徐躍偉

摘 要： 隨著智慧城市、平安城市概念的提出和發(fā)展，對于音視頻監(jiān)控和相關網(wǎng)絡設備的需求不斷增多，產(chǎn)品也不斷推陳出新，對于這類設備的測試也提出了更多的要求。以常見的視頻延時、音頻延時以例，從時域角度和頻域角度兩個方面，介紹了相關的軟硬件測試工具，并提出相應的延時測試方法并分析其優(yōu)劣。

關鍵詞： 音頻延時； 視頻延時； 測試工具； 時域分析； 頻域分析

中圖分類號：TP391 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）05-01-03

Abstract： With the bringing forward of concepts of smart city and safe city， and their development， the demand for audio and video surveillance and related network devices has been continuing to increase， the products also continue to introduce new， so the corresponding test for this kind of equipment is also required more. In this paper， the common video delay and audio delay are taken as the examples， from the angle of the time domain and frequency domain two aspects， the related software and hardware testing tools are introduced， the corresponding delay test methods are put forward and their advantages and disadvantages are analyzed.

Key words： audio delay； video delay； testing tools； time domain analysis； frequency domain analysis

0 引言

網(wǎng)絡延時主要是指一個圖像數(shù)據(jù)從前端的網(wǎng)絡攝像機采集完成傳輸?shù)胶蠖耍脩敉ㄟ^監(jiān)視器觀看到圖像的時間差[1]。視頻延時往往取決于編碼效率、傳輸鏈路及設備、解碼設備性能等幾個因素，其中網(wǎng)絡攝像機編碼方式、傳輸線路質量、交換機或路由器的性能、解碼器效率等影響尤為明顯。在網(wǎng)絡設備新產(chǎn)品測試中，往往涉及到設備的視頻時延、音頻時延等技術指標，如何快速、準確的測試是擺在我們面前的一個新課題。本文從時域和頻域兩個角度對響應時間測試展開探討。

1 時域分析

響應時間的測試，一般首先想到的是從時間的度量中獲取，其基本思想是記錄延時的起止時間，其差值即為相應時延。以下探討具體實現(xiàn)方法。

1.1 修改源代碼測試方法

可以考慮在源代碼中插入開始和結束時間戳，其差值即為響應時間。從易用性角度考慮，可以選擇在程序界面中直接計算顯示響應時間耗時。亦可考慮在輸出日志中打印各時間戳，再手動計算響應時間耗時。本方法優(yōu)點在于測試結果比較快速直觀。缺點是需要審核測試程序，確定開始時間戳或結束時間戳是否合理，是否存在理解偏差；另外需要手工多次測量取平均值，增加了測試時間和資源消耗。

1.2 測試工具及測試方法

采用外部測試工具測量響應時間，分為軟件測試工具和硬件測試工具。

1.2.1 采用軟件測試工具

采用第三方專用軟件測試工具，對某個事務或頁面的響應時間進行測試度量，較常見的商用有：HP的Loadrunner、IBM的Rational Test Workbench，開源的有Apache JMeter、Wireshark、Apache Bench（ab），以及瀏覽器自帶的測試工具如Firefox的Firebug、Google的Chrome DevTools等。采用商用或開源軟件測試工具時，如Loadrunner，需在相應待考察事務前后插入開始和結束事務，然后單用戶或多并發(fā)用戶迭代運行多次取平均值獲得事務平均響應時間，其優(yōu)點在于功能強大，支持多用戶并發(fā)，缺點是費用高且對測試人員要求高。圖1為事務響應時間與并發(fā)用戶關系圖。

采用瀏覽器自帶的程序支持HTTP客戶端進行測試，可快速查看各頁面響應時間；缺點是僅支持單用戶。如圖2所示，在Firefox瀏覽器中，通過F12功能鍵打開網(wǎng)絡功能，可記錄訪問某網(wǎng)站首頁時相關頁面的耗時情況。

1.2.2 采用硬件測試工具

硬件測試工具包括：數(shù)字示波器、Fluke網(wǎng)絡延時工具等?？赏ㄟ^觀察輸入方波波形和輸出方波波形，在同一起始時間軸中對兩圖形進行疊加，即可獲得時延情況，如圖3所示。

1.3 其他較簡便測試方法

1.3.1 Ping命令測試法

網(wǎng)絡傳輸特性主要歸納為三個指標：延遲，抖動和丟包[2]。常見的測試網(wǎng)絡延時的方法有Ping命令測試方法。用ping命令可以得到平均延時、最大延時、最小延時、丟包率等指標，需在DOS命令行中輸入命令：ping 115.239.211.112 -t（表示連續(xù)的對該IP地址執(zhí)行Ping命令，直到被用戶以Ctrl+C中斷）。對于大多數(shù)設備，可通過定時統(tǒng)計方式計算網(wǎng)絡延時。假設發(fā)送報文時間為t1，得到響應報文時間為t2，則網(wǎng)絡延時Δt=（t2-t1）/2（含程序處理延時）[3]。

1.3.2 視頻延時測試方法

如何減少網(wǎng)絡視頻傳輸延時是智慧城市建設中非常重要的課題。問題的關鍵在于先度量網(wǎng)絡視頻延時值，這里提供一種比較簡單的測試網(wǎng)絡視頻延時的方法：首先必須在本地播放含有準確走動的數(shù)字毫秒表的采集視頻源，通過相關視頻采集終端系統(tǒng)進行視頻傳輸，在視頻接收端查看傳輸過來的視頻圖像，將采集源和接收終端顯示在同一屏幕中；然后定時（比如5秒）截屏，查看同一圖片中兩個毫秒表的時間差，其平均值即為局域網(wǎng)或者廣域網(wǎng)的延時。本方法優(yōu)點是將發(fā)送時間和接收時間統(tǒng)一在一個終端中記錄，充分利用了計算機系統(tǒng)本身的時鐘系統(tǒng)，較好地解決了時間統(tǒng)一的問題[4]，只要在線秒表走動準確即可獲得網(wǎng)絡平臺的精確時延。圖4為對某網(wǎng)絡視頻聊天平臺的時延進行測試的截圖。