Cosa sono i protocolli di streaming; Come funzionano?

I protocolli di streaming sono essenziali per la distribuzione di contenuti video su Internet. Determinano il modo in cui i dati video vengono trasmessi dal server al dispositivo dello spettatore, influenzando la qualità e l'affidabilità dell'esperienza di riproduzione.
Ottobre 15, 2023
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Hai mai pensato a come puoi contribuire alle strategie della tua azienda investendo nello streaming? La tecnologia viene utilizzata sempre più per vari scopi: lavoro a distanza, formazione, corsi, intrattenimento e vendita, tra molti altri. 

La maggior parte di noi raramente passa anche un giorno senza guardare video in streaming. L’aumento della popolarità di questo tipo di comportamento dei consumatori nei confronti dei contenuti è dovuto alla disponibilità di protocolli di streaming video.

I protocolli di streaming video sono regole e metodi speciali standardizzati che suddividono i file video in parti più piccole da consegnare all'utente finale per il riassemblaggio e la visualizzazione.

I file devono essere compressi per il trasporto; questo processo si ottiene utilizzando un "codec" come il più comune H.264. Prima di poter trasferire i file, questi devono anche essere salvati in un "formato contenitore" come .mp4 o .avi.

 La sorgente del file video può provenire direttamente dalla telecamera dell'utente emittente nel caso di una trasmissione live oppure da file statici nel caso di video on demand (VoD).

Sviluppo di protocolli di streaming video

Poiché la domanda di streaming video continua a crescere, grazie in parte alla maggiore penetrazione di Internet, anche il numero di piattaforme di streaming video è in aumento. Negli anni '1990 lo streaming era per lo più limitato alle trasmissioni sportive; negli anni 2000, la tecnologia ha iniziato a decollare con lo streaming basato su Flash e RTMP. Poi sono arrivati ​​YouTube, Netflix e altre piattaforme negli anni 2010. 

Lo streaming live come formato è decollato a metà degli anni 2010, con Periscope e Facebook Live lanciati poco dopo.

Il mercato dello streaming video è oggi vivace, con molteplici piattaforme, fornitori e usi, incluso lo streaming di audio live, film e giochi. Insieme a questi sviluppi, si sono ampliate anche le capacità dei protocolli di streaming video.

Quali sono i protocolli di streaming video più popolari?

Oggi esistono diversi protocolli di streaming video. Alcuni di essi possono essere definiti standard obsoleti, ma sono ancora applicabili. Altri, al contrario, si stanno sviluppando rapidamente, soprattutto grazie all’open source. 

Alcuni protocolli sono relativamente recenti e richiederà tempo per diffondersi, ma sono quelli con il potenziale più significativo per modellare il modello di streaming video del futuro. Non tutti i protocolli supportano gli stessi codec.

Di seguito consideriamo i più comuni.

HTTP Live Streaming (HLS)

HLS è oggi il protocollo più comunemente utilizzato per lo streaming. Apple lo ha originariamente rilasciato nel 2009 come parte della lotta contro il formato Flash nell'iPhone. Questo protocollo è compatibile con molti dispositivi, dai browser desktop, smart TV, set-top box e dispositivi mobili Android e iOS ai lettori video basati su HTML5. Naturalmente, ciò consente alle società di streaming di raggiungere il pubblico più vasto possibile.

HLS supporta anche lo streaming con bitrate adattivo. È una tecnologia che consente la distribuzione video dinamica per fornire la migliore qualità video agli utenti finali.

L'unico grave inconveniente del protocollo HLS è il notevole ritardo. La latenza si riferisce al tempo impiegato dal contenuto fornito per viaggiare dalla sorgente alla posizione richiesta e ritorno, soprattutto se vengono trasferite grandi quantità di dati.

Streaming adattivo dinamico su HTTP (MPEG-DASH)

MPEG-DASH è uno degli ultimi protocolli di streaming sviluppati dal Moving Pictures Expert Group (MPEG) come alternativa allo standard HLS. È uno standard open source che può essere configurato per qualsiasi codec audio o video.

Come HLS, MPEG-DASH supporta lo streaming con bitrate adattivo, consentendo agli spettatori di ricevere video della massima qualità, a seconda del livello supportato dalla loro rete.

WebRTC

WebRTC è anche un progetto open source che mira a fornire streaming con risposta in tempo reale. Originariamente sviluppato esclusivamente per le applicazioni VoIP, è diventato popolare nelle applicazioni di chat video e conferenza dopo che Google lo ha acquistato. 

webrtc

Alcune delle applicazioni consumer più comuni oggi, come Google Meet, Discord, Houseparty, Gotomeeting, WhatsApp e Messenger, utilizzano il protocollo WebRTC.

