Solución de streaming con tasa de bits múltiple

Las mayores empresas de streaming, Youtube y Netflix, utilizan una combinación de streaming con Tasa de bits adaptable (ABR) y Tasa de bits múltiple (MBR) en sus reproductores de video.

Por un lado, el streaming ABR establece la calidad de los medios en «Automático». Le da menos control sobre las tasas de bits de la transmisión y la configuración de la resolución al espectador. ABR adapta la calidad del video a las fluctuaciones de los recursos locales, lo cual suele ser un enfoque más cómodo para proporcionar la más alta calidad mientras se evita el almacenamiento en memoria intermedia automáticamente.

El streaming de MBR, por otro lado, codifica, transcodifica y entrega el mismo conjunto de videos con diferentes calidades (como lo hace ABR), pero da a los espectadores más control sobre una «calidad predecible». El MBR se suele preferir para la transmisión en directo porque utiliza menos recursos en la fuente y el destino.

Resumen

En este resumen de soluciones, revisaremos los desafíos comunes que enfrentan los servicios de streaming de MBR. El MBR requiere la codificación y transcodificación de una serie de fuentes de video con múltiples tasas de bits, lo que requiere un procesamiento de computación intensivo. Y si la transmisión necesita salir al aire, el ancho de banda en la fuente también debe ser capaz de reenviar múltiples archivos en «casi» tiempo real.

Para resolver estos retos, Lanner proporciona una solución de codificación/transcodificación por hardware asistida por GPU con un gran ancho de banda y un rendimiento de computación óptimo para optimizar la transmisión de MBR.

El NCA-5210 de Lanner es un dispositivo de red para montaje en rack con capacidades de computación óptimas. Este dispositivo está acompañado por el módulo NCS2-NV02, que permite la codificación/transcodificación basada en el hardware de GPU. La solución acelera la codificación y la transcodificación, lo cual es crítico para el streaming de MBR.

Desafíos

Los tiempos cambian, y también lo ha hecho la capacidad de ancho de banda de Internet. Ahora, incluso es posible entregar en vivo y en alta resolución 4K a múltiples espectadores. Pero no todo el mundo tiene los recursos adecuados para acceder a las transmisiones 4K en vivo.

Antes de transmitir un único vídeo en directo en 4K, los servicios de transmisión de secuencias deberían aplicar cargas de trabajo de transcodificación/codificación para crear múltiples variantes de representación con diferentes tasas de bits y resoluciones. Proporcionar una transmisión en flujo de MBR abre mercados y audiencias más amplios para los servicios de transmisión en flujo.

Pero la transmisión de MBR puede ser un desafío.

Procesamiento intensivo por computadora

Codificar las cargas de trabajo utilizando H.264 o H.265, comprimir una fuente de streaming de video (video en vivo o de archivo) y crear diferentes salidas con varias tasas de bits y resoluciones. En el mismo caso, la transcodificación toma un archivo codificado y cambia los códecs, tasas de bits y resoluciones.

El streaming MBR no podría funcionar si el servidor que realiza la codificación/transcodificación no está preparado para estas exigentes cargas de trabajo. Codificar y transcodificar las secuencias de MBR, especialmente las que se realizan en vivo, y producir resultados eficientes en tiempo real puede ser bastante intensivo para las computadoras.

Velocidad del ancho de banda

La idea de la transmisión por MBR es que el espectador de contenido elija entre múltiples tasas de bits disponibles. Dependiendo del ancho de banda de Internet, el espectador puede decidir entre una tasa de bits más alta o un buffering más bajo.

Por lo tanto, la velocidad del ancho de banda no es un problema en el destino; eso es precisamente lo que resuelven el MBR y las CDN, pero es un desafío en la fuente donde el contenido de la transmisión en vivo debe ser cargado casi en tiempo real.

Tamaño de almacenamiento

Un solo archivo de video sin procesar tiene la mayor tasa de bits y el mayor tamaño posible. Pero cuando este único archivo se codifica en múltiples variantes de representación a diferentes tasas de bits y resoluciones, cada archivo requiere una unidad de almacenamiento en la fuente, que en la mayoría de los casos se envía a la CDN.

El streaming de MBR necesita tener abundante almacenamiento para sus múltiples entregas de tasa de bits y resolución.

Solución: Transcodificador de red Lanner para transmisión de MBR

La solución de tasa de bits múltiple MBR presentada en este resumen puede tomar un archivo multimedia de alta calidad y codificarlo en múltiples transmisiones a diferentes tasas de bits. Las múltiples transmisiones a diferentes tasas de bits se emiten simultáneamente a través de un ancho de banda rápido a un servidor de transmisión o CDN.

Los componentes de la solución son:

  1. Fuente multimedia de alta calidad.
  2. Servidor de codificación/transcodificación de hardware de gran ancho de banda y asistido por GPU.
  3. Servidores de streaming (CDN) y software de streaming MBR.

Fuente multimedia de alta calidad

Las transmisiones de video en vivo originales suelen ser de la más alta calidad pero de mayor tamaño. Si las cámaras no tienen mecanismos de compresión incorporados, terminarán creando una enorme transmisión de video, lo cual es inaceptable para un servicio de streaming.

La mayoría de las cámaras modernas tienen capacidades de codificación incorporadas. Pueden capturar video en vivo, codificarlo sobre la marcha usando HEVC (H.265) o H.264, y producir un solo archivo (Full HD o UHD) pero de tamaño mucho menor.

