Streaming

Video streaming ngày càng trở nên phổ biến, các app, service phục vụ mục đích streaming ngày càng tăng và phát triển không ngừng.

Bài viết này là tìm hiểu của mình về streaming flow, nó hoạt động như thế nào.

Capture

Quá trình nhận video/audio data từ camera, là các raw digital video.

Video Codecs and Encoding

Sau khi video được capture từ devices, nó sẽ được mã hóa phục vụ cho truyền tải data qua internet

Encoding

Video Encoding là quá trình compress video raw data thành một format tương thích với nhiều devices, quá trình nèn sẽ nén dung lượng video từ hàng GB đến vài MB.

Codec

Video Encoding sử dụng thuật toán để encode và decode data, thuật toán này gọi là Codec (coder và decoder)

Video Encoding bao gồm 2 quá trình: encoding video và audio. Ứng với video hoặc audio sẽ có các loại codec tương ứng.

Đối với video thì phổ biến nhất là H.264, ngoài ra còn có H.265, VP9, ...

audio thì phổ biến là AAC, ngoài ra MP3, ...

Packaging and Protocols

Video container

Khi quá trình compress hoàn tất, audio và video encoded sẽ được wrap vào trong 1 file container.

File này bao gồm audio codec, video code, captioning, metadata, ...

Các file này thường có format .mp4, .mov, .ts, .wmv, ...

Ta có thể hình dung quá trình streaming giống với việc thu gom rác: Stream data được capture từ devices, ứng với việc bỏ rác vào thùng rác, sau đó được Compression compress theo các loại Codec, ứng với việc gom rác vào các túi to nhỏ; Packaging đưa các audio và video encoded vào container, ứng với việc đóng các túi rác vào thùng rác; cuối cùng các container được truyền đi qua internet, ứng với việc thùng rác được vận chuyển bằng xe chở rác đến bãi rác.

Protocol

Protocol là cách mà video data được truyền đi từ nơi này sang nơi khác, các protocol thường được sử dụng là Real-Time Messaging Protocol (RTMP), HTTP-based protocols HLS.

HLS

Trong HLS, video data được chia nhỏ thành các segment (hay chunks/packet) và được truyền đi lần lượt.

Khi bên nhận ác segments này (server), chúng được gom lại và đánh thứ tự (index) tạo nên 1 .m3u8 Manifest File.

Các device, application sẽ stream/download file này từ server cho việc stream/download data

Ingest and Transcoding

Transcoding là quá trình chuyển đổi stream data thành nhiều dạng codec, bitrate, resolution, file container khác nhau, phục vụ cho việc delivery data tới nhiều device khác nhau.

• Transmuxing: các compressed video và audio data được packaged lại thành 1 file container khác format (mp4 => mov, ...)
• Transcoding: decode các compressed video và audio data và thay đổi chúng, sau đó data này được recompress lại cho việc delivery
  • Transrating: thay đổi bitrate của file data đã được decompress để phù hợp với tốc độ mạng, bao gồm thay đổi frame rate và resolution
  • Transizing: thay đổi video frame hoặc resolution cho phù hợp với các màn hình device khác nhau

Delivery

Tốc độ delivery stream data từ server tới các end users device phụ thuộc vào khoảng cách từ device tới server, vì thế CDN ra đời

CDN là hệ thống các distributed servers khắp thế giới phục vụ vận chuyển media data, tăng tốc độ truyền tải tới các device lân cận

Playback

Đây là giai đoạn cuối cùng, devices nhận media data đã được encode, trancode phù hợp với mình, decode và playvideo cho end users