Table of Contents

הבנה של אינטימיות ב- Audio ו- Video Interfaces

שקיפות, המכונה לעתים קרובות עיכוב או lag, היא ההבדל בין התרחשות אירוע לבין התפיסה או הרבייה שלו בפלט. במערכות אודיו / וידאו, אפילו עיכובים תת- 20-מילימטריים יכול להיות בולט, גורם בעיות מסנכרוניות בין קול תמונה או מעכב אינטראקציה בזמן אמת בשידור חי, וידאו מקנה, ועיכובים מקוונים.

עיכובים

זמן נסיעה בנתונים על פני כבל או אלחוטי בינוני נשלט על ידי מהירות של הפצת אותות (בדרך כלל על 60-70% ממהירות האור עבור נחושת) ואת שיעור ה bit של הממשק. פרוטוקולים מהירים גבוה כגון Thunderbolt 4 (עד 40 Gbps) או USB4 (גם 40 Gbps) להפחית את הזמן הנדרש להעברת כמות נתונים בהשוואה לסטנדרטים ישנים יותר של USB כגון 2.0bps (לדוגמה, פחות מ- 2.

עיבוד עיכובים

כל שלב עיבוד אותות דיגיטליים - מ-265 המרה אנלוגית-לדיגיטלית (ADC) ודחיסה / דחיסה (קודק) לדרג, המרת חלל צבע ותבנית - ניכויים גבוהים (DDC) כמו אלה המבוססים על JPEG XS או SMPTE VC-2 (Dirac) המשפחה מיועדת להפחתה ויזואלית עם טמפרטורות נמוכות מאוד (לעתים קרובות קידוד CV) או קידוד אחר של סגסוגת משנית (R) או סגסוגת מורכבת של סגסוגת מסוג CHOEXD.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

Buffers הם הכרחי לספוג ג'ייטר ולהבטיח שהנתונים לא יאבדו כאשר המקלט אינו מוכן.עם זאת, כל שלב buffer מוסיף עיכוב שווה לגודל ה-buffer המחולקים על ידי שיעור הנתונים. ממשקי אודיו רבים משתמשים משתמשים משתמשים ב-256-256-sample buffer ב-48 kHz, וכתוצאה מכך בערך 5.3 מ"מ של מעצבי קיבולת נוספת (אודיו) כגון DDunts-T) עם מספר גדלים קטנים יותר מ-T.

(הדגשה של השקיפות מחייבת כלים מיוחדים כגון FLT:0) גבוהה oscilloscopeFLT:1 עבור אותות חשמליים או תבנית FLT:2video עם שיטות מבחן ידוע מעכב 3LT Common Test כוללים מדידות-back-back Analysis על תצוגה.

עקרונות עיצוב מרכזיים לעוצמה מינימלית

הפחתת השקיפות היא בעיה של אופטימיזציה ברמת המערכת.העקרונות הבאים מנחים את העיצוב של ממשקי אודיו מהיר ווידאו שהשגת עיכובים עגולים של רק כמה אלפיות שניות או פחות.

(ב) ,0) בחרה ב-High-Speed, פרוטוקול העברת נתונים של דיטרמיניסטים

פרוטוקולים כגון PCI Express (PCIe) 4.0/5.0, Thunderbolt 4, USB 3.2 Gen 2×2, ו-FLT:0DisplayPort 2.0FLT:1 מספקים נתיבי נתונים דטרמיסטיים, נמוכים יחסית. PCIe, למשל, משתמש בנקודת-נקודה-to-point העליון עם נתיבים ייעודיים ופרוטוקול מינימלי מעל פני ראש, מה שהופך אותו אידיאלי עבור לכידת וידאו קצר ל-Creditual-Creditek-Creditual-Creditual-Creditualpletualpletual, ל-Clantualbox, ל-Clantualbox, ל-Clantual HD-Clantualbox, ל-Clantualbox.

  • (FLT:0)USB 3.2 Gen 2×2FLT:1 (20 Gbps) משתמש נקודות קצה איזוכרוניות עם גדלים buffer מתכנתים.עבור ממשקי אודיו, יישומים USB מקצועיים רבים להשיג רוחב עגול מתחת 2 מ"ס ב 96 kHz עם 32 מ"ר.
  • (FLT:0)Thunderboltrated 4FLT:1 תומך במנועי DMA (גישה זיכרון עקיף) המאפשרים מידע אודיו/וידאו לעקוף את ה- CPU באופן מלא, להפחית באופן דרמטי את עיכובי עיבוד.
  • (FLT:0SDI (Serial Digital Interface) נשאר מרכיב עיקרי בייצור חי כי הוא מעביר וידאו ללא לחץ עם שקיפות ⁇ סטית - באופן חד-משמעי מתחת ל-0.2 מ"מ לקופסא המרתר.

