Que sont les protocoles de streaming ? Comment travaillent-ils?

Les protocoles de streaming sont essentiels pour diffuser du contenu vidéo sur Internet. Ils déterminent la manière dont les données vidéo sont transmises du serveur à l'appareil du spectateur, affectant ainsi la qualité et la fiabilité de l'expérience de lecture.
15 octobre 2023
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Procès-verbal lu

Avez-vous déjà réfléchi à la manière dont vous pouvez contribuer aux stratégies de votre entreprise en investissant dans le streaming ? La technologie est de plus en plus utilisée à diverses fins : travail à distance, formation, cours, divertissement et vente, entre autres. 

La plupart d’entre nous passent rarement un jour sans regarder des vidéos en streaming. La popularité croissante de ce type de comportement des consommateurs à l’égard du contenu est due à la disponibilité des protocoles de streaming vidéo.

Les protocoles de streaming vidéo sont des règles et méthodes standardisées spéciales qui divisent les fichiers vidéo en morceaux plus petits à transmettre à l'utilisateur final pour réassemblage et visualisation.

Les fichiers doivent être compressés pour le transport ; ce processus est réalisé à l'aide d'un "codec" comme le H.264 le plus courant. Avant que les fichiers puissent être transférés, ils doivent également être enregistrés dans un " format conteneur " tel que .mp4 ou .avi.

 La source du fichier vidéo peut provenir directement de la caméra de l'utilisateur du diffuseur dans le cas d'une diffusion en direct ou de fichiers statiques dans le cas de vidéo à la demande (VoD).

Développement de protocoles vidéo en streaming

Alors que la demande de streaming vidéo continue de croître, en partie grâce à la pénétration accrue d’Internet, le nombre de plateformes de streaming vidéo est également en augmentation. Dans les années 1990, le streaming se limitait essentiellement aux retransmissions sportives.; dans les années 2000, la technologie a commencé à décoller avec le streaming basé sur Flash et RTMP. Puis sont arrivés YouTube, Netflix et d’autres plateformes dans les années 2010. 

Le format de diffusion en direct a pris son essor au milieu des années 2010, avec le lancement de Periscope et Facebook Live peu de temps après.

Le marché du streaming vidéo est aujourd’hui dynamique, avec de multiples plates-formes, fournisseurs et utilisations, notamment le streaming audio, de films et de jeux en direct. Parallèlement à ces développements, les capacités des protocoles de streaming vidéo se sont également étendues.

Quels sont les protocoles de streaming vidéo les plus populaires ?

Il existe aujourd’hui plusieurs protocoles de streaming vidéo. Certaines d’entre elles peuvent être qualifiées de normes obsolètes, mais elles s’appliquent toujours. D’autres, au contraire, se développent rapidement, notamment grâce à l’open source. 

Certains protocoles sont relativement récents et il faudra du temps pour se généraliser, mais ce sont ceux qui ont le plus grand potentiel pour façonner le modèle de streaming vidéo du futur. Tous les protocoles ne prennent pas en charge les mêmes codecs.

Ci-dessous, nous considérons les plus courants d'entre eux.

HTTP Live Streaming (HLS)

HLS est aujourd’hui le protocole de streaming le plus couramment utilisé. Apple l'a initialement publié en 2009 dans le cadre de la lutte contre le format Flash sur l'iPhone. Ce protocole est compatible avec de nombreux appareils, depuis les navigateurs de bureau, les téléviseurs intelligents, les décodeurs et les appareils mobiles Android et iOS jusqu'aux lecteurs vidéo HTML5. Naturellement, cela permet aux sociétés de streaming d’atteindre le public le plus large possible.

HLS prend également en charge le streaming à débit adaptatif. Il s'agit d'une technologie qui permet une diffusion vidéo dynamique afin de fournir la meilleure qualité vidéo aux utilisateurs finaux.

Le seul inconvénient sérieux du protocole HLS est son retard considérable. La latence fait référence au temps nécessaire au contenu livré pour voyager de la source à l'emplacement demandé et vice-versa, surtout si de grandes quantités de données sont transférées.

Streaming adaptatif dynamique sur HTTP (MPEG-DASH)

MPEG-DASH est l'un des derniers protocoles de streaming développés par le Moving Pictures Expert Group (MPEG) comme alternative à la norme HLS. Il s'agit d'un standard open source qui peut être configuré pour n'importe quel codec audio ou vidéo.

Comme HLS, MPEG-DASH prend en charge le streaming à débit adaptatif, permettant aux téléspectateurs de recevoir une vidéo de la plus haute qualité, en fonction du niveau que leur réseau peut prendre en charge.

