数字信号传输时的延迟有什么影响？

　　摘要：在数字世界中，所有的系统处理都会产出延迟，延迟是不可避免的原因。

　　随着控制室变得越来越敏捷，潜在的功能也随着新技术的出现而增加。在模拟视频和音频的时代，有线信号的传输与铜线上的电磁波一样快。有涉及变量，但在许多情况下，这相当于光速的一半以上。在几乎所有的情况下，传输是即时的。在模拟域中的处理基本上是一样快，仅用于稍微延长信号路径。

　　数字时代改变了传输速度，数十年来，数字音视频世界一直在处理延迟。简单地将模拟音频信号转换为数字值，或者在数字域中捕获图像，包括延迟。

　　将它们转换为模拟需要时间。处理这些信号也需要时间。客观来看，每个都需要好几个数字处理芯片。与主板中的计算周期环非常相似，单独的转换芯片或更多涉及到DSP芯片的DSP芯片会耗尽时钟周期，从而使这些事情发生。

　　也许这种延迟也只是在一个硬件内部的信号。将数字信号从“盒子”传到“盒子”时，会有额外的延迟。一旦信号在线路上，传输速度可能类似于铜上的模拟信号。在基于以太网传输的情况下，数字或模拟信号数据必须被打包以正常工作，并且分组化增加了延迟。

　　延迟是不可避免的。当今没有数字系统可以无延迟地执行。制造商努力地将延迟缩短到尽可能短的时间，在某些情况下几乎不存在，但目前的技术无法实现100％无延迟的数字系统。挑战在于管理延迟并注意何时何地是最要紧的。

　　延迟是不可避免的，不仅在数字系统中，而且在整个宇宙中也是如此。但在视频系统中，矩阵切换的性能与压缩的网络化视听系统的性能有很大的差距。

　　矩阵切换延迟主要由几条短信号管线和信号传播（几乎以光速）。这个总和只有几微秒。AV over IP系统经历所有这些相同的延迟加上编码和解码压缩图像所需的延迟。这需要数十或数百毫秒的视频数帧。

　　现实世界的性能差异是惊人的。即使最新的技术，例如提供了避免严重压缩的方法，并且使用时钟重新同步在灵活的IP网络上提供矩阵切换延迟（微秒），也有微微的延迟。

　　在专业应用中，延迟不仅十分重要，而且很关键。考虑一个演示者在舞台上的IMAG的应用。如果IMAG显示的图像延迟播放现场演示者的演讲画面，则可能会让观众分心。

　　但是，有了更专业的控制室，时间精度可能至关重要，甚至是安全的问题。离岸石油钻机通常使用远程视频监控来进行岸上控制室的安全和操作控制。为了确保最小的延迟，传统的解决方案是模拟闭路电视。随着设备的老化，支持这些旧系统的成本高昂，而且数字化时代已经开始了。在这些设置中具有低延迟，例如其他工业应用或生物医学应用都是必须的。

　　然而，我们没有对低延迟的定义。它是由一个更大的问题决定的：什么是应用程序，以及对“瞬时”的认知有多重要。人眼和大脑比我们所认为的设备更能检测出非常小的差异。

　　通常，低于100ms的延迟对于根据实时参考来查看图像的人是有效的。在机器与工业和医疗设备中的视频交互的情况下，延迟要求可能低至10ms或1ms。许多解决方案的目的是要比渲染框架所需的时间少。在60fps应用程序中，这意味着16.7ms或更少。

　　所有处理都会产生延迟；压缩和解压缩，平铺，边缘混合，缩放等。此外，数字捕获视频增加了延迟。即使在数字领域，分组处理传输以及在IP进行传输也增加了延迟。而制造商在硬件的产品规格上醒目地标出低延迟数，网络将为每个交换机跳跃添加延迟，并且每个处理硬件依次增加其延迟。

　　对于延迟或延时的容忍可能是最不被理解的关键属性，并且是最难量化的。不同用例的延迟容限差异很大，从几乎没有延迟到几秒钟（或几分钟）不等。

　　延迟性考虑通常仅仅是实时流媒体应用中的一个问题，特别是那些涉及与技术交互或者在流媒体链接的相对方之间的用户。沿着流式传输信号路径存在许多延迟的原因，所以延迟必须被整体地处理。

　　技术管理人员应该记住，延迟都加起来，而“几乎”不存在，这是不可能避免的，因此，基于应用程序的延迟计划意味着积极主动和创造性应对延迟，而不是被动或受延迟的阻碍。