Ciò che rende unico WebRTC è che si basa sullo streaming peer-to-peer. Questo metodo può essere definito la soluzione preferita se è richiesta una bassa latenza per lo streaming.

Affidabilità e sicurezza della trasmissione (SRT)

SRT è un altro protocollo open source sviluppato dal fornitore di tecnologia di streaming Haivision. Questo protocollo è il protocollo preferito dai membri della SRT Alliance: un gruppo di aziende che comprende fornitori di tecnologia e telecomunicazioni. I principali vantaggi per cui SRT è noto sono sicurezza, affidabilità, elevata compatibilità e streaming a bassa latenza.

SRT può eseguire lo streaming di video di alta qualità anche se le condizioni della rete sono instabili. È inoltre indipendente da un singolo codec, consentendone l'utilizzo con qualsiasi codec audio o video.

Protocollo di messaggistica in tempo reale (RTMP)

RTMP è un protocollo già noto a molti. È stato sviluppato da Macromedia (ora noto come Adobe) per trasferire file audio e video tra un server di streaming e Adobe Flash Player. 

Ma con l’eliminazione graduale di Flash nel 2020, il suo utilizzo è diventato meno legato alla fornitura di contenuti video e più al caricamento di streaming live sulla piattaforma tramite codificatori abilitati RTMP. Ciò significa che il flusso video proveniente dal codificatore viene inviato alla piattaforma di streaming tramite il protocollo RTMP e quindi consegnato all'utente finale tramite il protocollo HLS standard.

Protocollo di streaming in tempo reale (RTSP)

RTSP è un altro protocollo legacy sviluppato per l'industria dell'intrattenimento e viene utilizzato principalmente per stabilire e gestire sessioni multimediali tra endpoint. Sebbene sia simile al protocollo HLS, non aiuta a trasferire i dati di streaming in tempo reale.

Cos'è il TSP

 I server RTSP devono funzionare insieme a RTP e ad altri protocolli per eseguire le attività di streaming.

Sebbene supporti lo streaming a bassa latenza, l'incompatibilità con la maggior parte dei dispositivi e browser standard potrebbe rappresentare un problema. Puoi considerarlo come un protocollo in grado di fornire streaming a bassa latenza a un gruppo selezionato di piccolo pubblico da un server dedicato. 

Poiché la maggior parte delle telecamere IP supporta ancora RTSP, questo è ancora lo standard nei sistemi di sorveglianza e videosorveglianza.

Qual è la differenza tra RTSP e RTMP?

Il Real-Time Messaging Protocol (RTMP) è una tecnologia che funziona con il Transmission Control Protocol (TCP). Come RTSP, è stato inizialmente sviluppato per trasmettere audio, video e altri dati in tempo reale. La sua compatibilità TCP consente una comunicazione avanzata tra il dispositivo di registrazione e il server dove vengono trasmessi i dati. Gli utenti possono usufruire di uno streaming coerente e affidabile attraverso i propri dispositivi di registrazione.

RTMP è comunemente usato come protocollo per piattaforme di live streaming. Converte i flussi in formati riproducibili sfruttando codificatori a basso costo.

RTSP e RTMP condividono molte caratteristiche comuni e non sono in concorrenza. La decisione di utilizzarne uno piuttosto che l'altro dipende dalle esigenze della tua piattaforma e dalle operazioni di streaming in generale.

La cosa eccellente di RTMP e RTSP è che sono entrambi a bassa latenza e possono controllare i flussi fornendo contenuti multimediali on demand, in tempo reale, tramite una connessione stabile.

Tuttavia, RTSP è perfetto come alternativa di streaming più economica e semplice. Si è sviluppato in modo significativo grazie al suo utilizzo diffuso da parte degli ingegneri quando RTMP era isolata come tecnologia proprietaria. Come accennato in precedenza, RTSP è l'impostazione predefinita con la maggior parte delle telecamere IP. È eccellente per flussi localizzati e come input per sistemi di conferenza o monitoraggio.

Cos'è RTSP per WebRTC?

Sebbene RTSP sia vantaggioso, presenta i suoi svantaggi. Gli stream dovrebbero essere riconfezionati per una riproduzione più semplice, ma sfortunatamente ciò può causare problemi di latenza che potrebbero causare ritardi. Dato l'uso critico delle telecamere IP in situazioni di sorveglianza altamente critiche, è fondamentale superare i problemi di latenza per promuovere una riproduzione nitida e chiara in cui è possibile identificare ciò che sta accadendo sullo schermo.