2.10.10.10.08: חומרה של קלמנט עבור minimal Signal PatheurFLT 1

כל ממיר (ADC, DAC, HDMI מקלט, SDI Transceiver) מוסיף עיכוב ה- propagation. בחר רכיבים עם הגמישות המפורטת הנמוכה ביותר.לדוגמה, ל- Texas Instruments TFP410 HDMI יש עיכוב טיפוסי של 0.5 ns, בעוד ש-DACs ביצועים גבוהים יכולים להתיישב מתחת ל-10 ns. FPGA-עיצובים המבוססים על בסיס יכול לשלב מספר בלוקים בתוך שבב בודד, במקום עיבוד משותף (pchi).

3 (בלטינית:0) ,Efficient Buffering אסטרטגיות

Buffer sizing הוא סחר בין latency ועוצמה נגד Jitter. for אודיו, להשתמש ב- כפול buffer קטן (למשל, 32 או 64 דגימות) ו מטפל מתוחכם מפריע כי minimises זמן בילה את מסגרת הקרנל (בסרטון) במקום וידאו, לשקול שימוש במצב "cut-cut through" בסרטון כי מעלה קו ברגע הנדרש ל- mp-bt רק ל-bt) מ- 15 bt בלבד.

4.0.(מערכת ההפעלה בזמן אמת (RTOS) וקרנל טונינג'ר

בצד המארח, מערכת ההפעלה הכללית כמו Windows או לינוקס יכולה להציג את השקיפות של תזמון. השתמש גרעין בזמן אמת (למשל, PREPT RT עבור לינוקס) ולהקצות ליבות CPU ייעודיות לחוטי אודיו / וידאו. ב- Windows, השתמש ב- Multimedia Class לוח זמנים (MMC) כדי למנוע תהליכים אחרים מהפרעה גבוה פרטיות מקצועית רבים אודיו.

5 (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כל שינוי - בין השארת חלל צבע, קנה מידה, או המרה של דגימת אודיו - זמן עיבוד קצה ל-sample.איפה אפשרי, לשלב שלבים עיבוד (למשל, לבצע המרה צבעונית ודרגת הקרנל חד-מעורב על GPU או FPGA) השתמש ב-teger עם שולחנות מבט כדי להימנע מנקודות צף מעל אודיו, להימנע מתבניות חוזרות ונשנות: לשמור דגימות באותו קצב ללכוד את אותו עומק ו ללכוד את הפלט כדי ללכוד אותו חומר.

טכנולוגיות מובילות ל-Latency Interfaces

טכנולוגיות חומרה ותוכנה מודרניות דחפו גבולות לעוצמה לתחומים פחות ממילימטריים בהקשרים מקצועיים רבים.

Thunderbolt ו-USB 3.2/4

טכנולוגיית Thunderbolt, שפותחה במקור על ידי אינטל וכעת משולבת לתוך USB4, מציעה חיבור חד-צדדי, גבוה-גבוה, נמוך-latency הרץ עם מנועי DMA ייעודיים וערוצים מאוכרוניים, זה עמוד השדרה של ממשקי אודיו רבים (למשל, Universal Audio Apollo, Focusrite Clarett) ומכשירי ללכוד וידאו (למשל, Blackmagic UltraStu USB2xin).

SDI (Serial Digital Interface)

בהפקת אירועים בשידור חי, SDI נשאר תקן הזהב עבור תחבורה וידאו דידקטית נמוכה (TheFLT:0Audio Engineering Society (AES)FLT:1 מגדיר גם AES3 ( אודיו דיגיטלי מאוזן) ו- AES67 ( אודיו מקוון) עם דרישות סודיות הדוקות. SDI's יחיד-wire, עצמי-שעה מבטל את ה-Cligation ו-Rempreatives) נמצא ב-ip IID2K-R.

אודיו על IP (AoIP) - דנטה, AVB, AES67

אודיו רשתי יכול להציג עיכובים של החבילה ו-buffering, אבל פרוטוקולים מודרניים AoIP נועדו לעקביות אולטרה נמוכה.דנטה, שפותחה על ידי Audinate, מציעה אפשרויות לעקביות מ- 0.25 מ"מ ל-5 מ"מ, שניתן לבחור בתצורת התוכנה. Audio Video Bridging (AVB), שאושרה על ידי IEEE 80BA, משתמשת ברשת מפורשת עם רוחב פס מובטח, הקובעת של 2672, בתנאי שימוש ב-ACT נמוך ב- 2672K.

עיבוד מבוסס FPGA

מערך השערים הניתנים לחיזוי שדה (FPGAs) מ Xilinx (כיום AMD) ו- Intel (לשעבר Altraa) הם אמצעי מפתח לעיבוד אולטרה סגולה (FPGAs) שלהם אדריכלות המקבילה מאפשרת עיבוד סימולטי של ערוצי אודיו מרובים או פיקסלים וידאו ללא המרה של CPU או GPU. לדוגמה, FPGA יכול ליישם מתג וידאו עם רוחב של כמה מחזורי אודיו מורכבים (כמו PG) עם רוחב יחיד, 000 יחיד, כולל CPU).

