明けましておめでとうございます。レジェメントです。冬休みに入り余裕ができたので、今後のことについてお話させていただきたいと思います。

　昨年('19)の冬をもって、私レジェメントは18歳になりました。また、昨年秋には希望していた企業様から内定をいただくことができました。

　あとは卒業を待つだけ…とはいかず、考査や部活、課題研究(卒業研究)さらには自動車学校など、まだまだやらなければならない事がたくさんあります。なので、動画を投稿できない日々は3月頃まで続きそうです。
　さらに、就職した4月以降もどうなるか分かりません。大きい企業ですし見学した時のあの雰囲気なので、労働環境は問題ないでしょうが職種が職種なので、趣味に充てられる時間が無いかもしれません。

　とにかく、これからも創作物の公開には疎くなると思います。しかし、決してやめることはありません。投稿を待っていてくださる皆様の為に、何より、オリジナルの世界を広げたい自分自身の為に、できる限り続けていくつもりです。
　私の存在なんて忘れていただいて構いません。でも、もしまた動画や何かを見かけたときは、温かく見守っていただければと思います。



＜報告＞
・就職するに先立って、YouTubeに投稿した全動画の収益化を停止しました。また、ニコニコのクリエイター奨励スコアも今後は交換しません。
・'20 1/1 現在、正しい誕生年を設定しようとしたことが原因で、私のTwitterアカウントがロックされています。
・'20 2/1 Twitterアカウントが消されたらしいので、作り直しました。

　テストが大爆死したレジェメントです。"一回落ちたら戻れない"って本当だったんだなーと、少し後悔しています。内申はまだ分からないんですが。
　・・・前置きはさておき、この前Amazonでマイコンの「Arduino Leonardo」を購入しました。学校の実習で触る機会があり、とても楽しかったのでお年玉から拠出して買っちゃったんです。以前からAutodeskのシミュレータで色々やってはいたんですが、やっぱり実物が無いとつまらないですよね！

　で、作っているうちにシフトレジスタとかSleepを使いたくなるんですが、三流工業高校生には難解な記事が多く、実用にこぎつけるまで苦労しました。なので今回は、そういった物を簡単に組めるよう、なるべく分かりやすくこの記事にまとめておこうと思います。
もちろんコードの著作権はフリーです。ご自由に利用ください。

※以下のコード・回路など情報を利用して貴方に損害が出ても貴方の自己責任です。勘弁してください。


1. シフトレジスタ操作関数群

　シフトレジスタとは、"3つのピンで8つ以上のピンを使えるようになるIC"です。すごいですね～。ICの番号は「～74～595～」になります。
仕組みは、ICの8つのピンを本体の3つのピンでそれぞれどの状態になるのか指示してから一斉に変化させています。こちらの記事の説明が分かりやすいです。
　ただ、その仕組みのせいで digitalWrite( , ) のように初心者が簡単に操作できるものではありません。なので、こちらに簡単に操作できるように関数化しました。

○コード
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
#define SRLatch 　 //ラッチピン (12-RCLK)
#define SRClock 　 //クロックピン (11-SRCLK)
#define SRData 　 //データピン (14-SER)
#define SRPins 　 //シフトレジスタの総数
uint8_t SR_S[SRPins];
void ShiftRegister(){
digitalWrite(SRLatch,0);
for(uint8_t SR_Lp1=0;SR_Lp1<SRPins;SR_Lp1++){
for(uint8_t SR_Lp2=0;SR_Lp2<8;SR_Lp2++){
digitalWrite(SRData,(SR_S[SR_Lp1]&(1<<SR_Lp2)));
digitalWrite(SRClock,1);
digitalWrite(SRClock,0);
} }
digitalWrite(SRLatch,1);
}
void SRWrite(uint8_t SR_wIC,uint8_t SR_wPin){
if((SR_wPin&1)==0)
SR_S[SR_wIC]=SR_S[SR_wIC]^1<<(SR_wPin>>4);
if((SR_wPin&1)==1)
SR_S[SR_wIC]=SR_S[SR_wIC]|1<<(SR_wPin>>4);
}
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
（ブロマガのHTMLのせいでスペースがなくなっています。すいません）
完全オリジナルです。

