WebRTC და ვიდეო მეთვალყურეობა: როგორ დავამარცხეთ ვიდეო შეყოვნება კამერებიდან

ღრუბლოვანი ვიდეოსათვალთვალო სისტემაზე მუშაობის პირველივე დღეებიდან ჩვენ წინაშე აღმოვჩნდით პრობლემა, რომლის გადაწყვეტის გარეშეც შეგვეძლო უარი თქვათ Ivideon-ზე - ეს იყო ჩვენი ევერესტი, ასვლა, რომელსაც დიდი ენერგია დასჭირდა, მაგრამ ახლა საბოლოოდ გვაქვს ჩაყარა ყინულის ცული კროს პლატფორმის თავსატეხის თავზე.

ინტერნეტით აუდიოსა და ვიდეოს გადაცემის სისტემა არ უნდა იყოს დამოკიდებული მოწყობილობებზე, ვებ კლიენტებზე და მათ მიერ მხარდაჭერილ სტანდარტებზე და ასევე სწორად იმუშაოს ქსელის მისამართების თარჯიმნებისა და ფეიერვოლების თანდასწრებით. ღრუბლოვანი ვიდეო მეთვალყურეობის მომხმარებელს სურს სერვისზე წვდომა, თუნდაც ის იყენებს ანალოგურ კამერებს და ურჩევნია უყუროს პირდაპირ ვიდეო გადაცემას ყველაზე თანამედროვე მოწყობილობით.

ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ მომხმარებელს სურს ვიდეოების ყურება მინიმალური დაგვიანებით. ბრაუზერში დაბალი შეყოვნების მქონე ვიდეოს ჩვენების თითქმის ერთადერთი გზა არის WebRTC (ვებ რეალურ დროში კომუნიკაციების) გამოყენება. WebRTC არის ტექნოლოგიების ერთობლიობა ბრაუზერებში ვიდეო და აუდიო გადაცემის თანატოლთა შორის, თავდაპირველად შექმნილია ვიდეო ნაკადების გადაცემისა და დაკვრისთვის დაბალი შეყოვნებით. ამ მიზნით, სხვა საკითხებთან ერთად, გამოიყენება UDP პროტოკოლი.

სანამ გეტყვით, რას აძლევს მომხმარებელს ახალი ძრავა, შეგახსენებთ, რატომ და რატომ ვუჭერთ მხარს HLS ტექნოლოგიებს და რატომ გადავწყვიტეთ წინსვლა.

HLS ძრავა: დადებითი და უარყოფითი მხარეები

(c)

HLS (HTTP Live Streaming) ტექნოლოგია შეიმუშავა Apple-მა, ამიტომ გასაკვირი არ არის, რომ მისი მხარდაჭერა პირველად გამოჩნდა ამ კონკრეტული ბრენდის მოწყობილობებზე. დღეს HLS ფორმატში ვიდეოს დაკვრა ასევე შეუძლია თითქმის ყველა სეტ-ტოპ ბოქსის და მრავალი მოწყობილობის მიერ, რომელიც მუშაობს Android OS-ზე.

HLS ძრავა იყენებს ცნობილ H264 ვიდეო კოდეკს AAC ან MP3 აუდიო ნაკადებთან ერთად ვიდეო მონაცემების სტრიმინგისთვის. აუდიო და ვიდეო მონაცემთა მთელი ნაკადი შეფუთულია MPEG-TS სატრანსპორტო კონტეინერში. HTTP პროტოკოლით გადაცემისთვის, ნაკადში შემავალი ინფორმაცია იყოფა m3u8 პლეილისტებში აღწერილ ფრაგმენტებად. და მხოლოდ ამის შემდეგ ეს ფრაგმენტები, დასაკრავ სიებთან ერთად, გადაიცემა HTTP-ის საშუალებით. დაქუცმაცება ავტომატურად ნიშნავს დაგვიანებას წამებში. ეს არის MPEG-TS კონტეინერის მახასიათებელი.

