Как работает ABR: руководство по адаптивной потоковой передаче контента

Вы включаете любимый сериал или прямую трансляцию важного события, и вдруг изображение начинает «тормозить», звук отстаёт, а качество картинки падает до неразличимых пикселей. Знакомая ситуация? Именно такие проблемы решило появление технологии адаптивной потоковой передачи – Adaptive Bitrate Streaming (ABR).

В эпоху, когда стриминг стал неотъемлемой частью нашей жизни, качество потоковой передачи играет решающую роль. От онлайн-кинотеатров до прямых трансляций спортивных событий – везде требуется безупречная работа стриминговых сервисов. Но, как добиться стабильного качества при постоянно меняющихся условиях сети?

Ответ прост и гениален одновременно: адаптивная потоковая передача. Эта технология, словно искусный жонглер, балансирует между качеством контента и возможностями вашей сети, обеспечивая максимально комфортный просмотр в любых условиях.

Но, что скрывается за этим «технологическим чудом»? Как работает механизм, способный мгновенно подстраиваться под скорость вашего интернета? Какие алгоритмы позволяют сохранять качество картинки даже при слабом сигнале? Ответы на эти вопросы мы найдём в нашем путешествии по миру адаптивной потоковой передачи.

Что такое адаптивная потоковая передача данных (ABR)

Адаптивная потоковая передача данных (ABR) – это технология, которая автоматически регулирует уровень сжатия и качество видео в зависимости от доступной пропускной способности сети.

Потоковое видео – это непрерывная передача аудио- и видеофайлов с удалённого сервера на устройство пользователя через интернет. Видеофайлы разбиваются на небольшие сегменты, чтобы обеспечить непрерывное воспроизведение без необходимости полной загрузки всего контента.

Скорость передачи данных в потоковом видео измеряется в мегабитах в секунду (Мбит/с), а размер видеофайла – в мегабайтах (МБ/с).

На ABR влияют два основных параметра:

• Разрешение видео. Разрешение определяет количество пикселей в кадре. Чем выше разрешение, тем чётче изображение, особенно на больших экранах.
• Частота кадров. Большинство прямых трансляций могут обойтись 24 кадрами в секунду (FPS), но для более плавного воспроизведения спортивных трансляций и других потоков требуется от 30 до 60 кадров в секунду. Более высокая частота кадров позволяет лучше отображать движение, но требует больше данных для передачи.

Чем выше битрейт, тем лучше качество потокового видео. Однако, если битрейт превышает пропускную способность интернет-соединения пользователя, происходит буферизация. Буферизация – это задержка в загрузке видеофайла, которая приводит к зависанию экрана или появлению вращающегося значка.

Как работает технология ABR

ABR можно инициировать в три простых шага:

1. Подготовка видео

   Для обеспечения потоковой передачи видео в реальном времени необходимо подготовить видеоконтент.

   Он должен быть закодирован в несколько битрейтов, чтобы большинство онлайн-видеоплатформ могли перекодировать его в несколько форматов из одного исходного файла.

   Каждый закодированный видеофайл должен быть разделён на фрагменты длительностью от 2 до 10 секунд.

2. Запуск воспроизведения

   Прежде чем видеоплеер начнёт воспроизведение, он загружает файл манифеста, который содержит информацию о доступных битрейтах и фрагментах видео. Формат файла манифеста зависит от протокола приёма видео.

   Видеоплеер использует этот файл в качестве руководства для запроса видеоресурсов, которые наиболее подходят для устройства пользователя и его интернет-соединения. После этого плеер начинает воспроизведение, как только в локальном буфере накопится достаточное количество медиаконтента.

3. Динамическое воспроизведение

   Видеоплееры начинают воспроизведение с минимальной скоростью передачи данных и запрашивают более или менее качественные фрагменты видео в зависимости от сетевых условий.

   Каждый протокол, от MPEG-DASH до WebRTC, имеет свой алгоритм ABR, который определяет, какой битрейт загружать следующим. Алгоритмы на основе пропускной способности измеряют скорость загрузки предыдущих фрагментов видео, чтобы определить, какой битрейт выбрать следующим. Алгоритмы на основе буфера пытаются контролировать заполнение буфера, чтобы обеспечить наличие достаточного количества видео для воспроизведения. Если в локальном буфере заканчивается медиаконтент, следующий битрейт будет ниже, чтобы избежать задержки воспроизведения.

