Si los servicios multimedia de streaming quieren llegar a un público amplio, incluso a quienes no tienen acceso a Internet rápido ni a la tecnología adecuada, deben emplear un streaming adaptable.
La entrega de secuencias de video a cualquier dispositivo a través de cualquier ancho de banda requiere la adaptación de los formatos de video, la codificación y la resolución. La base del éxito del streaming adaptativo es la transcodificación, que es el proceso de ajuste de los formatos de vídeo. La transcodificación ayuda a tomar una fuente de tasa de bits de alta calidad y convertirla en múltiples variantes con diferentes calidades, tasas de bits y resoluciones, listas para entregarlas a una amplia audiencia.
Pero entregar streaming multimedia en vivo y llegar a diferentes usuarios finales con diferente tecnología y ancho de banda no es una tarea fácil. La creación de esas diferentes salidas de streaming en tiempo real requiere un procesamiento intensivo.
Resumen
En este resumen de soluciones, examinaremos los retos comunes a los que se enfrentan los servicios/aplicaciones de streaming cuando intentan llegar a un público más amplio y adaptarse a él.
Los servicios de streaming utilizan el proceso de transcodificación para abordar algunos de estos retos comunes. La transcodificación proporciona transmisiones adaptables de video/audio en tiempo real, pero es un proceso que requiere un gran esfuerzo de computación.
Los proveedores de soluciones de transcodificación pueden aprovechar el dispositivo de red de Lanner NCA-5210 y su tarjeta acelerada por GPU NCS2-NV02 para desplegar una solución de video en red acelerada por GPU que permita la transcodificación de 10 bits HEVC para múltiples canales en la transmisión de IPTV, OTT y servicios de transmisión de video en vivo.
Los proveedores de soluciones de transcodificación pueden aprovechar el dispositivo de red de Lanner y su tarjeta aceleradora de GPU para desplegar una solución de tasa que cumpla con los requisitos de IPTV multicanal, OTT y servicios de transmisión de video en vivo.
Desafíos
El codificador HEVC hace un trabajo maravilloso comprimiendo una fuente de video sin procesar, mucho mejor que el códec estándar H.264 de hoy en día. De hecho, el HEVC permite un consumo de ancho de banda mucho menor (50%) en comparación con el H.264. El problema es que hoy en día muchos dispositivos todavía no son compatibles con HEVC y sólo aceptarían la transmisión H.264.
La compresión H.264 es la más popular hoy en día y es ampliamente soportada por muchos dispositivos. Aunque H.264 podría comprimir/codificar un archivo fuente de video 4K de 10 bits, terminará siendo demasiado grande. Desafortunadamente, no todos los usuarios finales disfrutan de velocidades ultrarrápidas para reproducir directamente flujos de video 4K de 10 bits desde la web.
Si estos archivos no se transcodifican correctamente, al final no podrán reproducirse.
La transcodificación de video resuelve este problema tomando un video comprimido (es decir, HEVC) y convirtiéndolo en otros formatos de archivo (es decir, H.264), tasas de bit y resoluciones para ser reproducido en diferentes dispositivos. La idea que subyace a la transcodificación es adaptar el contenido del streaming para que llegue a más usuarios finales.
Pero transcodificar los videos puede ser un desafío:
- La transcodificación requiere una intensa computación.
La transcodificación es intensiva en cuanto a la computación. Cuando se necesita decodificar y codificar simultáneamente, y múltiples entradas de video para aplicaciones como el streaming, el rendimiento de computación necesita escalar 10 veces. La conversión de videos simultáneamente y el envío de los mismos requiere de potentes recursos de hardware, incluyendo la aceleración de CPU y GPU.
- Latencia de video y ancho de banda de la red.
La red de origen o de destino puede causar latencia en el video. La entrega de fuentes de video de 4K/8K UHD y HD a múltiples destinos (que pueden reproducirlos) simultáneamente requiere fuertes capacidades de red en la fuente. Además, en el destino, no todos los usuarios finales pueden disfrutar de transmisiones de video de alta resolución y tasa de bits (incluyendo 4K u 8K) desde sus dispositivos debido al bajo ancho de banda de la red.
La solución de Transcodificador de Video de Red de Lanner para Streaming
La siguiente solución aborda los desafíos que plantea la transcodificación de vídeos para aplicaciones de streaming. La solución permite la transcodificación en tiempo real entre las entradas de streaming HEVC de 10 bits (H.265) y las salidas de streaming en otros formatos de vídeo (H.264 y MPEG-2), tasas de bits y resoluciones.
Entonces, ¿qué componentes forman esta solución?
- Contribución de video: Dispositivos de captura y codificación.
- Servidor de Transcodificación de Video en Tiempo Real
- Servidor de streaming.
- Software de Transcodificación.
Dispositivos de captura y codificación de video
Las fuentes de video como las cámaras de producción IP UHD o los archivos de video, usualmente generan contenido sin comprimir y sin procesar. El video en su formato sin procesar no es la mejor forma de distribución, almacenamiento y accesibilidad. Los archivos son demasiado grandes y difíciles de manejar.
