Porovnání řešení pro živé vysílání? Zkoumáte rozdíl mezi používáním hardwaru a softwaru pro streamování? Chcete pochopit základy nastavení kódování pro streamování? Číst dál! To vše a ještě mnohem více probereme v tomto základním návrhu hardwarového kodéru.
Co je hardwarový kodér?
Pokud jde o streamování videa přes web, nekomprimované video a audio soubory jsou příliš velké a objemné na to, aby je bylo možné odeslat v reálném čase. Řešením je nejprve komprimovat tyto soubory.
Hardwarový kodér je vyhrazené zařízení, které zachycuje, komprimuje (kóduje) a dodává audio a video data do cíle. Konkrétně hardwarový kodér pro živé vysílání je zařízení, které může streamovat video přes místní sítě (LAN), rozlehlé sítě (WAN) nebo přes internet.
Mezi destinace pro online streamování patří streamovací platformy jako YouTube Live, LinkedIn Live a Facebook Live a také služby živého streamování jako Vimeo, Akamai a Wowza.
Příklady kodérů pro živé vysílání zahrnují Epiphan's Pearl Nano, Pearl Mini a Pearl-2. Mnoho hardwarových kodérů navíc nabízí další možnosti, jako je přepínání živého videa a místní nahrávání videa.
Vstupy zvuku a videa na hardwarových kodérech
Hardwarové kodéry mají obvykle různé vstupy, které vám umožňují přímo připojit video a audio zařízení vyšší třídy, jako jsou kamery a mikrofony. Pearl-2 může například zachytit místní video přes vstupy HDMI, USB a SDI, analogové audio vstupy přes XLR a RCA a síťové AV vstupy přes NDI, SRT a RTSP.
Naproti tomu pro připojení stejného zařízení k univerzálnímu počítačovému systému budete potřebovat snímací kartu pro streamování videa z kamery nebo přední audio rozhraní pro profesionální zvuk.
Hardwarové kodéry vs. software pro živé vysílání
Software pro živé vysílání je aplikace běžící na běžných, běžně dostupných počítačích (jako je laptop nebo stolní počítač). Několik příkladů softwaru pro streamování zahrnuje vMix, Wirecast a OBS. Podobně jako hardwarový kodér i software pro živé vysílání komprimuje a streamuje video do cíle.
Hlavní rozdíl je v tom, že hardwarové kodéry věnují veškerý výpočetní výkon snímání, kódování a streamování. Naproti tomu počítačový streamovací software musí sdílet zdroje s ostatními procesy na stroji. Hardwarové kodéry jsou od základu navrženy speciálně pro kódování a streamování, což z nich dělá spolehlivější řešení streamování ve srovnání s jejich softwarovými protějšky. To je důvod, proč profesionální vysílací společnosti spoléhají v kritických situacích na hardwarové kodéry.
Nastavení kódování:Klíčové pojmy, kterým je třeba porozumět
Nastavení kódování má přímý vliv na kvalitu streamu. Obecně řečeno, čím vyšší nastavení (v rámci konkrétních rozsahů hodnot), tím vyšší je kvalita videa.
Streamovací platformy často nabízejí seznam doporučených nastavení kódování pro živé vysílání. Je dobré je použít jako vodítko. Zde je přehled klíčových parametrů kódování, které mají uživatelé pod kontrolou.
Kodeky
Kodek je metoda komprese pro zmenšení mediálních souborů. Různé kodeky poskytují různé typy komprese, aby vyhovovaly konkrétním případům použití. Ne všechny video kodeky jsou vhodné pro živé vysílání.
Několik příkladů široce používaných video kodeků pro streamování je Motion-JPEG (MJPEG), H.264/AVC a H.265/HEVC. H.264/AVC je dnes pravděpodobně nejpoužívanějším kodekem. H.265/HEVC je další generací kodeků po H.264/AVC. Slibuje stejnou kvalitu jako H.264 při přibližně polovičním datovém toku, což snižuje požadavky na šířku pásma pro nahrávání.
Pamatujte, že zvuk je kódován odděleně od videa. Nejčastěji používaný zvukový kodek se nazývá AAC.
Rozlišení kódování
Rozlišení kódování je velikost snímku videa, vyjádřená v pixelech jako šířka x výška. Dvě běžná rozlišení jsou 1280 x 720 (tj. 720p) a 1920 x 1080 (tj. 1080p). Vyšší rozlišení streamování, jako je 4K, jsou méně populární, protože vyžadují značný výpočetní výkon, šířku pásma nahrávání a podporu rozlišení 4K na straně diváka.
Protože je nastavení každého trochu jiné, je dobré dát divákům při sledování vašeho obsahu na výběr rozlišení. Pokud CDN, které používáte, zahrnuje překódování (mnozí to dělají), nemusíte na vaší straně dělat žádnou práci navíc. Jednoduše pošlete stream nejvyšší kvality a CDN nabídne divákovi řadu rozlišení.
