SRT, HLS и MPEG-DASH – будущее потокового вещания | Статьи

SRT, HLS и MPEG-DASH – будущее потокового вещания

Компании и провайдеры сетей доставки контента (CDN) готовятся к будущему, где потоковое вещание получит ещё более широкое распространение. Поэтому потребность в более эффективных протоколах такого вещания становится как никогда актуальной. Встречайте будущее живых трансляций – SRT, HLS и MPEG DASH. Давайте посмотрим, что представляет собой каждый из этих протоколов прямой трансляции, их преимущества и применение. А чтобы помочь вам выбрать тот, который подходит именно вам, в конце этой статьи приведено краткое сравнение.

Secure Reliable Transport (SRT)

SRT – восходящая звезда потоковой передачи. Протокол обеспечивает высокое качество видео и аудио с низкой задержкой по ненадёжному общедоступному Интернету. Фактически вы можете контролировать величину задержки и устранять такие проблемы, как дрожание из-за потери пакетов в плохих сетях. SRT также упрощает обход файерволов без помощи IT-специалиста, а также экономичен при развёртывании в существующей сетевой инфраструктуре. Кроме того, SRT предлагает безопасную потоковую передачу с 256-битным шифрованием AES.

SRT – это потоковый протокол с открытым исходным кодом, который набирает популярность благодаря «Альянсу SRT», объединяющему усилия многих лидеров отрасли и разработчиков с целью его продвижения и внедрения. Epiphan Video является сертифицированным членом «Альянса SRT» наряду с YouTube, Akamai, Wowza и другими. SRT включает в себя популярное программное обеспечение, в которое уже встроены OBS Studio, gstreamer и VLC.

Это фактически «технология замены спутника» – низкая стоимость и способность SRT доставлять высококачественный контент через Интернет в режиме, близком к реальному времени, дают вещателям жизнеспособную альтернативу дорогостоящей спутниковой технологии.

Преимущества

Высококачественные видео и аудио с низкой задержкой надёжно доставляются даже через ненадёжный Интернет.
SRT легко пересекает межсетевые экраны (файерволы) между источником и получателем.
Контроль задержки, чтобы приспособиться к изменяющимся условиям сети.
Прямая трансляция защищена с помощью 256-битного шифрования AES.

Как работает SRT

Между источником SRT (кодер) и получателем SRT (декодер) устанавливается выделенная линия связи для управления и восстановления пакетов. Получателем может быть сервер, CDN или другое устройство SRT. SRT использует свой собственный метод восстановления после потери пакетов, используя UDP-пакеты по сети, которые можно настроить для адаптации к изменяющимся условиям сети. Когда сетевые условия плохие, можно добавить больше буферизации пакетов для улучшения качества видео. По мере улучшения условий в сети величина задержки может быть уменьшена для потоковой передачи практически в реальном времени.

SRT обеспечивает прохождение через любые файерволы между источником и получателем. Для этого протокол имеет три режима: рандеву и вызов/слушатель.

Режим рандеву является самым простым и обычно не требует участия IT-специалистов для настройки прохождения файрволов между источником и получателем SRT. Если вы не можете пройти через сетевой экран, то следует использовать режим вызов/слушатель. Однако для настройки пересылки трафика потребуется определённое участие IT-специалистов, чтобы трафик, полученный на общедоступный IP-адрес и порт устройства-получателя SRT, переадресовывался на устройство в локальной сети.

Применение SRT

SRT идеально подходит для отправки нескольких удалённых каналов новостей по непредсказуемым сетям в центральный пункт назначения для производства и распространения, например, в модели вещания, когда удалённые журналисты сообщают в прямом эфире о местонахождении. Он также отлично подходит для привлечения удалённых гостей с низкой задержкой для интервью или двусторонней беседы. Всякий раз, когда требуется высококачественное видео и аудио по сетям с непредсказуемым качеством, SRT намного превосходит качество любого вызова по Zoom, потока WebEx или WebRTC.

HTTP Live Streaming (HLS)

HLS – это адаптивный протокол потоковой передачи на основе HTTP, который отправляет видео- и аудиоконтент по сети в небольшие сегменты потокового мультимедиа на основе TCP, которые повторно собираются в месте назначения. Стоимость развёртывания HLS является низкой, поскольку она использует существующую сетевую технологию на основе TCP, что является привлекательным для CDN, желающих заменить старые (и дорогие) RTMP-серверы. Но поскольку HLS использует TCP, то он работает по принципу «качество важней задержки», поэтому время задержки может быть высоким (например, в секундах, а не в миллисекундах).