HLS ძრავა ასევე მხარს უჭერს მულტიბიტრატულ ნაკადებს, Live/VOD.

HLS-ის ძირითადი უპირატესობები:

• ჩაშენებული მხარდაჭერა ყველა მთავარ ბრაუზერში;
• განხორციელების სიმარტივე (WebRTC-თან შედარებით);
• ძალიან მოსახერხებელი და ეფექტურია ყველა სახის მაუწყებლობის ორგანიზება დიდი აუდიტორიისთვის იმის გამო, რომ სეგმენტების ატვირთვა შესაძლებელია CDN-ზე ერთხელ.

ძრავის სიმარტივის მიუხედავად, ყველაფერი არ არის ისეთი გლუვი, როგორც ჩანს. მთავარი პრობლემა ის არის, რომ მესამე მხარის მოთამაშის დეველოპერები ჩამოშორდნენ Apple-ის რეკომენდაციებს, მაგალითად, მხარდაჭერილი აუდიო ფორმატების თვალსაზრისით. კერძოდ, ბევრმა დეველოპერმა დაიწყო პოპულარულ აუდიო ნაკადებთან მუშაობის უნარის დამატება: mpeg2 ვიდეო, mpeg2 აუდიო და ა.შ. შედეგად, მათ უნდა შეექმნათ სხვადასხვა ფლეილისტის ფორმატები სხვადასხვა პლეერისთვის.

მაგრამ HLS ძრავის ერთ-ერთი ყველაზე დიდი პრობლემა არის მონაცემთა გადაცემის მაღალი შეყოვნება.

"მუხრუჭების" წარმოშობა

HLS-ის მაღალი შეყოვნების მთავარი მიზეზი მდგომარეობს იმაში, რომ პროგრამისტებმა შექმნეს ძრავა უმაღლესი ხარისხის სურათების მისაღებად. ამიტომ, გამოყენებული კადრების ინტერვალის პარამეტრები და დაკვრის ბუფერის ზომა უბრალოდ არ არის შესაფერისი პირდაპირი ვიდეო გადაცემისთვის. ამის გამო საკმაოდ მაღალია ვიდეომასალის გადაცემის შეფერხება, რომელიც შეიძლება იყოს 5-7 წამი.

ერთის მხრივ, ეს არ არის ბევრი, მაგალითად, მათთვის, ვინც ფილმს უყურებს ვიდეო ჰოსტინგის სერვერიდან. მაგრამ ვიდეო სათვალთვალო სისტემებისთვის, ვიდეო კადრების გადაცემის შეფერხება შეიძლება ძალიან მნიშვნელოვანი იყოს.

თუ უყურებთ ოფისს, სადაც თანამშრომლები საათში ერთხელ ათვალიერებენ მონიტორებს, მაშინ 5 წამის დაყოვნებას საერთოდ არ აქვს მნიშვნელობა. მაგრამ ხალხმა დაიწყო ჩივილი, რომ, მაგალითად, ფეხბურთის მატჩის გადაცემისას, ჩატში უკვე დაწერეს GOOOOL, მაგრამ ეს ჯერ არ არის ვიდეოზე :). ჩვენ უკვე გვაქვს არაერთი მომხმარებლის შემთხვევა, როდესაც Ivideon პრაქტიკულად უნდა შეცვალოს Skype.

შესაძლებელია თუ არა ლატენციის დამარცხება HLS-ში? ამ კითხვაზე პასუხი ჟღერს გამოცდილი ვირთხების განადგურების გამოსვლას მავნებლების კონტროლის დამწყები სპეციალისტების ლექციაზე: „ვირთხების განადგურება შეუძლებელია, მაგრამ მათი რაოდენობა შეიძლება შემცირდეს გონივრულ მინიმუმამდე“. ისევე როგორც HLS-ში შეფერხება, მისი ნულამდე შემცირება შეუძლებელი იქნება, მაგრამ ბაზარზე არსებობს გადაწყვეტილებები, რომლებსაც შეუძლიათ მნიშვნელოვნად შეამცირონ შეფერხება.

