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2021/05/16

[Japanese] exA-Arcadia基板でのブラウン管出力向け変換遅延と録画

ゲームセンター運営のオペレータや個人の方がexA-Arcadia(以下EXA)基板を稼働する時にブラウン管キャビネットで稼働させたい、或いはブラストなどのブラウン管しか持たなくて困ってる人はいると思います。しかしこの基板、上の公式画像と下記の通りGPUにVGA端子がついてないので使えません。

GPU側:HDMI, DVI-D
マザー側:VGA (出力なしで使用不可)

上記の通り、DVI端子もDVI-Dなのでアナログ信号は出力されません。マザ側のVGA端子はゲームで使用前提の物ではありませんので試しても何も映りません。となるとブラウン管で映す為には変換が必要です。しかしここで注意が必要です。

EXA基板は普通のPCですので液晶の640x480とは別にCRTの31KHz表示モードがありますが(解像度は同一です)、240p/480iの15KHzは対応していません。31KHz対応モニターならHDMI-to-VGAやDVI-to-VGA(アクティブタイプ)で変換すると映せます。ここまでは簡単ですが、画面が遅延はないのか気になる方もいるかと思います。

この記事は簡易的な方法ですが、同一液晶モニター2台を使用して確認したHDMI-VGAの遅延時間を確認と、EXA基板をHDMI-VGA変換でブラウン管に表示しながら録画はデジタルのまま録画した事例の記録です。変換遅延ですが、結果を先にいうと「変換遅延ありません」といって問題ないでしょう。はっきりとした結果は2ch オシロスコープが必要で、同期信号を直接測ることで遅延がわかりますが、持ってないのでそこまではテストできませんでした。録画も変換前のデジタル信号で撮れて劣化もなくチョーきれいだねーでした。31KHz結果なので15KHzだと勘違いしないように。


1.用意したもの
モニター:EIZO FlexScan EV2336W 2台 (DVI-D, VGA, DP)
PC:AMD Ryzen 3 3100 / NVIDIA Geforce GT710 / 16GB
分配器:Micomsoft ROOTY HD SP2、ATEN VS-162
基板:exA-Arcadia 1台
キャビネット:セガ ブラストシティ 1台
ケーブル:DVI 3m, DVI 1m, HDMI 2m
変換:
Lenovo LT8511 HDMI-VGA
        ごく普通のアクティブタイプ変換器です。KVCらぼさんが紹介している
   DVI-D-to-VGAもありますが、どちらでも構いません。

2. 実験
変換遅延を測定する前にまずは分配器を通した同種モニターの表示遅延の差がないかを確認しました。ここまで確認する必要はないと思いますが、一応リファレンスのためです。その後、左右モニターの中で右の方はHDMIーVGAを使って変換します。

変換前の同条件比較
モニターオプション:スケーリングなし、その他オプション全て同一
PC出力:DVI
分配器:ATEN VS-162
測定方法:スマホの960fps撮影モードでなるべく細かく撮ってフレーム切り取り
結果:関係はないかもしれませんが、極力ADボード側からスケーリングの遅延時間を避けて純粋結果のみ見たかったのでスケーリングなしにしています。720pにした理由は640x480が59.9fpsで60.0fpsにピッタリするのが720pだからでした。下の桁がどうなっているかは知りません。気持ちの問題です。簡易的な方法なのでよしとしましょう。




右のモニターが1フレーム未満で少し遅れていた時がありました。windowsのms単位時間表示はいい加減なものなのでわかりませんが、大体10ms以下でしょうね。動画でも確認しましたが稀に撮られた結果らしく、殆どの場合は差が見えませんでした。深く調べようとすると切りがありませんので、とりあえずこの程度は左右で差があるかもしれないが、考えなくていいとしておきます。


変換後実際の比較(左:DVI、右:DVIーVGA)
下の写真のようにスマホの高速撮影モードでは遅延を確認することはできませんでした。この程度なら大丈夫でしょう。


3.基板でのCRT表示モードで映す
ブラウン管向けのオプションがDIPスイッチ2で用意されているのでONにしておきます。そうしないとブラウン管に映らない場合がありますのでマニュアルで書いている通り必ずONにしておきましょう。下の写真はDIP2をONにして、HDMIーVGA変換で表示した画面です。左のモニターにDVIで直結したのも一緒に写真撮って比較しましたが、上で比較したように当然差は見えませんでした。



