Was ist adaptives Bitrate-Streaming?

Was ist adaptives Bitrate-Streaming?

Adaptives Bitrate-Streaming ist eine Methode zur Verbesserung des Streamings über HTTP-Netzwerke. Der Begriff „Bitrate“ bezieht sich auf die Geschwindigkeit, mit der Daten über ein Netzwerk übertragen werden, und wird oft zur Beschreibung der Geschwindigkeit einer Internetverbindung verwendet. Eine High-Speed Verbindung ist eine Verbindung mit hoher Bitrate. Streaming – oder der Prozess, der das Anschauen von Videos online ermöglicht – besteht darin, Videodateien, die auf einem entfernten Server gehostet werden, an einen Client zu übertragen. Beim Streaming werden die Videos in kleinere Clips unterteilt, sodass die Nutzer nicht auf das Laden eines ganzen Videos warten müssen.

Zunächst werden mehrere Versionen von Videodateien erstellt und so kodiert, dass sie für eine Vielzahl von Netzwerkbedingungen geeignet sind. Anschließend wählt der Videoplayer die Datei mit der höchsten Qualität aus, die das Gerät mit der geringstmöglichen Pufferung abspielen kann. Dabei arbeitet er auf der Grundlage von Faktoren wie Bandbreite und Gerätetyp. Dies erlaubt eine möglichst reibungslose Wiedergabe für Nutzer auf der ganzen Welt, unabhängig von ihrem Gerät oder ihrer Internetgeschwindigkeit.

Adaptives Bitrate-Streaming funktioniert ähnlich wie ein Manager, der einem neuen Mitarbeiter Arbeit zuweist. Um dem Mitarbeiter die Eingewöhnung zu erleichtern, wird der Vorgesetzte wahrscheinlich zunächst mit weniger und/oder einfacheren Aufgaben beginnen. Sobald der Mitarbeiter seine Einführungsprojekte erfolgreich bewältigt hat, wird der Vorgesetzte ihm komplexere Aufgaben zuweisen. Während sich der Mitarbeiter in seine Rolle einlebt, wird der Vorgesetzte das Arbeitspensum des Mitarbeiters kontinuierlich anpassen, um sicherzustellen, dass er lernt, aber nicht überfordert wird.

In ähnlicher Weise lernt der Videoplayer beim adaptiven Bitrate-Streaming, welche Videoqualität eine Verbindung vertragen kann. Wenn die Verbindung mit der Wiedergabe eines Videosegments überfordert ist, wechselt der Player für das nächste Segment zu einer kleineren Datei mit geringerer Qualität. Für den Betrachter kann sich die Qualität etwas ändern, aber das Video wird weiterhin abgespielt.

Wie funktioniert das adaptive Bitrate-Streaming?

Adaptives Bitrate-Streaming beginnt in der Phase der Videocodierung. Bei der Kodierung werden unkomprimierte Videos in eine Form umgewandelt, die auf vielen Geräten gespeichert und verwendet werden kann. Damit adaptives Bitrate-Streaming funktioniert, müssen verschiedene Videodateien erstellt werden, die unterschiedliche Bitraten unterstützen.

Nach der Kodierung wird das Video in kleinere Dateien mit einer Länge von einigen Sekunden unterteilt. Bei den meisten Streaming-Setups werden die Videos in einer Reihe von Segmenten übertragen, anstatt eine ganze Videodatei auf einmal zu senden. Die Segmentierung ist besonders wichtig, da die Videoplayer sonst die gesamte Videodatei herunterladen müssten, bevor der Inhalt abgespielt werden könnte.

Außerdem sind Segmente für das Streaming mit adaptiver Bitrate wichtig, da der Anpassungsprozess am Ende eines Videosegments ausgelöst wird. Wenn die Verbindung eines Zuschauers das Video nicht schnell genug herunterladen kann, um es ohne Pufferung zu streamen, wechselt der Videoplayer zu einer kleineren Datei, sobald das Segment zu Ende ist.

Wenn ein Video das erste Mal abgespielt wird, fordern viele Videoplayer zunächst die Datei mit der niedrigsten verfügbaren Bitrate an. Wenn der Player feststellt, dass der Client eine Datei mit höherer Bitrate verarbeiten kann, wählt er Dateien mit höherer Bitrate aus, bis er die höchste findet, die der Client verarbeiten kann. Wenn die ausgewählte Datei die ideale Wahl für die Verbindung ist, fordert der Player auch künftig Segmente mit dieser Bitrate an, solange sich die Bedingungen nicht ändern. Dies wird als „adaptive Bitrate“ oder „Codierungsleiter“ bezeichnet. Der Player bewegt sich auf der Leiter nach oben, wenn die Verbindung über genügend Bandbreite verfügt, um Videos mit höherer Bitrate aufzunehmen, und bewegt sich nach unten, wenn die Bandbreite abnimmt.