○説明
SR_S[　]=BABCDEFGH;
　基本的な操作の方法になります。ただし、これを実行しただけでは出力は変わりません。更新するには ShiftRegister() を実行してください。
　には、操作したいピンのあるICの順番(お尻から0, 1, 2...)を入れてください。
　には、操作したいピンの位置(一番右…Hピン)に望む状態(LOW=0, HIGH=1)を入れてください。
「B」を忘れないようにしてください。

SRWrite(　,0x　　);
　シフトレジスタを digitalWrite( , ) のような感覚で操作できます。ただし、これを実行しただけでは出力は変わりません。更新するには ShiftRegister() を実行してください。
　には、操作したいピンのあるICの順番(お尻から0, 1, 2...)を入れてください。
　には、操作したいピンの順番(Hピン…0)を入れてください。
　には、望む状態(LOW=0, HIGH=1)を入れてください。
「0x」を忘れないようにしてください。

ShiftRegister();
　事前に指定しておいた状態にICのピンを変化させます。一回の実行にかかる時間はIC一つで 0.12ms です。

○回路

ICの下側、左からAピン(7), Bピン(6)...Hピン(0), GNDとなっています。
回路を組むときはICの許容電流出力に注意してください。実際に上記の回路を組むと許容電流出力を超えてICが破損する恐れがあります。
例えば、SN74HC595Nでは、35mA/1ピン, 70mA/合計 が許容電流出力です。

また、次のように接続していくことでいくらでもピンを増やせます。強い。

この場合、一番遠いICが0番となります。


2. Sleep実行関数

　Sleepに突入し機能を制限することで、Arduinoの消費電力を抑えることができます。が、これも結構複雑なので、こちらのサイトのコードを参考に関数化しました。

○コード
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
#include<avr/sleep.h>
void AfterSleep(){　}
void Sleep(){
uint8_t adcsra_old=ADCSRA;
set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);
noInterrupts();
sleep_bod_disable(); //Leonardoは不可。消してください
sleep_enable();
interrupts();
attachInterrupt(　,AfterSleep,LOW);
sleep_cpu();
sleep_disable();
detachInterrupt(0);
ADCSRA=adcsra_old;
}
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
（ブロマガのHTMLのせいでスペースがなくなっています。すいません）
これはまんまパクりです。

○説明
attachInterrupt(　,AfterSleep,LOW);
　関数内のこの文では、スリープから立ち直る条件を指定しています。
　には、以下のピンの中から使いたいピンの番号を入れてください。
　○Arduino Uno
　　0　…D-2ピン
　　1　…D-3ピン
　○Arduino Leonardo
　　0　…D-3ピン
　　1　…D-2ピン
　　2　…D-0ピン
　　3　…D-1ピン
　　4　…D-7ピン
スリープ中に、スイッチ等を使ってこのピンをGNDに接続するとスリープから立ち直ります。

AfterSleep(){　}
　スリープ立ち直り直後に実行する関数を作れます。Arduinoが起きたばかりで機能が制限されてるので、これを使うのを私はお勧めしません。

Sleep();
　実行することで、スリープに突入します。

○回路

いたってシンプルです。attachInterrupt(　,AfterSleep,LOW) で指定した番号のピンに繋ぎます。0を指定した場合、UnoではD-2ピンになります。
使用するピンは pinMode(　,INPUT_PULLUP) で定義してください。


終わりに

　「そんなことして…動画はちゃんと作ってんのか！」と言われそうですね。安心してください。作ってますよ。次に投稿するのはスマブラの動画2本です。前編はWiiU、後編はSPです。Switchは持っていないのですが、親切なクラスメイトが他の子と一緒に遊ばせてくれました。
今は高校入試で家庭学習期間なので、立ち絵素材Ver2を作成する予定です。だって7連休ですよ？　絶好のチャンスだぁ！　2日で1体描ければ、あとは汎用表情を作るだけです。きっと楽勝ですね(フラグ)。

