動画コンテンツをオンラインで配信する方法は、過去数十年で急速に変化しました。 Adobe の Flash は 90 年代と 2000 年代にはよく知られた名前でしたが、オンライン ビデオ ストリーミングの台頭によりほとんど姿を消しました。 HLS のような新しいビデオ ストリーミング プロトコルは、今日、より高速で信頼性が高く安全なビデオ コンテンツ配信を可能にします。

HLSとは？

HTTP ライブ ストリーミングまたは HLS は、メディア コンテンツをインターネット経由で消費者に配信するために使用されるストリーミング プロトコルです。これは一般的なストリーミング プロトコルであり、ビデオ コンテンツのストリーミングに広く使用されています。
ライブストリーミングとオンデマンド配信

HLS の仕組み

HLS がコンテンツを配信するプロセスには、いくつかの手順が含まれます。

まず、エンコーダーが未加工の入力 (オーディオまたはビデオ) を受け取り、メディアの送信と保存に使用される圧縮ストリームを生成します。

次に、ストリーミング サーバーがこのストリームを一連の小さなメディア ファイルに分割し、Web サーバーに配置します。このストリーミング サーバーは、M3U8 プレイリストと呼ばれるメディア ファイルのリストを含むインデックス ファイルも作成および維持します。 M3U8 プレイリストの URL は Web サーバー上で公開されています。

エンド ユーザーが HLS 経由でストリームを取得したい場合、プレーヤーは M3U8 インデックスを読み取り、リストされたメディア ファイルを正しい順序で要求し、それらを 1 つの一貫したファイルとして表示します。

アダプティブ ビットレート ストリーミング

ビットレート ストリーミング (ABR) の適応 は、ストリーミング プロトコルの中で HLS を際立たせる HLS の機能です。これは、ストリームの途中であっても、ネットワークの状態に応じてビデオの品質を適応させる機能です。そのため、エンド ユーザーのネットワーク接続が変動しても、ビデオは引き続き再生されます。接続が遅くなると品質が低下し、接続が回復すると最大の品質になります。

HLS の長所

HLS には、次のような有利なストリーミング プロトコルとなる多くの利点があります。

• 互換性: HLS は、スマートフォン、タブレット、ラップトップなど、さまざまなデバイスでのストリーミング コンテンツの消費をサポートしています。

• スムーズな再生: ABR 機能により、HLS はビデオ ストリーミングに非常に役立ちます。特に、品質を犠牲にしても中断できないブロードキャスト中には非常に便利です。

• 費用対効果: HLS は HTTP に基づいており、どのデバイスでも拡張する必要なくコンテンツ配信ネットワークを介して配信できるため、費用対効果も高くなります。

• 安全： HLS は、Flash などのソリューションと比較して、より安全なプロトコルでもあります。

• スケーラビリティ: HLS はストリーミングをスケーリングして、品質を損なうことなく、世界中の何百万人もの視聴者を同時にサポートできます。

HLSの短所

利点にもかかわらず、HLS は完全ではなく、すべてのストリーミング ニーズに対応できる 1 つのサイズのソリューションではありません。 HLS ストリーミングの 2 つの一般的な短所を次に示します。

• 高レイテンシ: 他のいくつかのストリーミング プロトコルと比較して、HLS のレイテンシは長くなります。これは、視聴者が HLS ストリーミング コンテンツを消費するときに、最大 30 秒以上の遅延が発生することを意味します。
• インターネット速度が遅い: レイテンシが比較的高いため、HLS ストリーミングは、ビデオ ゲームやスポーツ放送など、迅速なライブ ストリーミングが必要なユース ケースには適していない可能性があります。

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HLS ストリーミングを使用するのが最適な場合は?

HLS は、常に使用するのに最適なストリーミング プロトコルではない場合があります。ただし、これが最適な選択となる特定のケースと考慮事項がいくつかあります。

モバイル デバイスに最適

HLS ストリーミングは、消費者がモバイル デバイスやタブレットを使用してストリーミング コンテンツを表示する場合に最適です。今日の Web トラフィックの多くが携帯電話から発信されているため、ストリーミング ソリューションはこれらのデバイスで動作する必要があります。したがって、HLS はモバイル ストリーミングにほぼ不可欠です。

HTML5 ビデオ プレーヤーに最適

HTML5 ビデオ プレーヤーは、Web サイト、アプリ、モバイル デバイスでビデオ コンテンツを再生するためのデフォルトの標準になっているため、ストリーミング プロトコルはこのテクノロジと互換性がある必要があります。 HLS は、他のプロトコルとは異なり、HTML5 でサポートされており、コンテンツをビデオ プレーヤーに配信するために使用できます。