Uno dei modi migliori per garantire una migliore distribuzione video è utilizzare Web Real-Time Communications (WebRTC). Questa API ha trasceso la scena dello streaming convertendo i feed RTSP in flussi in tempo reale visualizzati con una qualità chiara senza problemi di riproduzione.

WebRTC è compatibile con la maggior parte dei browser e garantisce la consegna in meno di un secondo. Fornisce un'esperienza visiva più coerente rispetto a RTSP, che può causare fino a 20 secondi di latenza.

WebRTC funziona trasmettendo contenuti RTSP. La tua applicazione evidenzia l'importanza di lavorare con un server multimediale efficace per acquisire il flusso della telecamera IP e riconfezionarlo in WebRTC. Puoi accedere all'URL della tua pagina di riproduzione ospitata sul web ogni volta che vuoi.

RTSP: uno sguardo approfondito

RTSP utilizza i comandi per inviare richieste dal client al server. Tutto questo fa parte del controllo e della negoziazione dei flussi mediatici.

RTSP utilizza i seguenti comandi:

  • Opzioni 
  • Annunciare 
  • Descrivere 
  • Impostare 
  • Giocare
  • Pausa  
  • Record 
  • Reindirizzare 

Questi sono coordinati per presentare i media nella migliore forma possibile. Gli utenti possono accedere al contenuto tramite un collegamento generato quando i dati vengono trasferiti e riconfezionati sul server. La possibilità di riprodurre file su richiesta senza archiviarli fisicamente sul dispositivo è uno dei motivi principali per cui RTSP continuerà a svolgere un ruolo di primo piano nel mondo dello streaming.

RTSP utilizza i seguenti codec audio e video:

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

Essendo un sistema di protocollo, RTSP viene utilizzato raramente per la riproduzione perché non è formattato per creare un file fisico riproducibile su un dispositivo. Tuttavia, è compatibile con Quicktime Player, dispositivi mobili compatibili con 3Gpp e lettore multimediale VLC.

RTSP è ottimo per lo streaming a bassa latenza, ma non è ottimizzato per la qualità dell'esperienza e la scalabilità. Per questo motivo lo streaming a bitrate adattivo è ampiamente utilizzato in altri contesti, soprattutto quando le telecamere IP non sono in funzione.

Differenze tra streaming live e su richiesta

VOD2023

I protocolli e gli encoder utilizzati nella trasmissione in streaming possono essere realizzati in due modi diversi. Anche la combinazione dei due modelli rappresenta solitamente una strategia completa per fornire contenuti ai clienti.

Lo streaming live è quello in cui il segnale generato viene inviato in tempo reale al pubblico. In questo caso non è necessaria la conservazione. Audio e video vengono acquisiti e convertiti utilizzando il codificatore, quindi trasmessi in streaming direttamente su Internet dai server.

In on-demand, la trasmissione viene effettuata su richiesta. In questo caso, i contenuti registrati (come videolezioni o podcast) vengono archiviati sui server. Non appena l'utente preme Riproduci, lo streaming di quel file inizia immediatamente a essere riprodotto. Tutto questo con bassa latenza.

Cosa devo considerare quando scelgo un protocollo di streaming video?

La scelta del protocollo di streaming video dipende da alcuni fattori che potrebbero essere importanti per le esigenze della tua azienda. Potresti voler raggiungere un pubblico quanto più ampio possibile o ridurre al minimo la latenza. Naturalmente, è necessario prestare attenzione alla sicurezza e alla riservatezza dei flussi.

Di seguito è riportata una guida approssimativa su come effettuare una scelta in base a questi fattori.

Compatibilità

Se desideri raggiungere il pubblico più vasto possibile con contenuti in streaming, andrà bene un protocollo compatibile con la maggior parte dei dispositivi, piattaforme e browser. HLS è l'opzione migliore in questo caso. Il protocollo può anche sceglierla come soluzione predefinita in caso di dubbi.

Ritardo

HLS fornisce la copertura più completa per lo streaming ma introduce la maggiore latenza nel processo di trasmissione. RTMP fornisce flussi a bassa latenza ma non è compatibile con i lettori video HTML5. 

SRT supporta flussi a bassa latenza, mentre WebRTC fornisce latenza in tempo reale. Se scegli una di queste opzioni, tieni presente che la portata del pubblico potrebbe essere a rischio poiché questi protocolli sono meno ampiamente supportati nell'ambiente della tecnologia di streaming.

