Qu'est-ce que le streaming ? | Fonctionnement du streaming vidéo

Qu'est-ce que le streaming ?

Les premiers sites web n'étaient que de simples pages de texte, parfois agrémentées d'une ou deux images. Aujourd'hui, toutefois, quiconque dispose d'une connexion Internet suffisamment rapide peut regarder des films haute définition ou passer un appel vidéo par Internet. L'opération est possible grâce à une technologie nommée « streaming ».

Le terme de « streaming » désigne l'opération de transmission en continu de fichiers audio ou vidéo d'un serveur à un client. En termes plus simples, il s'agit du processus ce qui se produit lorsque des consommateurs regardent la télévision ou écoutent des podcasts sur des appareils connectés à Internet. Le streaming consiste à stocker dans un espace distant le fichier multimédia lu sur l'appareil client et à le transmettre quelques secondes à la fois par Internet.

Quelle est la différence entre le streaming et le téléchargement ?

Le streaming s'effectue en temps réel et se révèle bien plus efficace que le téléchargement de fichiers multimédias. Lorsque vous téléchargez un fichier vidéo, une copie du fichier entier est enregistrée sur le disque dur de l'appareil et la vidéo ne peut être lue tant que le téléchargement du fichier n'est pas terminé. En revanche, lorsque ce même fichier est diffusé en streaming, le navigateur peut lire la vidéo sans la copier ni l'enregistrer. La vidéo se charge petit à petit (il n'est donc pas nécessaire d'attendre le chargement du fichier complet) et les données que le navigateur charge ne sont pas enregistrées localement.

Pensez à la différence entre un lac et un ruisseau, par exemple. Les deux contiennent de l'eau et un ruisseau peut contenir autant d'eau qu'un lac, mais dans le cas du ruisseau, l'eau ne se trouve pas au même endroit en même temps. Un fichier vidéo téléchargé ressemble davantage à un lac, dans la mesure où il occupe beaucoup d'espace sur le disque dur (et qu'il faut beaucoup de temps pour déplacer la quantité d'eau composant un lac). Le streaming vidéo se comporte plus comme un ruisseau ou une rivière, car les données de la vidéo sont transmises en continu et rapidement au navigateur de l'utilisateur.

Comment fonctionne le streaming ?

Tout comme les autres données envoyées par Internet, les données audio et vidéo sont divisées en paquets. Chaque paquet contient une petite partie du fichier et l'ensemble est transmis sous la forme d'un flux, qui sera capté par un lecteur audio/vidéo intégré au navigateur de l'appareil client, avant d'être interprété comme un fichier audio ou vidéo.

Le streaming utilise-t-il le protocole UDP (User Datagram Protocol) ou le TCP (Transmission Control Protocol) ?

Certaines méthodes de streaming emploient le protocole UDP et d'autres le TCP. L'UDP et le TCP sont des protocoles de transport . Ils servent donc à déplacer des paquets de données sur les réseaux. Ils sont tous deux utilisés en conjonction avec le protocole IP (Internet Protocol) . Le TCP ouvre une connexion dédiée avant de transmettre des données et s'assure que tous les paquets de données arrivent dans l'ordre. L'UDP n'accomplit aucune de ces opérations. Le TCP est donc plus fiable, mais la transmission de données via UDP ne demande pas autant de temps qu'une communication TCP, même si certains paquets sont perdus en cours de route.

Si le TCP est comparable à un service de livraison de colis nécessitant une signature du destinataire pour assurer la livraison l'UDP se comporte, quant à lui, comme un service de livraison qui laisserait les colis sur le palier, sans frapper à la porte pour obtenir une signature. Le service de livraison TCP perd moins de colis, mais le service de livraison UDP est plus rapide, car les colis peuvent être livrés même si personne n'est là pour signer le bordereau de livraison.

Concernant le streaming, la vitesse est parfois bien plus importante que la fiabilité. Un utilisateur qui assiste à une vidéoconférence, par exemple, préférera interagir avec les autres participants en temps réel plutôt que d'attendre la livraison de chaque donnée. La perte de quelques paquets de données n'est par conséquent pas un problème majeur et le protocole UDP peut être utilisé.

Dans d'autres cas, c'est la fiabilité qui se révèle le facteur le plus important pour le streaming. Les protocoles de streaming HLS (HTTP Live Streaming, diffusion HTTP en direct) et MPEG-DASH, par exemple, s'appuient sur le TCP pour le transport. De nombreux services de vidéo à la demande emploient d'ailleurs ce dernier.

Qu'est-ce que la mise en mémoire tampon ?

Les lecteurs de médias en streaming chargent quelques secondes du flux à l'avance afin de pouvoir poursuivre la lecture de la piste audio ou vidéo si la connexion est brièvement interrompue. C'est ce qu'on appelle la mise en mémoire tampon. La mise en mémoire tampon permet de garantir une lecture fluide et continue des vidéos. Cependant, lorsque la connexion est lente ou que le réseau connaît une forte latence, la mise en mémoire tampon d'une vidéo peut prendre beaucoup de temps.

Quels sont les facteurs qui ralentissent le streaming ?

Du côté du réseau :

• Latence du réseau : divers éléments présentent une incidence sur la latence, comme l'endroit où le contenu auquel les utilisateurs tentent d'accéder est stocké, par exemple.
• Congestion du réseau : une trop grande quantité de données circulant sur le réseau peut entraîner une dégradation des performances du streaming.

Du côté de l'utilisateur :

• Problèmes de connexion WiFi : le redémarrage du routeur du réseau local, ou le passage à une connexion Ethernet au lieu d'une connexion WiFi, peuvent contribuer à améliorer les performances du streaming.
• Appareils clients trop lents : la lecture de vidéos nécessite une bonne puissance de traitement. Si de nombreux processus sont en cours sur l'appareil qui lit la vidéo ou si l'appareil est simplement lent de manière générale, les performances du streaming peuvent en être altérées.
• Bande passante insuffisante : les réseaux domestiques ont besoin d'environ 4 Mb/s de bande passante pour le streaming vidéo et probablement plus pour la vidéo haute définition.

Comment accélérer le streaming ?

La diffusion subit les mêmes types de retard et de dégradation des performances que les autres types de contenu web. Le contenu diffusé en continu étant stocké ailleurs, le lieu d'hébergement joue un rôle important, comme c'est le cas pour tous les types de contenu accessible sur Internet. Si un utilisateur à New York essaie de lire une vidéo depuis un serveur Netflix en Californie, le contenu vidéo doit parcourir 4 800 km pour atteindre l'utilisateur. La mise en mémoire tampon de la vidéo sera donc longue (il est même possible que la vidéo ne soit pas lisible). C'est pour cette raison que Netflix et d'autres plateformes de diffusion en continu ont largement recours aux réseaux de distribution de contenu (CDN), qui stockent le contenu partout dans le monde, beaucoup plus près des utilisateurs.

Les CDN ont un effet positif considérable sur les performances de diffusion. La solution Cloudflare Stream s'appuie sur le CDN de Cloudflare pour stocker du contenu vidéo dans les datacenters Cloudflare du monde entier. Cette répartition permet d'obtenir une réduction de la latence (et donc des vidéos qui démarrent plus rapidement), ainsi qu'une réduction de la mise en mémoire tampon.

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