წვრილი ჭრილობები

ძრავის კიდევ ერთი მინუსი არის მცირე ფაილების გამოყენება მონაცემთა გადაცემისთვის. როგორც ჩანს, რა არის ამაში ცუდი?

ვინც ცდილობდა დიდი რაოდენობით პატარა ფაილების ერთი მედიიდან მეორეზე კოპირებას, ალბათ შენიშნა, რომ ასეთი ნაკრების ჩაწერის სიჩქარე გაცილებით დაბალია, ვიდრე ერთი დიდი ზომის ფაილი. და მყარ დისკზე წვდომის ინტენსივობა მნიშვნელოვნად იზრდება, რაც ზოგადად უარყოფითად მოქმედებს მთელი კომპიუტერის მუშაობაზე. ამიტომ, ვიდეო მონაცემების მცირე 10 წამის ნაწილებში გადაცემა ასევე ხელს უწყობს ძრავის შეყოვნების გაზრდას.

მოდით მოკლედ შევაჯამოთ HLS ტექნოლოგიის ყველა დადებითი და უარყოფითი მხარე.

HLS-ის უპირატესობები:

1. ნებისმიერ მოწყობილობასთან მუშაობის უნარი. ვიდეოს ყურება შეგიძლიათ ნებისმიერ თანამედროვე მოწყობილობაზე, იქნება ეს სმარტფონი, ტაბლეტი, ლეპტოპი თუ დესკტოპ კომპიუტერი. მთავარია, რომ ვებ ბრაუზერი იყოს უახლესი და თავსებადი HTML5-თან და მედია წყაროს გაფართოებებთან.
2. გამოსახულების შესანიშნავი ხარისხი. გამოყენებული ადაპტური მონაცემთა გადაცემის ფუნქცია საშუალებას გაძლევთ დინამიურად შეცვალოთ გადაცემული ვიდეოს ხარისხი ინტერნეტ კავშირის გამტარუნარიანობის მიხედვით, ხოლო ალგორითმი ცდილობს შეინარჩუნოს მაქსიმალური ხარისხი.
3. არ არის საჭირო მომხმარებლის აღჭურვილობის რთული კონფიგურაცია.

ნაკლოვანებები:

1. შეზღუდული მხარდაჭერა ზოგიერთ მოწყობილობაზე ძრავთან მუშაობისთვის.
2. სურათის გადაცემის დიდი შეფერხებები.
3. მცირე ფაილების გამოყენების გამო ოპტიმიზაციის ზედნადების და სირთულის მნიშვნელოვანი ზრდა. კონტეინერის ბუნებიდან გამომდინარე, ჩვენ ვერასოდეს მივიღებთ სეგმენტის ზომაზე დაბალი შეყოვნებას.

HLS-ის უარყოფითი მხარეები გადაწონის მის უპირატესობებს ჩვენთვის და გვაიძულებს გვეძია ალტერნატიული ვარიანტები.

რა არის WebRTC

(c)

WebRTC პლატფორმა შეიქმნა Google-ის მიერ 2011 წელს, რათა გადასცეს ნაკადი ვიდეო და აუდიო მონაცემები ბრაუზერებსა და მობილურ აპლიკაციებს შორის მინიმალური შეყოვნებით. ამისათვის გამოიყენება სტანდარტული UDP პროტოკოლი და ნაკადის კონტროლის სპეციალური ალგორითმები. დღეს ეს არის ღია კოდის პროექტი, მას აქტიურად ინახავს Google და მუშავდება.

WebRTC არის ტექნოლოგიების ერთობლიობა peer-to-peer ვიდეო და აუდიო გადაცემისთვის. მაგალითად, მომხმარებლის ბრაუზერებს, რომლებიც იყენებენ WebRTC-ს, შეუძლიათ გადასცენ მონაცემები ერთმანეთს პირდაპირ, მონაცემთა შესანახად და დამუშავებისთვის დისტანციური სერვერების გამოყენების გარეშე. ყველა ინფორმაცია ასევე მუშავდება საბოლოო მომხმარებლების ბრაუზერებით და მობილური აპლიკაციებით.

