Como funciona a hospedagem de vídeo: explicando como o conteúdo é segmentado e criptografado

As pessoas assistem cada vez mais vídeos: em todo o mundo, o consumo médio diário de vídeos já é de 84 minutos, e

em 2020, mais de 3 mil milhões de utilizadores da Internet assistiram a streaming ou descarregaram vídeos pelo menos uma vez por mês.

Como surgiu o vídeo?

Absorvemos o que vemos melhor do que o que lemos ououviu. Um evento importante no desenvolvimento da comunicação visual foi o surgimento da fotografia na década de 1920. Como você sabe, outros eventos se desenvolveram mais rapidamente: em 1895, os irmãos Lumiere apresentaram ao mundo o cinematógrafo - um dispositivo para gravar e reproduzir filmes mudos. Não demorou muito para os filmes sonoros aparecerem, já em 1927 o primeiro filme sonoro de sucesso, The Jazz Singer, foi apresentado, embora a tecnologia de gravação de som em filmes tenha surgido já em 1919.

A próxima etapa no desenvolvimento do formato de vídeo foio advento da televisão, quando o vídeo migrou dos cinemas para o formato de transmissão diária diretamente nos apartamentos. Na verdade, a televisão surgiu no final dos anos 30 do século XX, mas ganhou popularidade real nos anos 50. Na mesma época, os tubos de imagem, um tipo de tubo de raios catódicos usado na transmissão televisiva, tornaram-se relevantes. Eles devem sua criação ao engenheiro russo Vladimir Zvorykin, que emigrou para os EUA no início do século XX.

Com o desenvolvimento da transmissão televisiva, a televisãoo conteúdo tornou-se cada vez mais complexo, caro, trabalhoso e "não gratuito" - todos os programas eram claramente regulamentados e dependiam da audiência da TV. A Internet mudou completamente o mundo do vídeo. Em 1993, a banda Severe Tire Damage realizou o primeiro show online ao vivo. Isso impressionou o mundo inteiro: um ano depois, houve até um programa separado em que os apresentadores tentaram compreender o conceito de World Wide Web. O lançamento do ActiveMovie em 1995 permitiu que os usuários transmitissem conteúdo de vídeo, e a rede de compartilhamento de arquivos Napster P2P lançada em 1999 facilitou o compartilhamento de vídeo e música. O boom na popularidade do vídeo estava à frente, embora os usuários já estivessem compartilhando ativamente vídeos virais - por meio de quadros de mensagens ou cadeias de e-mail.

23 de abril de 2005 no então desconhecidoA hospedagem de vídeos do YouTube tem um vídeo com o nome despretensioso Me at the Zoo ("Estou no zoológico"). O YouTube permitiu que um grande número de usuários começasse a compartilhar vídeos pessoais, muitas vezes com conteúdo sem sentido e sem treinamento profissional. O acesso gratuito e a falta de regras tornaram a hospedagem muito popular, que continua até hoje.

Graças a uma mudança no paradigma de consumoconteúdo de vídeo e o desenvolvimento da própria Internet (surgimento de novos protocolos, abandono de tecnologias ultrapassadas), os usuários puderam exibir vídeos em alta resolução. A capacidade de gravar vídeo de alta qualidade em um telefone também foi um avanço. O avanço tecnológico levou ao surgimento do streaming e aumentou o nível de popularidade da já reconhecível plataforma YouTube, bem como o surgimento de sites alternativos de hospedagem de vídeos.

O vídeo online tornou-se parte da vida cotidiana:reuniões on-line no trabalho no Zoom ou Teams com a câmera ligada, cursos de educação em gerenciamento de tempo, anúncios em vídeo para uma nova hamburgueria ou academia no bairro – todos esses são novos formatos de vídeo.

Quais são os tipos de vídeo?

Agora, o vídeo deixou de ser exclusivamente divertido. Há um grande número de critérios para sua classificação, considere os principais.

Em primeiro lugar, o vídeo pode ser a principal atividade ou aplicação.

Em segundo lugar, os modelos operacionais dos serviços de vídeodiferem nos públicos-alvo: C2C, B2C, B2B e até B2D - Business to Developers - serviços que facilitam aos desenvolvedores a realização de tarefas na área de vídeo online.

Já que o vídeo gera renda para seus criadoresem todo o mundo, é dividido por tipo de monetização da seguinte forma: modelo gratuito, shareware, pago (transacional) ou por assinatura, monetização por modelo de publicidade, misto. 

Obviamente, o vídeo é dividido por variedadeconteúdo: entretenimento (ivi, Hulu, Netflix), conteúdo UGC em redes sociais (YouTube e RuTube), além de vídeo para negócios - esse tipo envolve o uso de um sistema de ferramentas para construir produtos das outras duas categorias.

