延迟：AV over IP系统设计与实施的关键因素
在设计和实施AV over IP（音视频over IP）系统时，延迟是最关键的因素之一，理解其原理对各行业利益相关者至关重要。本文将探讨AV over IP中的延迟概念、关键术语定义、不同类型延迟及其在各行业的应用，并介绍真实环境下的延迟测试方法。
什么是延迟？
在AV over IP解决方案中，延迟是指信号从源设备（如摄像机或媒体播放器）发出，经过编码器、网络、解码器，最终显示在屏幕上的时间差。简单来说，延迟衡量的是视频信号从源头到屏幕的传输时间，通常以毫秒（ms）或微秒（μs）表示。
常见的延迟分类
- 低延迟（Low Latency）：通常低于50ms，约等于1~2帧视频的时间。
- 超低延迟（Ultra-Low Latency）：低于一帧时间，仅几毫秒（ms）。
- 零延迟（Zero Latency）：低于100微秒（μs）（即0.1ms）。
这些分类并非随意设定，而是与视频编解码器类型及压缩级别直接相关。
压缩算法对延迟的影响
压缩是影响延迟的关键因素，需在压缩率、画质和延迟之间取得平衡：
1.高压缩率编解码器（如H.264/265）
- 适用于可接受低延迟且需高效带宽的场景。
- 高压缩减少数据量，但复杂编码过程会增加延迟（30–50ms）。
2.中等压缩率编解码器（如JPEG2000、MJPEG）
- 平衡压缩与速度，实现超低延迟（2–4ms）。
- 例如，AVPro MXNet Revolution II支持超低延迟（ULL）模式，适合预算有限但需低延迟的用户。
3.轻量或无压缩方案（如SDVoE）
- 压缩比接近1.3:1（4K@60Hz），延迟约100μs；4K@30Hz下可无压缩传输，延迟近乎不可测，故称“近零延迟”。
结论：压缩率越高，编解码计算量越大，延迟越高；反之，轻量压缩可显著降低延迟。
端到端系统延迟的组成
AV over IP的端到端延迟包括以下环节：
- HDMI线缆：每米延迟约5–10纳秒（ns），影响可忽略。
- 以太网线缆：每米延迟5–50ns，取决于线材质量。
- 网络交换机：每台设备增加3–10μs延迟（受流量和管理功能影响）。
- 编码器/解码器：主要延迟来源，取决于编解码器（如H.265延迟30–50ms，SDVoE低于0.1ms）。
- 显示设备：通常引入10–30ms延迟，专业显示器可优化。
关键点：为了准确测量延迟，您需要将所有这些组件放在一起考虑，这导致了所谓的端到端延迟。
延迟测试方法（Murideo SIXA & SIXG）
使用专业工具Murideo SIXG（信号发生器）和SIXA（分析仪）测试10G SDVoE系统的端到端延迟：Murideo SIXG充当信号源，而SIXA充当显示端的接收设备。测试设置涉及以下设备：
编码器：AC-MXNET-10G-TCVR
解码器：AC-MXNET-10G-TCVR
网络交换机：AC-MXNET-10G-SW24C
测试过程如下：
1.使用HDMI电缆将SIX-G连接到SDVoE编码器（AC-MXNET-10G-TCVR）的输入端。
2.使用HDMI电缆将SIX-A连接到SDVoE解码器的输出端。
3.使用3.5mm模拟立体声电缆，使用两台设备上的SYNC端口将SIX-G连接到SIX-a。
4.导航到SYNC&LATENCY TEST菜单。
5.按下OK按钮。
6.阅读结果。
测试结果：
当信号源SIX-G设置为3840x2160@30Hz在直通模式下，整个端到端系统延迟约为0.1ms（100微秒）。
当信号源SIX-G设置为3840x2160@60Hz在直通模式下，整个系统的端到端延迟小于0.1毫秒。SIX-A上的最终读数为0.0毫秒。
结论：根据10G SDVoE系统的端到端测试结果，整体系统延迟极低，非常适合对延迟敏感的应用。值得注意的是，显示设备通常是系统延迟的主要因素，因此选择低延迟显示器或电视至关重要。系统的其余部分——包括编码器、网络交换机和解码器——增加的延迟可以忽略不计。
各行业的延迟需求
结论
- SDVoE凭借近零延迟特性，成为实时性关键场景（如医疗、电竞）的首选。
- 高压缩编解码器（如H.265）适合延迟容忍度较高的应用（如数字标牌）。
- 显示器选择对整体延迟影响最大，需优先考虑低延迟型号。
单位换算：
1毫秒（ms）= 1,000微秒（μs）
1微秒（μs）= 1,000纳秒（ns）
相关资源：
AVPro Edge官网
Murideo测试工具
SDVoE联盟