　コード・回路など情報のミスは、コメントにて指摘してくだされば修正します。ただし、個人的に「～ができない！」とか「～なんですけどどうすればいいですか？」というような質問は、なるべく返すよう努力はしますが絶対返せるとは限らないので注意してください。
　・・・そもそも、私はLeonardoを買ってまだ2週間ぐらいしか経ってないしプログラム力も情報技術検定2級レベルなので、あんまり自信ありません。ごめんなさい。

　レジェメントです。記事を書いて下書き保存したら4時間分のデータが吹っ飛んだのでもう簡潔にこの記事を書いてしまいます。

以前の記事：YouTubeとニコニコに最高画質で動画をアップロードするには？


1. ロスレスで動画をエンコードする。

　ロスレス(Lossless:可逆圧縮)という劣化しない方法でエンコードすることで、投稿した後の劣化を軽減することができます。

　動画を投稿すると、サイト側で再エンコードされるので必ず劣化しますが、投稿する動画を編集時から劣化していない完全な動画にすることで、劣化の回数を減らすことができ結果としてより高画質になります。


ロスレスで動画をエンコードする方法

　ロスレスで動画をエンコードしてYouTubeやニコニコに投稿する場合、使うコーデックは
H.264(Lossless-YUV444)/ALAC(またはFLAC)が一番良いです。
AviUtlのx264GuiExで出力するなら、以下のように設定します。

上部「プロファイル」から、"ニコ動 30分以下" を選択し、次のように変えてください。

①：x264 options...　→　シングルパス - 固定量子化量
　機械的な見方で画質を判断します。
②：量子化量　→　0
　元のプロジェクトと完璧に同じ動画にします(Lossless)。
③：出力色フォーマット　→　i444
　RGB(フルカラー)からの劣化がないYUV444にします。
④：エンコーダ　→　qaac
　ALACがエンコードできるqaacにします。
⑤：モード　→　Apple Lossless (ALAC)
　ALACでエンコードします(Lossless)。

　ただしロスレス圧縮はサイズが大きくなるので、3GBという制限があるニコニコでは投稿が難しくなります。その場合は、自動マルチパスで3GBギリギリになるよう設定してエンコードしてください。音声については、qaacのモードを「TrueVBR 300~kbps」にしてください。
　出力されたファイルが2.5GBなどまだ3GBまで余裕のあるサイズだったら、その動画は投稿すればロスレスで投稿したものと遜色ない動画になります。


2. 高解像度で動画を作る



　映像のビットレートは、投稿された動画の条件から設定されます。
ニコニコは、明記している通りのビットレート
・H.264/AVC 1080p-30fps…4.0Mbps
・H.264/AVC 720p-30/60fps…2.0Mbps
で再エンコしていることが確認できました。
YouTubeは、明記こそはしていませんが大体のビットレートは決まっており、
・137(H.264/AVC 1080p-30fps)…4.5Mbps
・136(H.264/AVC 720p-30fps)…2.4Mbps
・248(VP9 1080p-30fps)…2.7Mbps
・247(VP9 720p-30fps)…1.5Mbps
ということが確認できました。

　解像度は、たしかに高い方が高画質です。最初から1080p/60fpsなどで動画を作れる人はその方が良いでしょう。
　しかし、720pなど低い解像度で動画を作っている人がリサイズしてまで高解像度な動画を投稿する必要はありません。

ニコニコ
・H.264/AVC 1080p-30fps…4.0Mbps　　　…1.93 bit/pxs
・H.264/AVC 720p-30/60fps…2.0Mbps　　　…2.17 bit/pxs
YouTube
・137(H.264/AVC 1080p-30fps)…4.5Mbps　　　…2.17 bit/px2s
・136(H.264/AVC 720p-30fps)…2.4Mbps　　　…2.60 bit/px2s
・248(VP9 1080p-30fps)…2.7Mbps　　　…1.30 bit/px2s
・247(VP9 720p-30fps)…1.5Mbps　　　…1.63 bit/px2s

