Задержка видео. Понятие задержки, ее важность, факторы, которые могут на нее влиять и некоторые способы ее эффективного снижения

Что такое задержка видео?

Задержка видео - это, по сути, время, необходимое для передачи видео в реальном времени от источника к потребителю. Его часто оценивают, как "end-to-end" задержку, т.е. время, необходимое для того, чтобы один кадр видео прошел от камеры до конечного дисплея. Это время сильно варьируется в зависимости от используемых механизмов передачи. Для вещательного телевидения типичная задержка может составлять от 5 до 10 секунд, в то время как для потокового вещания в реальном времени она может составлять 30 секунд и более. Для видео продакшн в реальном времени, а также для более требовательных или интерактивных потоковых приложений, таких как игры и спортивные ставки, часто важна задержка менее одной секунды.

Почему задержка имеет значение?

Степень задержки, приемлемая для пользователей, зависит от варианта применения. В то время, как высокая задержка видео в некоторых ситуациях может создать негативный опыт, например, часто приводимый пример, когда вы слышите, как ваш сосед болеет за футбольный тачдаун, который он видел по телевизору за 30 секунд до того, как вы увидите его в своем стриме, в других случаях низкая задержка не очень важна.

Например, при распространении нечувствительного ко времени видеоконтента в одном направлении для большой аудитории (например, при потоковой передаче музыкального или художественного выступления), более высокая задержка может быть приемлемым компромиссом для достижения лучшего качества видео. Аналогично, промежуточная обработка между продакшеном и воспроизведением, например, добавление титров в прямом эфире или защита контента от пиратства, также увеличивает сквозную задержку, но может быть необходимой и приемлемой.

Однако для продакшена в прямом эфире и потокового вещания, чувствительного ко времени, задержка должна быть максимально низкой, чтобы обеспечить отличную интерактивность и наилучшие впечатления от просмотра. К распространенным вариантам применения, где требуется низкая задержка, относятся:

• Двустороннее интервью: чтобы беседа была плавной и естественной, обе стороны, находящиеся в разных местах, должны поддерживать видеопоток с очень низкой задержкой. В противном случае оба собеседника могут переговариваться друг с другом, поскольку не знают, что другой уже начал говорить.
• Дистанционный продакшн: поскольку камера на площадке и персонал для продакшн находятся в разных местах, продакшн персоналу необходимо получать сигнал с низкой задержкой, чтобы обеспечить бесперебойную совместную работу.
• Дистанционное управление: для операторов видеооборудования, например, для дистанционного управления PTZ-камерами или экранами компьютеров, задержка видеопотоков должна быть минимальной, чтобы обеспечить точность работы.
• Защита и общественная безопасность: высокая задержка может означать, что к тому времени, когда персонал увидит происшествие на видео, он потеряет много драгоценных секунд на реагирование.

Что влияет на задержку видео?

В любом рабочем процессе передачи данных множество компонентов и факторов оказывают влияние на end-to-end задержку. Хотя задержка каждого отдельного компонента сама по себе может быть небольшой, но в совокупности они могут оказывать значительное влияние. К основным факторам, влияющим на задержку видео, относятся:

• Используемый протокол передачи, например, стриминговый протокол. Протоколы, требующие длительного "квитирования" и проверки ошибок при передаче пакетов, обычно имеют более высокую задержку. Протоколы и технологии, такие как RTMP, NDI® и SRT имеют различные характеристики задержки.
• Тип сети, например, локальная сеть или публичный Интернет и способ подключения передающих и принимающих устройств к сети, например, проводной Ethernet, Wi-Fi или 4G/5G.
• Общее расстояние, например, потоковая передача между двумя континентами будет иметь более высокую задержку, чем потоковая передача в пределах одного города, поскольку потоки должны преодолеть большее количество сетевых «прыжков».
• Каждое устройство, обрабатывающее видео от камеры, коммутатора и кодировщика до декодера и конечного дисплея, все промежуточные этапы обработки между ними, а также каждое устройство в рабочем процессе передачи видео вносит дополнительную задержку. Примечательно, что обработка на основе программного обеспечения, например, кодирование и декодирование обычно имеет значительно более высокую задержку, чем аппаратные аналоги.

Способы уменьшения "end-to-end" задержки видео

Существует множество способов минимизировать задержку видео без снижения качества. Хотя некоторые из перечисленных факторов, например, расстояние находятся вне контроля пользователей, есть два эффективных способа снижения задержки, которые пользователи могут реализовать:

• Выберите сочетание аппаратных кодера и декодера. По сравнению с программными решениями аппаратные кодеры и декодеры имеют выделенные ресурсы для более эффективного выполнения задач, таких как кодирование и декодирование. Они также не подвержены системному планированию и не занимают процессор другими программами, которые работают на хост-компьютере. Это значительно снижает задержку, обеспечивая стабильную и надежную передачу видео. Для получения дополнительной информации см. статью Сравнительный тест задержки при программном и аппаратном кодировании и декодировании.
• Выберите подходящую технологию передачи или протокол. Для передачи видеосигналов по локальной сети для видео продакшн или внутреннего распределения (дистрибьюции) рекомендуется NDI®, поскольку он позволяет передавать высококачественное видео, аудио и метаданные локально с очень низкой задержкой (время задержки NDI® при end-to-end передаче с помощью устройств Magewell Pro Convert составляет всего около 50 мс). Если вам необходимо передавать видеосигналы через интернет, рекомендуется выбрать SRT, который обеспечивает безопасную и надежную передачу высококачественного видео с низкой задержкой между несколькими точками даже в сетях, таких как интернет общего пользования.