Protocolos de transmissão em fluxo contínuo para difusão em direto: Tudo o que precisa de saber [2023 Update]

A transmissão em direto é um fenómeno que continua a crescer. De facto, uma enorme 80% das pessoas neste estudo disseram que preferem ver uma transmissão em direto do que ler uma publicação num blogue. Além disso, a reprodução de vídeo por transmissão em direto recebe mais 27% de minutos vistos em comparação com o vídeo normal.

À medida que o vídeo em direto continua a tornar-se o tipo de media preferido, as empresas e os organismos de radiodifusão têm vindo a optar pela sua implementação através de plataformas de streaming para os seus telespectadores. Mas quando se trata de transmissão em direto, há muita tecnologia a ser trabalhada nos bastidores. Consequentemente, a configuração em direto dos protocolos de transmissão adequados pode ser uma tarefa difícil.

Felizmente, vamos esclarecer os vários aspectos importantes da transmissão em direto. Iremos discutir os protocolos de transmissão específicos e o que são. Apresentaremos em pormenor os seis protocolos de transmissão em direto mais importantes utilizados atualmente por emissoras profissionais. E vamos comparar algumas tecnologias semelhantes relacionadas com transmissão em direto incluindo codecs e formatos de transmissão de vídeo. No final, ficará a saber qual o melhor protocolo de transmissão para a sua aplicação específica.

Índice

• Noções básicas sobre protocolos de transmissão em fluxo contínuo
• Protocolo de transmissão em direto vs. Codec
• Protocolos de streaming vs. formatos de streaming de vídeo
• 6 Protocolos comuns de transmissão de vídeo em fluxo contínuo
• Considerações finais

Noções básicas sobre protocolos de transmissão em fluxo contínuo

Os protocolos de transmissão em fluxo contínuo constituem um dos elementos fundamentais da radiodifusão profissional.

Um protocolo de fluxo contínuo, também conhecido como protocolo de difusão, é um método normalizado de fornecimento de diferentes tipos de multimédia (normalmente vídeo ou áudio) através da Internet.

Essencialmente, um protocolo de transmissão de vídeo envia “pedaços” de conteúdo de um dispositivo para outro. Define também o método para “remontar” estes pedaços em conteúdos jogáveis na outra extremidade.

Isto aponta para um aspeto importante dos protocolos de transmissão: tanto o dispositivo de saída como o visualizador têm de suportar o protocolo para que este funcione.

Por exemplo, se estiver a enviar um fluxo em MPEG-DASH, mas o leitor de vídeo no dispositivo para o qual está a transmitir não suportar MPEG-DASH, o seu fluxo não funcionará.

Por este motivo, a normalização é importante. Existem atualmente alguns dos principais protocolos de transmissão de multimédia em utilização generalizada, que analisaremos em pormenor mais adiante. Seis protocolos comuns incluem:

1. Transmissão em direto HTTP (HLS)
2. Protocolo de mensagens em tempo real (RTMP)
3. Transporte seguro e fiável (SRT)
4. Fluxo contínuo dinâmico adaptativo sobre HTTP (MPEG-DASH)
5. Microsoft Smooth Streaming (MSS)
6. Comunicação em tempo real na Web (WebRTC)

Antes de nos debruçarmos sobre os protocolos específicos, vamos esclarecer algumas potenciais confusões no domínio dos protocolos e codecs de transmissão em direto.

Protocolo de transmissão em direto vs. Codec

“Codec” é uma palavra que surge frequentemente no mundo da transmissão em direto e, à primeira vista, a definição parece semelhante à de um protocolo de vídeo. No entanto, um protocolo de transmissão em direto é diferente de um codec de vídeo

Codec significa “codificador/decodificador”. É uma ferramenta para tornar os ficheiros de vídeo mais pequenos. Os ficheiros de vídeo RAW são compostos por muitas imagens fixas reproduzidas rapidamente em sequência (normalmente a 30 fotogramas por segundo). Agora, imagine trinta fotografias com dois megapixéis cada. É muito espaço de armazenamento. É aí que entra em jogo um codec.

A solução para poupar espaço é a compressão, que utiliza algoritmos matemáticos para eliminar os dados que não são muito importantes. Por exemplo, se um canto do vídeo estiver preto e permanecer preto durante alguns segundos, pode deitar fora os dados de pixéis individuais e incluir apenas uma referência.

