Gstreamer多路流同步

Gstreamer多路流同步（翻译自part-synchronisation.txt)

    该篇文档描述了gstreamer多路流的同步技术的概要。
    GstPipeline的同步用如下的3个组件完成：
    1）GstClock，在GstPipeline中对所有元素来说是全局的。
    2）GstBuffer的Timestamps。
    3）在发送buffer（数据流）之前的NEW_SEGMENT。

A GstClock
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    GstClock单位是纳秒，一个计数器，描述了当前的时间，该值也是绝对时间。
    如下的几个源可以提供时间计数器：
    1）系统时间，微妙级的精度，用g_get_current_time函数获取。
    2）音频设备（基于采样率）。
    3）一个网络源，例如RTP源，RTP包中带有时间戳。
    ......
    在Gstreamer中，任何元素提供的GstClock对象都可以用到pipeline中。GstPipeline对象将从时钟提供者中选择一个分发给所有其它的元素。
    GstClock总是向上递增的，不一定要从0开始。

Running time
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    当pipeline选择了一个时钟，它将基于选定的时钟维护running_time，running_time表示处于PLAYING状态的总的时间，按照如下方式计算：
    1）如果pipeline的状态是NULL/READY，running_time是未定义的。
    2）在PAUSED状态，running_time保持在暂停的时间。如果pipeline是第一次暂停，running_time是0。
    3）在PLAYING状态，running_time是absolute_time和base_time的差值。当处于PLAYING状态时， base_time = absolute_time - running_time。
    4）在执行了flushing seek，running_time被设置成0，base_time被重新设置，相当于重新开始。
    当pipeline从PLAYING -> PAUSED状态时，保存住running_time；当恢复成PLAYING状态时，重新开始计算running_time。当pipeline是 PAUSED状态时，不论选定时钟是否继续稳步增加，都不会影响到running_time的计算。
    时钟和pipeline用running_time为所有的元素进行同步。在PLAYING状态下，running_time能够在每一个元素中被观察到，计算公式如下：
    C.running_time = absolute_time - base_time
    C.running_time也就是running_time，该值以时钟的速率单调递增。

Timestamps
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    GstBuffer timestamps和在buffer（数据流）之前的NEW_SEGMENT event定义了一个转换从buffer timestamps到running_time，计算如下：
定义：
B.running_time：running_time
B: GstBuffer
   - B.timestamp：buffer timestamp (GST_BUFFER_TIMESTAMP)
NS: NEWSEGMENT event
  - NS.start: start field in the NEWSEGMENT event
  - NS.stop: stop field in the NEWSEGMENT event
  - NS.rate: rate field of NEWSEGMENT event
  - NS.abs_rate: absolute value of rate field of NEWSEGMENT event
  - NS.time: time field in the NEWSEGMENT event
  - NS.accum: total accumulated time of all previous NEWSEGMENT events. This field is kept in the GstSegment structure.
    满足B.timestamp >= NS.start && B.timestamp <= NS.stop的GstBuffer实例是有效的，在这个范围之外的其它buffer将被丢弃。
    B.timestamp到B.running_time的转换公式如下：
    if (NS.rate > 0.0)
        B.running_time = (B.timestamp - NS.start) / NS.abs_rate + NS.accum
    else
        B.running_time = (NS.stop - B.timestamp) / NS.abs_rate + NS.accum
     由于B.running_time就是running_time，所以running_time是从NEWSEGMENT event和buffer而来的。
     所以根据第一个有效地buffer计算出来的running_time为0，既然B.timestamp == NS.start and NS.accum == 0。

Synchronisation
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    我们可以用如下方法得到running_time：
    1）用选定的时钟和元素的base_time：
    C.running_time = absolute_time - base_time
    2）用buffer timestamp和之前的NEWSEGMENT event（假定播放速率为正）：
    B.running_time = (B.timestamp - NS.start) / NS.abs_rate + NS.accum
    running_time的前缀C和B表示两种不同的计算方法。
    同步播放就是要确保：当播放一个时间戳是B.running_time的buffer时，时钟必须达到了C.running_time，也就是说当：
                          B.running_time = C.running_time时，
播放buffer里面的数据。因此可以扩展到如下的公式：
                          B.running_time = absolute_time - base_time
或者
                          absolute_time = B.running_time + base_time
记B.sync_time为buffer应该被播放时的绝对时间，因此得到：
                          B.sync_time = B.running_time + base_time
    对于多路流来说，拥有同样的running_time的buffers将被同时播放。demuxer元素在它的所有的src pad上发送NEWSEGMENT消息来确保同步的buffer具有同样的时间戳。

Stream time
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    Stream time是流的位置，值介于0和媒体文件的长度（时间为单位）。有如下作用：
    1）POSITION查询
    2）seek事件中的position的设置
    3）the position used to synchronize controller values
    可以按照如下的方式来计算stream time，推导过程如下：

    C.running_time = absolute_time - base_time
    B.running_time = (B.timestamp - NS.start) / NS.abs_rate + NS.accum
=>
    (B.timestamp - NS.start) / NS.abs_rate + NS.accum = absolute_time - base_time;
=>
    (B.timestamp - NS.start) / NS.abs_rate = absolute_time - base_time - NS.accum;
=>
    (B.timestamp - NS.start) = (absolute_time - base_time - NS.accum) * NS.abs_rate
    又因为
    stream_time = (B.timestamp - NS.start) * NS.abs_applied_rate + NS.time
=>
    stream_time = (absolute_time - base_time - NS.accum) * NS.abs_rate * NS.abs_applied_rate + NS.time
     最后得到的公式常被用来在sink元素中查询当前播放的位置。

     需要注意的是：stream time从来没有参与多路流的时钟同步。