HTTP Live Streaming

HTTP Live Streaming (также известный как HLS ) - это протокол связи на основе HTTP с адаптивной потоковой передачей, разработанный Apple Inc. и выпущен в 2009 году. Поддержка протокола широко распространена в медиаплеерах, веб-браузерах, мобильных устройствах и серверах потокового мультимедиа. По состоянию на 2019 год ежегодный обзор видеоиндустрии неизменно показывает, что это самый популярный формат потоковой передачи.

HLS похож на MPEG-DASH тем, что он работает, разбивая общий поток на последовательность. небольших загрузок файлов на основе HTTP, каждая из которых загружает один короткий фрагмент общего потенциально неограниченного транспортного потока. Список доступных потоков, закодированных с разными скоростями передачи, отправляется клиенту с использованием расширенного списка воспроизведения M3U.

. На основе стандартных транзакций HTTP, HTTP Live Streaming может проходить через любой межсетевой экран или прокси-сервер, который пропускает стандартный HTTP-трафик, в отличие от протоколов на основе UDP, таких как RTP. Это также позволяет предлагать контент с обычных HTTP-серверов и доставлять его по широко доступным HTTP-сетям доставки контента. Стандарт также включает стандартный механизм шифрования и распространение ключей безопасности с использованием HTTPS, которые вместе обеспечивают простую систему DRM. Более поздние версии протокола также предусматривают специализированный режим быстрой перемотки вперед и назад и для интеграции субтитров.

Apple задокументировала HTTP Live Streaming как Интернет-черновик (индивидуальное представление), первый этап в процессе публикации его в виде запроса комментариев (RFC). По состоянию на декабрь 2015 года авторы этого документа обратились к независимому потоковому редактору RFC (ISE) с просьбой опубликовать документ как информационный (нестандартный) RFC вне согласованного процесса IETF. В августе 2017 года был опубликован RFC8216 для описания версии 7 протокола.

Содержание

• 1 Архитектура
• 2 Функции
  • 2.1 Адаптивность
  • 2.2 Использование фрагментированного MP4
  • 2.3 HLS с низкой задержкой
  • 2.4 Динамическая вставка рекламы
• 3 Реализации серверов
• 4 Использование
• 5 Поддерживаемые проигрыватели и серверы
  • 5.1 Клиенты
  • 5.2 Серверы
  • 5.3 Live Encoders
  • 5.4 VOD-кодеры
• 6 См. Также
• 7 Ссылки

Архитектура

HTTP Live Streaming использует обычный веб-сервер для распространения аудиовизуального контента и требует специального программного обеспечения для передачи в надлежащем формате в реальном времени. Архитектура услуги включает:

Сервер

Кодировать и инкапсулировать входной видеопоток в надлежащий формат для доставки. Затем он готовится к распространению путем разделения на разные файлы. В процессе приема видео кодируется и сегментируется для создания видеофрагментов и индексного файла.

• Кодировщик: кодирование видеофайлов в формате H.264 и аудио в AAC, MP3, AC-3 или EC-3. Он инкапсулируется транспортным потоком MPEG-2 или MPEG-4_Part_14 для его переноса.
• Сегментер: разделяет поток на фрагменты равной длины. Он также создает индексный файл, содержащий ссылки на фрагментированные файлы, сохраненный как .m3u8.

Distributor

Сформированный стандартным веб-сервером, принимает запросы от клиентов и доставляет все ресурсы (.m3u8 файл списка воспроизведения и файлы сегментов.ts), необходимые для потоковой передачи.

Клиента

Запросить и загрузить все файлы и ресурсы, собирая их так, чтобы их можно было представить пользователю в виде непрерывного потока видео. Клиентское программное обеспечение сначала загружает индексный файл через URL, а затем несколько доступных медиафайлов. Программное обеспечение воспроизведения собирает последовательность, чтобы обеспечить непрерывное отображение для пользователя.

Функции

HTTP Live Streaming предоставляет игрокам механизмы для адаптации к ненадежным сетевым условиям, не вызывая видимых пользователем остановок воспроизведения. Например, в ненадежной беспроводной сети HLS позволяет проигрывателю использовать видео более низкого качества, тем самым уменьшая использование полосы пропускания. Видео HLS можно сделать высокодоступным, предоставив несколько серверов для одного и того же видео, что позволяет проигрывателю легко переключаться в случае отказа одного из серверов.