Como funciona um serviço de vídeo online moderno?

Um serviço de vídeo online não é apenas um player, mas uma plataforma de software e hardware com uma arquitetura complexa. Em uma versão simplificada, fica assim:

Carregando → Processando → Armazenamento → Entrega e Reprodução

Carregando— um conjunto de protocolos e ferramentas parasuporte para download ou streaming no dispositivo, incluindo captura de vídeo da câmera do dispositivo e captura de tela. Costumávamos chamar de compartilhamento de tela o que costumávamos chamar de captura de tela. Os métodos para entregar conteúdo de mídia ao serviço são variados: incluem fluxos recebidos de câmeras de vigilância e fluxos recebidos durante transmissões. Neste caso, o sinal pode vir de diferentes fontes, por exemplo, de um satélite ou como sinal DVB.

Preparação de vídeoconsiste em duas etapas - conversão(transcodificação) e segmentação de mídia. Na transcodificação, o formato é adaptado ao player para que o espectador possa escolher a qualidade de visualização – 240, 1080 ou 4K. Ao trabalhar com transcodificação de conteúdo em diferentes qualidades, são utilizadas placas de vídeo modernas, processadores com suporte para processamento gráfico de vídeo e codecs modernos; isso requer um profundo conhecimento dos tipos de conteúdo e otimizações, que só são possíveis com uma amostra grande. Ao final do processo, é obtido um conjunto de qualidades (arquivos mezanino) do arquivo fonte, que são otimizados em tamanho e demais parâmetros.

segmentação de mídia— cortar o vídeo em pequenos pedaços de aproximadamente1 a 10 segundos (por exemplo, a Apple recomenda uma duração de 6 segundos para formatos modernos), que são transmitidos ao player por streaming usando vários protocolos. Os dois mais famosos são o HLS da Apple e o MPEG DASH, que é usado ativamente pelo Google, inclusive para o YouTube. Em seguida, o player monta o vídeo como um quebra-cabeça e, se a rede estiver funcionando bem, não vemos essas “costuras”.

O jogador pode jogar no navegador ou emaplicativo de um arquivo de vídeo, simplesmente recebendo um link para ele, mas os serviços modernos geralmente reproduzem uma espécie de lista de reprodução de pequenos trechos de vídeo. Esta lista de reprodução é chamadamanifesto. A utilização do manifesto é necessária parareduzir a latência e eliminar o buffering (carregamento de vídeo), bem como fornecer a capacidade de alternar faixas de áudio e outras funcionalidades em tempo real.

Se o manifesto contiver todos osqualidade de visualização para o player, isso fornece comutação de qualidade em tempo real com base nas condições da rede. Os espectadores geralmente não pensam nisso, mas muitas vezes a imagem no início da reprodução do vídeo está longe do ideal, mas após 1-2 segundos, obtemos a qualidade desejada. Isso se deve ao fato de que o player de vídeo de início rápido obtém a pior qualidade, porque é o mais leve. Então, se uma conexão estável com a Internet for encontrada, o player começará a baixar segmentos maiores e de melhor qualidade.

Outra necessidade de um serviço de vídeo moderno é proteger o conteúdo premium contra acesso não autorizado, por exemplo, quando o navegador e o player trocam dados. Para isso é utilizadocriptografia.

Jogadortambém é um componente importante do serviço de vídeo,um produto modular que deve funcionar em todas as telas. Assim, em dispositivos móveis, o player é escrito no idioma em que o aplicativo foi escrito para melhor desempenho. O player agora não é apenas um pedaço de código, mas um grande produto de software separado, que inclui bibliotecas desenvolvidas para ambientes móveis, muitos módulos para suportar diferentes protocolos de streaming, criptografia, análises, suporte para listas de reprodução e assim por diante. O player possui sua própria API para desenvolvedores e requer testes regulares entre plataformas. As empresas modernas que se preocupam com a qualidade dos serviços de vídeo contam ainda com um estande especial equipado com 15 a 20 dispositivos físicos diferentes - celulares, tablets de diferentes versões, gerações e fornecedores, além de um estande virtual. Com o lançamento de cada nova versão do player, sua compatibilidade é testada.

O serviço de vídeo também incluiarmazenarconteúdo baixado e formatos de qualidadevisualização. O armazenamento deve ser tolerante a falhas, por isso são feitas várias cópias do vídeo e, na maioria das vezes, é utilizado um armazenamento de arquivos muito grande, de várias dezenas de petabytes, distribuídos entre diferentes data centers. Nós, por exemplo, armazenamos mais de 5 PB de dados neste tipo de armazenamento.