Se non puoi scendere a compromessi né sulla copertura né sulla latenza, un'opzione in questa situazione è utilizzare il protocollo HLS. Pertanto, decidi a favore di contenuti multimediali accelerati e sarai in grado di eseguire lo streaming con una latenza estremamente bassa.

Privacy & Sicurezza

Se la cosa più importante è garantire l'integrità e la sicurezza dei flussi nel percorso verso l'utente finale, vale la pena utilizzare un protocollo che fornisca funzionalità di sicurezza. La maggior parte dei protocolli, incluso lo standard HLS ampiamente utilizzato, fornisce streaming sicuro, ma SRT è il protocollo con le migliori funzionalità di sicurezza e privacy della categoria.

Bitrate adattivo

Come discusso in precedenza, il bitrate adattivo consente la migliore qualità video possibile in base alle capacità della rete, del dispositivo e del software dell'utente finale. HLS e MPEG-DASH sono i protocolli che supportano questa funzionalità. Per saperne di più sullo streaming con bitrate adattivo, puoi leggere il nostro blog. 

Sviluppo di applicazioni multimediali di successo

sviluppare applicazioni multimediali

Se hai intenzione di sviluppare la tua piattaforma video, considera:

  1. I costi legati alle infrastrutture
  2. transcodifica
  3. Consegna e riproduzione dei contenuti in anticipo. 

In tal caso, prendi in considerazione un sistema di gestione dei contenuti VoD basato su cloud o una soluzione di streaming in tempo reale all-in-one che integri ricezione, gestione, elaborazione, pubblicazione e altri aspetti dello streaming video su un'unica piattaforma.

Lo sviluppo di applicazioni multimediali di successo per Internet è un problema molto impegnativo. La maggior parte dei protocolli di streaming attuali sono basati su TCP o UDP. Entrambi presentano vantaggi e svantaggi. 

TCP fornisce un servizio affidabile, ritrasmissione di pacchetti e controllo della congestione e del flusso. Sebbene un servizio affidabile sia auspicabile, nel caso del TCP esso è accompagnato da svantaggi quali una maggiore latenza e una limitazione del throughput.

Ad ogni fase di perdita di pacchetti, TCP, attraverso il controllo della congestione, diminuisce la velocità di trasmissione. Successivamente la velocità di trasmissione aumenta gradualmente finché non si verifica una nuova perdita di pacchetti. Per questo motivo evitiamo di utilizzare TCP per applicazioni di streaming in tempo reale. 

Pertanto, UDP è stato il protocollo di trasporto scelto per applicazioni in tempo reale come RTP e RTCP, sebbene non sia affidabile e non abbia il controllo della congestione. Le tecniche multi-casting possono distribuire in modo efficiente audio e video dal vivo a molti ricevitori. 

Alcune tecniche attualmente utilizzate per migliorare la qualità dello streaming sono:

  1.  Ritarda la riproduzione del ricevitore di cento millisecondi per ridurre gli effetti del jitter
  2. Utilizza audio e video su UDP per evitare un avvio lento del TCP. 
  3. Preacquisire i dati durante la riproduzione dei contenuti multimediali memorizzati. 
  4. Inviare informazioni ridondanti per compensare le perdite.

E rimangono alcuni problemi, come 

  • Tutti i pacchetti ricevono lo stesso servizio, con il massimo impegno.
  • La qualità può raggiungere livelli inaccettabili di trasmissione vocale e video quando si attraversano collegamenti moderatamente congestionati. 

Sommario

In questo articolo abbiamo parlato di alcuni protocolli che consentono l'esecuzione di applicazioni multimediali su reti dove i protocolli attuali hanno difficoltà a fornire le caratteristiche necessarie per il corretto funzionamento di queste applicazioni. Esistono diverse soluzioni con meccanismi molto diversi per le sfide attuali. Sorgenti dati multiple, eliminazione selettiva dei pacchetti, controllo della congestione, ridondanza nella trasmissione dei dati, inoltro di pacchetti e inoltro multiplo di pacchetti sono solo alcuni degli strumenti dei nuovi protocolli di streaming

At Teyuto, offriamo i protocolli di streaming più diffusi, tra cui RTMP in input e output HLS e Dash per garantire la migliore esperienza di riproduzione video possibile per gli spettatori su un'ampia gamma di dispositivi e piattaforme. 

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Marcello Violino
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