En el caso de las aplicaciones de streaming, una vez que se captura un archivo de video sin procesar, debe ser comprimido inmediatamente por un codificador local. El HEVC (H.265) es un codificador de alto rendimiento que comprime el video directamente desde la fuente (cámaras IP). Sólo después de que un video sin procesar es codificado, puede ser distribuido, almacenado y accedido.
Servidor de Transcodificación de Video en Tiempo Real
La transcodificación se ocupa de la decodificación>codificación (y viceversa), por lo que su procesamiento computacional es mucho más exigente. La transcodificación también se ocupa de la adaptación a diferentes tasas de bit (Mbps) y del cambio de cuadros de video (resolución).
El dispositivo de red de Lanner con un módulo de transcodificación de video de bajo consumo.
El NCA-5210 de Lanner es un sistema de seguridad de red y computación en la nube de 1U que funciona con los procesadores de 7ª generación de Intel® Core™ (nombre en código Kaby Lake) para proporcionar un rendimiento de computación óptimo. El aparato cuenta con una amplia conectividad de E/S Ethernet, y ranuras para módulos NIC para expansiones de ancho de banda.
El NCA-5210 se amplía con la plataforma de transporte de vídeo NCS2-NV02 para optimizar la transcodificación de video para la entrega de video de alto volumen, como el video HEVC de 10 bits, y para acelerar el streaming.
El NCS2-NV02 es un módulo de transcodificación de video de bajo consumo alimentado por dos procesadores NVIDIA Jetson® TX2 SoM (System-on-Module).
El NCS2-5210 cuenta con controladores Ethernet Intel i350-AM2 y permite la transcodificación a nivel de hardware de GPU para el NCA-5210. El NCS2-NV02 es un módulo adicional intercambiable que acelera la transcodificación para NCA-5210.
Servidor de streaming
El servidor de medios de transmisión, que en la mayoría de los casos es el mismo que el servidor de transcodificación, agrupará las diferentes variantes de representación creadas por el servidor de transcodificación. y proporcionar el formato de streaming adaptable para la entrega al consumidor.
El servidor de streaming entregará transmisiones de baja latencia a una amplia audiencia distribuida. Los servicios de streaming utilizan redes de entrega de contenidos (CDN) para acortar las distancias entre las audiencias dispersas y acercar el contenido a ellas. Los protocolos de streaming, como HDS, HLS y RTMP, también se definen en el servidor de streaming. Estos protocolos pueden influir en la latencia de la transmisión y en los dispositivos compatibles.
Software de transmisión/transcodificación
El software integral de transmisión/transcodificación multimedia es capaz de almacenar, transcodificar y entregar flujos de medios adaptables.
El software de transmisión/transcodificación almacena todo el contenido de los medios y organiza las bibliotecas utilizando metadatos; también toma los medios y los transcodifica sobre la marcha. Para las transmisiones en vivo, el software crea (transcodifica) transmisiones de video alineadas simultáneamente con diferentes tasas de bit y tamaños de cuadro.
Estos flujos se empaquetan en muchos formatos de flujo adaptables como HLS, HDS y RTMP para permitir la reproducción en casi cualquier dispositivo/pantalla.
Beneficios
Con la transcodificación, los streamers y emisoras en directo hacen felices a todos sus espectadores. La transcodificación los hace ágiles y escalables para llegar a audiencias más amplias, creando conjuntos de transmisiones para diferentes espectadores, y permitiendo siempre la más alta definición de video.
Agilidad para llegar a un público más amplio
La transcodificación es vital para aumentar el alcance del contenido de la transmisión. No todos los usuarios finales tienen el mismo ancho de banda o los mismos dispositivos. Por ejemplo, si el dispositivo de un usuario final no es compatible con el códec de vídeo H.264 y no tiene suficiente ancho de banda para transmitir a 720p, la transcodificación adaptará la transmisión para que se ajuste a los recursos del usuario final. La transcodificación acelerada por hardware de GPU para H.265 (HEVC) y formatos de color de 10 bits puede acelerar la transmisión y mejorarla para cualquier audiencia.
Reproducir la más alta calidad de video posible
Los servidores de streaming con la ayuda de CDNs entregarán diversas variantes de video en diferentes resoluciones y tasas de bits. El streaming se adaptará a los recursos de cada consumidor. Aquellos que tengan un ancho de banda rápido recibirán videos de alta resolución, y aquellos con una velocidad de Internet baja accederán al video de baja calidad. El objetivo final es reducir la latencia de video (buffering) y reproducir un video continuo con la mayor calidad posible.
Crear un conjunto de transmisiones
La solución de transcodificación acelerada por hardware de GPU toma un flujo de origen de alta resolución y alta tasa de bits y lo transcodifica a un conjunto de múltiples flujos a diferentes resoluciones y tasas de bits. El servidor (CDN) utiliza el streaming adaptativo para elegir del conjunto y entregar la versión adecuada del stream al usuario final.
Siguientes pasos
Para más información sobre otros Dispositivos de red de montaje en rack, Plataformas de transporte de vídeo, o la solución de transcodificador de video en red para streaming por favor contacte con un representante de ventas de Lanner.
Fotografía por Donald Tong de Pexels