Existem mais dois componentes importantes na estrutura de um serviço de vídeo: CDN e análise.CDN— uma rede de servidores distribuídos para entrega de conteúdo de vídeo ao longo do caminho mais próximo do usuário. A largura de banda é muito importante aqui, porque o conteúdo do vídeo é muito pesado.

Há também um bloco separadoanalistas: análises de consumo (como e quando os espectadores assistem ao vídeo) e análises de qualidade de serviço que avaliam eventos de buffer e velocidade de download, ajudam a melhorar o serviço e assim por diante.

Esta é a arquitetura geral de um serviço de vídeo moderno.Na realidade, é muito mais complexo, pois envolve a interação entre todos esses elementos por meio de protocolos, testes de tolerância a falhas, escalonamento e manutenção, suporte de API, monitoramento, testes regulares e assim por diante.

Dificuldades no desenvolvimento de um serviço de vídeo

Passamos muito tempo estudando eteste de configuração do sistema. Começamos com uma arquitetura, mas depois, quando chegamos a determinados volumes, percebemos que a arquitetura precisava ser totalmente refeita. Este é o principal desafio de trabalhar com streaming de vídeo - no estágio inicial tudo pode ser fácil e sem complicações, mas depois de um tempo verifica-se que há sérias dificuldades em gerenciar um grande número de objetos. Trabalhar com vídeo é uma carga incondicional. Na catalogação, na entrega, na transcodificação - em todos os lugares existem armadilhas que você encontra apenas no contexto de cargas reais. Todo o processo de refatoração da plataforma Kinescope levou muito tempo: dois anos para refatorar a parte de software e cinco anos para a parte de hardware.

Como resultado, mudamos a abordagem de processamentoconteúdo: se há cinco anos usávamos apenas codificação de CPU, agora 90% do processo recai sobre aceleradores gráficos, que progrediram muito nos últimos anos. Aliás, uma evolução muito grande nos serviços de vídeo ocorreu devido ao desenvolvimento do hardware: placas de rede, disponibilidade de espaço em disco.

Na Kinescope, estamos preparando a base há algum tempo.para sua plataforma, porque estavam envolvidos de forma independente em infraestrutura, desenvolvendo sua própria rede e construindo soluções de serviços. Se tivéssemos usado algum provedor de nuvem que fornecesse poder de computação para aluguel, como Yandex Cloud ou AWS, teríamos começado mais rápido. No entanto, as empresas devem compreender que isto significa perder o controlo e a velocidade que as ajudam a competir no mercado atual. Todas as empresas estão agora tentando cortar custos, e mesmo despesas relativamente pequenas com vídeo representam um fardo pesado para o orçamento de qualquer empresa, mesmo de grande porte.

O que vem a seguir para os serviços de vídeo?

Drivers importantes para o desenvolvimento de serviços de vídeo agora são:

  • Conteúdo nas redes sociais.O conteúdo de vídeo UGC tornou-se inextricavelmente ligado às redes sociais - Instagram, Facebook, Snapchat e outros. (*A Meta, incluindo seus produtos Facebook e Instagram, foi designada uma organização extremista na Rússia.)
  • conteúdo educacional.As primeiras TED Talks surgiram em 2006 e, desde então, ganharam imensa popularidade - os discursos dos palestrantes conquistaram mais de um bilhão de visualizações, e isso é apenas uma pequena parte do mercado educacional.
  • Conteúdo divertido. Gigantes do mercado - Netflix, Hulu, ivi - oferecem acesso confortável a mais séries ou filmes.
  • Transmissão. Agora, as transmissões ao vivo geram uma parcela crescente de tráfego, e as oportunidades de realizá-las de maneira não profissional aceleram o crescimento.

Num futuro próximo, o vídeo continuará associado ao formato móvel de consumo de conteúdo em redes 4/5G, enquanto até 2023 70% da população mundial terá acesso a comunicações móveis.

Novo interativoferramentas, e não apenas para a indústria do entretenimento. O formato de vídeo está sendo cada vez mais utilizado para fins comerciais, portanto, paralelamente ao desenvolvimento do vídeo, também estão se desenvolvendo métodos de vendas online em fluxos, criação de histórias comerciais e vídeos para a fita. Em 2018, a Hubspot escreveu que 54% dos consumidores querem ver mais conteúdo de vídeo de uma marca ou empresa.

O vídeo pode contar uma história de uma forma que o texto não consegue. Será sempre um fragmento brilhante no fluxo interminável de informações: imagem dinâmica, som e vários efeitos.

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