Quando o ficheiro chega ao seu destino, é descomprimido para que o vídeo possa ser reproduzido normalmente. Este processo ocorre em tempo real quando se trata de transmissão em direto. Este processo é o que acontece quando é utilizado um codec de vídeo. Um codec de vídeo é essencialmente uma ferramenta de método de streaming.

Protocolos de streaming vs. formatos de streaming de vídeo

Outra fonte de potencial confusão é o formato de transmissão de vídeo. Refere-se ao “contentor” ou “pacote” utilizado para a transmissão de vídeo. Um formato de contentor contém normalmente vídeo comprimido, áudio comprimido e metadados, tais como legendas, informações de temporização, etc.

Estes dados são transmitidos através de um protocolo de fluxo contínuo. O formato de transporte define a forma como o conteúdo é armazenado nos blocos individuais de dados à medida que estes são transmitidos. Os formatos ou contentores de transporte comuns para o fluxo contínuo de vídeo incluem o MP4 (fragmentos) e o MPEG-TS.

6 Protocolos comuns de transmissão em fluxo contínuo

São utilizados diferentes protocolos de transmissão de vídeo para diferentes casos de utilização. Certos protocolos de transmissão são mais adequados para algumas configurações de transmissão do que para outras. O melhor protocolo para a transmissão em direto depende da situação.

Existem seis protocolos de transmissão comuns com os quais as empresas de radiodifusão profissionais devem estar familiarizadas, incluindo HLS, RTMP, SRT, MSS, MPEG-DASH e WebRTC. Vamos dedicar algum tempo a explorar alguns dos antecedentes e requisitos técnicos dos protocolos mais populares.

1. Transmissão em direto HTTP (HLS)

A popularização dos produtos Apple exigiu um protocolo compatível com o iOS.

é um protocolo alternativo desenvolvido pela Apple. HLS significa HTTP Live Streaming e é atualmente o protocolo de transmissão em direto mais utilizado na Internet. No entanto, nem sempre foi esse o caso, porque quando o Flash ainda existia, o principal protocolo de transmissão era o RTMP.

O HLS é um protocolo de taxa de bits adaptável e também utiliza servidores HTTP. Este protocolo é uma especificação em evolução, uma vez que a Apple adiciona continuamente funcionalidades e melhora regularmente o HLS.

Aqui estão alguns exemplos de como a Apple melhorou o HLS nos últimos anos:

• Desempenho: Quando comparado a um protocolo de streaming como o DASH, o HLS tinha algumas deficiências no passado. Nomeadamente, o DASH era indiscutivelmente capaz de fornecer fluxos de melhor qualidade do que o HLS, mas já não é esse o caso.
• Resolução: O DASH era anteriormente capaz de suportar vídeos com uma resolução mais elevada do que o HLS. Agora, o HLS suporta a resolução de vídeo 4K, pelo que o HLS também já não está em desvantagem em relação ao DASH neste domínio.

Apesar de ter melhorado as suas falhas anteriores, a Apple ainda não conseguiu resolver o problema de latência associado ao HLS. O protocolo HLS tem uma latência relativamente elevada em comparação com o RTMP, por exemplo. No entanto, como já foi referido, a Apple está constantemente a trabalhar no HLS e até já lançou o HLS de baixa latência.

HLS de baixa latência

O HLS de baixa latência é uma extensão do protocolo HLS que pode permitir uma latência de 2 segundos ou menos. Esta latência é uma grande melhoria em relação aos 15-30 segundos de latência a que as transmissões em direto HLS estão geralmente associadas.

Infelizmente para a Apple, este protocolo não cresceu em popularidade tão rapidamente como a Apple gostaria, por isso tentaram algumas coisas para acelerar a adoção. Ainda assim, falta apoio dos fornecedores em todo o ecossistema de distribuição de vídeo.

O HLS é um dos protocolos utilizados pelo Dacast. O Dacast também adicionou suporte para ingestão de HLS, que ainda é relativamente novo. Não se esqueça de que muito poucas plataformas de streaming suportam atualmente a ingestão de HLS.

