Simulcast的詳細闡述

一、Simulcast的來源

Simulcast一詞源自「simultaneous」和「broadcast」的組合，指的是在同一時間將單個流廣播到多個不同的接收方。Simulcast最初是由WebRTC標準的定義方案中提出的，在網絡中將視頻和音頻流與其他用戶共享時，可以減少網絡延遲並提高質量。

隨着時間的推移，Simulcast在直播流媒體應用中也變得越來越普遍。它是在直播中實現同時直播到多個設備的有效方案。

二、Simulcast與Multicast

與Simulcast類似的一個術語是Multicast。它們都可用於將流廣播到許多不同的接收方。然而，兩者之間有些許不同。Multicast依賴於網絡中間設備路由器將數據包從源中轉發到許多接收方。相比之下，Simulcast流直接從源流向接收方，並在接收方端利用媒體協議進行同步播放。

另外，Multicast的使用必須在網絡基礎設施中進行配置，並且僅在支持Multicast的網絡中實現多組播會話，因此，Multicast的使用門檻要高於Simulcast。

三、Simulate的選取

（1）Scalability

Simulcast是可擴展的，可以輕鬆地添加或刪除接收方。對於大型WebRTC應用程序和直播中，Simulcast可以確保可以實現高質量的多路視頻流傳輸，使得用戶可以同時連接，但不會導致服務器負荷或網絡延遲增加。

// Simulcast Scalability Code 示例
pc.addTransceiver('video', {
  direction: 'sendrecv',
  sendEncodings: [{
    rid: 'r0',
    active: true,
    maxBitrate: 900000,
  }, {
    rid: 'r1',
    active: true,
    maxBitrate: 500000,
    scaleResolutionDownBy: 2.0,
  }, {
    rid: 'r2',
    active: true,
    maxBitrate: 300000,
    scaleResolutionDownBy: 4.0,
  }]
});

（2）Bandwidth Efficiency

Simulcast可以幫助節省帶寬，避免多次因為流量過大而造成的視頻幀的丟失。由於可以提供多種比特率的視頻流，因此可以根據用戶所需帶寬大小來發送適當的視頻內容，從而提高視頻的傳輸率。

// Simulcast Bandwidth Saving Code 示範
const pc = new RTCPeerConnection();
const sender = pc.addTrack(videoTrack, stream);

sender.setParameters({
  encodings: [{
      rid: "h",
      maxBitrate: 900000,
      // 高分辨率
    }, {
      rid: "m",
      maxBitrate: 300000,
      scaleResolutionDownBy: 2.0, // 降低1/2分辨率
    }, {
      rid: "l",
      maxBitrate: 100000,
      scaleResolutionDownBy: 4.0, // 降低1/4分辨率
    },
  ]
});

（3）Adaptive Quality

Simulcast可以根據用戶的設備和網絡條件，自動調整傳送的分辨率、視頻質量。理論上，Simulcast可以提供更高的視頻質量，尤其在較低的帶寬條件下，通過降低分辨率從而提高紋理和色彩的細節。

// Simulcast適應性代碼示例
let room = new OpenVidu.Room();
let camera: OpenVidu.Camera = OpenVidu.Camera.getDevices[0];

let publisher: OpenVidu.Publisher = room.publishCamera({
  camera: camera,
  videoElement: 'myVideoElement',
  publishProperties: {
    resolution: '640x480'
  }
});

publisher.setResolution('320x240');

四、Simulcast的優缺點

優點：

• 可伸縮性，可以輕鬆實現高質量、多流傳輸。
• 帶寬效率，節約帶寬消耗並減少視頻幀丟失。
• 自適應質量，可以調整傳輸分辨率，適應設備和網絡條件。
• 易於實現，使用門檻較低。

缺點：

• 需要相對較高的帶寬和處理能力。
• 在低端設備上，會對電池壽命、CPU和帶寬產生不利影響。