HLS был первоначально разработан Apple Inc. в качестве протокола для потоковой передачи мультимедиа на устройства Apple. С тех пор Apple разработала HLS (push), который является потоковым протоколом открытого стандарта, доступным для всех устройств. В настоящее время HLS поддерживает видео, кодированное с использованием кодеков H.264 или HEVC.

Преимущество HLS заключается в том, что он предназначен для адаптации к различным условиям сети. Разные версии потока отправляются с разными разрешениями и битрейтами. Зрители могут выбрать то качество потока, что они хотят. HLS также поддерживает несколько звуковых дорожек, что означает, что ваш поток может иметь несколько языковых дорожек, из которых пользователи могут выбирать нужную. Другие преимущества включают поддержку скрытых титров, метаданных, управления цифровыми правами (DRM) и даже встроенных рекламных объявлений (в не слишком отдалённом будущем).

Поддерживается безопасная потоковая передача по HTTP, а также алгоритмы хеширования MD5 и SHA для аутентификации имени пользователя и пароля.

Преимущества

Высококачественное видео (до 4K) и аудио надёжно доставляются по некачественным сетям, где низкая задержка не является обязательным требованием.
Легко проходит через фаейрволы.
Адаптируется к различным условиям сети и отправляет несколько видеопотоков с различными разрешениями и битрейтами.
Поддержка нескольких звуковых дорожек для таких вещей, как многоязычные потоки.
Поддерживает метаданные и другие расширенные функции.
Экономичен в развёртывании и легко масштабируется с использованием традиционных сетевых серверов и технологий.
Безопасный прямой эфир с использованием HTTP и алгоритмов аутентификации MD5 и SHA.

Как работает HLS

Подход очень похож на передачу файлов. Сегменты потокового мультимедиа через порт HTTP 80 (или порт 443 для HTTPS), который обычно уже открыт для сетевого трафика. Таким образом, контент может легко проходить через файерволы практически без участия IT-специалистов.

HLS использует контейнер транспортного потока MPEG2-TS с полуконфигурируемой продолжительностью сегмента, а также с настраиваемым размером списка воспроизведения для повторной сборки принятых сегментов на центральном сервере. Также поддерживается фрагментированный MP4.

Поскольку HLS использует технологию, основанную на TCP, метод потери и восстановления сетевых пакетов является интенсивным. Это одна из причин увеличения задержки. Хотя имеется некоторый контроль над размером сегмента мультимедиа, возможность уменьшить задержку ограничена – особенно если сервер требует загрузки среднего сегмента определённого размера.

Применение HLS

HLS по-прежнему является стандартом для потоковой передачи на мобильные устройства и планшеты. Вы также можете использовать HLS для потоковой передачи на CDN, который не поддерживает RTMP, когда низкая задержка не является обязательным требованием. Важно отметить, что RTMP уже считается устаревшим во всё более увеличивающемся количестве CDN. HLS также хорошо подходит для безопасной потоковой передачи корпоративного обучения и трансляций через локальные сети (LAN), когда низкая задержка не является обязательным требованием, а условия сети плохие (при условии, что сеть поддерживает HLS).

MPEG-DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)

MPEG-DASH – это открытый стандарт адаптивного протокола потоковой передачи на основе HTTP, который отправляет видео и аудиоконтент по сети в виде небольших сегментов потокового мультимедиа на основе TCP, которые повторно собираются в месте назначения. Международная организация по стандартизации (ISO) и команда MPEG и MPEG-DASH спроектировали кодирование и разрешение независимо от других, что означает, что MPEG-DASH может передавать потоковое видео (и аудио) любого формата (H.264, H.265 и т. д.) и поддерживает разрешения до 4K. В остальном, MPEG-DASH функционирует почти так же, как и HLS.

Стоимость развёртывания MPEG-DASH низкая, поскольку в нём используется существующая сетевая технология на основе TCP, что является привлекательным для CDN. Но поскольку HLS использует TCP, то он работает по принципу «качество важней задержки», поэтому время задержки может быть высоким

MPEG-DASH также предназначен для адаптации к различным условиям сети. Разные версии потока отправляются с разными разрешениями и битрейтами. Зрители могут выбрать качество потока, который они хотят. Также поддерживаются несколько звуковых дорожек, а также расширенные функции, такие как скрытые титры, метаданные и управление цифровыми правами (DRM). Инфраструктура предназначена для будущих разработок, например, встроенной рекламу.

