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2011年5月22日 (日)

動画サイトの音質で悩む

ちょっと忙しくなったのと、blogに書きたいことが積もってきたりしたために、逆に書けなくなってしまって、例えばイギリスへ旅行したりした話なんかも色いろあるんだけど、その前にちょっと気になったことを書いてみようかと。

ZOOMのQ3で録音/録画したMOV形式のファイルをYoutubeにuploadしたりすると、その音質の低下にがく然とするのだが、それは言った何に起因するのだろうか?とか思うわけです。Youtubeの音質が悪いのか、それともMOVからFLashに変換するときに音質が落ちてしまうのか?と。


で、各動画サイトの音質を検証してみようということをやってみた。

音質を検証するには、ホワイトノイズ(白色雑音)というのを使う。白色雑音というのは、光の場合に全ての色が均等に混ざったものを人は白いと認識するので、それと同じように、人間の耳に聞こえるはずの周波数をすべて含んだ音(これは雑音に聞こえる)を白色雑音と呼ぶわけだ。聞いて楽しいものでもないけれども、聞いてもらうとこんな感じだ。簡単に言うと「サー」あるいは「ザー」とかいうふうに聞こえる。

ホワイトノイズのサンプル(20秒)

ここにおいた白色雑音はmp3になっているので、すでに元の「周波数として均等」にはなっていない。

もともとの白色雑音のフーリエ変換して周波数スペクトルで表してみると、次の図のとおり一直線になっている。この図では左端が20Hz右端が21.7kHzになっているのだが、その全域にわたってフラットなエネルギーを持っていることを表している。この図はCooledit96というフリーソフトを使って白色雑音の生成とフーリエ変換を行なっている。

Whitenoise

ところがmp3にしたものはこんなふうに、高域が削られてしまっている(実は人間の耳で聞いてもこの違いはわからない)。ちなみにこれはAudacityとlameを使って64kbpsのmp3にしたものを測定している。
Whitenoisemp3

この白色雑音と、静止画を使ってマイクロソフトのムービーメーカーを使ってWMV形式の動画を作り、Youtube、Stickam、Ustreamにuploadしたのち、各動画サイトで該当動画を再生した音声を再びcool96でキャプチャし、フーリエ変換して比較する。図にするとこんなふうになる。

Whitenoizefig

Ustreamの周りがなんだか怪しくなっているのは、Ustreamga動画ファイルをそのままuploadすることを許していないからで、仕方が無いので仮想カメラソフトであるManyCamを使って静止画を供給してるからだ。ManyCamを使うと動画ファイルをそのままUstreamへ送り込むこともできるのだが、そうするとManyCamを通るときに音声がどうなるかわからないので、この機能は使わないことにした。

さて結果だが、こんなふうになった。

Youtube
Whitenoiseyoutube

Stickam
Whitenoisestickam

Ustream
Whitenoiseustream

YoutubeとStickamはよく似ている。ひょっとしたら同じエンジンを使っていたりするのかもしれない。およそ11.5kHz 位のところでがっくりと12dBほど落ちている。これはおそらくサンプリング周波数が22kHzということではないかと思われる。10kHz前後のうねりが気になって、ひょっとしたらレベルオーバーで歪み成分が高調波として記録されたのかとおもったが、レベルを下げてなんど試しても同じ結果なので、おそらくこれはそういう特性なのだろう。Stcikamでも同じ結果なのは、22kHzサンプルのために何かフィルタを通しているのかもしれない。

ここの比較では、Ustreamの周波数特性が際立っている。11kHzところでTノッチフィルタが入ったかのように11kHZをがっちりブロックしている。これもやはり22kHzサンプリングの影響を嫌ったものと思われるが、その前後のなだらかな曲線を考えると、このフィルタは残念だ。これはおそらく聞いているとわかるんじゃないかと思う。

で、これも入力レベルと何か関係があるのかもしれないと思っていろいろ試していると、Ustreamでは「音質」と「画質」をそれぞれ調整できるようになっているではないか、画質はとりあえず落としておいて、音質をいじってみると、これはデフォルトでは22kHzサンプルになっているのだが、これを調整すると44Khzサンプルにもできる。なんだそれならそっちも調べてみないとな。その結果がこれだ。

Ustream High Quality
Whitenoiseusthq

何だ?結局みんなおんなじなのか?スペック的には高音質にしたUstreamがいいようだけど、Youtubeなんかは動画の変換あたりで損をしているような気がするなぁ。

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