Überwachung der Latenz bei Online-Videosendungen und TV-Bridges

Vor ungefähr einer Woche gab es einen interessanten Artikel über die Methoden zur Organisation von Videosendungen mit der geringstmöglichen Verzögerung, und in den Kommentaren wurden eine Reihe legitimer Fragen aufgeworfen, von denen viele keine vollständige und aussagekräftige Antwort fanden. In meinem Beitrag möchte ich das Material meiner Kollegen ergänzen und meine Gedanken mit den Lesern zu folgenden Fragen teilen:

Warum gibt es im Allgemeinen eine minimale Verzögerung?
Wie kann die Verzögerung bei der Übertragung eines Videosignals einfach und eindeutig gemessen werden?
Welche Elemente des Videopfads beeinflussen die Zunahme der Verzögerung?



Unser Top-Ergebnis - FullHD-Signal flog in weniger als einer halben Sekunde zum Server und zurück.

Interessant? Dann lies weiter.

Also, warum brauche ich eine minimale Verzögerung ?

Mein Unternehmen organisiert Online-Videoübertragungen, und in letzter Zeit haben wir das Thema Telemedizin sehr aktiv weiterentwickelt - wir organisieren Übertragungen von chirurgischen Workshops und organisieren fast vollwertige Telebridges zwischen Operationssälen und Konferenzräumen: Das Bild von externen Kameras und medizinischen Geräten wird vom Gerät übertragen Endoskope, Laparoskope, Roboterchirurgen), Zuschauer sitzen auf bequemen Stühlen am anderen Ende der Stadt, betrachten das FullHD-Bild auf einem gesunden Bildschirm und stellen bei Bedarf Fragen an Ärzte. In diesem Szenario war der Komfort der Kommunikation für die Kunden sehr wichtig - jeder gewöhnte sich an Telefon und Skype, und selbst eine Verzögerung von 3-4 Sekunden erschwert die Interaktion zwischen dem Saal und dem Operationssaal erheblich und stört Chirurgen, die die realistischsten Operationen durchführen.

Hier sind die typischen Bedingungen, unter denen wir arbeiten müssen:

- 720p- oder 1080i-Signal, meist im SDI-Format, das entweder direkt von der Kamera oder dem medizinischen Ständer oder von der Software-Ausgabe des Umschalters empfangen wird;
- meistens ein ziemlich langsames Internet oder dessen völliges Fehlen - ein beträchtlicher Teil der Projekte, die wir über 4G-Netze durchführen;
- Fehlen einer externen IP;
- Hochdynamisches und äußerst detailliertes Bild, die Notwendigkeit einer angemessenen Farbwiedergabe;

Ich sage gleich: Wir haben die Optionen für Skype- und VKS-Systeme (Videokonferenzsysteme) studiert, getestet und sicher vergraben.

Die Hauptprobleme von Skype sind die Unmöglichkeit, die Videoqualitätsparameter manuell anzupassen, und der „zu intelligente“ Codierungsalgorithmus, der die Bildqualität selbständig verschlechtern kann, wenn plötzlich festgestellt wird, dass der Internetkanal nicht breit genug ist. Nun, in Skype ein Bild von der SDI-Ausgabe eines Umschalters zu bekommen, ist eine separate Zauberei, die keinem Muggel unterliegt ...

Auch mit dem Videokonferenzsystem lief es nicht reibungslos - erhebliche Anforderungen an die Kanalbandbreite, die Verfügbarkeit externer IPs, das Fehlen professioneller Video- und Audioeingänge, ein völlig gleichmäßiger Kauf- und Mietpreis bei gleichzeitiger „no“ -Qualität. Ja, es ist möglich, dass Sie mit Videokonferenzen Onkel und Tante in Kostümen in einem modisch eingerichteten Rallyeraum zeigen können. Als unsere Konkurrenten bei einem medizinischen Statusereignis von einem laparoskopischen Stand durch eine Videokonferenzeinheit sendeten, war das Bild furchterregend - das System konnte einfach nicht schnell sehr dynamisch codieren Videosignal mit hoher Detailtreue und statt FullHD auf den Bildschirmen ein völlig infernalisches Kaleidoskop, das vor allem an den Trailer zum Film "Pixel" erinnert.