4.ブラストに入れて録画装置もつける。
ここでの課題はブラウン管は変換して表示するのは遅延もなく、問題なかったのですが、録画も同時にしたい場合は変換前のデジタルと変換後のアナログ信号のどちらを取るべきかです。アナログだとケーブルの長さで段々画像がノイズでぼやけてきますので、できれば変換前のデジタルで撮りたかったのです。しかし、中華版の録画機がCRTモードのデジタル信号を受け付けるか心配だったのですが、音声を予めHDMIの中に合成した後で入力してみたら問題なく録画できていました。これて劣化せずに撮れるし一安心。写真はCLUB EXAでブラストシティに入れて31KHz CRTモードで稼働した状態です。ヘッドフォンアンプの下にある中華の録画機から撮りました。まりあちゃん綺麗ですね。



5.終わりに、おまけに15KHz変換の情報
何とか苦労はせず思った通りに結果が出たので楽でした。JAMMAみたいな変数が多すぎるのは色々面倒なことまでやる必要があるのでPC基板はこういう観点で好きです。これで液晶のmsオーダーの表示遅延より桁の違いnsオーダーの遅延で遊べる環境ができました。ワッショイワッショイ

一方で、ブラウン管でしたいと思っている方の中で31KHz非対応モニター持ちの方がいらっしゃると思いますが、私が確認している事例を見る限り、31KHz→15KHz変換遅延は最低8msほどは出るのかベスト結果でした。興味がある方はGBS-8200のgbscontrol改造で調べてみてください。改造するのに半田付けも必要ですし手間かかりますが、これが今知られているの方法の中でベストです。使い勝手のいい業務用コンバータやGBS-8100など安い中華版での無遅延構成はまだ見つかっておりません。EXAで15KHz出力は対応していませんし、変換せざるを得ないので素直にマルチシンクモニターに変えるか、遅延ありのままダウンスキャンコンバータを導入するしかないと思います。



2017/04/17

[Korean] USB녹화장치

3년전쯤부터 USB 메모리를 꽂고 녹화버튼을 누르기만 하면 알아서 녹화되는 매우 편리한 물건이 싼값에 시중에 풀리기 시작했습니다. 중국에서 제조되어 해외가 6-8만원, 한국에서는 AP-Active HD라는 상품명으로 10만원선에 거래되고 있습니다. 방송까지는 아니고, 녹화만 하고싶으며 관리할 필요없이 누구나 쓸 수 있는 장치라서, 게임장 등에서 최근에 많이 들여다 게임기에 달아둔 것으로 알고 있습니다. 사진을 알리 익스프레스에서 멋대로(...) 하나 가져와서 보자면
「USB hd cap ezcap」の画像検索結果

이렇게 생겼습니다. 제품의 특징을 보자면,

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영상입력 : component 1개, HDMI 1개
영상출력 : passthru HDMI 1개 (실시간 component->HDMI 트랜스출력 가능) delay < 1frame
음성입력 : RCA L/R 스테레오, 3.5 스테레오 1개, 3.5 마이크 1개
음성출력 : 3.5 스테레오 1개

Video CODEC : MPEG4-AVC (avc1)
CODEC profile : Baseline L3, L3.2, L4 등 영상소스에 따라 자동결정
- CABAC : NO
- GOP: M=1, N=120
- Reframes : 1frame
- Framerate : Constant, 29.97, 30, 59.94, 60 autoselect
- Color space : YUV 420
- Bit depth                      : 8 bits

Video bitrate : autoselect
- 480i, 480p : 5Mbps
- 480p to 720p : 12Mbps
- 720p to 1080p :18MBps

Video input resolution : autoselect (녹화 결과물이 확인된 해상도만 표시)
PC : 640x480@60Hz, 720x480@60Hz, 1280x720@60Hz, 1360x768@60Hz, 1920x1080@60Hz
AV : 480i59, 480p59, 480p59, 720p59, 720p60, 1080p59, 1080p60

Video recording resolution : 640x480p60, 720x480p29, 720x480p59, 720x480p60, 1280x720p59, 1280x720p60, 1360x768p60, 1920x1080p29, 1920x1080p30

Audio CODEC : AAC-LC 48000Hz 192kbps

NTSC/PAL : autoselect (NTSC만 확인)
Storage : USB메모리, USB HDD (별도전원 권장)
Filesystem : FAT, NTFS (ExFAT 사용불가), maximum 2GB/file auto split
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주의할 점은 스테레오 음성 입력은 "Component사용시에만" 가능해서 HDMI에 영상만 넣고 음성을 따로 넣으려면 반드시 사전에 HDMI+AUDIO to HDMI 장비를 거쳐야 합니다. 게임장 등에서 사용할 때는 반드시 확인해야 합니다.

