影響觀賞體驗，螢幕影音不同步的5大常見原因
現代人在忙碌的一天後，最棒的就是躺在沙發上享受螢幕或電視帶來的視聽娛樂，但是否曾在觀賞時，發現聲音和影片畫面對不上的情況呢？無論是聲音比畫面快或聲音比畫面慢，都是屬於影音不同步的問題，追劇看電影到關鍵時刻時，真的很讓人掃興。但其實影音不同步發生的原因非常多，讓我們先了解一下導致此狀況的可能原因：
1. 影片檔案
有可能影片檔案經轉檔過程後產生影音不同步，可先嘗試更換其他影片檔案播放確認看看。
2. 網路因素
如果是觀賞網路來源的影片，有可能因為網路不穩定，或者頻寬不夠而造成影音不同步。
3. 撥放器軟體
如果有搭數位機上盒來播放影片，絕大多數是因為軟體本身缺陷或者與數位機上盒相容性較差。此原因在電腦上也很常見，常因解碼問題而造成影音不同步，此時更換解碼器或播放器便可解決。
4. 系統效能
系統方面很有可能因為記憶體不足所造成影音延遲，也有可能因為CPU或顯示卡GPU解碼不夠力，此類問題可透過升級硬體來解決問題。
5. 螢幕本身的影音不同步
螢幕本身在收到訊號後，再分別處理聲音和影像的訊號，其中訊號處理時若延遲有可能是成因，而螢幕本身造成的影音不同步這點，通常最容易被忽略。
「影音不同步」如何定義？
除了網路傳輸或干擾容易造成影音不同步之外，本篇文章探討的重點聚焦在「螢幕本身的影音不同步」，由於此問題較少被注意到，且一般消費者也很少會意識到螢幕有可能造成影音延遲，非常容易被忽略。不過也正因如此，若一旦發生且被消費者意識到，這將嚴重影響該產品在消費者的信任程度，絕對是不可忽視的問題。
影音不同步的問題主要可分為內部和外部來探討，內部影音同步錯誤是指，因影像和聲音的訊號處理延遲不同，所造成的影音不同步。而外部的話則是因為聲速遠低於光速，因此若聲源距離麥克風或人耳340公尺，則聲音會比影像(光)晚約一秒到達，所以影音同步延遲會隨著距離而有所增加。
一般而言，當影音不同步時，若聲音比影像快，定義其延遲的值為正，反之若聲音比影像慢，定義其延遲的值為負，如下圖所示。
事實上影音很難做到完全百分百的影音同步，包含輸入延遲、訊號處理的延遲等等因素，因此多多少少都會有些許不同步發生，那麼究竟影音不同步的延遲要到差距多少以內才算是合格呢？其實並沒有一個所謂的標準來定義，但有幾個相關的組織有給出影音延遲的建議值，可以做為參考，如歐洲廣播聯盟 (EBU，European Broadcasting Union) 建議其影音同步差距的時間參考值應在-60ms ~ +40ms之內。而先進電視系統委員會 (ATSC，Advanced Television System Committee) 建議其影音同步時間差距應在-45ms ~ +15ms之內。
那麼回歸到使用者，人的感觀是否有辦法在上述的參考值察覺到影音的延遲呢？其實一般使用者對於60ms以下的延遲幾乎無法察覺到，而在60ms以上方能開始感受到影音的延遲，而超過100ms以上才能明顯的感受到影音的不同步。
螢幕影音真的有不同步嗎？百佳泰實際量測大解密
上節提到螢幕很難做到完全百分百的影音同步，那麼目前市面上的螢幕，影音真的會有不同步嗎？到底延遲多少呢？我們以量測影音延遲工具Sync One2來做為量測工具，來看看螢幕延遲狀況，是否有達到上述的建議值內。
在量測工具Sync One2的上方有兩個孔位，分別是麥克風和光感應器，而在儀器左方還有一個Audio 3.5mm音源孔，可以藉著麥克風或者使用連接音源線來收音，加上光感應器來感應光影的變化，搭配Sync One2提供的測試影片，以此來計算影音同步的延遲狀況，最後會在中間的顯示螢幕呈現量測結果。
而Sync One2測試使用的影片檔案格式是mov，其主要影片內容是會不斷做亮暗持續變換，並在畫面亮暗發生變化時，同時發出聲音，以便讓Sync One2接收光影和聲音來計算影音延遲狀況，如下圖所示。
註: Sync One2 測試專用影片
我們以Dell C2722DE螢幕當作範例來看看影音延遲的情況，測試使用的影片格式參數選定如下表。
每一組不同的量測環境共會進行4組量測，每組量測會採取30次的量測數據，取其平均值 (AVG)、最小值 (MIN)、最大值 (MAX) 來觀察，量測結果的單位是毫秒 (ms)。先來看Dell C2722DE在以下環境的表現情況。
Dell C2722DE在此量測環境下的不同介面，分別是HDMI、USB-C、USB-C to DP，量測的數據平均值和最小值都有不錯的表現，尤其最小值都是0，幾乎沒有什麼延遲，量測過程中偶而會有幾個數值較大，但其最大值分別是-17、22、26毫秒，其實以人的感官而言是不會有感受到影音的延遲。
一般使用者在觀賞螢幕會有不同的習慣距離，我們來量測看看使用者在不同距離下該螢幕的表現狀況，以一般使用者常見的距離45cm~90cm來看看其影響。