Адаптивность

Чтобы проигрыватель мог адаптироваться к полосе пропускания сети, исходное видео кодируется с несколькими различными уровнями качества. Сервер обслуживает индекс, называемый «основным списком воспроизведения», этих кодировок, называемых «вариантными потоками». Затем игрок может выбирать между вариантами потоков во время воспроизведения, плавно переключаясь вперед и назад при изменении условий сети.

Использование фрагментированного MP4

На WWDC2016 Apple объявила о включении адресации байтового диапазона для фрагментированных файлов MP4 или fMP4, что позволяет воспроизводить контент в HLS без необходимости для мультиплексирования в транспортный поток MPEG-2. Промышленность сочла это шагом к совместимости между HLS и MPEG-DASH.

HLS с низкой задержкой

Существуют два несвязанных расширения HLS с именем «Low Latency» и соответствующим аббревиатурой:

• Apple HLS с низкой задержкой (ALHLS), анонсированный Apple на WWDC2019
• «Community LHLS» (LHLS), предшествовавший публикации Apple и предположительно более простой

Остальная часть этого раздела описывает ALHLS Apple. Это уменьшает задержку «стекло-стекло» при потоковой передаче через HLS за счет сокращения времени для запуска воспроизведения потоковой передачи и поддержания этого времени во время события потоковой передачи в реальном времени. Он работает, добавляя в микс частичные файлы мультимедийных сегментов, так же, как fMP4 MPEG-CMAF. В отличие от CMAF, ALHLS также поддерживает частичные транспортные файлы MPEG-2 TS. HTTP / 2 требуется для проталкивания сегментов вместе со списком воспроизведения, уменьшая накладные расходы на установление повторяющихся соединений HTTP / TCP.

Другие функции включают:

• Дельта-обновления списка воспроизведения: отправка только того, что изменилось между списками воспроизведения, которые обычно помещаются в один MTU, что позволяет более эффективно загружать списки воспроизведения, которые с большими окнами DVR могут быть довольно большими.
• Блокировка перезагрузки списка воспроизведения: при запросе списков воспроизведения в реальном времени дождитесь, пока будет готов первый сегмент, и верните оба одновременно (с сохранением дополнительных запросов HTTP / TCP)
• Отчеты о воспроизведении: добавить метаданные для других представлений мультимедиа для ускорения переключения между ABR
• Добавлены новые теги: EXT-X-SERVER-CONTROL / EXT-X-PART / EXT-X-SKIP / EXT-X-RENDITION-REPORT
• Добавлены обратные вызовы URL QUERY_STRING? _HLS

Apple также добавила новые инструменты: «tsrecompressor» создает и кодирует непрерывный поток аудио и видео с низкой задержкой. Инструмент mediastreamsegmenter теперь доступен в версии с низкой задержкой. Это сегментатор HLS, который принимает поток UDP / MPEG-TS от tsrecompressor и генерирует список воспроизведения мультимедиа, включая новые теги, указанные выше.

Поддержка HLS с малой задержкой доступна в бета-версии tvOS 13, но не в бета-версии iOS и iPadOS 13.

30 апреля 2020 года Apple добавила спецификации низкой задержки во второе издание основной спецификации HLS.

Динамическая вставка рекламы

Динамическая вставка рекламы поддерживается в HLS с использованием информации о сварке на основе. Сообщение монтажа SCTE-35 вставляется в файл списка воспроизведения мультимедиа с помощью тега EXT-X-DATERANGE. Каждый SCTE-35 splice_info_section () представлен тегом EXT-X-DATERANGE с атрибутом SCTE35-CMD. Пара разъемов SCTE-35, сигнализируемая командами splice_insert (), представлена ​​одним или несколькими тегами EXT-X-DATERANGE, несущими один и тот же атрибут ID. Команда монтажа SCTE-35 должна иметь атрибут SCTE35-OUT, а команда монтажа вставки должна иметь атрибут SCTE35-IN.

Между двумя тегами EXT-X-DATERANGE, которые содержат атрибуты SCTE35-OUT и SCTE35-IN соответственно, может находиться последовательность URI сегментов мультимедиа. Эти медиа-сегменты обычно представляют собой рекламные программы, которые можно заменить местной или персонализированной рекламой. Замена рекламы не требует замены файлов мультимедиа, нужно изменить только URI в списке воспроизведения, чтобы указать разные рекламные программы. Замену объявления можно выполнить на исходном сервере или на устройстве воспроизведения мультимедиа клиента.