마이크가 있기에 실황 녹화할 경우 자신의 음성을 넣을 수도 있습니다. 단, HDMI 입력의 경우에도 입력이 가능한 지는 테스트를 안해봐서 모릅니다.

흥미로운 점
1. 인터레이스, 1080p60을 제외한 소스 프레임 그대로 녹화가능
타 제품과 별 다른 점은 없지만 특징적인 점은, 강제로 프레임이 59.94로 녹화되는 것이 아니라component, HDMI 가릴 것 없이 소스 프레임 그대로 녹화됩니다. 이 점은 다른 제품도 같을 수 있지만, 확인되지 않은 사항이므로 다를 수도 있습니다.

2. 1360x768해상도가 60프레임 및 대역폭이 1080p 수준의 18Mbps로 녹화가능
이 해상도를 쓰는 게임은 매우 드물지만, 현재 2개가 가동중에 있습니다.
Darius Burst Another Chronicle (DBAC), Pop'n Music HD설정
캡쳐장비에 따라 다르지만, 1360x768은 1920x1080으로서 인식되는 경우가 많아서 장비가 1080p60 녹화가 지원되지 않는 한, 1080p 오인식으로 인해서 30프레임으로 녹화되는 경우가 태반이었습니다. 그런데 이 제품은 재밌게도, 영상은 소스입력 1360x768@60Hz 그대로, 대역폭은 720p의 12Mbps가 아닌 1080p 수준의 18Mbps로 녹화되어 매우 깨끗한 녹화가 가능합니다. 보통 이런 류의 게임은 움직임이 격렬해서 일반적인 대역폭으로는 화면의 움직임을 모두 담아내기 힘들어 block이 발생하는데, 이건 게임에 매우 유리한 케이스 입니다. 안타깝게도(?) Pop'n music은 화면상에 격렬한 움직임이 없어서 필요없지만요.

pop'n music うさぎと猫と少年の夢, HDMI input (DVI to HDMI + audio to HDMI)
Original resolution : 1360x768@60Hz
Recorded resolution : 1360x768p 60.00frame, H264 18Mbps, AAC 48kHz 192kbps

일전에도 Pop'n music의 캡쳐는 언급한 적이 있었습니다만 이번에는 PC없이 녹화를 한 케이스입니다. 위의 스크린샷은 역곡 뚜드려 게임장의 pop'n music 녹화화면 중 한 프레임을 뽑아낸 화면인데, 높은 대역폭으로 매우 깔끔하게 녹화되었고 HDMI를 사용할 경우 방송업계의 오버스캔 표시로 인해 여백이 생기기 마련인데, DVI 분배기를 사용해서 였는지, 여백없이 깔끔하게 잡혔습니다. 그래도 매의 눈으로 살펴보면 옥의 티가 있습니다.

좌측 하단을 16배 확대한 사진입니다. 디지털녹화임에도 불구하고 아날로그 특유의 가장자리 변색 및 1픽셀 어긋남(우측으로 1px 밀림 또는 잘림)이 발견되었습니다. RGB 24bit에서 YUV422나 420으로 변환시 나타나는 1픽셀 bar패턴의 색상이 열화되는 경우도 있습니다만, 그것과는 별도로 디지털이 아닌 아날로그 신호를 캡쳐하면 주로 나타나는 현상이며, 이런 현상은 다른 장비에서도 component 등의 아날로그로 잡을 경우 많이 관찰되는 현상입니다. HDMI로 잡았는데도 불구하고 이런 것이 보이는 것은 연결구성 중에 제가 모르는 아날로그 변환과정이 있거나 (DVI->component->HDMI 등) 이 장비 자체의 특성인가 알 수가 없어서 다른 영상에서도 확인해본 결과, 다른 게임의 영상에서도 가장자리의 변색은 HDMI 입력시에도 일어났지만, 검정색 1px 여백은 아직도 알 수가 없었습니다. 이 부분은 제가 직접 구매를 해서 확인을 해봐야할 듯 싶습니다.

1픽셀 정도야 억지로 살펴보려고 하지 않는 이상 눈에 띄지도 않습니다만, 이 해상도를 PC없이 장비만으로 60프레임으로 깔끔하게 잡아낸 것은 박수 받아야 마땅합니다.

영상제공한 Joshua님께 감사드리며, 이만 글 줄입니다.

추신 : 틀린점 및 보다 정확한 정보제공 언제든지 환영합니다.

Special thanks
영상자료제공 : Joshua
장소협조 : 역곡 뚜드려 게임센터