キャプチャカードによる遅延は1フレーム未満

価格.comの口コミ記事に興味深いものがあったので、同じようなテストをしてみました。


１．遅延の要素
遅延の要素としては次のものがあります。

1) ビデオキャプチャカードによるキャプチャ処理
2) ビデオキャプチャソフトによる画像処理
3) ビデオレンダラーによる画像処理、垂直同期待ち
4) ビデオカードによるビデオ信号出力処理
5) モニターによる画像処理と表示処理

今回のテストでは1から4の間で起こる遅延をフレーム単位で計測します。モニターによる遅延は含まれていません。

以降1フレームは16.67ms（1/60秒）とし、遅延が1フレーム未満と言った場合は16.67msより短い時間で1から4の処理を終えられることを意味します。
1フレーム以上、2フレーム未満と言った場合は16.67ms以上かかるが33.33msまではかからない事を意味します。


２．テスト方法
アマレコTVのプレビューにフレームカウンターを表示します（やり方は後述）。
デスクトップの設定を1280x720 60pにします。
ビデオカードに2つある出力のうち一方をモニター、もう一方をキャプチャカードの入力に接続し、ミラーリング状態にします。

この状態でアマレコTVのウインドウ位置を調整すると、アマレコTVのカウンター表示がビデオカードから出力されます（下図フレーム１）。
これがキャプチャカードの次のキャプチャタイミングで取り込まれ、アマレコTV内で新しいカウンター2と合成され下図フレーム２のようになります。
これが再びビデオカードから出力され繰り返されると下図フレーム３の様にアマレコTVのプレビューにカウンター３，２，１・・・とフレームカウンターが並びます。

※ 左側に1/1000秒単位の時間、右側にフレームカウンタを表示しています。


このような動作は遅延が1フレーム未満の場合の話です。1フレーム以上の遅延があるとカウンターの並びが変わってきます。 例えば遅延が1以上、2フレーム未満の場合のカウンターは５，３，１・・・と2間隔で並びます。
同様に、遅延が2以上、3フレーム未満の場合は７，４，１・・・と3間隔ですので、表示されるカウンターの間隔から遅延を把握することができます。

後は適当なタイミングでアマレコTVのスクリーンショット機能を使いビットマップファイルを作って観察します。
また、録画したビデオファイルをコマ送りで観察することでより多くのデータを得ることができますが、ドロップフレームやフレームレートに異常が無いことが前提となりますので注意して下さい。

テストPC環境

OS	WindowsXP Professional SP3 Windows7
MB	M3N78-EM
CPU	AMD Phenom(tm) 8750 Triple-Core Processor 2.4GHz
MEMORY	DDR2-800 2GB(2GB*1)
HDD	WD10EADS-00M2B0 1TB, 5400rpm
ビデオカード	GeForceGT240 ZT-20401-10L
キャプチャカード	SC-500N1/DVI 　Driver 1.1.0.108.0
アマレコTV	Ver2.20b AmDeinterlace Ver2.20b
サンプル画像	アマレコTVのスクリーンショットでPNG保存した物

３．結果

OS	レンダラー	測定結果（遅延）	サンプル画像
Windows XP	オーバーレイ	2フレーム未満
Windows 7	オーバーレイ	2フレーム未満
Windows 7	EVR	3フレーム未満

Windows 7で多く使われるEVRはXPのオーバーレイ表示より1フレーム分遅延が大きくなる。
Windows 7でもオーバーレイ表示を使えば遅延を少なくできる。



４．追加テスト
EVRにはエミュレーションレイヤ（以下エミュレーションモード）と言うのが存在します。 エミュレーションモードは必要な機能がビデオカードに搭載されていなかったり、OSが対応していない場合に、ソフトウエア処理によりEVRの機能をエミュレーションしながら動作するモードです。 性能が低く処理に時間がかかったり、画質が低下するため普通は使いませんが、垂直同期待ちを行わないようなので遅延を減らすことができます。

OS	レンダラー	測定結果（遅延）	サンプル画像
Windows XP	EVR エミュレーション	1フレーム未満
Windows 7	EVR エミュレーション	1フレーム未満

XP/7共にEVRのエミュレーションモードだと1フレーム未満の遅延で動作するようです。
この結果からビデオキャプチャカードによる遅延は1フレーム未満であることが分かります。
※ 垂直同期待ちを行わないとティアリングが生じます。


５．まとめ
今回のテスト結果をまとめると

・ビデオキャプチャカード（SC500）の遅延は1フレーム未満である
・アマレコTVによる遅延は十分な性能のPCを使う限り0とみなしていい（画像処理を行わない場合）
・EVRはオーバーレイレンダラーより遅延が大きい
・レンダラー処理で垂直同期待ちを行わなければ遅延を減らせる

なお、私の環境ではSC500がインターレース（1080i）を受け付けないためテストできませんでしたが、インターレース方式の場合は2フレーム分をまとめてビデオキャプチャソフトへ渡すためキャプチャ処理の遅延が1フレーム分大きくなると思われます。


６．カウンター表示用フィルター
今回のテストを行うためのフィルターです。
ある程度パソコンに詳しい人でないと利用できません。
自己責任かつ、分からない事は自力で調べられる方のみご利用ください。

【使い方】
1) アマレコTV Ver2.20bのAmDeinterlace.axを置き換える
2) アマレコTV.exeと同じフォルダにあるAmDeinterlace.iniをメモ帳で開く
3) 最後の行に「iCounterTest=1」を追加する
4) テストが終了したら「iCounterTest=0」に書き換える

【仕様】
対応解像度（横）：720、1280、1920
対応解像度（縦）：480以上
対応カラーフォーマット：YUY2、UYVY、HDYC

【ダウンロード】
amdeint220b.zip