これは、ビットレート[bps] / 画素数[px2] で求められる1ピクセルに一秒間どれだけの情報量が充てられるか[bit/px2s]を表しており、値が大きければ大きいほど映像が鮮明になります。
分かりやすく言うと、動画に表示されるドット絵がより綺麗になります。
　で、どれも1080pより720pの方が大きい、つまり720pの方がより鮮明なわけです。わざわざ720pをリサイズして1080pにしそれを投稿する必要はありません。

　ただし、中途半端な解像度…例えば1600x900などで編集している場合、それより大きい一般的な解像度へリサイズした方がいいです。でないと、より小さい解像度へリサイズされて劣化してしまいます。



　以上のことを守れば、最高画質・最高音質で投稿できます。ただし、高画質/高音質で動画を作ったからって人気が出るとは限らないのでそこは注意ですね。










本来使おうとしていたデータ

　一番最初に言った通り、元々作っていた記事はお釈迦になってしまいました。…まあ、そのおかげで簡潔に記事が書けたのですが、悲しい…。
　もっと詳しく書こうと、いろいろなデータを集めていたのでそれを一応出しときます。

検証：ロスレスで投稿したらホントに変わるのか？

　と、いうわけでこちらの動画を用意しました。

VP9はエンコが遅すぎて止めました。
・2　H.264-Lossless-YUV444/ALAC .mp4
・3　H.264-Lossless-YUV420/FLAC .mkv
・4　H.264-自動マルチパス/AAC_LC-TrueVBR300~kbps(320k) .mp4
でそれぞれ720p(-1)と1080p(-2)を用意。
この計6本をYouTubeへ投稿、再ダウンロードして比較します。

　それがこちら。

・2-1　https://youtu.be/DQ6TA8k-aIY
・2-2　https://youtu.be/aYJp7pvhT_E
・3-1　https://youtu.be/oZHkTat58jE
・3-2　https://youtu.be/tIcsL_an9xU
・4-1　https://youtu.be/eSGgL07pl3o
・4-2　https://youtu.be/B0kfzvyNkkU

　なんということでしょう…全く変わりません！
つまり、ロスレスで投稿しても、上げれるとこまでビットレートを上げたロッシーと大差ないわけですね。
　ロスレス出力の使い道は、保存用か編集用に限られそうです。