Aunque tener un codificador en la fuente es genial para reducir el tamaño del video original, no proporciona múltiples transmisiones con diferentes tasas de bits.

Para la transmisión en directo a un público más amplio, las cámaras tendrán que enviar su captura de video para su codificación y transcodificación.

Servidor de codificación/transcodificación de hardware de alto ancho de banda y asistido por GPU

El trabajo del servidor de codificación es tomar el video original sin comprimir y convertirlo en un formato comprimido utilizando mecanismos como HEVC (H.265) o H.264. Luego crea un flujo IP con múltiples tasas de bits que van desde 0.3Mbps, 0.5Mbps, hasta 1Mbps y más.

La solución de codificación/transcodificación de video en red NCA-5210 + NCS2-NV02 de Lanner permite una transmisión optimizada de alta tasa de bits. Toma el video de una fuente y entrega un conjunto de video de tasa de bits múltiple a canales de transmisión como OTT o IPTV.

Óptimo rendimiento de computación con el NCA-5210 de Lanner:

El NCA-5210 de Lanner es un dispositivo de red para montaje en rack x86 alimentado por procesadores Intel® Core™ de séptima generación. El NCA-5210 ofrece un óptimo rendimiento de computación. El dispositivo también viene con amplia conectividad LAN y ranuras para módulos NIC para expansiones de ancho de banda.

El NCA-5210 va junto con la plataforma de transporte de video, NCS2-NV02, que permite la codificación/transcodificación basada en el hardware de GPU. El NCS2-NV02 acelera las aplicaciones de video intensivas, como la codificación y la transcodificación para el NCA-5210 de Lanner.

El módulo está alimentado por dos procesadores NVIDIA Jetson® TX2 SoM (System-on-Module). También cuenta con controladores Ethernet Intel i350-AM2 integrados para optimizar la codificación y transcodificación de video para aplicaciones de streaming.

Servidores de streaming y software de streaming MBR

La solución de Lanner toma la fuente de video (con la mayor tasa de bits posible) y aplica las cargas de trabajo de codificación o transcodificación adecuadas para crear transmisiones con tasa de bits múltiple. Luego las transmite al espectador.

El espectador puede acceder a estas transmisiones MBR directamente a través de Internet o dispersarlas a un público más amplio a través de las redes de distribución de contenidos (CDN). Las CDN acortan la latencia del video y ayudan a evitar el buffering.

El software de streaming

Aunque un CPU de propósito general podría ejecutar software de streaming, no realizaría operaciones intensivas de computación como la codificación en tiempo real y la transcodificación de los flujos de MBR.

El software de streaming es el que proporciona las instrucciones de almacenamiento, codificación y transcodificación, por lo que necesita potentes componentes de hardware. El software debe funcionar con el hardware adecuado, con un rendimiento de computación apropiado y aceleración de video.

Beneficios

La tasa de bits multiple (MBR) ayuda a que los servicios de streaming lleguen a un público más amplio. Con la solución NCA-5210+NCS2-NV02 de Lanner, los servicios de streaming pueden crear múltiples versiones de una sola fuente y entregarlas casi en tiempo real.  La solución es ideal para servicios como la transmisión en vivo.

El dispositivo de Lanner NCA-5210 está diseñado para atender las demandas de calidad y ancho de banda de las aplicaciones de entrega de contenido de video, como el streaming de MBR. Y el módulo NCS2-NV02 optimiza la codificación/transcodificación de video para la entrega de video de alto volumen, como el video HEVC (H.256) de 10 bits.

Tasa de bits predecible

Los reproductores de video que utilizan la tasa de bits adaptativa (ABR) realizan pruebas continuas a la conexión local de Internet y al procesador de la computadora; una vez que detecta la degradación de los recursos, ajustará automáticamente la tasa de bits. Pero el MBR es diferente, realiza una prueba inicial y elige automáticamente una interpretación basada en esa prueba inicial. Pero si el ancho de banda de Internet se ralentiza (o mejora) no se ajustará automáticamente.

El streaming MBR proporciona una tasa de bits predecible. No intentará ajustar continuamente versiones inconsistentes del video, lo que podría degradar la calidad de la experiencia del usuario.

Proporcionar una QoE ideal

El streaming MBR da el control de la tasa de bits al espectador, para que pueda elegir una calidad suficiente entre diferentes entregas y ver un streaming ininterrumpido.

Con el streaming MBR, los espectadores pueden:

  • Tener una mejor experiencia viendo el streaming de video con la misma calidad.
  • Tener un mejor control sobre su consumo de planes de datos de Internet.
  • Mira una transmisión sin interrupciones.

Proporcionar la más alta calidad a las ubicaciones de ancho de banda bajo

Sería irrelevante entregar video 4K de alta calidad en vivo a lugares sin acceso a un ancho de banda rápido de Internet. Para proporcionar transmisión en vivo a lugares con un ancho de banda bajo, los servidores de transmisión y las CDN más cercanas a esos lugares sólo necesitarían entregar la tasa de bits y la resolución adecuadas, ahorrando así recursos valiosos.

Siguientes pasos

Para más información sobre otros Dispositivos de red de montaje en rack, Plataformas de transporte de video, o la solución de transcodificador de video en red para streaming por favor contacte con un representante de ventas de Lanner.

 

Fotografía por Bruno Massao de Pexels

Solución de streaming con tasa de bits múltiple was last modified: julio 7th, 2020 by LEI Technology