Die Bildqualität unserer über unsere eigenen Wowza-basierten Server übertragenen Massenübertragungen war viel besser als bei Skype und VKS. Außerdem verfügten wir über eine anständige Flotte von Encodern - leistungsstarke Kompaktcomputer mit SDI-Videoaufnahmekarten, mit denen wir mehrere Projekte ohne Nerven ausführen konnten zur gleichen Zeit.

Ich stellte meine Ingenieure so ein, dass sie die maximal mögliche Geschwindigkeit aus Wowza herausdrücken, und sofort stellte sich die Frage: Wie und wie kann man die Verzögerung messen ? Ehrlich gesagt haben wir lange nachgedacht, und daher sieht das Ergebnis noch witziger aus, was erneut bestätigt, dass alles Geniale einfach ist.



Wir haben den klassischen „Countdown“ zugrunde gelegt, der in der Film- und Fernsehproduktion verwendet (oder vielmehr längst nicht mehr verwendet) wurde, um ihn ein wenig informativer und detaillierter zu gestalten.

Das Messverfahren ist lächerlich einfach: Wir schalten den Videoplayer im Player ein, durchlaufen den gesamten Videopfad, stellen die Bildschirme des sendenden und empfangenden Computers daneben, machen Bilder von beiden Bildschirmen auf dem Telefon, subtrahieren den kleineren von dem größeren und erhalten die bildgenaue Verzögerungsdauer. Wenn also die Sende- und Empfangspunkte entfernt werden, können Sie ein Signal von Standort A senden, an Standort B empfangen, sofort an Standort A zurücksenden, ein ähnliches Bild aufnehmen und das Ergebnis in zwei Teile teilen. Ein sich drehender Timecode und ein rotes Quadrat, die hin und her schweben, ermöglichen Ihnen die visuelle Überwachung möglicher Pfosten der Videostream-Übertragung, wie z. B. "Sticks" und "Blasten" des Bildes.

Mit diesem einfachen Tool haben wir eine vollständige Überarbeitung unseres Videopfads durchgeführt, verbunden mit den Servereinstellungen, und buchstäblich Millisekunden, um alle Verzögerungen zu minimieren und ein sehr gutes Ergebnis zu erzielen. Beim Senden über das dedizierte Video haben wir die FullHD-Videodurchsatzgeschwindigkeit mit einer Bitrate von 4-5 Mbit / s erhalten 11-16 Bilder (ungefähr eine halbe Sekunde). Bei der Übertragung über 4G-Netze und bei der Übertragung über große Entfernungen (z. B. getestet in St. Petersburg - Astana) stieg die Verzögerung um etwa eine halbe Sekunde. Hier beginnt sich natürlich bereits ein komplexes Routing zwischen Sende- und Empfangspunkten auszuwirken.

Aus offensichtlichen Gründen werde ich die Nuancen der "Abstimmung" des Rundfunkservers nicht offen legen, aber ich möchte auf eine wichtige Nuance aufmerksam machen - oft führen die "eisernen" Elemente des Videopfads zu merklichen Verzögerungendass nur wenige Menschen bei der Vorbereitung eines Projekts darüber nachdenken. Zum Beispiel führen wir eine Telefonkonferenz mit einem Konferenzraum in einem Hotel durch, in dem alle Projektoren an VGA angeschlossen sind und Sie über den gesamten Empfängerpfad zu SDI oder HDMI verfügen - Sie können sicher sein, dass der Mixer und die VGA-Konvertierung Ihnen mindestens eine halbe Sekunde hinzufügen. Antidiluvian Projektor durch "Composite" verbunden? Zweitens. Sie haben eine billige Kamera mit HDMI-Ausgang am Übergabepunkt angebracht und den SDI-HDMI-Konverter mit Klebeband daran befestigt? Verlor drei Frames. Zählen Sie, wie viele Konverter, Splitter und andere Eisenstücke sich auf Ihrem Weg befinden, und Sie werden beeindruckende Zahlen erhalten, die oft alle Bemühungen der Übersetzungsingenieure zunichte machen. Die Schlussfolgerung ist einfach: Optimieren Sie den Pfad, indem Sie alle unnötigen Signaltransformationen entfernen.

Und zum Testen können Sie unser Video sicher nutzen, es kann kostenlos unter heruntergeladen werdendieser Link .

PS Für Liebhaber einfacher Irrgärten - ein Blockdiagramm des Wechsels von einem unserer medizinischen Projekte.


Jetzt auch beliebt: