Jak działa hosting wideo: wyjaśnienie, w jaki sposób treść jest segmentowana i szyfrowana

Ludzie oglądają coraz więcej filmów: na całym świecie średnie dzienne oglądanie filmów wynosi już 84 minuty, a

w 2020 r. ponad 3 miliardy użytkowników Internetu co najmniej raz w miesiącu oglądało przesyłane strumieniowo lub pobierało wideo.

Jak powstało wideo?

Przyswajamy to, co widzimy lepiej niż to, co czytamy lubusłyszał. Ważnym wydarzeniem w rozwoju komunikacji wizualnej było pojawienie się fotografii w latach 20. XX wieku. Jak wiadomo, kolejne wydarzenia rozwijały się szybciej: w 1895 roku bracia Lumiere przedstawili światu kinematograf – urządzenie do nagrywania i odtwarzania niemych filmów. Wkrótce pojawiły się filmy dźwiękowe, już w 1927 roku pokazano pierwszy udany film dźwiękowy, The Jazz Singer, choć technologia nagrywania dźwięku w filmach pojawiła się już w 1919 roku.

Kolejnym etapem rozwoju formatu wideo byłopojawienie się telewizji, kiedy wideo przeniosło się z kin do formatu nadawanego codziennie bezpośrednio do mieszkań. Tak naprawdę telewizja pojawiła się pod koniec lat 30. XX wieku, ale prawdziwą popularność zyskała w latach 50. XX wieku. Mniej więcej w tym samym czasie na znaczeniu zyskały kineskopy, rodzaj kineskopu stosowanego w transmisjach telewizyjnych. Swoje powstanie zawdzięczają rosyjskiemu inżynierowi Władimirowi Zvorykinowi, który na początku XX wieku wyemigrował do USA. 

Wraz z rozwojem nadawania telewizyjnego telewizjatreści stawały się coraz bardziej złożone, drogie, pracochłonne i „niedarmowe” – wszystkie programy były wyraźnie regulowane i uzależnione od oglądalności telewizji. Internet całkowicie zmienił świat wideo. W 1993 roku zespół Severe Tire Damage zorganizował pierwszy koncert online na żywo. To zrobiło wrażenie na całym świecie: rok później powstał nawet osobny program, w którym prezenterzy próbowali zrozumieć koncepcję World Wide Web. Uruchomienie ActiveMovie w 1995 r. umożliwiło użytkownikom strumieniowe przesyłanie treści wideo, a uruchomiona w 1999 r. sieć wymiany plików Napster P2P ułatwiła udostępnianie filmów i muzyki. Boom popularności filmów wideo się zbliżał, chociaż użytkownicy już aktywnie udostępniali wirusowe filmy wideo - za pośrednictwem forów dyskusyjnych lub e-maili.

23 kwietnia 2005 na ówcześnie nieznanymHosting wideo na YouTube zawiera film o bezpretensjonalnej nazwie Me at the Zoo („Jestem w zoo”). YouTube umożliwił ogromnej liczbie użytkowników udostępnianie osobistych filmów wideo, często z bezsensownymi treściami i bez profesjonalnego przeszkolenia. Swobodny dostęp i brak zasad sprawiły, że hosting cieszy się szaloną popularnością, która trwa do dziś.

Dzięki zmianie paradygmatu konsumpcjitreści wideo i rozwój samego Internetu (pojawienie się nowych protokołów, porzucenie przestarzałych technologii) użytkownicy mogli wyświetlać wideo w wysokiej rozdzielczości.  Przełomem była także możliwość nagrywania wysokiej jakości wideo na telefonie. Przełom technologiczny doprowadził do pojawienia się streamingu i zwiększenia poziomu popularności rozpoznawalnej już platformy YouTube, a także pojawienia się alternatywnych serwisów hostingowych wideo.

