[UFOCaptureにおける時刻精度]

UFOCaptureにおけるスーパーインポーズ時刻は次の要因によって決まります。

1. パソコンのクロックの時刻精度
2. ドライバおよびUFOCapture内での遅延
3. カメラによる遅延

1.パソコンのクロックの時刻精度

• Windowsパソコンはマルチメディアタイマーという100ns単位の時計をハードウェアで備えています。
• この時計は1日で1〜数秒程度の誤差を発生するのが普通です。
• NTPやGPSにより、この時計を定期間隔で補正することにより、精度を上げることができます。
• 経験では10分毎に補正すると100msec, 1分毎に補正すると10msec, 5秒毎に補正すると1ms以下にすることができます。
• Windows Xpではシステムが定期的に補正するサービスがデフォルトで動いており、これは精度が低く、数100msecの誤差がある場合があります。
• NTPソフトやGPSなどで能動的に時刻を補正している場合にはWindows Time というサービスを無効設定する必要があります。

2.ドライバおよびUFOCapture内での遅延

• アプリケーションが使用する時刻はパソコンのクロックに各種ソフト処理時間を加えたものになります。
• さらに、画像処理では入力時にフレーム映像をバッファリングし、バケツリレーするため、フレームレートに依存した固定的な映像の遅れが発生します。
• WindowsはリアルタイムOSではなく、かつプロセス優先論理も複雑なので、これらの遅延時間はマシンの負荷状況等により大きく変わる可能性があり、これは保証されていません。

3.カメラによる遅延

• DSPを使用しているカメラではカメラ内でのフレーム単位の遅延がある場合があります。

2. の問題があるので、折角パソコンの時計を正確に合わせても誤差の最大値を見積もることはできません。

しかし、パソコンの時計が正確な場合、通常どの程度の遅延があるのか、知っておくことは価値があります。

以下、UFOCaptureEx V1.85による実験です。

この図はGPS時計を表示した画面をUFOCaptureでキャプチャしたものです。 スーパーインポーズ時刻は、2画面目、276フレームで39秒から40秒に変化しています。 GPS時計の表示は4画面目 278フレームで39秒から40秒に変化しています。 つまりこの例では2フレーム、映像が遅れて(スーパーインポーズ時刻が進んで)キャプチャされていることになります。 この差はキャプチャボードを変えても、NTPで数ms以下に同期している別のパソコンの画面をキャプチャしても同じでした。 この手の実験では、より正確にはディスプレイのリフレッシュレートやカメラのシャッタースピードも考慮する必要があります。事実、この実験をくり返すと1フレームずれで文字が変化し始めるケースもありました。 ビデオキャプチャの場合にはフレームが終了した後の時刻しか記録できないので、最良でも0〜33msecの遅れになります。UFOCaptureの場合にはこれに1フレームの固定的なバップァリング遅れがあって、33〜66msの遅れとなっていると考えられます。 V1.85の結論 パソコン時刻が正確な場合、時計が33〜66msec進んでいるようにキャプチャされる。 NTPやGPSの実験を通して、ようやく時刻精度を語れる段階になってきました。 将来的にはUFOCaptureのスーパーインポーズでms単位まで表示し、固定的なオフセットを設定できるようにしたいと思います。これによって、1/60秒単位での時刻分析を可能にしたいと思います。 その段階で、雷光などの発生時間が正確に判る現象のキャプチャして絶対時刻の誤差を再度調査したいと思います。