ამ ტექნოლოგიის მოხერხებულობა და დიდი შესაძლებლობები დააფასეს ყველა პოპულარული ბრაუზერის დეველოპერებმა. დღეს WebRTC მხარდაჭერა დანერგილია Mozilla Firefox-ში, Opera-ში, Google Chrome-ში (და Chromium-ზე დაფუძნებულ ყველა ბრაუზერში), ასევე მობილურ აპლიკაციებში Android-ისა და iOS-ისთვის.

ყველა უდავო უპირატესობის მიუხედავად, WebRTC-ს აქვს რამდენიმე მნიშვნელოვანი მინუსი.

არჩევანის სირთულეები

WebRTC ტექნოლოგია გაცილებით რთულია ქსელური ურთიერთქმედების თვალსაზრისით, იმის გამო, რომ საუბარია P2P-ზე. ძნელია გამართვა, ტესტირება და შეიძლება არაპროგნოზირებად მოიქცეს. ამავდროულად, ჩვენ უნდა დავძლიოთ NAT და firewall, უნდა უზრუნველვყოთ მუშაობა ქსელებში, სადაც UDP დაბლოკილია.

Google-ის WebRTC დანერგვა ძალიან რთული გამოსაყენებელია. არის მთელი კომპანიაც კი, რომელიც უზრუნველყოფს SDK ასამბლეის სერვისებს. გარდა ამისა, Google-ის დანერგვა ძალიან რთული იყო ჩვენს სისტემასთან ინტეგრირება მთელი ვიდეოს ხელახალი კოდირების გარეშე.

თუმცა, ჩვენ დიდი ხანია გვსურს, მომხმარებლებს მივცეთ შესაძლებლობა, იმუშაონ სრულფასოვანი „ცოცხალი“ ვიდეოთი და მინიმუმამდე დავიყვანოთ შუალედი ეკრანზე გამოსახულებასა და თავად მოვლენებს შორის. გარდა ამისა, ჩვენ გვქონდა სურვილი გამოგვეყენებინა PTZ კამერები, სადაც შეფერხებები კრიტიკულია, უფრო კომფორტული.

იმის გათვალისწინებით, რომ ჩამორჩენის საწინააღმდეგო სხვა განხორციელებებს ჯერ კიდევ აქვთ შეზღუდული ფუნქციონირება და შესამჩნევად უარესად მუშაობენ, გადავწყვიტეთ გამოვიყენოთ WebRTC.

რა გავაკეთეთ

WebRTC პლატფორმის სწორად დანერგვა ადვილი საქმე არ არის. ნებისმიერმა შეცდომამ ან უზუსტობამ შეიძლება გამოიწვიოს ვიდეო გადაცემის შეფერხება, არა მხოლოდ არ შემცირდეს სხვა პლატფორმებთან შედარებით, არამედ გაიზარდოს კიდეც.

იმისათვის, რომ WebRTC-მა სწორად იმუშაოს, უპირველეს ყოვლისა, საჭიროა ჩატარდეს სტეკის ტექნოლოგიური განახლება ვებ ვიდეოსთან მუშაობისთვის. სწორედ ეს გავაკეთეთ.

პირველ რიგში, ჩვენ დავაყენეთ WebRTC სასიგნალო პროტოკოლის სერვერი Websocket-ზე და ასევე განვათავსეთ WebRTC peer სერვერი ღრუბელში webrtc.org SDK-ზე დაფუძნებული. მისი ამოცანაა გაავრცელოს ვიდეო ნაკადები კლიენტის WebRTC თანატოლებზე H.264 + Opus/G.711 ფორმატში ვიდეო ტრანსკოდირების გარეშე.