Wideo online stało się częścią codziennego życia:spotkania online w pracy w Zoomie lub Teams z włączonym aparatem, kursy edukacyjne na temat zarządzania czasem, reklamy wideo nowego burgera lub pobliskiej siłowni – to wszystko nowe formaty wideo.

Jakie są typy wideo?

Teraz wideo przestało być wyłącznie rozrywkowe. Istnieje wiele kryteriów jego klasyfikacji, rozważ główne.

Przede wszystkim wideo może być główną czynnością lub aplikacją.

Po drugie, modele działania usług wideoróżnią się pod względem docelowych odbiorców: C2C, B2C, B2B, a nawet B2D - Business to Developers - usługi ułatwiające programistom realizację zadań z zakresu wideo online. 

Ponieważ film generuje dochód dla jego twórcówna całym świecie dzieli się ją według rodzaju monetyzacji w następujący sposób: model darmowy, shareware, płatny (transakcyjny) lub subskrypcyjny, monetyzacja według modelu reklamowego, mieszany. 

Oczywiście wideo jest podzielone według różnorodnościcontent: rozrywka (ivi, Hulu, Netflix), treści UGC w sieciach społecznościowych (YouTube i RuTube), a także wideo dla biznesu – ten rodzaj wiąże się z wykorzystaniem systemu narzędzi do budowania produktów z dwóch pozostałych kategorii.

Jak działa nowoczesna usługa wideo online?

Usługa wideo online to nie tylko odtwarzacz, ale platforma programowo-sprzętowa o złożonej architekturze. W uproszczonej wersji wygląda to tak:

Ładowanie → Przetwarzanie → Przechowywanie → Dostawa i odtwarzanie

Ładowanie— zestaw protokołów i narzędzi doobsługa pobierania lub przesyłania strumieniowego na urządzenie, w tym przechwytywanie wideo z kamery urządzenia i przechwytywanie ekranu. Udostępnianie ekranu nazywaliśmy tym, co zwykliśmy nazywać przechwytywaniem ekranu. Metody dostarczania treści multimedialnych do usługi są zróżnicowane: obejmują strumienie przychodzące z kamer monitorujących i strumienie przychodzące podczas transmisji. W tym przypadku sygnał może pochodzić z różnych źródeł, na przykład z satelity lub jako sygnał DVB.

Przygotowanie wideoskłada się z dwóch etapów – konwersji(transkodowanie) i segmentacja mediów. Podczas transkodowania format jest dostosowywany do odtwarzacza, dzięki czemu widz może wybrać jakość oglądania - 240, 1080 lub 4K. Podczas pracy z transkodowaniem treści do różnych jakości stosuje się nowoczesne karty graficzne, procesory obsługujące przetwarzanie grafiki wideo i nowoczesne kodeki, co wymaga głębokiego zrozumienia typów treści i optymalizacji, które są możliwe tylko w przypadku dużej próbki. Na koniec procesu z pliku źródłowego pobierany jest zestaw cech (plików mezzanine), które są optymalizowane pod względem rozmiaru i innych parametrów. 

segmentacja mediów— pocięcie wideo na małe kawałki o długości ok1 do 10 sekund (na przykład Apple zaleca czas trwania 6 sekund dla nowoczesnych formatów), które są przesyłane do odtwarzacza poprzez przesyłanie strumieniowe przy użyciu różnych protokołów. Dwa najbardziej znane to HLS od Apple i MPEG DASH, z którego aktywnie korzysta Google, m.in. na YouTube. Następnie odtwarzacz składa wideo w całość jak puzzle i jeśli sieć działa dobrze, nie widzimy tych „szwów”.

Gracz może grać w przeglądarce lub waplikacji plik wideo, po prostu otrzymując link do niego, ale nowoczesne usługi najczęściej odtwarzają rodzaj playlisty małych fragmentów wideo. Ta playlista nazywa sięmanifest. Użycie manifestu jest konieczne, aby:zmniejszyć opóźnienia i wyeliminować buforowanie (ładowanie wideo), a także zapewnić możliwość przełączania ścieżek audio i innych funkcji w czasie rzeczywistym.

