動画配信システムを作ってみる

参考文献

動画配信方法

・ストリーミング配信
　・ライブ配信：生放送
　・オンデマンド配信：録画した動画を配信
・ダウンロード配信
・プログレッシブダウンロード配信

ストリーミングサーバー

ストリーミングサーバとは、動画ファイルをダウンロードしながら同時に再生するストリーミング配信で利用されるサーバ。動画ファイルをパケット単位で細分化し、端末のメモリに蓄積して動画を再生。視聴後はメモリからパケットは削除されるので、端末に動画は残りません。

・データを受信しながら再生できる
・最適なデータ速度で通信でき、データ通信に無駄が生じにくい
・ファイル保存は不可、PCのキャッシュに残らない

Webサーバ

プログレッシブ配信にはWebサーバが用いられ、動画ファイルをダウンロードして端末に保存しながら動画を再生します。端末に動画が残る。

・データの受信が完了してから、再生・早送り・巻き戻しが可能
・最適なデータ速度を選べない
・ファイル保存ができ、PCのキャッシュにも残る
・同時接続数が多いと、配信不可になることもある

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参考文献

動画配信の仕組み

・ストリーミング配信
・プログレッシブダウンロード配信
・DRM配信

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参考文献

・https://aws.amazon.com/jp/cdp/cdn/
・https://aws.amazon.com/jp/builders-flash/202202/video-on-demand-on-aws/?awsf.filter-name=*all
・https://aws.amazon.com/jp/cdp/cdn-live/

オンデマンド配信構成例

AWS Elemental MediaConvert で MP4 等の形式の動画データから HTTP Live Streaiming （HLS）形式へトランスコードしたファイルを Amazon S3 に格納し、コンテンツデリバリーネットワークである Amazon CloudFront を利用することで安定的なオンデマンド配信が実現。

ライブ配信構成例

5Mbps の映像を 2 時間ライブ配信し、5,000 人が視聴する環境を考慮しています。エンコーダーから送られる映像/音声信号を AWS Elemental MediaLive にて HTTP Live Streaming (HLS) 形式に変換し AWS Elemental MediaPackage へと出力し、AWS Elemental MediaPackage がオリジンサーバーとして機能。

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参考文献

AWS Black Belt Online Seminar 「AWS Media Services で始めるライブ動画配信」
- 動画
- 資料

配信方式

GET Manifest file
GET Media Segment
GET Manifiest file (Polling)
ライブ中に定期的に更新されるため、プレイヤーは追加された Media Segment を順次取得する
配信元からは持続接続型で軽量な RTMP や UDP ベースの RIST などで動画を送る
サーバーサイドでリアルタイムで HLS / MPEG-DASH 形式にトランスコードして配信される

マルチビットレート

ライブ動画配信の課題

フォーワードバッファレイテンシというプレイヤーのバッファーが原因。品質を担保できる。バッファサイズが増やせば増やすほど、ユーザが再バッファリングする回数が少なくなるが、遅延が犠牲になる。
遅延を最小化するには, Media Segment のサイズを小さくする & バッファリングする数を少なくする。
一方、必要なキーフレームは増え帯域も圧迫する & リクエスト数も増えるためHTTPリクエスト/レスポンスのオーバーヘッドものってくる。

MPEG-2 TS エンコーディング中にさらに小さなフラグメントを送る方式。
Media Segment ファイル（ts） = メタデータ + メディアデータ（コンテナ）をいくつかにバッファリングさせてクライアントに送るのが一般的。
1 Segment を書き終わるまでに Chunk というさらに小さな単位で出力する。ファイルは完全ではないが、できたものを即時に送信可能になった。