Was sind die Vorteile des Streamings mit adaptiver Bitrate?

Nach dem Stand von 2021 streamen Nutzer täglich eine Milliarde Stunden an YouTube-Videos. Videoinhalte sind ein ständig wachsender Kanal für Kommunikation, Werbung, Bildung und vieles mehr. Daher ist die Gewährleistung der Qualität der Videowiedergabe wichtig. Das Streaming mit adaptiver Bitrate bietet viele Vorteile, die die Videoqualität verbessern können:

• Zugang erhöhen: Ohne das Streaming mit adaptiver Bitrate könnten Zuschauer mit langsameren Verbindungen oder bestimmten Geräten einige Videos nicht sehen.
• Nutzererfahrung verbessern: Adaptive Bitrate Streaming verringert die Pufferzeiten, sodass Nutzer seltener frustrierende Ladeverzögerungen erleben.
• Mobiles Fernsehen mit weniger Unterbrechungen ermöglichen: Das Streaming auf mobilen Geräten hat seit 2012 um 1.000 % zugenommen, daher ist die Optimierung für mobiles Streaming entscheidend. Wenn ein Nutzer mobile Videoinhalte streamt, während er sich von einem Ort zum anderen bewegt, kann die Bitrate auf einem einzelnen Gerät stark variieren. So kann beispielsweise die Verbindungsstärke in einem WLAN-Netzwerk zu Hause stärker sein als in einem Zug oder in einem Einkaufszentrum. Durch die kontinuierliche Anpassung an die sich ändernden Bedingungen kann das adaptive Bitrate-Streaming die Unterbrechungen für mobile Zuschauer minimieren.

Welche Streaming-Protokolle unterstützen das adaptive Bitrate-Streaming?

Das adaptive Bitrate-Streaming ist nur mit bestimmten Streaming-Protokollen möglich. Ein Protokoll ist eine Reihe von Standards, die festlegen, wie Daten über Netzwerke verpackt und verarbeitet werden. Streaming hat seine eigene Reihe von Protokollen.

Die drei beliebtesten Streaming-Protokolle, die adaptives Bitrate-Streaming unterstützen, sind HTTP Live Streaming (HLS), Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) und HTTP Dynamic Streaming (HDS).

Alle drei folgen demselben grundlegenden Prozess der Kodierung und Segmentierung von Videos vor dem Streaming. Allerdings hat jedes Protokoll seine eigenen Anforderungen an die Kodierung oder den Dateityp und ist mit verschiedenen Geräten kompatibel. Einige Protokolle erfordern beispielsweise bestimmte Kodierungsformate, mit denen Videodateien für verschiedene Plattformen, Programme und Geräte optimiert werden können.

• HLS: HLS funktioniert für On-Demand- und Live-Streaming und erfordert das Kodierungsformat H.264 oder H.265. Im Gegensatz zu anderen Protokollen erfordert HLS keine speziellen Server. Ursprünglich war HLS nur mit Apple-Geräten kompatibel, ist inzwischen aber geräteunabhängig. Allerdings akzeptieren Apple-Geräte nur das HLS-Format.
• DASH: Für DASH ist kein bestimmter Kodierungsstandard erforderlich. Außerdem kann jeder Ursprungsserver für die Bereitstellung von DASH-Streams eingerichtet werden, da es über HTTP läuft. Das DASH-Format funktioniert, wie alle anderen Formate außer HLS, nicht mit Apple-Geräten.
• HDS: Dieses Format wurde ursprünglich für Adobe Flash entwickelt (das inzwischen eingestellt wurde). Es kann für On-Demand- oder Live-Streaming verwendet werden und funktioniert über HTTP-Verbindungen. Für das HDS-Format müssen die Videos von MP4 in F4F (fragmentiertes MP4) und den H.264-Kodierungsstandard konvertiert werden. Apple-Geräte sind die einzigen Geräte, die nicht mit dem HDS-Protokoll kompatibel sind.

Unterstützt Cloudflare das Streaming mit adaptiver Bitrate?

Cloudflare Stream ist eine Videoplattform, die innerhalb von 100 Millisekunden von 99 % der mit dem Internet verbundenen Bevölkerung in der Industrieländer funktioniert. Sie unterstützt das adaptive Bitrate-Streaming, kodiert Videos automatisch in verschiedenen Bildschirmgrößen und Qualitätsstufen und unterstützt eine Vielzahl von Geräten und Bitraten. Erfahren Sie mehr darüber, wie Sie die Wiedergabe mit Cloudflare Stream verbessern können.