其量測結果在平均值、最小值、最大值都有不錯的表現，且在不同距離下量測出的數值差距也都不大，因此一般使用者的觀賞距離，只要不是距離過遠，如超過10公尺以上的觀賞距離，一般並不會因距離不同而有很明顯的影音延遲。
我們再看其他螢幕的影音延遲狀況，此處我們挑選了Acer H277HU、Lenovo Thinkvision x1、ASUS PB287Q，其環境和量測結果如下表。從量測結果來看，Acer H277HU影音同步表現較佳，而Lenovo Thinkvision x1和ASUS PB287Q在此環境下則有較高的影音延遲，影音同步表現相對較差。
探討Lenovo Thinkvision x1和ASUS PB287Q影音延遲較高的原因，發現此兩台螢幕的HDMI版本都是1.4，在HDMI介面所支援的最高解析度是3840×2160 @ 30Hz，而Acer H277HU的HDMI介面支援最高解析度則是 2560×1440 @ 60Hz，有可能是因為解析度或者更新率的關係而造成影音不同步。
因此我們調整ASUS PB287Q的解析度到2560×1440 @ 60Hz， 再量測看看數據是否有影響，調整後跑出來的影音延遲大幅降低到18、1、-16毫秒。而另外一台Lenovo Thinkvision x1由於不支援2560×1440 @ 60Hz，因此我們調整此解析度至1920×1080 @ 30Hz 和 1920×1080 @ 60Hz來量測，結果如下表所示，在1920×1080 @ 30Hz下影音延遲表現和3840×2160 @ 30Hz差距不大，但在1920×1080 @ 60Hz下的影音延遲也有大幅降低，因此能得知螢幕的更新率會影響到影音的同步。
投影機和無線螢幕分享器的影音不同步
上面我們了解了螢幕影音不同步的狀況，那麼投影機的情況呢？投影機除了一般家庭娛樂使用外，更加有機會運用在較寬廣的室內會議廳、展場，甚至戶外場所，觀賞距離更遠，連接喇叭的延遲狀況和擺放位置也會是影響因素。
我們先看看投影機的延遲狀況，以一般家庭娛樂使用為情境，投影機與使用者距離投影畫面約120cm，喇叭則使用投影機內建而非外接喇叭，環境和量測結果如下圖。
從量測結果來看，此投影機Dell P519HL相比螢幕Dell C2722DE在HDMI介面下有明顯的影音不同步，平均值/ 最小值/ 最大值分別為78.75/ 52/ 93毫秒，其最小值已經接近60毫秒，平均值也超過60毫秒，最大值達93毫秒，代表部分人在觀賞時可能可以感覺到有影音不同步的情況。但在D-Sub介面時，影音同步的狀況較HDMI好，惟最大值仍超過60毫秒，但部分人也許能感覺到有些許不同步的狀況。
而在無線投影的量測，我們使用無線螢幕分享器Google Chromecast Ultra和Actiontec ScreenBeam 960搭配螢幕Dell C2722DE，環境和量測結果如下。
Google Chromecast Ultra和Actiontec ScreenBeam 960的無線投影技術分別是Google Cast和Miracast，我們量測其Broadcast和Screen mirroring的情況，從量測結果能看出其整體而言延遲狀況偏高，畢竟是透過無線投影的方式，且也會受到網路延遲影響，此狀況是可以預期的。此外這兩台無線螢幕分享器在投影方式Broadcast的影音延遲狀況明顯優於Screen mirroring，在Screen mirroring時最大值甚至還會出現-234和748毫秒，其影音不同步狀況較嚴重。
現在數位機上盒有的也會支援無線投影，我們量測MiBox S搭配螢幕Dell C2722DE在Broadcast和Screen mirroring的情況，量測結果也同樣顯示在Broadcast時，影音同步狀況良好，而改用Screen mirroring時，也會出現嚴重的影音不同步，最大值也出現741毫米的高延遲。
螢幕影音同步的測試內容與服務
影音同步會影響到使用者對於影音娛樂的體驗，對於產品品質也會有所影響，且上方實驗中能知道即使是市售螢幕也是有影音不同步的問題，若和影音延遲較小的螢幕比較更是特別有感，觀賞螢幕的體驗這對於消費者來說便是很重要的挑選指標，此問題不可不去重視。因此百佳泰針對影音同步，規劃以下測試內容：
- AV Sync Latency Test
- Monitor Function
- Monitor Line out (Headphone/ Speaker)
- Monitor Webcam Test
- Stress test
- User Experience Test
除上述測試規劃外，還能針對您的產品做客製化的測項規劃，達到最佳的測試效果，百佳泰有信心為您的產品品質做好把關！
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