WebRTC

WebRTC est également un projet open source qui vise à fournir du streaming avec une réponse en temps réel. Développé à l'origine exclusivement pour les applications VoIP, il est devenu populaire dans les applications de chat vidéo et de conférence après son achat par Google. 

webrtc

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Certaines des applications grand public les plus courantes aujourd'hui, telles que Google Meet, Discord, Houseparty, Gotomeeting, WhatsApp et Messenger, utilisent le protocole WebRTC.

Ce qui rend WebRTC unique, c'est qu'il est basé sur le streaming peer-to-peer. Cette méthode peut être considérée comme la solution préférée si une faible latence est requise pour le streaming.

Fiabilité et sécurité du transport (SRT)

SRT est un autre protocole open source développé par le fournisseur de technologie de streaming Haivision. Ce protocole est le protocole préféré des membres de l'Alliance SRT : un groupe d'entreprises qui comprend des fournisseurs de technologie et de télécommunications. Les principaux avantages pour lesquels SRT est connu sont la sécurité, la fiabilité, une compatibilité élevée et un streaming à faible latence.

SRT peut diffuser des vidéos de haute qualité même si les conditions du réseau sont instables. Il est également indépendant d'un seul codec, ce qui lui permet d'être utilisé avec n'importe quel codec audio ou vidéo.

Protocole de messagerie en temps réel (RTMP)

RTMP est un protocole déjà connu de beaucoup. Il a été développé par Macromedia (maintenant connu sous le nom d'Adobe) pour transférer des fichiers audio et vidéo entre un serveur de streaming et Adobe Flash Player. 

Mais avec la suppression progressive de Flash en 2020, son utilisation est devenue moins axée sur la fourniture de contenu vidéo que sur le téléchargement de flux en direct sur la plate-forme via des encodeurs compatibles RTMP. Cela signifie que le flux vidéo de l'encodeur est envoyé à la plateforme de streaming via le protocole RTMP puis livré à l'utilisateur final via le protocole standard HLS.

Protocole de diffusion en temps réel (RTSP)

RTSP est un autre protocole existant développé pour l'industrie du divertissement et est principalement utilisé pour établir et gérer des sessions multimédia entre les points finaux. Bien que similaire au protocole HLS, il ne permet pas de transférer des données en streaming en temps réel.

Qu'est-ce que le TSP

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 Les serveurs RTSP doivent fonctionner avec RTP et d'autres protocoles pour effectuer leurs tâches de streaming.

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Bien qu'il prenne en charge le streaming à faible latence, l'incompatibilité avec la plupart des appareils et navigateurs standards peut poser problème. Vous pouvez le considérer comme un protocole capable de fournir un streaming à faible latence à un groupe sélectionné de petits publics à partir d'un serveur dédié. 

Étant donné que la plupart des caméras IP prennent toujours en charge RTSP, il s'agit toujours de la norme dans les systèmes de surveillance et de vidéosurveillance.

Quelle est la différence entre RTSP et RTMP ?

Le Real-Time Messaging Protocol (RTMP) est une technologie qui fonctionne avec le Transmission Control Protocol (TCP). Comme RTSP, il a été initialement développé pour transmettre des données audio, vidéo et autres en temps réel. Sa compatibilité TCP permet une communication avancée entre l'appareil d'enregistrement et le serveur où les données sont transmises. Les utilisateurs peuvent profiter d'un flux cohérent et fiable via leurs appareils d'enregistrement.

RTMP est couramment utilisé comme protocole pour les plateformes de diffusion en direct. Il convertit les flux en formats lisibles en exploitant des encodeurs peu coûteux.

RTSP et RTMP partagent de nombreuses caractéristiques communes et ne sont pas en concurrence. La décision d’utiliser l’un ou l’autre dépend des exigences de votre plate-forme et du fonctionnement du streaming en général.

Ce qui est excellent avec RTMP et RTSP, c'est qu'ils ont tous deux une faible latence et peuvent contrôler les flux en fournissant des médias à la demande, en temps réel, via une connexion stable.

Cependant, RTSP est parfait comme alternative de streaming moins chère et plus simple. Il s'est développé de manière significative en raison de son utilisation généralisée par les ingénieurs lorsque le RTMP a été isolé en tant que technologie propriétaire. Comme mentionné précédemment, RTSP est la valeur par défaut avec la plupart des caméras IP. Il est excellent pour les flux localisés et comme entrée dans les systèmes de conférence ou de surveillance.

Qu’est-ce que RTSP pour WebRTC ?