Jeśli manifest zawiera wszystkie zwykłejakość oglądania dla odtwarzacza, zapewnia to przełączanie jakości w locie w oparciu o warunki sieciowe. Widzowie najczęściej o tym nie myślą, ale bardzo często obraz na początku odtwarzania wideo jest daleki od ideału, ale już po 1-2 sekundach uzyskujemy pożądaną jakość. Wynika to z faktu, że odtwarzacz wideo szybkiego startu uzyskuje najgorszą jakość, ponieważ jest najlżejszy. Następnie, jeśli zostanie znalezione stabilne połączenie internetowe, odtwarzacz zacznie pobierać większe i lepszej jakości segmenty.

Kolejną potrzebą nowoczesnej usługi wideo jest ochrona treści premium przed nieuprawnionym dostępem, np. podczas wymiany danych między przeglądarką a odtwarzaczem. W tym celu się go używaszyfrowanie.

Graczjest także ważnym elementem usługi wideo,produkt modułowy, który powinien działać na wszystkich ekranach. W związku z tym na urządzeniach mobilnych odtwarzacz jest napisany w języku, w którym napisano aplikację, aby zapewnić lepszą wydajność. Odtwarzacz to teraz nie tylko kawałek kodu, ale osobny, duży produkt programowy, który zawiera opracowane biblioteki dla środowisk mobilnych, wiele modułów obsługujących różne protokoły przesyłania strumieniowego, szyfrowanie, analitykę, obsługę list odtwarzania i tak dalej. Odtwarzacz posiada własne API dla programistów i wymaga regularnych testów międzyplatformowych. Nowoczesne firmy zwracające uwagę na jakość usług wideo posiadają nawet specjalne stoisko wyposażone w 15-20 różnych urządzeń fizycznych - telefony komórkowe, tablety różnych wersji, generacji i dostawców, a także stoisko wirtualne. Wraz z wydaniem każdej nowej wersji odtwarzacza jest on testowany pod kątem kompatybilności.

Usługa wideo obejmuje równieżmagazynowaniepobrane treści i formaty jakościoglądanie. Pamięć masowa musi być odporna na awarie, dlatego wykonywanych jest kilka kopii wideo i najczęściej wykorzystuje się bardzo dużą pamięć na pliki, kilkadziesiąt petabajtów, rozproszoną pomiędzy różnymi centrami danych. W tego typu magazynach przechowujemy np. ponad 5 PB danych.

W strukturze usługi wideo ważne są jeszcze dwa elementy: CDN i analityka.CDN— sieć rozproszonych serwerów służących do dostarczania treści wideo ścieżką najbliższą użytkownikowi. Przepustowość jest tutaj bardzo ważna, ponieważ zawartość wideo jest bardzo ciężka.

Jest też osobny blokanalitycy: analizy zużycia (jak i kiedy widzowie oglądają wideo) oraz analizy jakości usług, które oceniają zdarzenia buforowania i prędkość pobierania, pomagają ulepszyć usługę i tak dalej.

Oto ogólna architektura nowoczesnej usługi wideo.W rzeczywistości jest to znacznie bardziej złożone, ponieważ obejmuje interakcję między wszystkimi tymi elementami poprzez protokoły, testowanie odporności na awarie, skalowanie i konserwację, obsługę API, monitorowanie, regularne testowanie i tak dalej. 

Trudności w tworzeniu usługi wideo

Spędziliśmy dużo czasu na nauce itestowanie konfiguracji systemu. Zaczęliśmy od jednej architektury, ale potem, gdy osiągnęliśmy pewne objętości, zdaliśmy sobie sprawę, że architektura musi zostać całkowicie przerobiona. To główne wyzwanie w pracy ze streamingiem wideo – na początkowym etapie wszystko może być łatwe i bezproblemowe, ale po pewnym czasie okazuje się, że są poważne trudności w zarządzaniu dużą liczbą obiektów. Praca z wideo to bezwarunkowe obciążenie. W katalogowaniu, w dostawie, w transkodowaniu - wszędzie są pułapki, które napotykasz tylko na tle rzeczywistych ładunków. Cały proces refaktoryzacji platformy Kinescope trwał bardzo długo: dwa lata na refaktoryzację części oprogramowania i pięć lat na część sprzętową.