ჩვენ ავირჩიეთ Websocket, როგორც სასიგნალო პროტოკოლი, რადგან მას უკვე აქვს მაღალი ხარისხის მხარდაჭერა ყველა პოპულარულ ვებ ბრაუზერში. ამის გამო, თქვენ შეგიძლიათ მნიშვნელოვნად შეამციროთ არა მხოლოდ განვითარების ხარჯები, არამედ თავიდან აიცილოთ დროისა და რესურსების დაკარგვა განმეორებით TCP და TLS ხელის ჩამორთმევაზე AJAX-თან შედარებით.

ფაქტია, რომ ნაგულისხმევად, WebRTC არ იძლევა სასიგნალო პროტოკოლს, რომელიც აუცილებელია სათანადო კონფიგურაციის, შენარჩუნებისა და რეალურ დროში ვიდეო კომუნიკაციის შესაწყვეტად წყაროსა და კლიენტის აპლიკაციებს შორის.

სიგნალიზაციის ტექნოლოგიის დამოუკიდებლად დანერგვის მიზნით, ჩვენ გვჭირდებოდა საკუთარი სასიგნალო სერვერის შემუშავება რამდენიმე ვებ პროტოკოლის მხარდაჭერით (Websocet, WebRTC). და რეალურ დროში სესიებისა და შეტყობინებების უსაფრთხოდ მართვის შესაძლებლობით, ვიდეო მენეჯმენტით და მრავალი სხვა.

ჩვენ გადავლახეთ P2P-ის შეზღუდვები შეფერხების შემცირებით არა P2P-ის, არამედ UDP-ისა და ნაკადის კონტროლის მეშვეობით, რათა შეგვემცირებინა შეყოვნება. ეს ასევე ჩაშენებულია WebRTC-ში, რადგან ძირითადი გამოყენების შემთხვევაა p2p საუბრები ბრაუზერის საშუალებით.

მობილური კლიენტში ჩვენ დავაყენეთ პლეერი webrtc.org SDK-ის გამოყენებით, რადგან მხოლოდ ის ახორციელებს სწორად ნაკადის კონტროლს, აქვს ყველა ცნობილი Forward Error Correction (FEC) სქემა და სწორად ახორციელებს პაკეტების ხელახლა გაგზავნის მექანიზმს ყველა ბრაუზერისთვის. ასევე მნიშვნელოვანია, რომ Google-ის მიერ webrtc.org SDK აქტიურად ვითარდება.

რა არის WebRTC დანერგვის შედეგი?

კამერებიდან ცოცხალი ვიდეოს სანახავად, თქვენს პირად ანგარიშს დავამატეთ ახალი ოპტიმიზებული პლეერი WebRTC-ზე დაფუძნებული. ის უზრუნველყოფს ვიდეოს ჩატვირთვის სწრაფ სიჩქარეს და მთლიანად გამორიცხავს შეყოვნების დაგროვების პრობლემას ნახვის დროის გაზრდით.

Ivideon ღრუბლოვან სერვისში WebRTC მხარდაჭერის დანერგვის შემდეგ, სრული დარწმუნებით შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ჩვენს კლიენტებს ახლა შეუძლიათ სრულფასოვანი ცოცხალი ვიდეოს ყურება. ახლა ვიდეოს მაუწყებლობის შეფერხება ერთ წამს არ აღემატება! შედარებისთვის, წინა HLS ძრავა უზრუნველყოფდა ვიდეოს მიწოდებას 5-7 წამის დაგვიანებით. ვიდეოს დემონსტრირების სიჩქარეში განსხვავება ძალიან მნიშვნელოვანია და მომხმარებელი ამას შეამჩნევს ჩვენს ვიდეო სერვისთან მუშაობის დაწყებისთანავე.

როგორც ველოდით, ახალი მოთამაშის დანერგვამ გააუმჯობესა PTZ-ის რეაგირება და კამერასთან ხმოვანი კომუნიკაცია.

