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ここで、 Tp
: フレームの露光が開始された時間(VSYNC) |
Mar.18 2007
タイムインサータの故障等により時刻をインポーズできない場合でも、GPS時計の音声信号をビデオに録音しておけば、タイムインサータに劣らない精度で時刻決定をすることができます。以下は、掩蔽同報メールJOINで話題になった内容をまとめたものです。方法を順を追って説明します。
録音されるのは音だけですから、数字が目で見えるようにしておくことは、正確なデータを得るという意味でも、解析を効率的に行うという意味でも大切なことです。1秒の単位（整数）までは、ビデオレコーダー（カムコーダー）で再生しながら現象時刻を読み取っておくと、それ以降の解析作業が効率的に行えます。Limovieは、小数点以下の秒の数字を読み取るために使います。
ソフトウエアとしては、 Area61
DVビデオキャプチャ をお奨めします。フリーソフトです。
http://www.area61.net/support.php
から、上記ソフト名をクリックすると、ダウンロードページになります。
Limovieで音声信号の解析を行うためには、AVI Type2のファイルである必要があります。
(1)
Area61 DVビデオキャプチャ を起動し、AVI-T2を選択する。
(2)
録画ボタン（赤○） → 停止ボタン（黒□）
*
キャプチャ時間は、4分40秒以下にしてください。Type2では、それ以上の長さの画像を扱うことができません。
*
以下の処理のためには、キャプチャ時間は15秒程度あればよいと思いますが、フレームと時刻のタイミングにより異なりますので、用途に合うようにお試しください。
Step 1 音声信号解析グラフの表示
(1) AVIファイルを読み込む
(2) Audio Channel Display ボタンをクリック
(3)
Creating wavfile. From several soconds to several minutes are
required to this processing. Starting this process?
ここで、 はい(Y) をクリック
(4)
WAV-file being create now ... Please wait for a
while
が表示され、しばらくすると、音声波形のグラフが現れる。
(5) ここで、ビデオの再生ボタン(黒三角)を押すと、GPSの音声信号が、グラフに表示され、それが右から左に移動していく。中央の、水色の部分が現在のフレーム。それより右が、「未来」のフレームで、左が「過去」のフレームを表す。
(6) WideからExpandに切り替え、グラフを横方向に拡大する。
(7) 信号が現在のフレームに「かかりはじめた」状態になるよう、コマ送りで調整する。
(8)
Volumeを調整し、振れ幅の最低が、黄色いラインを超えるようにする。
これで、「フレームに占める音声信号の長さの割合(Length/CurrentFrame)」が測れるようになる。
(9)
フレームに占める音声信号の長さの割合(Length/CurrentFrame)
とフレームの「時刻合わせ」
*
次のようにして、正秒の信号が記録されているフレームを時刻の基準にする。
Step 2 高精度な時刻の求め方
(1)
増減光の起こったフレームを探す。
そのフレーム番号を Ne
とする。
(2)
そこから、コマ送りで、（前後どちらでもよい）、次の図のようになっているフレームを探す。
そのフレーム番号を No
とする。
＜注意＞
これから行う時刻決定には、図のように、時刻信号の先頭部のみが現在のフレームにかかっている必要がる。後述するように、信号すべてがフレームに「はまり込んでいる」場合には適用できないので、注意すること。
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ここで、 Tp
: フレームの露光が開始された時間(VSYNC) |
(3)
計算式と導出過程
R
: フレームに占める音声信号の長さの割合(Length/CurrentFrame)
(%) は
R
= S / F * 100
で求められる数値を表す。これより、
S
= F * R / 100 となり、
NTSC(日本のテレビ、ビデオの規格)の場合、
F
= 1 / 29.97 秒 だから、
S
= R / 2997 秒 となる。
同様に、
P
= (100-R) / 2997 秒 となる。
現在のフレームの開始時刻は、信号の始まる
P秒前
だから、
信号の開始時刻を
To とすると、現在のフレームの露光時刻
Tp は、
Tp
= To - P ......................... (i)
「現在のフレームの次のフレーム」の露光開始時刻
Tn は、
Tn
= To + S ......................... (ii)
となる。
これより、現在フレームの露光中央時刻
Tc
は
Tc
= (Tp + Tn) / 2
=
To + (S - P) / 2
=
To + (R/2997 - (100-R)/2997)/2
Tc = To +
(2R-100)/5994 ............. (iii)
以上より、現象時刻
Te は、
Te
= Tc + (Ne - No) / 29.97 .........
(iv)
で求められる。
＊ビデオのフレームレートはきわめて安定しており、できるだけ近くの正秒を基準にすれば、iv式で精度の高い時刻を求めることができる。
例として、次のような場合を考える。
|
*
減光を示すフレーム *
現象時刻から至近の（解析可能な）正秒のフレーム |
【計算】
式 iii
より、
Tc
= To + (2R-100)/5994
= 16.000 + (71.80*2-100)/5994
= 16.007
式 iv
より
Te
= Tc + (Ne - No) / 29.97
= 16.007 + (368-354)/29.97
= 16.007 +
0.467
= 16.474
以上より、現象の記録されたフレームの中央時刻は、
19h23m16.474s(JST)
となる。この時刻を報告に用いる。
* 音声時刻信号の記録精度は、1ミリ秒程度であることが確かめられていることから、小数点以下３桁として計算例を示した。TIViの場合、表示が小数点以下２桁であることから、２桁の計算でよい。
次のように「フレームにはまり込んだ」音声信号、あるいは「信号後半のみがかかったフレーム」の場合は、「時刻合わせ」に使うことができません。別のフレームを探してください。
例２の場合には、コマ戻しして、１つ前のフレームを基準に使えばよいので簡単です。
例１の場合には、1secボタンをクリックして、数秒前に戻る必要があります。