○YouTube側で用意された動画
・2-1
249 webm audio only DASH audio 51k , opus @ 50k, 4.59MiB
250 webm audio only DASH audio 68k , opus @ 70k, 6.06MiB
171 webm audio only DASH audio 124k , vorbis@128k, 12.17MiB
140 m4a audio only DASH audio 131k , m4a_dash container, mp4a.40.2@128k, 13.42MiB
251 webm audio only DASH audio 145k , opus @160k, 12.77MiB
278 webm 256x144 144p 100k , webm container, vp9, 30fps, video only, 9.64MiB
160 mp4 256x144 144p 127k , avc1.4d400c, 30fps, video only, 11.25MiB
242 webm 426x240 240p 226k , vp9, 30fps, video only, 19.83MiB
133 mp4 426x240 240p 284k , avc1.4d4015, 30fps, video only, 24.93MiB
243 webm 640x360 360p 419k , vp9, 30fps, video only, 36.19MiB
134 mp4 640x360 360p 703k , avc1.4d401e, 30fps, video only, 56.63MiB
244 webm 854x480 480p 773k , vp9, 30fps, video only, 64.65MiB
135 mp4 854x480 480p 1350k , avc1.4d401f, 30fps, video only, 105.75MiB
247 webm 1280x720 720p 1545k , vp9, 30fps, video only, 129.17MiB
136 mp4 1280x720 720p 2702k , avc1.4d401f, 30fps, video only, 212.68MiB
17 3gp 176x144 small , mp4v.20.3, mp4a.40.2@ 24k, 8.39MiB
36 3gp 320x180 small , mp4v.20.3, mp4a.40.2, 23.46MiB
18 mp4 640x360 medium , avc1.42001E, mp4a.40.2@ 96k, 68.94MiB
43 webm 640x360 medium , vp8.0, vorbis@128k, 84.45MiB
22 mp4 1280x720 hd720 , avc1.64001F, mp4a.40.2@192k (best)
・2-2
249 webm audio only DASH audio 51k , opus @ 50k, 4.59MiB
250 webm audio only DASH audio 68k , opus @ 70k, 6.06MiB
171 webm audio only DASH audio 124k , vorbis@128k, 12.17MiB
140 m4a audio only DASH audio 131k , m4a_dash container, mp4a.40.2@128k, 13.42MiB
251 webm audio only DASH audio 145k , opus @160k, 12.77MiB
278 webm 256x144 144p 100k , webm container, vp9, 30fps, video only, 9.64MiB
160 mp4 256x144 144p 128k , avc1.4d400c, 30fps, video only, 11.27MiB
242 webm 426x240 240p 226k , vp9, 30fps, video only, 19.83MiB
133 mp4 426x240 240p 280k , avc1.4d4015, 30fps, video only, 24.98MiB
243 webm 640x360 360p 418k , vp9, 30fps, video only, 36.16MiB
134 mp4 640x360 360p 700k , avc1.4d401e, 30fps, video only, 56.42MiB
244 webm 854x480 480p 780k , vp9, 30fps, video only, 64.41MiB
135 mp4 854x480 480p 1347k , avc1.4d401f, 30fps, video only, 105.81MiB
247 webm 1280x720 720p 1568k , vp9, 30fps, video only, 128.01MiB
248 webm 1920x1080 1080p 2682k , vp9, 30fps, video only, 226.18MiB
136 mp4 1280x720 720p 2700k , avc1.4d401f, 30fps, video only, 212.01MiB
137 mp4 1920x1080 1080p 4907k , avc1.640028, 30fps, video only, 398.17MiB
17 3gp 176x144 small , mp4v.20.3, mp4a.40.2@ 24k, 8.39MiB
36 3gp 320x180 small , mp4v.20.3, mp4a.40.2, 23.49MiB
18 mp4 640x360 medium , avc1.42001E, mp4a.40.2@ 96k, 68.90MiB
43 webm 640x360 medium , vp8.0, vorbis@128k, 84.47MiB
22 mp4 1280x720 hd720 , avc1.64001F, mp4a.40.2@192k (best)
・3-1
249 webm audio only DASH audio 51k , opus @ 50k, 4.59MiB
250 webm audio only DASH audio 68k , opus @ 70k, 6.06MiB
171 webm audio only DASH audio 124k , vorbis@128k, 12.17MiB
140 m4a audio only DASH audio 131k , m4a_dash container, mp4a.40.2@128k, 13.42MiB
251 webm audio only DASH audio 145k , opus @160k, 12.77MiB
278 webm 256x144 144p 100k , webm container, vp9, 30fps, video only, 9.65MiB
160 mp4 256x144 144p 127k , avc1.4d400c, 30fps, video only, 11.24MiB