Codecs de vídeo suportados:

• H.264
• H.265 / HEVC

Codecs de áudio suportados:

• AAC
• MP3

Formato de transporte/embalagem:

• MPEG-2 TS

Suporte de reprodução:

• Dispositivos iOS e macOS
• Navegadores web Safari, Chrome, Firefox e Edge
• Muitos descodificadores, como o Roku
• Muitos leitores de vídeo online, como o JW Player e o leitor de vídeo para todos os dispositivos Dacast

Duração do segmento:

• 10 segundos (pode ser reduzido manualmente como parte da redução da latência)

Se pretender ligar-se a espectadores que utilizam dispositivos Apple, a transmissão HLS é um dos melhores protocolos para a transmissão em direto.

2. Protocolo de mensagens em tempo real (RTMP)

O protocolo RTMP envia ficheiros de vídeo do codificador para a plataforma de vídeo em linha.

O protocolo RTMP (Real-Time Messaging Protocol) é um protocolo que era anteriormente utilizado para fornecer vídeos ao leitor Adobe Flash. O RTMP foi desenvolvido pela Macromedia com o objetivo principal de trabalhar com o Adobe Flash Player, mas, como já sabe, o Flash Player está agora morto.

Para compreender a popularidade do RTMP como protocolo de entrega, considere que, a certa altura, o Adobe Flash Player estava instalado em cerca de 99% dos computadores de secretária no Ocidente. O RTMP foi muito utilizado durante muitos anos.

E como o RTMP e o Flash trabalharam em estreita colaboração, muitas pessoas confundem atualmente os dois termos como sendo intercambiáveis, mas não o são. Por outras palavras, o Flash está morto, mas o RTMP não está. Em vez disso, continua a viver com um novo caso de utilização, agora que o HTML5 substituiu o Flash.

Atualmente, o RTMP tem um suporte de reprodução limitado. Em vez disso, o RTMP é agora utilizado para a ingestão do codificador para a plataforma de vídeo em linha.

A ingestão RTMP permite aos utilizadores tirar partido do suporte de codificadores RTMP de baixo custo. Grande parte do sector do streaming de vídeo em linha, incluindo o software de streaming e as OVP líderes de mercado, continua a ser compatível com a ingestão RTMP.

Quando combinada com a entrega HLS, a ingestão RTMP produz um fluxo de baixa latência. O RTMP ainda é poderoso porque é capaz de suportar baixa latência, o que é uma das principais razões pelas quais a ingestão de RTMP continua a ser popular. Outra das principais razões pelas quais a ingestão RTMP é atualmente o protocolo mais popular para a ingestão tem a ver com a compatibilidade. A ingestão HLS, por exemplo, ainda não é amplamente suportada pelos serviços de streaming.

Codecs de vídeo suportados:

• H.264
• MP4
• x264

Codecs de áudio suportados:

• AAC-LC
• AAC

Formato de transporte/embalagem:

O formato de transporte/pacote para RTMP não está disponível.

Suporte de reprodução:

• Flash Player
• Adobe AIR
• Leitores compatíveis com RTMP

Duração do segmento:

• A duração do segmento para RTMP não está disponível.

Se precisar de um fluxo com baixa latência, em que haja um atraso mínimo no processamento dos dados, a ingestão de RTMP é uma das melhores normas de fluxo de vídeo a utilizar.

3. Transporte seguro e fiável (SRT)

O SRT é um novo e inovador protocolo de transmissão em fluxo contínuo.

O Secure Reliable Transport (SRT) é um protocolo de transmissão relativamente novo da Haivision, um dos principais intervenientes no espaço de transmissão em linha. O SRT é um protocolo de código aberto que é provavelmente o futuro da transmissão em direto. Este protocolo de transmissão de vídeo é conhecido pela sua segurança, fiabilidade e transmissão de baixa latência.

O SRT ainda é bastante futurista porque ainda existem algumas limitações de compatibilidade com este protocolo. O protocolo em si é de código aberto e altamente compatível, mas outros hardwares e softwares de streaming ainda precisam ser desenvolvidos para suportar esse protocolo.

A Haivision criou a SRT Alliance, que é um grupo de empresas do sector da tecnologia e das telecomunicações que se dedicam a promover a SRT no espaço da transmissão em direto. Atualmente, a melhor forma de aceder à SRT é utilizar tecnologia fundada ou apoiada por qualquer um dos membros da SRT Alliance.