Преимущества ABR

Если у пользователя был негативный опыт просмотра видео в потоковом режиме, то он, вероятно, сформирует негативное мнение о вашем бренде и не станет смотреть ваши следующие трансляции.

В современном мире потокового вещания использование технологии ABR считается критически важным для бизнеса, поскольку она позволяет более эффективно контролировать качество просмотра.

Вот четыре основных преимущества использования ABR в стратегии потоковой передачи:

1. Качество просмотра: благодаря ABR вещатели могут предоставлять зрителям видео максимально возможного качества без риска буферизации или других прерываний.
2. Быстрый старт: ABR не только обеспечивает более плавный поток, но и позволяет быстрее начать просмотр. Поскольку ABR обычно начинается с потока с низким битрейтом, пока алгоритм выбора не оценит пропускную способность или заполнение буфера, видео может начать воспроизводиться немедленно. Это означает, что брендам не нужно беспокоиться о потере зрителей из-за медленной загрузки.
3. Улучшенный просмотр на мобильных устройствах: адаптивная потоковая передача битрейта ABR также улучшает качество просмотра на смартфонах и планшетах. В прошлом ограничения тарифного плана и низкая вычислительная мощность устройств делали потоковую передачу видео на ходу сложной для вещателей. ABR гарантирует, что мобильные пользователи смогут смотреть видео без буферизации, несмотря на эти ограничения.
4. Доступность: поскольку технология потоковой передачи ABR на основе HTTP использует HTTP для доставки, она работает с большинством веб-серверов и CDN. Это означает, что она дешевле, чем настройка специализированных серверов или поддержание постоянных соединений. Таким образом, использование потоковой передачи ABR может быть экономически эффективным способом масштабирования при сохранении высокого качества просмотра видео.

Устройства и браузеры, поддерживающие ABR

Чтобы начать трансляцию в формате ABR, вам понадобится видеоплеер. Тип плеера будет зависеть от того, как реализована технология ABR.

Некоторые видеоплееры, такие как HTML5, могут воспроизводить ABR без дополнительной настройки. Они поддерживают iOS, Android, Windows, Chrome, Video.js и другие браузеры. Это делает их универсальными и адаптивными.

Кроме того, адаптивные видеоплееры автоматически выбирают оптимальный битрейт для видеопотока. Они также анализируют устройство пользователя и подбирают видеофайл, который будет хорошо выглядеть на экране. Это гарантирует, что зритель получит качественное изображение.

Для вещателей адаптивные видеоплееры на основе JavaScript и HTML5 – это отличный выбор. Они обеспечивают лучший пользовательский опыт и доступны практически на любом устройстве. Это позволяет брендам охватить больше аудитории.

Часто задаваемые вопросы о технологии ABR

Стоит ли использовать адаптивный битрейт?

Если вы стремитесь к наилучшему качеству видео, которое будет соответствовать скорости вашего интернет-соединения, и при этом хотите, чтобы оно было доступно на мобильных устройствах по доступной цене, то вам стоит обратить внимание на потоковую передачу с изменяемым битрейтом.

Кто изобрел потоковую передачу с адаптивным битрейтом?

Технология потоковой передачи с динамическим уровнем сжатия данных была разработана компанией Move Networks и в настоящее время дорабатывается такими компаниями, как Adobe Systems, Apple, Microsoft и Octoshape.

Как работает потоковая передача с адаптивным битрейтом?

Адаптивная потоковая передача данных – это технология, которая автоматически настраивается под интернет-соединение конкретного пользователя, обеспечивая наилучшее качество передачи данных в любых условиях.

В чём разница между прогрессивной загрузкой и потоковой передачей?

Передача данных в режиме реального времени и прогрессивная загрузка – это способы доставки видео в интернете.

При потоковой передаче видеоданные передаются с использованием специального сервера потокового видео на устройство пользователя. При прогрессивной загрузке видеофайлы передаются через обычные веб-серверы по протоколу HTTP.