Bien que le RTSP soit bénéfique, il présente des inconvénients. Les flux doivent être reconditionnés pour une lecture plus conviviale, mais malheureusement, cela peut entraîner des problèmes de latence pouvant entraîner des retards. Compte tenu de l'utilisation critique des caméras IP dans des situations de surveillance très critiques, il est essentiel que vous puissiez surmonter les problèmes de latence pour promouvoir une lecture nette et claire où vous pouvez identifier ce qui se passe sur votre écran.

L'un des meilleurs moyens d'assurer une meilleure diffusion vidéo consiste à utiliser les communications Web en temps réel (WebRTC). Cette API a transcendé la scène du streaming en convertissant les flux RTSP en flux en temps réel affichés en qualité claire sans problèmes de lecture.

WebRTC est compatible avec la plupart des navigateurs et maintient la livraison en moins d'une seconde. Il offre une expérience visuelle plus cohérente que RTSP, ce qui peut entraîner jusqu'à 20 secondes de latence.

WebRTC fonctionne en relayant le contenu RTSP. Votre application souligne l'importance de travailler avec un serveur multimédia efficace pour ingérer le flux de votre caméra IP et le reconditionner dans WebRTC. Vous pouvez accéder à l’URL de votre page de replay hébergée sur le Web quand vous le souhaitez.

RTSP : un examen approfondi

RTSP utilise des commandes pour envoyer des requêtes du client au serveur. Tout cela fait partie du contrôle et de la négociation des flux médiatiques.

LesRTSP utilise les commandes suivantes :

  • Options 
  • Annoncer 
  • Décrire 
  • installation 
  • Jouez
  • Pause 
  • Enregistrement 
  • Réorienter 

Ceux-ci sont coordonnés pour présenter les médias sous la meilleure forme possible. Les utilisateurs peuvent accéder au contenu via un lien généré lorsque les données sont transférées et reconditionnées sur le serveur. La possibilité de lire des fichiers à la demande sans les stocker physiquement sur votre appareil est l'une des principales raisons pour lesquelles RTSP continuera à jouer un rôle de premier plan dans le monde du streaming.

RTSP utilise les codecs audio et vidéo suivants :

  • AAC, AAC-LC, MP3, Speed, Vorbis, Opus et HE-AAC+ v1 et v2
  • H.265, VP9, ​​VP8, H.264

En tant que système de protocole, RTSP est rarement utilisé pour la lecture car il n'est pas formaté pour créer un fichier physique lisible sur un appareil. Cependant, il est compatible avec Quicktime Player, les appareils mobiles compatibles 3Gpp et le lecteur multimédia VLC.

RTSP est idéal pour le streaming à faible latence, mais il n'est pas optimisé pour la qualité d'expérience et l'évolutivité. Pour cette raison, le streaming à débit adaptatif est largement utilisé dans d’autres contextes, notamment lorsque les caméras IP ne fonctionnent pas.

Différences entre le streaming en direct et à la demande

VOD 2023

Les protocoles et encodeurs utilisés dans la transmission en streaming peuvent être réalisés de deux manières différentes. Même la combinaison des deux modèles constitue généralement une stratégie complète de fourniture de contenu aux clients.

La diffusion en direct est une diffusion dans laquelle le signal généré est envoyé en temps réel au public. Dans ce cas, aucun stockage n’est nécessaire. L'audio et la vidéo sont capturés et convertis à l'aide de l'encodeur, puis diffusés directement sur Internet à partir de serveurs.

En on-demand, la transmission s'effectue à la demande. Dans ce cas, le contenu enregistré (comme les cours vidéo ou les podcasts) est stocké sur des serveurs. Dès que le consommateur appuie sur Play, la lecture du flux de ce fichier commence immédiatement. Tout cela avec une faible latence.

Que dois-je prendre en compte lors du choix d'un protocole de streaming vidéo ?

Le choix du protocole de streaming vidéo dépend de certains facteurs qui peuvent être importants pour les besoins de votre entreprise. Vous souhaiterez peut-être atteindre un public aussi large que possible ou minimiser la latence. Bien entendu, vous devez faire attention à la sécurité et à la confidentialité des flux.

Vous trouverez ci-dessous un guide approximatif sur la façon de faire un choix en fonction de ces facteurs.

Compatibilité

Si vous souhaitez atteindre le public le plus large possible avec du contenu en streaming, un protocole compatible avec la plupart des appareils, plates-formes et navigateurs fera l'affaire. HLS est la meilleure option dans ce cas. Le protocole peut même le choisir comme solution par défaut en cas de doute.