242 webm 426x240 240p 226k , vp9, 30fps, video only, 19.82MiB
133 mp4 426x240 240p 282k , avc1.4d4015, 30fps, video only, 24.97MiB
243 webm 640x360 360p 418k , vp9, 30fps, video only, 36.17MiB
134 mp4 640x360 360p 703k , avc1.4d401e, 30fps, video only, 56.50MiB
244 webm 854x480 480p 782k , vp9, 30fps, video only, 64.54MiB
135 mp4 854x480 480p 1346k , avc1.4d401f, 30fps, video only, 105.50MiB
247 webm 1280x720 720p 1546k , vp9, 30fps, video only, 129.57MiB
136 mp4 1280x720 720p 2713k , avc1.4d401f, 30fps, video only, 211.96MiB
17 3gp 176x144 small , mp4v.20.3, mp4a.40.2@ 24k, 8.39MiB
36 3gp 320x180 small , mp4v.20.3, mp4a.40.2, 23.48MiB
18 mp4 640x360 medium , avc1.42001E, mp4a.40.2@ 96k, 68.93MiB
43 webm 640x360 medium , vp8.0, vorbis@128k, 84.44MiB
22 mp4 1280x720 hd720 , avc1.64001F, mp4a.40.2@192k (best)
・3-2
249 webm audio only DASH audio 51k , opus @ 50k, 4.59MiB
250 webm audio only DASH audio 68k , opus @ 70k, 6.06MiB
171 webm audio only DASH audio 124k , vorbis@128k, 12.17MiB
140 m4a audio only DASH audio 131k , m4a_dash container, mp4a.40.2@128k, 13.42MiB
251 webm audio only DASH audio 145k , opus @160k, 12.77MiB
278 webm 256x144 144p 100k , webm container, vp9, 30fps, video only, 9.65MiB
160 mp4 256x144 144p 127k , avc1.4d400c, 30fps, video only, 11.28MiB
242 webm 426x240 240p 226k , vp9, 30fps, video only, 19.84MiB
133 mp4 426x240 240p 280k , avc1.4d4015, 30fps, video only, 24.95MiB
243 webm 640x360 360p 419k , vp9, 30fps, video only, 36.18MiB
134 mp4 640x360 360p 701k , avc1.4d401e, 30fps, video only, 56.52MiB
244 webm 854x480 480p 770k , vp9, 30fps, video only, 64.52MiB
135 mp4 854x480 480p 1351k , avc1.4d401f, 30fps, video only, 105.88MiB
247 webm 1280x720 720p 1552k , vp9, 30fps, video only, 128.18MiB
136 mp4 1280x720 720p 2664k , avc1.4d401f, 30fps, video only, 212.55MiB
248 webm 1920x1080 1080p 2682k , vp9, 30fps, video only, 226.12MiB
137 mp4 1920x1080 1080p 4953k , avc1.640028, 30fps, video only, 399.77MiB
17 3gp 176x144 small , mp4v.20.3, mp4a.40.2@ 24k, 8.39MiB
36 3gp 320x180 small , mp4v.20.3, mp4a.40.2, 23.51MiB
18 mp4 640x360 medium , avc1.42001E, mp4a.40.2@ 96k, 68.91MiB
43 webm 640x360 medium , vp8.0, vorbis@128k, 84.52MiB
22 mp4 1280x720 hd720 , avc1.64001F, mp4a.40.2@192k (best)
・4-1
249 webm audio only DASH audio 51k , opus @ 50k, 4.59MiB
250 webm audio only DASH audio 68k , opus @ 70k, 6.05MiB
171 webm audio only DASH audio 123k , vorbis@128k, 12.08MiB
140 m4a audio only DASH audio 131k , m4a_dash container, mp4a.40.2@128k, 13.42MiB
251 webm audio only DASH audio 145k , opus @160k, 12.76MiB
278 webm 256x144 144p 100k , webm container, vp9, 30fps, video only, 9.66MiB
160 mp4 256x144 144p 128k , avc1.4d400c, 30fps, video only, 11.26MiB
242 webm 426x240 240p 226k , vp9, 30fps, video only, 19.81MiB
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・4-2
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リサイズの方法はどれがいいか

　今回の実験で、720pの動画を1080pへリサイズする必要が出てきました。AviUtl標準のリサイズでは心もとないので、プラグインのフィルタを使うことにします。
リサイズ方法(アルゴリズム)は、精度が良いとされる Bicubic2,2 か Lanczos3,3 にします。よ～く比べましたが差は分からなかったので、エンコードに要する時間を比較して決めます。

・リサイズフィルタ-Bicubic2,2　　　…7:47.2
・リサイズフィルタ-Lanczos3,3　　　…7:51.6
・Lanczos 3-lobed 拡大縮小　　　…8:27.3

と、いうわけで Bicubic2,2 を採用しました。