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虽然我们可通过时间戳的差值和采样率计算出发送端视频帧的发送节奏但是由于网络延迟、抖动、丢包仅知道视频发送端的发送节奏是明显不够的。我们还需要评估出视频接收端的视频帧的接收节奏然后进行适当平滑保证渲染的效果。
WebRTC引入了卡尔曼滤波通过视频时间戳和到达时间进行调整提高后续视频帧到达时间估算的准确性和稳定性。TimestampExtrapolator就是实现视频帧的到达时间的估算。选择卡尔曼滤波算法进行调整的原因
噪声抑制在实际的网络环境中由于网络波动、设备性能差异等因素接收到的视频帧时间戳往往包含噪声。卡尔曼滤波通过其内置的预测和更新机制能够有效地抑制这些噪声提高时间戳估算的精度。
动态适应卡尔曼滤波能够根据历史数据和当前观测值动态调整其内部参数以适应不断变化的网络环境。这种动态适应性能够更准确地预测未来帧的到达时间。
平滑处理卡尔曼滤波在预测过程中会考虑历史数据的平滑性避免因为个别异常值而导致预测结果的大幅波动。这种平滑处理有助于保持视频流的连续性和稳定性。
二、实现细节
1、时间戳记录
VideoStreamBufferController::InsertFrame
-VCMTiming::IncomingTimestamp
-TimestampExtrapolator::Update(Timestamp now, uint32_t ts90khz)now接收时间ts90khz该帧视频时间戳
每当接收到一个新的视频帧时TimestampExtrapolator会记录该视频帧的RTP时间戳和本地接收时间。同时还会记录第一个视频帧的时间戳和本地接收时间作为参考点。
2、时间差计算
卡尔曼滤波实时更新的观察值有两个t_ms、residual
t_ms计算视频帧本地接收时间之差frame_recv_delta frame_recv - first_frame_rcv。
residual视频帧 发送端 两帧发送间隔 - 视频帧 接收端 两帧接收间隔 3、卡尔曼滤波
根据t_ms、residual建立线性关系实时动态调整w_[0]、w_[1]。
w_[0] 预估的接收视频采样率
w_[1]预估接收视频首帧时间缓存成时间戳单位 4、预估接收时间 根据当前的卡尔曼滤波器的状态估计TimestampExtrapolator可以根据输入视频时间戳计算出未来视频帧的预期接收时间。这个预期接收时间会被用于视频渲染流程中以确保视频帧在正确的时间点被渲染出来。 5、更新渲染时间
1、RTP报文-组视频帧 函数调用关系 RtpDemuxer::OnRtpPacket -RtpVideoStreamReceiver2::OnRtpPacket -RtpVideoStreamReceiver2::ReceivePacket -RtpVideoStreamReceiver2::OnReceivedPayloadData -RtpVideoStreamReceiver2::OnInsertedPacket -RtpVideoStreamReceiver2::OnAssembledFrame -RtpVideoStreamReceiver2::OnCompleteFrames -VideoReceiveStream2::OnCompleteFrame -VideoStreamBufferController::InsertFrame-VideoStreamBufferController::MaybeScheduleFrameForRelease decode_timing_.OnFrameBufferUpdated -VideoStreamBufferController::FrameReadyForDecode -VideoStreamBufferController::OnFrameReady -VCMTiming::RenderTime-VCMTiming::RenderTimeInternal ---计算视频渲染时间核心函数 根据frame_timestamp计算预估的接收时间更新视频帧渲染时间
