli käytössä WDM Capture tai Decklink Video Capture.
Useilla videokaseteilla ääni vaikuttaa toistuvan kuvaa ennen käytti sitten Virtualdubia tai Blackmagic Media Expressiä. Äänen ja kuvan välinen viive vaikuttaa muuttuvan, vaikka kaappaa aina saman kohdan kasetilta. Jos ottaa signaaliketjusta Datavideon TBC-1000-aikavirhekorjaimen pois, kuvan viive pienenee. TBC-1000 näyttäisi aiheuttavan kuvalle viiveen.
Tässä kohtaa päätin, että en pidä Virtualdubissa äänen ja videon tahdistuksen säätöä päällä ja lisään kaappauksen jälkeen varovaisesti noin 25 millisekunnin viiveen äänelle. Yritän tarkistaa videon ja äänen oikeatahtisuuden, jos kaapatussa videossa on selkeitä kohtia, joiden perusteella ajoitus on helppo arvioida.
Datavideo TBC-1000:n aiheuttama viive
Päätin tutkia tarkemmin äänen ja kuvan välisiä viiveitä testivideolla, jonka tein Avisynthillä. Testivideo:
http://www.digivideo.fi/phpbb2/viewtopic.php?t=368656 . Pakkasin testivideon TMPGEncillä ja poltin Nero Video 2014:lla DVD-levylle. Levyn toistin Sonyn Blu-ray-soittimella BDP-S790, jossa on analoginen komposiittilähtö videolle. VHS:n digitoinnissa on käytetty S-Video-liittimiä, mutta nyt, koska Sonyssa ei ole S-Video-liittimiä, viivetestissä on käytetty komposiittiliittimiä.
HUOM! Viibeiden mittaustarkkuus vaihtelee. Alussa muutamissa testeissä tarkkuutena on 0,5 ms, mutta myöhemmin 1 ms.
Testasin viiveitä kahdella eri kokoonpanolla.
Kokoonpano A:
Video: Sony BDP-S790 -> Black Magic Intensity Pro
Audio: Sony BDP-S790 -> Black Magic Intensity Pro
Kokoonpano B:
Video: Sony BDP-S790 -> Datavideo TBC-1000 -> Black Magic Intensity Pro
Audio: Sony BDP-S790 -> Black Magic Intensity Pro
Äänen ja kuvan viiveet kokoonpanolla A ja B (negatiiviset arvot tarkoittavat äänen toistuvan ennen kuvaa):
Kokoonpano:.....A...................B
Mittaus 1: ...... 20 ms ........ -19 ms
Mittaus 2: ...... 20 ms ......... -19 ms
Mittaus 3: ...... 18,5 ms ...... -18,5 ms
Mittaus 4: ...... 18,5 ms ...... -18 ms
Mittaus 5: ...... 18,5 ms ...... -17 ms
Keskiarvo:...... 19,1 ms...... -18,3 ms
Mittausten perusteella Datavideo TBC-1000 aiheuttaa kuvalle noin 37 ms viiveen verrattuna ääneen. Luonnollinen arvaus full frame TBC:n viiveeksi on 40 ms.
Kokoonpanolla A Virtualdubin äänen nopeuden säädöllä viiveeksi tuli noin 28 ms.
Kokeilin varmistaa, että vaikuttaako äänen kierrättäminen Datavideon kautta viiveeseen. Nyt yllättäen ääni olikin noin 12 ms kuvaa jäljessä. Kokeilin uudelleen kokoonpanoa B ja ääni oli edelleen noin 12 ms kuvaa jäljessä. Otin hetkeksi virrat pois Blu-ray-soittimesta ja testasin uudelleen. Nyt ääni oli 4 ms kuvaa jäljessä. Seuraavalla kerralla ääni oli 8 ms jäljessä.
Vanha Premiere 2.0 näytti TMPGEncillä pakatulle testivideolle äänen viiveeksi hieman alle 10 ms.
Tietokone tuli käynnistettyä uudelleen ja otetua Intelin C1E-virransäästöominaisuus pois päältä (suositeltu toimenpide, mutta ei luultavasti vaikuta tässä tilanteessa viiveisiin). Nyt eri kokoonpanoilla seuraavat viivetulokset:
Kokoonpano:......A...................B
Mittaus 1:......... 20 ms ........ -5 ms
Mittaus 2:......... 20 ms ........ -5 ms
Mittaus 3: ........ 18,5 ms ...... -4 ms
Mittaus 4: ........ 18,5 ms ...... -4 ms
Mittaus 5: ........ 20 ms ......... -3,5 ms
Keskiarvo:....... 19,4 ms ....... -4,3 ms
Datavideo TBC-1000:n aiheuttamaksi viiveeksi saatiin nyt noin 24 ms.
