在设计及实施 AV over IP（音视频网络传输）系统时，延迟是最关键的因素之一，理解其原理对各领域从业者至关重要。本文将探讨AV over IP应用中的延迟概念、定义关键术语、分析不同延迟类型及其在各行业的适用性，并解释如何在真实场景中测试延迟。
什么是延迟？
在AV over IP解决方案中，延迟指信号从源端（如摄像机或媒体播放器）出发，经过编码器、网络、解码器，最终到达显示设备的时间差。简言之，延迟即视频信号从源到屏的传输耗时，通常以毫秒（ms）或微秒（μs）表示。
AV over IP中的常见延迟描述
- 低延迟（Low Latency）：通常低于50 ms（约等于一帧视频时长）。
- 超低延迟（Ultra-Low Latency, ULL）：低于一帧的延迟（几毫秒）。
- 零延迟（Zero Latency）：低于100微秒（μs）（0.1 ms）。
这些描述与视频编解码类型及压缩强度直接相关。
压缩算法对延迟的影响
压缩是影响延迟的核心因素，需平衡压缩率、画质与编解码耗时：
- 高压缩率编解码器（如H.264/265）：带宽效率优先，适合容忍低延迟的场景，通过高压缩，降低数据量，但复杂编码过程增加延迟（30-50 ms）。
- 中等压缩率编解码器（如JPEG2000/MJPEG）：适用于超低延迟（Ultra-Low Latency）解决方案。相较于H.264/265，它们的压缩强度较低，这意味着编码和解码速度更快，从而显著降低延迟。例如，AVPro MXNet Revolution II采用的优化版 JPEG2000 编解码器支持超低延迟（ULL）模式，可将延迟降至2-4毫秒（ms）。若客户因成本限制无法部署10G网络，但延迟仍是关键需求，AVPro MXNet Revolution II 是最具成本效益的选择。需启用ULL模式时，请联系AVPro技术支持团队获取帮助。
- 轻压缩或无压缩（如SDVoE）：以SDVoE（软件定义视频以太网传输）为代表的解决方案采用极轻量压缩技术。对于4K@60Hz分辨率的输入信号，其压缩比约为1.4:1至1.3:1，在Genlock（同步锁定）模式下，延迟可低至约100微秒（μs）。而对于4K@30Hz或更低分辨率的输入信号，SDVoE则采用无损传输，进一步降低延迟。根据我们的测试，SDVoE的延迟几乎无法察觉，因此常被描述为近乎于零延迟（Near-Zero Latency）的解决方案。
压缩比直接影响延迟，因为更高的压缩比通常需要在编码和解码过程中进行更多计算，这种计算负荷会直接导致延迟增加。反之，若采用低压缩或无损压缩，编解码器能快速处理视频信号，从而实现更快的传输速度。
端到端系统延迟的构成
端到端系统延迟指信号从源端到显示终端的完整传输过程，包括以下环节：
信号源 → HDMI线缆 → 编码器 → 以太网 → 网络交换机 → 以太网 → 解码器 → HDMI线缆 → 显示设备。
- HDMI线缆：每米延迟约5-10纳秒（ns），整体贡献可忽略（除非使用超长线缆）。
- 以太网线缆：每米延迟约5-50纳秒（ns），具体取决于线缆质量和长度。
- 网络交换机：每台交换机增加3-10微秒（μs）延迟（受型号和流量影响，管理型交换机可能略高）。
- 编解码器处理：主要延迟源，取决于编解码器类型。例如：
- H.264/265编码延迟：30-50毫秒（ms）。
- SDVoE等轻量编解码器延迟：<0.1毫秒（ms）。
5.显示设备：延迟通常为10-30毫秒（ms），专业显示器可优化至更低。
总延迟为上述所有组件延迟的累加值，即端到端延迟。
测试步骤如下：
- 连接设备：
- 使用HDMI线将Murideo SIX-G信号发生器连接至SDVoE编码器（型号AC-MXNET-10G-TCVR）的输入端口。
- 使用HDMI线将Murideo SIX-A分析仪连接至SDVoE解码器的输出端口。
- 通过3.5mm模拟音频线，将SIX-G与SIX-A的SYNC端口互联。
2. 启动测试：
- 进入设备的“SYNC & LATENCY TEST（同步与延迟测试）”菜单。
- 按下“OK”按钮开始测试。
- 读取测试结果。
测试结果：
- 4K@30Hz直通模式：端到端系统总延迟约为0.1毫秒（100微秒）。
- 4K@60Hz直通模式：端到端总延迟低于0.1毫秒，SIX-A最终显示读数为0.0毫秒。
-
结论：
基于10G SDVoE系统的端到端测试结果，其整体延迟极低，适合对延迟敏感的应用场景（如实时广播、医疗手术、电竞等）。
关键提示：
- 显示器是系统延迟的主要来源，需选择低延迟的显示器或电视以优化整体性能。
- 系统其余组件（编码器、网络交换机、解码器）的延迟贡献可忽略不计。
注：直通模式（Passthrough Mode）下信号未经压缩处理，直接传输以验证系统基础延迟性能。
各垂直行业的延迟需求：
不同行业对延迟的要求差异显著：
广播与实况
- 需求：零延迟（≤100 μs），任何可见延迟均不可接受。
- 适用技术：SDVoE。
医疗与手术应用
- 需求：零延迟，手术中需精准实时反馈。
- 适用技术：SDVoE。
企业与教育
- 需求：可容忍低延迟（<50 ms），单帧延迟在演示或课堂中不易察觉。
- 适用技术：H.264/265或JPEG2000。
数字标牌
- 需求：容忍较高延迟，优先考虑成本效益而非瞬时显示。
- 适用技术：高压缩编解码器（如H.264/265）。
电竞与游戏场馆
- 需求：零延迟，确保流畅响应体验。
- 适用技术：SDVoE。
模拟与训练系统（如航空、军事）
- 需求：零延迟，实现真实交互式模拟。
- 适用技术：SDVoE。
指挥控制中心（安防监控、应急响应）
- 需求：零延迟，依赖实时视频快速决策。
- 适用技术：SDVoE。
零延迟强制场景（广播、医疗、电竞、模拟训练、指挥控制）需采用SDVoE等近零延迟技术。
低延迟容忍场景（企业、教育、数字标牌）可灵活选择压缩编解码器以平衡成本与性能。