Преимущества

Высококачественное видео (до 4K) и аудио надёжно доставляются по некачественным сетям, где низкая задержка не является главным требованием.
Легко проходит через файерволы.
Адаптируется к различным условиям сети и отправляет несколько видеопотоков с различными разрешениями и битрейтами.
Поддерживает различные видео и аудио кодеки.
Поддерживает нескольких звуковых дорожек, например, для многоязычных потоков.
Поддерживает метаданные и другие расширенные функции.
Экономичен в развёртывании и легко масштабируется с использованием традиционных сетевых серверов и технологий.
Безопасный прямой эфир с использованием HTTP и алгоритмов аутентификации MD5 и SHA.

Как работает MPEG-DASH и его применение

MPEG-DASH работает так же, как HLS – отправляет короткие средние сегменты по HTTP (порт 80) или HTTPS (порт 443) для облегчения обхода файервола. Он использует контейнер транспортного потока MPEG2-TS с половиной настраиваемой длительности сегмента, а также настраиваемый размер списка воспроизведения для повторной сборки принятых сегментов на центральном сервере. Также поддерживается фрагментированный MP4.

Высокая задержка MPEG-DASH обусловлена главным образом потерей сетевых пакетов и методом восстановления, используемым во всех сетях на основе TCP. И хотя MPEG-DASH предлагает некоторый контроль над размером сегмента мультимедиа, возможность уменьшить задержку ограничена – особенно, если сервер требует загрузки среднего сегмента определённого размера.

MPEG-DASH лучше всего подходит для потоковой передачи на CDN, которые не поддерживают RTMP, в случаях, когда низкая задержка не является обязательным требованием. MPEG-DASH также хорошо подходит для безопасной потоковой передачи корпоративного обучения и трансляций через локальные сети (LAN), когда низкая задержка не является обязательным требованием, а условия сети плохие

Какой потоковый протокол подходит вам?

Хотя RTMP, безусловно, всё ещё является самым популярным потоковым протоколом, такие протоколы, как SRT, HLS и MPEG-DASH, бросают ему вызов. Так что они умеют такого, чего не умеет RTMP?

Транслировать несколько звуковых каналов для одного канала видео, что позволяет транслировать многоязычный контент.
Включать в себя метаданные и другие типы встроенного контента.
Поддерживать управления цифровыми правами (DRM).
Отправлять несколько версий потока с различными разрешениями и битрейтами, чтобы зрители могли выбрать качество, соответствующее их условиям сети или размеру экрана.

HLS и MPEG-DASH обеспечивают гораздо более простую и дешёвую масштабируемость, чем RTMP. Так как RTMP и обычно требует, чтобы порты были открыты вручную для прохождения через файерволы.

Если задержка или плохие условия сети не являются проблемой, то HLS или MPEG-DASH превосходит SRT. Протоколы адаптивной потоковой передачи на основе HTTP обеспечивают наилучшее возможное качество видео для зрителей с различными условиями сети и более просты в настройке, чем SRT.

Если требуется низкая задержка и вы используете потоковую передачу по сетям с непредсказуемым качеством, тогда SRT является предпочтительным протоколом потоковой передачи. SRT устанавливает свое собственное соединение для восстановления пакетов, которое намного эффективнее, чем TCP. Это позволяет SRT обеспечивать двустороннюю связь между хостом и удалёнными гостями в режиме практически реального времени. Вы также можете сами настроить задержку, чтобы приспособиться к условиям сети.

Заверните!

Многие CDN, такие, например, как Akamai, уже объявили о прекращении поддержки RTMP, как устаревшего и дорогого для развёртывания. С ростом популярности новых протоколов SRT, HLS и MPEG-DASH, RTMP вскоре уйдёт в прошлое. Вот почему мы в Epiphan Video, добавили поддержку SRT, HLS и MPEG-DASH в наше семейство систем видеопроизводства «все-в-одном» Pearl.

Теперь вы можете быть уверены, что Pearl Nano и Pearl Mini готовы к будущему потокового вещания. Семейство кодеров Pearl является одним из немногих устройств в своём ценовом диапазоне, которые сертифицированы для потоковой передачи HLS и MPEG-DASH на Akamai.

Статьи