Promwad auf der Microchip MASTERs 2026: Hardwarebasierte Messung der Videolatenz

Promwad nahm an der Microchip European MASTERs 2026 teil, die vom 12. bis 15. Oktober in München stattfand. Unser Team präsentierte eine Live-Demo auf Basis der PolarFire-FPGA-Technologie von Microchip und führte sie während der Konferenz für Ingenieure vor. Dabei wurde die Glass-to-Glass-Latenz eines Videosystems vom Kameraeingang bis zur Displayausgabe gemessen.

Die MASTERs (Microchip Annual Strategic Technical Exchange and Review) sind eine Schulungskonferenz und keine Fachmesse: An vier Tagen finden Schulungen statt, die von Ingenieuren von Microchip und Partnern aus dem Technologieökosystem durchgeführt werden. Das Programm umfasst mehr als 80 Fachveranstaltungen und 40 Live-Demonstrationen vor Ort. Da sich die Konferenz an Ingenieure richtet, die an konkreten Projekten arbeiten, war ein praktischer Messaufbau sinnvoller als eine Folienpräsentation.

Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung von Echtzeit-Videosystemen besteht darin, nachzuweisen, dass die gesamte Verarbeitungskette die vorgegebenen Latenzanforderungen erfüllt. Messungen an einzelnen Verarbeitungsstufen ergeben zusammengenommen selten die tatsächliche Verzögerung des Systems. Zudem können die Messergebnisse vollkommen stabil erscheinen, obwohl sie einen unbemerkten systematischen Messfehler enthalten. 

Der von Promwad in München vorgestellte Messaufbau löst dieses Problem durch eine physikalische Messung. Eine Lichtquelle, eine LED oder ein Laser, wird vor der Kamera platziert, während ein Fotodetektor den Bereich des Monitors überwacht, in dem der Lichtblitz erscheinen soll. Der PolarFire-FPGA schaltet die Lichtquelle ein, startet einen Zähler und stoppt ihn, sobald der Detektor den Lichtblitz auf dem Bildschirm registriert. Die gemessene Zeit umfasst sämtliche dazwischenliegenden Verarbeitungsschritte: Sensor, Bildverarbeitung, Kodierung, Übertragung, Dekodierung, Skalierung und das Display selbst. 

Ein entscheidendes Detail bestimmt die Zuverlässigkeit der Messergebnisse. Eine Kamera erfasst ihre Umgebung in einzelnen Bildern (Frames). Wenn der Messaufbau Lichtblitze in einem festen Rhythmus auslöst, treffen diese immer auf denselben Zeitpunkt innerhalb des Bildzyklus und verfälschen die Messwerte systematisch. Der FPGA-Core variiert daher die Zeitintervalle zwischen den Lichtblitzen zufällig. Dadurch wird dieser Effekt in statistisches Rauschen umgewandelt, das sich über mehrere Messungen hinweg herausmittelt. So erhalten Ingenieure eine Verteilung der tatsächlichen Latenzwerte statt eines einzelnen, möglicherweise irreführenden Messwerts. Der Messaufbau arbeitet autonom und protokolliert jeden Messzyklus. Dabei werden Messwerte gekennzeichnet, die durch Umgebungslicht, Verbindungsabbrüche oder ein noch sichtbares Bild des vorherigen Lichtblitzes beeinträchtigt wurden. 

Das Messgerät ist lediglich an zwei Punkten mit dem zu prüfenden System verbunden: über die Lichtquelle vor dem Kameraobjektiv und den Detektor am Bildschirm. Alle dazwischenliegenden Komponenten können beliebig verändert werden. Dadurch eignet sich der Aufbau als einheitlicher Prüfstand für den direkten Vergleich verschiedener Videoverarbeitungsketten: Hardware- gegenüber Softwarekodierung, unterschiedliche Codecs oder Übertragungsverfahren sowie dieselbe Architektur vor und nach einem Firmware-Update. 

Dieselbe Fragestellung stellt sich auch in den Bereichen Broadcasting und professionelle AV-Technik, industrielle Bildverarbeitung, Industrierobotik und kamerabasierte Automobilsysteme, bei denen eine vorhersagbare Videolatenz eine zwingende Anforderung und nicht nur ein wünschenswertes Merkmal ist.

Im Mittelpunkt des Konferenzprogramms standen funktionale Sicherheit, maschinelles Lernen und Edge AI sowie Leistungselektronik – Bereiche, in denen Embedded-Entwicklungsteams derzeit wichtige Architekturentscheidungen treffen. 

In Gesprächen mit Technologieanbietern ging es um KI-gestützte Schaltplanentwicklung, die automatisierte Erstellung von Board Support Packages und Treibern sowie Hardware-in-the-Loop-Tests für Embedded-Steuerungssysteme. Der gemeinsame Nenner ist die zunehmende Automatisierung von Aufgaben, die Entwicklungsteams bislang weitgehend manuell erledigen – an drei verschiedenen Stellen des Entwicklungszyklus, vom ersten Schaltplan bis zur Systemverifizierung. Für einen Entwicklungsdienstleister bedeutet dies eine Verlagerung des Aufwands: weniger Routineaufgaben, mehr Fokus auf Architektur und Validierung. 

Das Latenzmessgerät ist ein Beispiel für unsere Entwicklungen auf Basis von Microchip-Halbleitern: ein spezialisiertes Messinstrument zur Beantwortung einer konkreten technischen Fragestellung. Als autorisierter Microchip Design Partner ist Promwad in einem deutlich breiteren Spektrum von Anwendungsbereichen tätig: 

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