Retard

HLS offre la couverture la plus complète pour le streaming, mais introduit le plus de latence dans le processus de transmission. RTMP fournit des flux à faible latence mais n'est pas compatible avec les lecteurs vidéo HTML5. 

SRT prend en charge les flux à faible latence, tandis que WebRTC fournit une latence en temps réel. Si vous choisissez l’une de ces options, sachez que l’audience peut être menacée car ces protocoles sont moins largement pris en charge dans l’environnement technologique du streaming.

Si vous ne pouvez pas faire de compromis sur la couverture ou la latence, une option dans cette situation consiste à utiliser le protocole HLS. Ainsi, vous optez pour un contenu multimédia accéléré et pourrez diffuser avec une latence ultra faible.

Confidentialité et sécurité

Si le plus important est de garantir l’intégrité et la sécurité des flux acheminés vers l’utilisateur final, il vaut la peine d’utiliser un protocole offrant des fonctionnalités de sécurité. La plupart des protocoles, y compris la norme HLS largement utilisée, assurent un streaming sécurisé, mais SRT est le protocole doté des meilleures fonctionnalités de sécurité et de confidentialité.

Débit adaptatif

Comme indiqué précédemment, le débit adaptatif permet d'obtenir la meilleure qualité vidéo possible en fonction des capacités du réseau, de l'appareil et du logiciel de l'utilisateur final. HLS et MPEG-DASH sont les protocoles qui prennent en charge cette fonctionnalité. Pour en savoir plus sur le streaming à débit adaptatif, vous pouvez lire notre blog. 

Développer des applications multimédias réussies

développer une application multimédia

Si vous envisagez de développer votre propre plateforme vidéo, pensez à :

  1. Les coûts associés aux infrastructures
  2. Transcodage
  3. Livraison et lecture du contenu en avance. 

Dans un tel cas, envisagez un système de gestion de contenu VoD basé sur le cloud ou une solution de streaming en temps réel tout-en-un qui intègre la réception, la gestion, le traitement, la publication et d'autres aspects du streaming vidéo sur une seule plateforme.

Développer des applications multimédias réussies pour Internet est un problème extrêmement difficile. La plupart des protocoles de streaming actuels sont basés sur TCP ou UDP. Les deux présentent des avantages et des inconvénients. 

TCP fournit un service fiable, une retransmission de paquets et un contrôle de congestion et de flux. Bien qu'un service fiable soit souhaitable, dans le cas de TCP, il s'accompagne d'inconvénients tels qu'une latence accrue et une limitation du débit.

À chaque étape de perte de paquets, TCP, grâce à son contrôle de congestion, diminue le débit de transmission. Par la suite, le débit de transmission augmente progressivement jusqu'à ce qu'une nouvelle perte de paquets se produise. Pour cette raison, nous évitons d’utiliser TCP pour les applications de streaming en temps réel. 

Ainsi, UDP a été le protocole de transport choisi pour les applications en temps réel telles que RTP et RTCP, bien qu'il ne soit pas fiable et ne dispose pas de contrôle de congestion. Les techniques de multidiffusion peuvent distribuer efficacement l'audio et la vidéo en direct à de nombreux récepteurs. 

Certaines techniques actuellement utilisées pour améliorer la qualité du streaming sont :

  1.  Retardez la lecture du récepteur de cent millisecondes pour réduire les effets de gigue
  2. Utilisez l'audio et la vidéo sur UDP pour éviter un démarrage TCP lent. 
  3. Pré-acquérir des données pendant la lecture des médias stockés. 
  4. Soumettez des informations redondantes pour compenser les pertes.

LesEt certains problèmes subsistent, comme 

  • Tous les colis reçoivent le même service et le meilleur effort.
  • La qualité peut atteindre des niveaux de transmission voix et vidéo inacceptables lors de la traversée de liaisons modérément encombrées. 

Résumé

Dans cet article, nous avons parlé de certains protocoles qui permettent l'exécution d'applications multimédia sur des réseaux où les protocoles actuels ont du mal à fournir les caractéristiques nécessaires au bon fonctionnement de ces applications. Il existe plusieurs solutions avec des mécanismes très différents pour répondre aux défis actuels. Plusieurs sources de données, l'abandon sélectif des paquets, le contrôle de la congestion, la redondance dans la transmission des données, le transfert de paquets et le transfert de paquets multiples ne sont que quelques outils des nouveaux protocoles de streaming.

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At Teyuto, nous proposons les protocoles de streaming les plus populaires, notamment RTMP en entrée et en sortie HLS et Dash, pour garantir la meilleure expérience de lecture vidéo possible aux téléspectateurs sur une large gamme d'appareils et de plates-formes. 

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Marcello Violini
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