קודים מתקדמים ל-Latency

קומפרסיון הוא לעתים קרובות הכרחי להעביר וידאו ברזולוציה גבוהה על רוחב פס מוגבל, אבל טיפוסי ארוך-GOP Codecs (H.264, H.265) מציג עיכובים מרובים של מסגרת זמן עבור שקיפות נמוכה, להשתמש בכל-intra (I-frame רק) ⁇ או עיכובים מבוססי גל של קודים כגון TICO (inPIX) או JPEG XS XS הוא קל משקל, אובדן חזותי (תקן I-D) ותקן IDIR) באופן דומה (DI) קידוד 1DIRDI) קידוד 2 (תקן CIR) קידוד 2 (DIR) קידוד CIR) קידוד CIRDIRDIRDIRST (D) קידוד 2 (DIR) קידוד CIR) קידוד 2 (DIR) קידוד CIR) קידוד CIR) קידוד CIR) קידוד CIR) קידוד 2 (DIRDIRDIRDIRDIRDIRDIRDIRDIRDIRDIRDIRDIRDLI) קידוד CIRDIRDIR (ב-LSI (ב-R (ב-DSICK) קידוד CIRST (ב-DSICK)

הפרקטיקה הטובה ביותר ליישום

תרגומים עקרונות עיצוב למוצר עבודה דורש תשומת לב זהירה לשכבה פיזית, תוכנה ושילוב מערכת.

השתמש בכבלים באיכות גבוהה, מחברים ו- PCB Layout

אותות דיגיטליים מהירים (למשל, 12 Gbps SDI, PCIe Gen 4) רגישים לשיבושים, קרוסטור והפסדים דיאלקטריים.שימוש:0Belden נמוך-loss coaxialloss coaxialverse FLT:1 עבור SDI; עבור USB 3.2 ו Thunderbolt, כבלים מוסמכים עם AWGs להבטיח אותות על פני קיבולת נמוכה יותר, או על גבי מחסנים גבוה יותר, יכול להמשיך את הכבלים נמוכים יותר, כדי לשמור על פני מחסנים גבוה יותר, כדי לשמור על פני מחסנים גבוה יותר, 000.

אופטימיזציה של נהגי תוכנה ותוכנות תוכנה

גם עם החומרה המהירה ביותר, נהג כתוב עני יכול להוסיף מאות מיקרו-שניות. השתמש ב-Fo או ב-Resolution זמן רב יותר (HPET, TSC) במקום סימולציות מערכתיות. in אודיו, ליישם "אפס-copy" ו-"write-combining" גישה לזיכרון כדי למנוע עותקים מיותרים של נתונים.

יישום מעקב בזמן אמת ו- Calibration

לאחר שהמערכת בנויה, מודדת את הסבלנות מקצה לקצה באמצעות שיטה המזריקת דופק ידוע של זמן-זמן (למשל, גנרטור הדופק הסינכרון) ומשגיחה על התפוקה של כלים כמו FLT:0:0VideoTool Shed's Dr. LatencyFLT:1 מספק מדידה חזותית פשוטה עבור אודיו, שימוש ב-FLT2: תוסף אודיו-LGIRECTLGIRECT (L) או תיקון של שעון רגיל.

שילוב מערכת-Level ובדיקה

לפתח תוכנית בדיקה מקיפה הכוללת תרחישים הגרועים ביותר: שיעורי נתונים מקסימליים, זרמי אודיו / וידאו בו זמנית, ושילובים עם חומרים אחרים היקפיים. השתמש בכלים אימות רשמיים עבור עיצובי FPGA כדי להבטיח סגירת תזמון במהירות השעון הנדרשת.עבור מערכות מודבקות ברשת, ליישם בידוד רשת (VLAN, מתג ייעודי) כדי למנוע הדבקה שיכולה להגדיל את ג'יטר ולהגדיל את שיעור כוח.

מסקנה

תכנון ממשקי אודיו ווידאו מהירים המספקים עקביות מינימלית הוא אתגר רב תחומי.זה דורש הבנה עמוקה של העברת שכבה פיזית, בחירת רכיב, ניהול חיץ, מערכת הפעלה בזמן אמת nuances. על ידי פרוטוקולים ⁇ ליכיוניים קודמים כמו Thunderbolt, SDI, ו- PCI; מינוף הכוח המקביל של FPGAs; בזהירות כל buffer ומעבדה מוקדם יכול להשיג הילוך מוקדם יותר של עיצוב, אפילו על ידי מעבדים קצרים.