Codecs de vídeo suportados:

• O SRT é agnóstico em termos de meios e conteúdos, pelo que suporta todos os codecs de vídeo.

Codecs de áudio suportados:

• O SRT é agnóstico em termos de meios e conteúdos, pelo que suporta todos os codecs de áudio.

Formato de transporte/embalagem:

• O SRT é agnóstico em termos de meios e conteúdos, pelo que suporta todos os formatos de transporte e de pacotes.

Suporte de reprodução:

• O Haivision não especifica o suporte de reprodução para SRT.

Duração do segmento:

• A Haivision não especifica a duração do segmento para SRT.

Se quiser estar na vanguarda dos protocolos de transmissão de vídeo, pode considerar a adaptação do SRT

4. Microsoft Smooth Streaming (MSS)

O MSS ou Microsoft Smooth Streaming é um protocolo de transmissão mais antigo com amplo suporte de reprodução.

Antes de nos aprofundarmos no Microsoft Smooth Streaming (MSS), deve saber que já não é um protocolo utilizado a partir de 2022. Mas acreditamos que é útil continuar a falar sobre o assunto para mostrar que, só porque um grande nome como a Microsoft estava por detrás do protocolo, nenhum protocolo é à prova de bala.

O MSS é um protocolo de streaming que a Microsoft desenvolveu em 2008 para satisfazer as necessidades iniciais de streaming com taxa de bits adaptável. Este protocolo de transmissão de vídeo era conhecido por ser rentável, reduzir o armazenamento em buffer e oferecer um desempenho optimizado.

O Microsoft Smooth Streaming está por detrás do que permitiu a transmissão de conteúdos numa XBox 360, Silverlight, Windows phone 7 e algumas outras plataformas de TV ligadas no passado. Foi também utilizado nos Jogos Olímpicos de verão de 2008 como protocolo de transmissão para a plataforma em linha da NBC.

A implantação do Smooth Streaming costumava exigir o Silverlight, a estrutura proprietária de plug-ins para desenvolvedores da Microsoft. No entanto, o Microsoft Silverlight foi descontinuado no final de 2021. Um dos pontos fortes do Smooth Streaming era o suporte para DRM PlayReady para impedir a pirataria.

Apesar do fracasso do MSS, a Microsoft ainda está atrás de alguns outros protocolos como o MPEG DASH. Embora o MSS tenha sido promissor nos seus primeiros dias, os entusiastas da tecnologia puderam ver que o Silverlight não ia durar muito tempo e, como resultado, o MSS caiu com ele.

Codecs de vídeo suportados:

• H.264
• VC-1

Codecs de áudio suportados:

• AAC
• WMA

Formato de transporte/embalagem:

• fragmentos de MP4

Suporte de reprodução:

• Navegadores com o plugin Silverlight
• Xbox
• Windows Phone
• Dispositivos iOS
• Computadores Windows
• Muitas Smart TVs

Duração do segmento:

• 2-4 segundos

Se estiver à procura do melhor protocolo de transmissão para dispositivos Windows, não deixe de considerar o MSS.

5. Fluxo contínuo dinâmico adaptativo (streaming) sobre HTTP (MPEG-DASH)

O MPEG-DASH é o protocolo de transmissão em direto do futuro.

O último protocolo da nossa análise é o MPEG-DASH. Este é um dos mais recentes protocolos de transmissão e está a começar a ser mais amplamente adotado.

O Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH), também conhecido como MPEG-DASH, utiliza servidores Web HTTP normais. Isto reduz o custo e a dificuldade técnica de implementação quando comparado com os métodos antigos de fluxo contínuo, como o RTP.

O MPEG-DASH é também um protocolo de taxa de bits adaptável (ABR). Isto significa que detecta automaticamente as alterações na velocidade de ligação à Internet do espetador e apresenta o vídeo com a melhor qualidade disponível em qualquer altura. O streaming ABR reduz o armazenamento em buffer e melhora a experiência dos espectadores.

Também é importante notar que o MPEG-DASH é um padrão aberto que não é controlado por nenhuma empresa. Foi desenvolvido como um esforço conjunto entre mais de 50 organizações, incluindo organizações de renome como a Apple e a Microsoft.

