当我们上行推Simulcast流的时候，会发现Simulcast层数会时不时变化，本来是大小流（大小两个分辨率）两层，但是变为只有一层小流了，后面又恢复为两层了，如果我们服务端支持Simulcast的话，这就成为一个棘手问题。
例如我们团队的WebRTC产品，客户端默认会启用Simulcast，上行推送多个不同分辨率的流到服务端，服务端下行会依据带宽估计值，自动选择某个分辨率的流给订阅客户端。假设此时下行带宽足够，服务端会推送大流。但是对于上行客户端来说，因为某种原因，Simulcast层数减少为一层，只剩一路小流了，如果没有相应处理，此时订阅客户端就接收不到视频流了。
Simulcast层数为何变化
WebRTC中如果送到编码器的采集视频帧分辨率发生变化，会触发ReconfigureEncoder也就是重置编码器操作，然后Simulcast层数也会重新计算。在WebRTC中，Simulcast层数与采集视频帧分辨率的关系由一张表决定：
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constexpr const SimulcastFormat kSimulcastFormats[] = { {1920, 1080, 3, webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(5000), webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(4000), webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(800)}, {1280, 720, 3, webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(2500), webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(2500), webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(600)}, {960, 540, 3, webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(1200), webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(1200), webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(350)}, {640, 360, 2, webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(700), webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(500), webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(150)}, {480, 270, 2, webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(450), webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(350), webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(150)}, {320, 180, 1, webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(200), webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(150), webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(30)}, {0, 0, 1, webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(200), webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(150), webrtc::DataRate::KilobitsPerSec(30)}}; |
对于1920x1080的采集分辨率，允许的最大Simulcast层数为3层，对于640x360的采集分辨率，允许的最大层数为2层。所以当采集视频分辨率从1920x1080变为640x360时，Simulcast层数就会发生变化。
下面简单说下几种造成采集视频帧分辨率变化的几种情况：
1）带宽估计值不够；
2）编码视频的QP值在设定的阈值范围外；
3）通过编码延时计算得到的CPU负载发生变化。
发生如上情况时，WebRTC会调整采集的原始视频帧分辨率或者帧率，至于是调整采集分辨率还是帧率，依据我们采取的策略，WebRTC中目前存在四种策略：
1）BALANCED，平衡模式；
2）MAINTAIN_RESOLUTION，保分辨率模式，也就是清晰模式；
3）MAINTAIN_FRAMERATE，保帧率模式，也就是流畅模式；
4）DISABLED，禁用模式。
例如对于摄像头视频流，默认是流畅模式，我们举两个例子说明下。
1）如果分配的带宽估计值满足不了当前编码器分辨率的码率设置时，就会触发降低采集视频帧分辨率的操作；
2）如果检测到CPU负载较高，也会触发降低采集视频帧分辨率的操作。这种现象在移动端设备较为明显，会看到视频刚开始很清晰，后面就模糊了（假设带宽足够情况下）。
当然了，对于屏幕共享流，默认是清晰模式，只会触发降低帧率的操作，看起来视频会变卡。
如何防止Simulcast层数变化
这里我们先看下启用Simulcast时，采集分辨率改变后，重置编码器的相关代码流程：
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VideoStreamEncoder::OnFrame ↓ VideoStreamEncoder::MaybeEncodeVideoFrame ↓ VideoStreamEncoder::ReconfigureEncoder ↓ EncoderStreamFactory::CreateEncoderStreams ↓ EncoderStreamFactory::CreateSimulcastOrConfereceModeScreenshareStreams ↓ GetSimulcastConfig ↓ LimitSimulcastLayerCount |
