Сравнительный тест задержки при программном и аппаратном кодировании и декодировании

Справочная информация

При трансляции видео по сети задержка передачи часто является тем, что волнует пользователя больше всего. Во время всего процесса передачи очень важен выбор программных и аппаратных кодеров и декодеров, которые могут напрямую влиять на задержку. Эта статья посвящена сравнению задержек передачи видео при использовании различных программных и аппаратных устройств кодирования и декодирования в одном и том же сценарии.

1.Тестируемое оборудование

Аппаратное оборудование:

  1. Источник видео: Skyworth Video Player (1080P60)
  2. Устройство видеозахвата: Pro Capture HDMI 4K Plus
  3. Аппаратный энкодер: Pro Convert HDMI 4K Plus (Firmware V1.0.567), аналогичный энкодер другой марки
  4. Аппаратный декодер: Pro Convert for NDI® to HDMI (Firmware V1.0.571), аналогичный декодер другой марки
  5. PC конфигурация: AMD Ryzen 5 1400G Quad-Core Processor 3.20GHz
  6. Monitor: 3 x DELL E2214Hv (далее именуемые Монитор 1,2,3)
  7. Switch: H3C Aoiynk S1208D

Программное обеспечение:

  1. Энкодирующее ПО: NDI Connect Pro
  2. Декодирующее ПО: NDI Studio Monitor

2.Метод тестирования

2.1 Использование программного энкодера для создания NDI-потока

Установка оборудования:

Мы используем карту захвата Magewell и ПК (NDI Connect Pro) для кодирования источника видео и передачи его в локальную сеть по протоколу NDI®. В то же время, сквозной интерфейс карты захвата подключен к монитору 1. Поскольку сквозной интерфейс не обрабатывается никакой системой, а монитор, используемый в данном тесте, не имеет операционной системы, изображение, которое он отображает, можно рассматривать как источник видеосигнала, который можно использовать для сравнения с отображением при декодировании.

Magewell Pro Convert for NDI® to HDMI (далее "Magewell NDI® decoder"), декодер другой марки и ПК (NDI Studio Monitor) подключаются к одной локальной сети для декодирования. При этом декодированное аппаратными декодерами видео выводится на мониторы 2 и 3 для отображения через интерфейс HDMI, а декодированное ПК (NDI Studio Monitor) видео отображается напрямую.

Для тестирования мы специально создали видео, которое можно использовать с секундомером, записывая и сравнивая время секундомера на источнике видео (Монитор 1) и декодере (Монитор 2, Монитор 3 и Монитор NDI Studio) мы можем получить время, необходимое от кодирования видео до завершения декодирования, что и является задержкой передачи видео.

2.2 Использование автономного аппаратного кодера для создания NDI-потока

После установки вышеуказанной схемы тестирования мы попробуем переключить ПО на энкодер Magewell Pro Convert HDMI 4K Plus (далее "кодер Magewell NDI®") и энкодер другой марки для тестирования аппаратного кодирования. Другие устройства не меняются. Оборудование настроено следующим образом:



3.Результаты теста

3.1 Данные сравнительного тестирования задержки при программном кодировании и программно-аппаратном декодировании

Задержка декодера другой марки (мс)(Монитор 1-Монитор 2) Задержка декодера Magewell (мс)(Монитор 1-Монитор 3) Задержка декодирующего ПО (мс)(Monitor 1-NDI Studio Monitor)
1 66 50 116
2 66 66 116
3 66 50 116
4 67 50 117
5 66 66 116
6 66 66 116
7 67 67 117
8 67 67 117
9 66 66 133
10 66 66 133
Среднее 66.3 61.4 119.7

3.2 Сравнительные данные тестирования аппаратного кодирования Magewell и программно-аппаратного декодирования с учетом задержки

Задержка декодера другой марки (мс)(Монитор 1-Монитор 2) Задержка декодера Magewell (мс)(Монитор 1-Монитор 3) Задержка декодирующего ПО (мс)(Monitor 1-NDI Studio Monitor)
1 67 50 100
2 66 50 96
3 60 50 100
4 50 50 100
5 66 50 100
6 50 50 100
7 50 33 100
8 50 50 100
9 67 50 100
10 50 33 100
Среднее 57.6 46.6 99.6

3.3 Данные сравнительного тестирования задержки при аппаратном кодировании и программно-аппаратном декодировании другого бренда

Задержка декодера другой марки (мс)(Монитор 1-Монитор 2) Задержка декодера Magewell (мс)(Монитор 1-Монитор 3) Задержка декодирующего ПО (мс)( Monitor 1-NDI Studio Monitor)
1 50 50 116
2 50 34 100
3 84 67 134
4 83 66 133
5 66 66 133
6 50 50 117
7 67 67 133
8 50 50 117
9 50 50 117
10 50 50 117
Среднее 60 55 121.7

После сортировки мы получим следующую таблицу:

Encoding / Decoding Hardware decoding (decoder of anther brand) Hardware decoding (Magewell decoder) Software decoding (NDI Studio Monitor)
Hardware encoding (encoder of anther brand) 66,3мс 61,4мс 119,7мс
Hardware encoding (Magewell encoder) 57,6мс 46,6мс 99,6мс
Software encoding (NDI Connect Pro + Magewell capture card) 60мс 55мс 121,7мс

4.Результаты тестирования

При одинаковых сетевых условиях задержка передачи данных по сети тесно связана с выбором программных и аппаратных энкодеров и декодеров. По сравнению с программными энкодерами и декодерами, автономные аппаратные энкодеры и декодеры имеют достаточно выделенных ресурсов для выполнения задачи кодирования и декодирования. На них не влияет системное планирование и использование процессора другими программами, запущенными на компьютере.

Для пользователей с чрезвычайно высокими требованиями к задержке видео рекомендуется использовать энкодер Magewell в паре с декодером Magewell, что позволяет значительно снизить общую задержку передачи. Следует также отметить, что разумная установка значения длительности буфера декодера Magewell NDI также оптимизирует задержку. Пользователи могут установить значение "buffer duration" в веб-интерфейсе декодеров Magewell NDI. Для получения подробной информации рекомендуем прочитать "Тест о влиянии параметра "buffer duration" на задержку Pro Convert".