Embora a maioria dos navegadores Web suporte o MPEG DASH, uma grande desvantagem a ter em conta quando se aprende sobre o protocolo é o facto de o iOS e o Safari ainda não o suportarem e poderem nunca o suportar. Tendo em conta a popularidade dos dispositivos Apple, este facto tem enormes implicações.

Codecs de vídeo suportados:

• H.264 (o codec mais comum)
• H.265 / HEVC (o sucessor da próxima geração)
• WebM
• VP9/10
• Qualquer outro codec (o MPEG-DASH é agnóstico em relação ao codec)

Codecs de áudio suportados:

• AAC
• MP3
• Qualquer outro codec (o MPEG-DASH é agnóstico em relação ao codec)

Formato de transporte/embalagem:

• fragmentos de MP4
• MPEG-2 TS

Suporte de reprodução:

• Suporte nativo em dispositivos Android
• Reproduz a maioria dos televisores Samsung, LG, Philips, Panasonic e Sony fabricados depois de 2012
• Funciona no Chromecast
• Suportado no YouTube e na Netflix
• Não é suportado nativamente através de HTML5, mas os leitores podem ser implementados através de Javascript e Extensões de Fonte de Média

Duração do segmento:

• Variável

Nem todos os espectadores têm a mesma ligação à Internet, o que significa que, ao tentar estabelecer uma ligação com um grande público, é necessário transmitir o vídeo em diferentes resoluções, o que é possível com o protocolo de taxa de bits adaptável, suportado pelo MPEG-DASH. O MPEG-DASH é o melhor protocolo de transmissão para fornecer aos seus espectadores um vídeo que satisfaça as suas necessidades.

6. WebRTC

O WebRTC é um projeto gratuito e de código aberto que fornece aos navegadores Web e às aplicações móveis comunicação em tempo real (RTC) através de interfaces de programação de aplicações (API).

O Web Real-Time Communication (WebRTC) é relativamente novo em comparação com os outros da nossa lista e, tecnicamente, não é considerado um protocolo de transmissão em fluxo contínuo, mas fala-se frequentemente dele como se o fosse. É a grande responsável pela sua capacidade de participar em videoconferências em direto diretamente no seu browser.

O WebRTC ganhou muita popularidade durante a pandemia porque foi criado com a intenção de suportar conferências Web e VoIP. O Microsoft Teams, que explodiu em popularidade durante a pandemia, utiliza o WebRTC para comunicações de áudio e vídeo.

O WebRTC suporta o streaming com taxa de bits adaptável da mesma forma que o HLS e o MPEG-DASH. Tal como o HLS, o WebRTC também se baseia na transcodificação em direto para produzir múltiplas variantes de taxa de bits, de modo a que os utilizadores com ligações fracas e fortes possam desfrutar do fluxo. A WebRTC tem um futuro muito otimista pela frente.

Codecs de vídeo suportados:

• H.264
• VP8 + VP9

Codecs de áudio suportados:

• PCMU
• PCMA
• G.711
• G.722
• Opus

Suporte de reprodução:

• Suporte nativo em dispositivos Android
• A partir de 2020, o iOS Safari 11 e as versões mais recentes suportam WebRTC
• Funciona no Google Chrome, Mozilla Firefox e Microsoft Edge
• Apoiado pelo YouTube e pela Google

Duração do segmento:

• Não aplicável

Considerações finais

Por esta altura, já deve ter percebido melhor o que é a transmissão em direto. Quer seja um veterano ou um novato, o conhecimento prático de codecs, formatos de contentores, CDNs e muito mais, conforme descrito neste artigo, ajudá-lo-á a escolher o melhor protocolo de transmissão em direto para as suas necessidades.

Cada protocolo de transmissão em fluxo contínuo tem o seu próprio conjunto de prós e contras. O protocolo a utilizar dependerá em grande medida da pessoa que está a tentar alcançar e dos dispositivos que esta utiliza. Por outras palavras, as necessidades do seu público.

Acreditamos que o HLS é atualmente o melhor protocolo para a maioria dos casos de transmissão de vídeo em direto. É por isso que, com o HDS, é o nosso protocolo padrão aqui na Dacast. Escolhemo-los porque queremos o melhor para os nossos clientes.

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