Серверные реализации

Известные серверные реализации, поддерживающие HTTP Live Streaming, включают:

• Adobe Media Server поддерживает HLS для устройств iOS (HLS) и Protected HTTP Live Streaming (PHLS).
• Akamai поддерживает HLS для потоков в реальном времени и по запросу.
• Instart поддерживает HLS для потоков по запросу.
• Amazon CloudFront поддерживает HLS для потоков по запросу.
• Bitmovin поддерживает HLS для потоковой передачи по запросу и в реальном времени.
• CDNetworks поддерживает HLS для потоковой передачи в реальном времени и по запросу.
• Cisco Systems : поддерживает полную сквозную доставку для Live / TSTV / VOD / HLS и сервисы Cloud DVR.
• Cloudflare поддерживает HLS для потоков в реальном времени и по запросу.
• EdgeCast Networks поддерживает потоковую передачу между устройствами с использованием HLS.
• Fastly поддерживает HLS для потоковой передачи в реальном времени и по запросу.
• Helix Universal Server от RealNetworks поддерживает iPhone OS 3.0 и более поздних версий для потоковой передачи контента H.264 и AAC в реальном времени и по запросу в реальном времени или по запросу на iPhone, iPad а также iPod.
• IIS Media Services от Microsoft поддерживает живую и по запросу Smooth Streaming и HTTP Live Streaming.
• Уровень 3 поддерживает HLS live и потоки по запросу.
• Limelight Networks поддерживает HLS для некоторых учетных записей.
• Nginx с модулем nginx-rtmp поддерживает HLS в режиме реального времени. Коммерческая версия Nginx Plus также поддерживает HLS / HDS VOD.
• Nimble Streamer поддерживает HLS в режиме реального времени и VOD, также поддерживается спецификация Apple Low Latency HLS.
• Node.js с hls-сервером пакет поддерживает кодирование hls в режим реального времени и преобразование локальных файлов.
• Tata Communications CDN поддерживает HLS для потоков в реальном времени и по запросу.
• TVersity поддерживает HLS в сочетании с включенным перекодирование на лету для воспроизведения любого видеоконтента на устройствах iOS.
• Unreal Media Server поддерживает HLS с низкой задержкой, начиная с версии 9.5.
• Ustream поддерживает доставку прямых трансляций HLS. Полученный поток перекодируется, если исходный аудио- и видеокодек не соответствует требованиям HLS.
• VLC Media Player поддерживает HLS для обслуживания потоков в реальном времени и потоков по запросу начиная с версии 2.0.
• Wowza Streaming Engine от Wowza Media Systems поддерживает HLS и зашифрованный HLS для прямой трансляции (с DVR), потоковую передачу по запросу и спецификацию Apple Low Latency HLS.

Использование

• Google добавила поддержку HTTP Live Streaming в Android 3.0 (Honeycomb).
• HP добавлена ​​поддержка HTTP Live Streaming в webOS 3.0.5.
• Microsoft добавила поддержку HTTP Live Streaming в движке рендеринга EdgeHTML в Windows 10 в 2015 г..
• Microsoft добавила поддержку HTTP Live Streaming в IIS Media Services 4.0.
• Yospace добавила поддержку HTTP Live Streaming в Yospace HLS Player и SDK для flash версии 1.0.
• Sling Media добавила поддержку HTTP Live Streaming в свои Slingboxes и приложения SlingPlayer.
• В 2014/15 году BBC представила потоки HLS-AAC для своей прямой трансляции в Ternet Radio и аудиоуслуги по запросу, а также поддерживает эти потоки с помощью своих клиентов iPlayer Radio.

Поддерживаемые плееры и серверы

HTTP Live Streaming изначально поддерживается в следующих операционных системах:

• Windows 10 (Microsoft Edge )
• macOS 10.6+ (Safari и QuickTime )
• iOS 3.0+ (Safari )
• Android 4.1+ (Google Chrome )

Клиенты

Серверы

Кодеры реального времени

Кодеры VOD

См. Также

• Адаптивная потоковая передача данных
• Динамическая адаптивная потоковая передача по HTTP

Ссылки