在LimitSimulcastLayerCount中会根据前面提到的表内容，改变Simulcast层数：
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int LimitSimulcastLayerCount(int width, int height, int layer_count) { if (!webrtc::field_trial::IsDisabled( kUseLegacySimulcastLayerLimitFieldTrial)) { // 根据table，得到当前分辨率允许的simulcast最大层数 int adaptive_layer_count = kSimulcastFormats[FindSimulcastFormatIndex(width, height)].max_layers; if (layer_count > adaptive_layer_count) { RTC_LOG(LS_WARNING) << "Reducing simulcast layer count from " << layer_count << " to " << adaptive_layer_count; layer_count = adaptive_layer_count; } } return layer_count; } |
可知，通过在webrtc::field_trial设置禁用kUseLegacySimulcastLayerLimitFieldTrial即可保持当前Simulcast层数，避免了大流消失的麻烦。
总结
本文分析了Simulcast层数变化的原因，以及如何防止变化。其中介绍了WebRTC的清晰模式，流畅模式等概念，后续文章会对这些进行详细分析。
文章评论
博主好，感谢分享！
2）MAINTAIN_FRAMERATE，保分辨率模式，也就是清晰模式；
3）MAINTAIN_RESOLUTION，保帧率模式，也就是流畅模式；
这两个从字面意思看，貌似是写反了？
@悠哉嗑瓜子 感谢纠正，已修改
博主您好，请问WebRTC启用simulcast后，
VideoStreamEncoder::OnEncodedImage（video_stream_encoder.cc）是不是应该收到多个编码流呀？我应该成功配置了两个Simulcast流，但是只收到了1280*720的编码流，博主您知道可能是什么原因导致的吗？
以下是我的配置信息：
video_stream_encoder.cc: (line 685): ReconfigureEncoder:
Simulcast streams:
0: 640x360 fps: 60 min_kbps: 150 target_kbps: 500 max_kbps: 700 max_fps: 60 max_qp: 56 num_tl: 3 active: true
1: 1280x720 fps: 60 min_kbps: 600 target_kbps: 2500 max_kbps: 2500 max_fps: 60 max_qp: 56 num_tl: 3 active: true
最后感谢博主的分享！
@Jason 只编码出一路流，你把日志都打开，应该能看出问题
@Jeff，感谢博主的回复。我看了一下日志，应该是硬编码器不支持。
【video_stream_encoder.cc: (line 1278): Encoder settings 】
这里的EncoderInfo::supports_simulcast = 0.
博主您觉得是这个原因吗？
2）另外，请问目前WebRTC如果要支持H264的Simulcast功能，是不是必须得使用OpenH264进行软编？
博主之前也是使用软编实现的吗？（我现在在安卓平台测试，发现WebRTC目前不支持H264软编）
@Jason 恩，你要相信WebRTC日志。安卓上，WebRTC支持H264软编，你照着VP8/VP9的调用接口，自己实现jni接口调用，调用openH264库进行软编：
src\sdk\android\api\org\webrtc\LibvpxVp8Encoder.javasrc\sdk\android\src\jni\vp8_codec.cc
你模仿这个VP8接口调用实现openH264编码器调用即可
@Jeff，我用VP8软编试了一下，simulcast是正常的。之前的H264、VP8都是使用的硬编。后面的工作就是实现以及选择支持的硬/软编码器了。感谢！
请问webrtc上如何才能开启simulcast呢
@jwkuang 已邮件回复
@Jeff 你好博主，我也在学习simulcast的过程，读了你的文档大受启发，我发现在UnifiedPlan标准下没办法直接通过设置num_simulcast_layers启用，所以也请帮忙将开启simulcast的逻辑发我一份，谢谢
刚接触这一块，可能问的问题比较小白。想请教的就是simulcast我的理解是多个不同分辨率的流，但是设置里面为什么会有num_temporal_layers设置时域层数，这个不是SVC的概念吗？这是simulcast和svc混用吗？另外如果时域层数大于1，解码端解码h264使用的是ffmpeg能正常解码吗？
@xjm WebRTC里Simulcast主要指不同分辨率的流，WebRTC内部代码是叫做空域分层（跟SVC里的不一样），是通过创建多个编码器实现的。对于每个分辨率的流，如果支持SVC里的时域分层，也会配置每个分辨率各自的时域层数，只能说simulcast用到了SVC技术
@Jeff 非常感谢博主的回复，多谢
@xjm 非常感谢博主的回复，多谢
博主你好，1. 请问web端有什么方法，可以保证编码层数。
2. 通过设置每层的编码maxbitrate能起到什么作用呢
你好，请教一下,我下了个web的simulcast的例子
pc1.addTransceiver(
localStream.getVideoTracks()[0],
{
sendEncodings: [{rid: 'l', active: true}, {rid: 'm', active: true}, {rid: 'h', active: true}],
streams: [localStream]
});
在webrtc-internals里看确实有了3个RTCOutboundRTPVideoStream，但是只有一个在发送数据，怎么才能让3个都发数据呢
你好，博主，能不能将开启simulcast的逻辑发我一份，我发现我无论怎么设置num_simulcast_layers的值，对结果都没有影响