dash.js的ABR逻辑

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参考：

• ABR Logic · Dash-Industry-Forum/dash.js Wiki
• From Theory to Practice: Improving Bitrate Adaptation in the DASH Reference Player (MMSys’18)

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dash.js ABR规则流程

• 主要规则：使用DANYMIC算法，在ThroughputRule和BolaRule之间动态切换，切换规则为：
  • Startup：使用ThroughputRule
  • buffer超过10s时：若BolaRule选择的码率不低于ThroughputRule，则切换至BolaRule
  • buffer低于10s时：若BolaRule选择的码率低于ThroughputRule，则切换至ThroughputRule
• 次要规则：使用次要规则选择码率，并与主要规则选择的码率对比，取其中较小值
  • InsufficientBufferRule
  • SwitchHistoryRule
  • DroppedFramesRule

*注：dash.js中，ABR逻辑音视频通用；若需在dash.js中实现自定义ABR算法，请参阅：如何在dash.js中添加自定义ABR规则？

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1.主要规则

• ThroughputRule
  • 使用滑动窗口平均估计未来吞吐量，选择不高于估计值的最大码率视频
    • 窗口大小为4~20（吞吐量抖动越剧烈，窗口越大），并对平均后的吞吐量×0.9作为估计值
  • 如果选择了最高码率，且buffer level高于rich buffer阈值，则在buffer level下降至该阈值之前不会选择更低的码率（即使吞吐量下降）
    • 该阈值通过【MediaPlayer】setRichBufferThreshold(value)设置
• BolaRule（其核心原理参见：BOLA (INFOCOM ‘16) 核心算法逻辑，代码逻辑参见：BOLA dash.js代码实现）
  • 使用BOLA-E，基于buffer选择码率，通过引入Placeholder算法改善了BOLA在startup或者seek时持续下载低码率视频块的问题
    • Placeholder算法
      • 出发点：有时（如startup或者seek时）buffer不能反应吞吐量信息
      • 原理：在buffer中插入placeholder segments（占位符段，不能播放）以提高buffer level，使得buffer-based方法具有足够的buffer信息来做出码率决策
      • 步骤：
        • 估计吞吐量
        • 根据估计吞吐量选择合适的码率
        • 计算允许BOLA进行码率决策buffer level
        • 在buffer中插入足够的placeholder段，以达到目标buffer level，所需的placeholder段数量等于目标buffer level减去buffer中的真实段数量
    • 当吞吐量估计值不足以支持高码率下载时，BOLA不会选择高码率
    • 记录buffer level下降的原因，当buffer由于非带宽原因下降时保持较高的码率选择

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2.次要规则

• InsufficientBufferRule
  • 目的：避免BOLA-E的Palceholder算法可能带来的卡顿
  • 规则：buffer较低时，使用保守的吞吐量估计值选择码率；卡顿发生时，强制选择最低码率以快速恢复
  • 步骤：
    • 将当前吞吐量估计×50%，得到安全吞吐量safe throughput
    • 将safe throughput×buffer level（不包含placeholder），得到safe download size
    • 下载大小不超过safe download size的块（即不超过safe download size / fragmentDuration的码率）
• SwitchHistoryRule
  • 目的：避免码率抖动（频繁切换）
  • 规则：如果其他所有ABR规则都从某个码率开始下调码率选择，则8个segment内禁用该码率及更高的码率
• DroppedFramesRule
  • 目的：避免由于CPU限制而无法正确渲染的码率
  • 规则：当某个码率下掉帧超过15％时，禁用该码率及更高的码率

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3.进度监控规则

• AbandonRequestRule
  • 规则：如果在块下载过程中有卡顿的风险，则取消下载当前块，转而下载码率更低的块以避免卡顿

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4.自定义规则

• 添加自定义规则至ABR规则合集：【MediaPlayer】addABRCustomRule(type, rulename, rule)
• 使用自定义规则，禁用其他内置规则：【MediaPlayer】useDefaultABRRules(value)

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代码调用流程

• 【ABRRulesCollection】getMaxQuality()
  • DYNAMIC
    • 【ThroughputRule】getMaxIndex()
    • 【BolaRule】getMaxIndex()
  • 【InsufficientBufferRule】getMaxIndex()
  • 【SwitchHistoryRule】getMaxIndex()
  • 【DroppedFramesRule】getMaxIndex()

详见以下二图：