W efekcie zmieniliśmy podejście do przetwarzaniatreść: jeśli pięć lat temu używaliśmy tylko kodowania procesora, teraz 90% procesu przypada na akceleratory graficzne, które w ostatnich latach znacznie się rozwinęły. Nawiasem mówiąc, bardzo duża ewolucja usług wideo nastąpiła ze względu na rozwój sprzętu: karty sieciowe, dostępność miejsca na dysku.

W Kinescope fundamenty przygotowywaliśmy już od dłuższego czasu.dla swojej platformy, ponieważ samodzielnie zajmowali się infrastrukturą, rozwojem własnej sieci i budowaniem rozwiązań usługowych. Gdybyśmy skorzystali z usług jakiegoś dostawcy usług w chmurze, który zapewnia wynajem mocy obliczeniowej, takiego jak Yandex Cloud lub AWS, zaczęlibyśmy szybciej. Firmy muszą jednak zrozumieć, że oznacza to utratę kontroli i szybkości, które pomagają im konkurować na dzisiejszym rynku. Wszystkie firmy starają się obecnie ciąć koszty, a nawet stosunkowo niewielkie wydatki na wideo stanowią duże obciążenie dla budżetu każdej, nawet dużej firmy. 

Co dalej z usługami wideo?

Obecnie ważnymi czynnikami napędzającymi rozwój usług wideo są:

  • Treści w sieciach społecznościowych.Treści wideo UGC zostały nierozerwalnie powiązane z sieciami społecznościowymi - Instagram, Facebook, Snapchat i innymi. (*Meta, w tym produkty na Facebooku i Instagramie, została wyznaczona jako organizacja ekstremistyczna w Rosji.)
  • treści edukacyjne.Pierwsze TED Talks pojawiły się w 2006 roku i od tego czasu zyskały ogromną popularność – wystąpienia prelegentów zyskały ponad miliard wyświetleń, a to tylko niewielka część rynku edukacyjnego.
  • Zabawne treści. Rynkowi giganci – Netflix, Hulu, ivi – zapewniają wygodny dostęp do większej ilości seriali czy filmów.
  • Streaming. Obecnie transmisje na żywo generują coraz większy udział w ruchu, a możliwości ich prowadzenia w sposób nieprofesjonalny przyspieszają wzrost.

W niedalekiej przyszłości wideo nadal będzie kojarzone z mobilnym formatem konsumpcji treści w sieciach 4/5G, a do 2023 roku 70% światowej populacji będzie miało dostęp do komunikacji mobilnej.

Nowa interaktywnanarzędzia, nie tylko dla branży rozrywkowej. Format wideo jest coraz częściej wykorzystywany do celów biznesowych, dlatego równolegle z rozwojem wideo rozwijają się również metody sprzedaży online w streamach, tworzenia relacji handlowych i filmów na taśmę. W 2018 roku Hubspot napisał, że 54% konsumentów chce oglądać więcej treści wideo od marki lub firmy.

Film może opowiedzieć historię w sposób, w jaki tekst nie jest w stanie tego zrobić. Zawsze będzie jasnym fragmentem w niekończącym się przepływie informacji: dynamiczny obraz, dźwięk i różne efekty. 

Czytaj więcej:

Nieznany gatunek skrzydlatego owada „ukryty” w bursztynie od ponad 35 milionów lat

Wyciek gazu z Nord Stream został pokazany z kosmosu

Zobacz, jak Jowisz i Księżyc zbliżyli się na nocnym niebie