არის მხოლოდ ერთი დახვეწილი წერტილი, რომელზეც გვინდა გავამახვილოთ ყურადღება. ახალი WebRTC პლეერი ამჟამად მუშაობს სატესტო რეჟიმში. და ამიტომ ჩვენ არ ვუშვებთ მას ყველა ჩვენი კლიენტისთვის ნაგულისხმევად. მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ გაააქტიუროთ იგი კამერის პარამეტრებში შესაბამისი ელემენტის ჩართვით (ამისთვის გადადით კერძო ოფისში).

WebRTC-ის განხორციელების მახასიათებლები Ivideon სერვისში

WebRTC ამ დროისთვის ჯერ კიდევ ექსპერიმენტული ტექნოლოგიაა. მისი მხარდაჭერა ჯერ არ არის სწორად დანერგილი ყველა ბრაუზერსა და მომხმარებლის მოწყობილობაში და ასევე არა ყველა კამერაში.

სწორედ ამიტომ, ჩვენ ჯერ არ გავხადეთ WebRTC პლეერი ნაგულისხმევად ყველა მომხმარებლისთვის.

ამ დროისთვის ჩვენ გირჩევთ გამოიყენოთ WebRTC მხოლოდ Google Chrome ბრაუზერებში. Firefox-ისა და Safari-ის უახლესი ვერსიებიც მხარს უჭერს ამ ტექნოლოგიას, მაგრამ, სამწუხაროდ, ის ჯერ კიდევ არასტაბილურია.

ჩვენ ჯერ არ განხორციელებულა WebRTC მხარდაჭერა ბრაუზერებისთვის მობილურ მოწყობილობებზე. ამჟამად, თუ შეხვალთ მობილური მოწყობილობიდან და გაააქტიურებთ WebRTC-ს, ეს რეჟიმი არ იმუშავებს. თუმცა, WebRTC ხელმისაწვდომია ჩვენს მობილურ აპლიკაციებში Android и iOS.

და დაასრულეთ ამბავი ჩვენს სერვისში WebRTC განხორციელების მახასიათებლების შესახებ, მოდით აღვნიშნოთ კიდევ ორი ​​დახვეწილი წერტილი.

პირველ რიგში, ტექნოლოგია ორიენტირებულია პირდაპირ ეთერში ვიდეოს რეალურ დროში გადაცემაზე. ამიტომ, თუ თქვენს არხს არ აქვს საკმარისი გამტარობა ვიდეოს გადასაცემად, შეამჩნევთ კადრების ვარდნას (HLS-ით შეამჩნევთ ვიდეოს გაქრობას და გაზრდილ შეყოვნებას, მაგრამ არ იქნება კადრების ვარდნა), მაგრამ ვიდეო მაინც გადაიცემა რეალურად. დრო.

მეორეც, ვინაიდან ტექნოლოგია შექმნილია იმისთვის, რომ კონკრეტულად იმუშაოს პირდაპირ ვიდეოსთან რეალურ დროში, ჩვენ არ ვიყენებთ მას დაარქივებულ ვიდეო მონაცემებთან მუშაობისთვის.

სხვა ცვლილებები სერვისში

ამ დროისთვის Flash აღარ არის ჩართული ძრავის ავტომატური შერჩევის მექანიზმში. თქვენ კვლავ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ასეთი მოთამაშე, მაგრამ ამისათვის თქვენ უნდა აირჩიოთ ის ხელით ანგარიშის ან კამერის პარამეტრებში. ეს არ არის მოდის ხარკი, უბრალოდ, ჩვენი სერვისის სტატისტიკის მიხედვით, პრაქტიკულად არცერთი მომხმარებელი არ დარჩა Flash-თან მომუშავე. და ვცდილობთ დავადგინოთ აქვს თუ არა მომხმარებლის ბრაუზერის მხარდაჭერა, ჩვენ ვკარგავთ ძვირფას დროს დაახლოებით 2 წამს.

აქ არის მოკლე მიმოხილვა იმ ცვლილებების შესახებ, რომლებიც გელოდებათ ჩვენს ღრუბლოვან ვიდეო თვალთვალის სისტემასა და პირად ანგარიშში. დარჩით ჩვენთან და მიჰყევით სიახლეებს!

წყარო: www.habr.com