HUOM! Nero Video 2014 pakkasi testivideon uudelleen. Uudelleen pakkaus saattoi muuttaa alkuperäistä äänen ja kuvan viivettä.
Viiveen vaihtelu
Käytössö on sama kytkentä kuin edellä kokoonpanossa B (videosignaali kulkee Datavideo TBC-1000:n kautta). Tein tunnin mittaisen version testivideosta ja mittasin äänen sekä kuvan väliset viiveet noin 15 minuutin välein (negatiiviset arvot tarkoittavat äänen toistuvan ennen kuvaa):
Kokoonpano:................B
Mittaus 1 min:........... -26 ms
Mittaus 15 min:.......... -17 ms
Mittaus 30 min:........... -9 ms
Mittaus 45 min:........... 1 ms
Mittaus 58 min:........... 9 ms
Ääni viivästyi tunnin aikana noin 35 ms.
Mittasin viiveet uudelleen 1 ja 58 miinutin kohdalta siten, että minuutin jälkeen kelasin videon 58 minuutin kohdalle. Tällä kertaa viive 1 minuutin kohdalla oli -12 ms ja kelauksen jäleen 58 minuutin kohdalla -11 ms, eli viive ei käytännössä muuttunut.
HUOM! Nero Video 2014 pakkasi testivideon uudelleen. Uudelleen pakkaus saattoi muuttaa alkuperäistä äänen ja kuvan viivettä.
Viiveen vaihtelu 2
Toistetaan viiveen vaihtelu -testi. Tällä kertaa AVS-muotoinen testivideo muutetaan Virtualdubilla pakkaamattomaksi AVI-tiedostoksi, joka pakataan ja poltetaan DVD-levylle käyttäen Nero Video 2014:sta. Negatiiviset arvot tarkoittavat äänen toistuvan ennen kuvaa.
Kokoonpano:.............. B
Mittaus 1 min:............ 0 ms
Mittaus 15 min:.......... 9 ms
Mittaus 16 min.......... -32 ms *)
Mittaus 30 min: ........ -23 ms
Mittaus 45 min:......... -14 ms
Mittaus 58 min:......... -5 ms
*) Kaapatussa videossa esiintyy yksi ylimääräinen kuva, joka koostuu edellisen ja seuraavan kuvan kentistä.
Jos kaapatussa videossa esiintyvä yksi ylimääräinen kuva jätetään laskuista pois, ääni viivästyi noin tunnin aikana 35 ms.
Toistetaan edellinen testi.
Kokoonpano:................B
Mittaus 1 min:............ -13 ms
Mittaus 15 min:.......... -6 ms
Mittaus 30 min: .......... 3 ms
Mittaus 42 min:........... 10 ms
Mittaus 43 min:.......... -30 ms *)
Mittaus 45 min:.......... -29 ms
Mittaus 58 min:........... -21 ms
*) Kaapatussa videossa esiintyy yksi ylimääräinen kuva, joka koostuu edellisen ja seuraavan kuvan kentistä.
Jos kaapatussa videossa esiintyvät yksi ylimääräinen kuva jätetään laskuista pois, ääni viivästyi noin tunnin aikana 32 ms.
Testataan viivettä testivideon alussa peräkkäin useita kertoja kokoonpanoilla A ja B.
Kokoonpano:........A...............B
Testi 1................ 10 ms ...... -4 ms
Testi 2................ 9 ms ....... -3 ms
Testi 3................ 9 ms ....... -10 ms
Testi 4................ 9 ms ........ -8 ms
Testi 4................ 9 ms ........ -6 ms
Keskiarvo .......... 9,2 ms ..... -6,2 ms
Tämän mittauksen mukaa Datalogic TBC-1000 aiheuttaisi noin 15 ms viiveen kuvalle.
Johtuuko äänen viivästyminen Blu-ray-soittimesta vai Black Magicin kortista? Testataan asiaa antamalla Blu-ray-soittimen toistaa testivideoa ja kaappaamalla Blackmagicilla 15 minuutin välein yksittäisiä muutaman minuutin pituisia pätkiä testivideosta. Mikäli soitin ei jätätä ääntä, kaapatuissa videon pätkissä ei esiinny noin 35 millisekuntiin kasvavaa viivettä.
Kokoonpano:..................B
Mittaus 1 min: ............. -7 ms
Mittaus 15 min: ............ 2 ms
Mittaus 30 min: ........... -29 ms
Mittaus 45 min: .......... -20 ms
Mittaus 58 min: ........... -11 ms
Tässäkin testissä ääni viivästyy verrattuna kuvaan. Ilmeisesti myös tässä testissä 15 ja 30 minuutin välissä esiintyi yksi ylimääräinen kuva, joka aiheutti viiveeseen 40 ms hyppäyksen.