HLS とその他のストリーミング プロトコルの比較

HLS の前に使用されていた他のプロトコルがありましたが、それらは現在でも存続しており、一部のシナリオでは優先されることさえあります。以下は、一般的なものと HLS の比較です。

• HLS 対 RTMP

Real-Time Messaging Protocol (RTMP) は、Flash とも呼ばれ、以前は一般的なストリーミング プロトコルでした。しかし、最新のブラウザーが Flash のサポートを段階的に廃止しているという事実により、今日では負けています。ただし、カメラまたはエンコーダーからビデオ ストリームをキャプチャするための標準プロトコルであるため、多くの放送局で今でも使用されています。

• HLS 対 MSS

Microsoft Smooth Streaming の略である MSS は、ライブ ストリーミングに ABR を使用するもう 1 つのプロトコルです。しかし、HLS は Microsoft デバイス専用のテクノロジであるため、採用が限られているため、HLS に負けています。 Xbox One ゲーム コンソールで最も多く採用されています。

• HLS 対 MPEG-DASH

MPEG-DASH は、Moving Picture Experts Group-Dynamic Adaptive Streaming Over HTTP の略で、最初の HTTP ベースの国際ストリーミング プロトコルです。そのユニークな価値は、ビデオをほぼ普遍的に再生できる能力にあり、H.264、H.265、VP8/9、AV1 などのフォーマットをサポートしています。

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低レイテンシー HLS とは何か、およびレイテンシーをどのように削減するか

HLS はこれまでのところ、レイテンシよりも品質と信頼性を優先するプロトコルでした。しかし、Apple はこの課題に革新をもたらし、Low-Latency HLS を導入しています。これにより、パブリック ネットワークを介してストリーミングされたときのビデオ レイテンシが、標準のテレビ放送で期待できるレベルまで低下します。

CDNetworks は、ライブ ストリーミング ソリューション 信頼性を維持しながらレイテンシを削減するという同じ目標を持って、この低レイテンシ HLS をサポートします。

HLS を介した CDNetworks のチューニング

低レイテンシ HLS に加えて、適切に調整された HLS も低レイテンシ ライブ ストリーミングのオプションです。 HLS のアーリー アダプターとして、CDNetworks は HLS の微調整を専門としています。以下に、HLS 経由でストリーミングする際のレイテンシを短縮するいくつかの方法を示します。

最初の HLS プレイリストのチャンク数を設定する

通常、HLS を使用する場合、ストリーミング サーバーは再生前に十分なチャンクを保存する必要があります。これはプレイヤー次第です。再生は通常、プレーヤーが 3 つのチャンクを含む最初の HLS マニフェストを取得した後に開始されます。ただし、一部のプレーヤーでは 3 未満のチャンク数がサポートされています。このような状況では、この数を調整して、再生が開始される前に受信して最初のマニフェストにパッケージ化するチャンク数を決定し、レイテンシを短縮できます。

キーフレーム間隔を減らす

GOP (group of pictures) とも呼ばれるキーフレーム間隔は、チャンク サイズに影響を与える重要な要素です。 HLS チャンクはキーフレーム境界で作成されるため、設定する GOP が大きいほどチャンクも大きくなり、ライブ ブロードキャストで発生するレイテンシが決まる可能性があります。 OBS や Wirecast などのエンコーダを介してストリームをプッシュする場合は、GOP を 2 ～ 3 秒に設定することをお勧めします。

保存されるチャンクの最小数を設定する

CDNetworks のライブ ブロードキャスト ソリューションは、ストリーミング パフォーマンスを向上させるために複数のチャンクを保存します。配信前に少なくとも 3 つのチャンクを保存することをお勧めします。もちろん、レイテンシーを下げるために、数値を小さい値に設定することもできます。ただし、保存されるチャンクが少ないほど、再生が遅れる可能性が高くなります。

結論

ビデオ ストリーミングの世界では、ここ数年でさまざまな動きが見られます。新しいストリーミング プロトコルの台頭とインターネットの普及に支えられて、ビデオ ストリーミングが提供する機会を利用する企業が増えています。

HLS は、ビデオのストリーミング用に現在最も広くサポートされているプロトコルの 1 つです。ビジネスが、大幅な中断なしに高品質のビデオ ストリーミングをエンド ユーザーに配信することに基づいている場合、HLS は必ず検討すべきプロトコルの 1 つです。