Snímková frekvence
Snímková frekvence je počet snímků zakódovaných za sekundu ve snímcích za sekundu (fps). Standardní snímková frekvence zahrnuje 24, 25, 30 a 60 snímků za sekundu, přičemž 30 snímků za sekundu je nejrozšířenějším nastavením pro online streamování.
Datový tok
Bitová rychlost popisuje, kolik dat se přenese za jednotku času. Přenosová rychlost se běžně měří v kilobitech za sekundu (Kbps) a méně často v megabitech za sekundu (Mbps). Čím vyšší je přenosová rychlost, tím vyšší je kvalita videa – ale také větší velikost souboru.
Nalezení správného nastavení datového toku je o vyváženosti. Nastavení nízké přenosové rychlosti způsobí, že živý přenos bude vypadat nervózně a bude mít nízkou kvalitu. Na druhou stranu nastavení příliš vysoké bitové rychlosti může způsobit ukládání videa do vyrovnávací paměti pro diváky, protože velikost souboru je příliš velká.
Nastavení bitrate bude záviset na zvoleném kodeku, rozlišení a snímkové frekvenci. Například rozsah datového toku videa pro stream 1080p při 30 fps je mezi 3 000–6 000 kb/s, zatímco rozsah datového toku pro streamování 4K 60 fps je mezi 20 000–51 000 kb/s.
Kromě adekvátně zvoleného bitrate je dalším zásadním faktorem pro kvalitní doručování online videa dostatečná místní upload bandwidth. Bez ohledu na to, jak vysoký je datový tok nebo jak výkonný je hardwarový kodér, nízká šířka pásma se může stát překážkou pro kvalitu streamování.
Výše je snímek obrazovky karty nastavení kódování v uživatelském rozhraní Pearl Web
Streamovací protokoly:co jsou a jak fungují
Streamovací protokol je metoda, kterou jsou multimédia doručována do cíle streamování. Jde o soubor pravidel, která rozhodují o tom, jak rozdělit zakódované video na menší části a doručit je na místo určení, včas a ve správném pořadí. Různé hardwarové kodéry podporují specifické sady streamovacích protokolů. Navíc některé streamovací protokoly budou fungovat pouze s určitými kodeky, zatímco jiné protokoly jsou kodekové.
Různé protokoly pro streamování videa mohou přenášet video online s různým stupněm zpoždění. Některé protokoly mohou například okamžitě přenést data z hardwarového kodéru do cíle, zatímco jiné zaberou více času. Toto je známé jako latence streamování.
U jednosměrných přenosů není nějaká latence žádný velký problém. U událostí s interaktivitou je však vysoká latence streamování nepřijatelná. Požadavek na latenci je tedy jedním z faktorů, které ovlivňují výběr streamovacího protokolu.
Jedním z nejčastěji používaných streamovacích protokolů je Real-Time Messaging Protocol (RTMP) a jeho zabezpečená varianta (RTMPS). RTMP(S) je robustní a univerzálně podporovaný protokol. Funguje však pouze s kodekem H.264 a má určitou latenci (3–30 sekund).
HTTP Live Streaming (HLS) je další běžný protokol podporovaný téměř každým prohlížečem, operačním systémem a dokonce i chytrými televizory. HLS funguje pouze s kodeky H.264 a H.265.
Přímým konkurentem HLS je MPEG-DASH. Na rozdíl od HLS je MPEG-DASH protokolem agnostickým kodekem. Pokud jde o latenci streamování, HLS i MPEG-DASH jsou na horním konci stupnice (30–45 sekund).
Secure Reliable Transport (SRT) je open source protokol pro streamování bez kodeků. Umožňuje robustní streamování s nízkou latencí i přes suboptimální sítě. Jeho schopnost poskytovat vysoce kvalitní obsah téměř v reálném čase přes internet dává provozovatelům vysílání životaschopnou alternativu k drahé satelitní technologii. SRT není tak široce podporováno jako například RTMP, ale získává na popularitě a podpoře v oblasti hardwarového kódování.
Rady pro výběr hardwarového kodéru
Modely hardwarových kodérů jsou naceněny podle počtu a typu vstupních konektorů, podporovaných technologií streamování a kódování a především výkonu zpracování. Každý další vstupní zdroj a kódovací kanál zvyšuje zátěž CPU kodéru. Hardwarové kodéry vyšší třídy, jako Pearl-2, mohou zachytit více zdrojů zvuku a videa, kódovat více kanálů ve vysokém rozlišení a streamovat do více destinací současně. Základní modely mohou zachytit pouze jeden nebo dva zdroje a streamovat jeden program do jednoho cíle.
Doporučujeme vybrat hardwarový kodér na základě vašich požadavků na kódování a streamování. Pokud například chcete zachytit pouze jeden vstup z produkčního mixu a streamovat jej do jediného online cíle – zvažte jednokanálový kodér, jako je Pearl Nano. Na druhou stranu, pokud chcete zachytit více zdrojů HDMI, SDI a možná i NDI a streamovat více kódovaných kanálů do více míst – zvažte hardwarový kodér jako Pearl-2.
Tento příspěvek byl původně publikován 2. června 2019, 1. listopadu 2021 byl aktualizován o další relevantní informace.