Kaapataan koko testivideo yhtäjaksoisesti käyttämällä kokoonpanoa A (ilman Datavideo TBC-1000 -aikavirhekorjainta).
Kokoonpano:.................A
Mittaus 1 min: ............ 9 ms
Mittaus 15 min: .......... 9 ms
Mittaus 16 min: .......... 9 ms
Mittaus 30 min: .......... 9 ms
Mittaus 45 min: .......... 9 ms
Mittaus 58 min: .......... 9 ms
Yllättäen nyt äänen ja kuvan väliset viiveet eivät muutu. Onko viiveongelma Datavideon TBC-1000-aikavirhekorjaimen aiheuttama?
Tutkitaan viiveen vaihtelua tunnin testivideon avulla käyttäen Datavideo TBC-1000:n sijaan Kramer FC-400 -aikavirhekorjainta,
Kokoonpano:...............B
Mittaus 1 min: ........... -13 ms
Mittaus 15 min: ......... -18 ms
Mittaus 30 min: ......... -21 ms
Mittaus 45 min: ......... -25 ms
Mittaus 58 min: ......... -28 ms
Kramer FC-400:lla kuva viivästyi tunnin aikana 15 ms.
Toistetaan testi Kramer FC-400:lla siten, että Blu-ray-soittimen annetaan toistaa kuvaa tunti ennen kuin varsinainen viivetestialoitetaan. Tällä tavalla yritetään saada kaapattua kohta, jossa Kramer FC-400 poistaa videosignaalista yhden kuvan tai kentän.
Kokoonpano: ............. B
Mittaus 1 min: ......... -28 ms
Mittaus 15 min: ....... -31 ms
Mittaus 16 min: ....... -11 ms *)
Mittaus 30 min: ....... -14 ms
Mittaus 45 min: ....... -17 ms
Mittaus 58 min: ....... -20 ms
*) Kaapatusta videosta puuttui noin 16 minuutin kohdalla yksi kenttä. Tämä aiheitti viiveeseen 20 ms hyppäyksen. Yhden kentän siirros aiheuttaa sen, että testivideon progressiivinen kuva hajoaa ajallisesti eri kenttiin. Yhden kentän siirroksen jälkeen kaapattu progressiivinen kuva vaatisi tietokoneella katsottaessa lomituksen poistamisen tai siirroksen kompensoimisen.
Kramer FC-400:lla kuva viivästyi tunnin aikana 12 ms.
Johtopäätöksiä viivetesteistä
Testien perusteella näyttäisi sille, että ilman Datalogicin TBC:tä ääni on 9 ms sekuntia kuvaa jäljessä (soitin? kappauskortti?). TBC aiheuttaa tunnissa noin 35 ms viiveen äänelle. Kun äänen kuvan välinen mitattu viive-ero kasvaa noin 9 - 10 millisekuntiin, TBC lisää yhden ylimääräisen kuvan aiheuttaen viiveissä 40 ms hyppäyksen. TBC pyrkii toistamaan videon kuvia nopeampaan tahtiin kuin Sonyn Blu-ray-soitin. TBC:n aiheuttama viive kuvalle vaihtelisi tällä logiikalla välillä 0 - 40 ms.
Kramer FC-400 vaikuttaisi toistavan videon Blu-ray-soitinta hitaampaan tahtiin. Kuvan viive ei pienene vaan kasvaa kunnes FC-400 poistaa videosta yhden kentän. Viive vaihtelee välillä 0 - 20 ms.
Mikäli viivevirheen suuruuden haluaa minimoida Datalogicin TBC:llä, olisi ääneen lisättävä 20 ms viive. Tällöin äänen viive suhteessa videoon vaihtelisi välillä -20 ms ja 20 ms.
Videoiden ja TBC:n tulisi toistaa kuvia ulostuloon saman kellon mukaisesti, jotta äänen ja kuvan viiveet pysyisivät aina samoina. Itselläni oli alitajunnassa väärä oletus, että TBC synkronoituisi lähdevideon nopeuteen.
Kuinka Blackmagic Intensity Pro mahtaa synkronoida äänen ja kuvan? Jos esimerkiksi kuvia tulee normaalia hitaammalla tai nopeammalla tahdissa, kuinka Intensity Pro huolehtii äänen ja kuvan oikeatahtisuudesta?
Foorumeilla silloin tällöin ehdotetaan kohinan vaimentamiseen ratkaisua, jossa sama video kaapataan useita kertoja ja lopputuloksesta lasketaan keskiarvo. Tällöin satunnaisen kohinan taso pienenee. Tämä tapa ei sellaisenaan toimi, jos TBC lisää tai poistaa kenttiä/kuvia. Poistot ja lisäykset eivät todennäköisesti osu samaan kohtaan.