🥇ВебРТЦ и видео надзор: како смо победили кашњење видеа са камера

Од првих дана рада на систему видео надзора у облаку, били смо суочени са проблемом, без решења за који бисмо могли да одустанемо од Ивидеона – ово је био наш Еверест, пењање је одузимало много енергије, али сада смо коначно забио цепин у врх слагалице на више платформи.

Систем за пренос звука и видеа преко Интернета не би требало да зависи од опреме, Веб клијената и стандарда које они подржавају, а такође треба да ради исправно у присуству преводилаца мрежних адреса и заштитних зидова. Корисник видео надзора у облаку жели да приступи сервису, чак и ако користи аналогне камере, и више воли да гледа видео пренос уживо на најсавременијем уређају.

Веома је значајно да корисник жели да гледа видео записе са минималним кашњењем. Скоро једини начин да се видео приказује са малим кашњењем у претраживачу је коришћење ВебРТЦ (веб комуникација у реалном времену). ВебРТЦ је скуп технологија за пеер-то-пеер пренос видеа и звука у претраживачима, првобитно дизајнираних за пренос и репродукцију видео токова са малим кашњењем. У ту сврху се, између осталог, користи и УДП протокол.

Пре него што вам кажемо шта нови мотор даје кориснику, подсетићемо вас зашто и зашто подржавамо ХЛС технологије и зашто смо одлучили да идемо даље.

ХЛС мотор: предности и мане

(c)

Технология HLS (HTTP Live Streaming) разработана в Apple, поэтому не удивительно, что впервые её поддержка появилась на устройствах именно этого бренда. На сегодняшний день видеоряд в формате HLS также умеют воспроизводить практически все телевизионные приставки и многие устройства, работающие на ОС Android.

ХЛС механизам користи добро познати Х264 видео кодек у комбинацији са ААЦ или МП3 аудио стреамовима за стримовање видео података. Цео ток аудио и видео података је упакован у МПЕГ-ТС транспортни контејнер. За пренос преко ХТТП протокола, информације садржане у стриму се деле на фрагменте описане у м3у8 листама песама. И тек тада се ови фрагменти, заједно са листама песама, преносе преко ХТТП-а. Сецкање аутоматски значи кашњење у секундама. Ово је карактеристика МПЕГ-ТС контејнера.

ХЛС механизам такође подржава мултибитрате стримове, уживо/ВОД.

Главне предности ХЛС-а:

уграђена подршка у свим главним претраживачима;
једноставност имплементације (у поређењу са ВебРТЦ-ом);
Веома је згодно и ефикасно организовати све врсте емитовања за велику публику због чињенице да се сегменти могу учитати на ЦДН једном.

Упркос једноставности мотора, није све тако глатко као што се чини. Главни проблем је што су се програмери плејера трећих страна удаљили од Аппле-ових препорука, на пример у погледу подржаних аудио формата. Конкретно, многи програмери су почели да додају могућност рада са популарним аудио токовима: мпег2 видео, мпег2 аудио, итд. Као резултат тога, морали су да креирају различите формате плејлиста за различите плејере.

Али један од највећих проблема са ХЛС мотором је велика латенција у преносу података.

Порекло "кочница"

Главни разлог велике латенције ХЛС-а лежи у чињеници да су програмери креирали мотор за добијање најквалитетнијих слика. Стога, параметри коришћеног интервала кадрова и величина бафера за репродукцију једноставно нису погодни за видео пренос уживо. Због тога постоји прилично велико кашњење у преносу видео снимака, које може бити 5-7 секунди.

С једне стране, ово није много, на пример, за оне који гледају филм са сервера за видео хостинг. Али за системе видео надзора, кашњење у преносу видео снимака може бити веома важно.

Ако гледате канцеларију у којој запослени подижу поглед са својих монитора једном на сат, онда кашњење од 5 секунди уопште није важно. Али људи су почели да се жале да су, на пример, када су преносили фудбалску утакмицу, већ написали ГООООЛ у ћаскању, али ово још није на снимку :). Већ имамо низ корисничких случајева у којима би Ивидеон практично требало да замени Скипе.

Да ли је могуће победити кашњење у ХЛС-у? Одговор на ово питање звучи као говор искусног истребљивача пацова на предавању почетницима специјалистима за контролу штеточина: „Пацови се не могу истребити, али се њихов број може свести на разуман минимум.“ Исто са кашњењем у ХЛС-у, неће га бити могуће свести на нулу, али на тржишту постоје решења која могу значајно да смање кашњење.

Фини резови

Још један недостатак мотора је употреба малих датотека за пренос података. Чини се да шта није у реду са овим?

Свако ко је покушао да копира велики број малих датотека са једног медија на други вероватно је приметио да је брзина писања таквог скупа много мања од једне велике датотеке исте величине. И интензитет приступа чврстом диску значајно се повећава, што генерално негативно утиче на перформансе целог рачунара. Стога, пренос видео података у малим деловима од 10 секунди такође доприноси повећању латенције мотора.

Хајде да укратко сумирамо све предности и недостатке ХЛС технологије.

Предности ХЛС-а:

Способност рада са било којим уређајем. Можете да гледате видео записе на било ком модерном уређају, било да је то паметни телефон, таблет, лаптоп или десктоп рачунар. Главна ствар је да је веб прегледач ажуран и компатибилан са ХТМЛ5 и екстензијама извора медија.
Одличан квалитет слике. Функција адаптивног преноса података која се користи омогућава вам да динамички мењате квалитет преношеног видеа у зависности од пропусног опсега интернет везе, док алгоритам настоји да одржи максимални квалитет.
Нема потребе за сложеном конфигурацијом опреме корисника.

Мане:

Ограничена подршка за рад са мотором на неким уређајима.
Велика кашњења у преносу слике.
Значајно повећање трошкова и сложености оптимизације због употребе малих датотека. Због природе контејнера, никада нећемо моћи да добијемо кашњење мање од величине сегмента.

Недостаци ХЛС-а су надмашили његове предности за нас и приморали нас да тражимо алтернативне опције.

Шта је ВебРТЦ

(c)

ВебРТЦ платформу је развио Гугл 2011. за пренос видео и аудио података између претраживача и мобилних апликација са минималним кашњењем. За ово се користе стандардни УДП протокол и посебни алгоритми контроле тока. Данас је то пројекат отвореног кода, активно га одржава Гоогле и развија се.

ВебРТЦ је скуп технологија за пеер-то-пеер видео и аудио пренос. То јест, на пример, кориснички претраживачи који користе ВебРТЦ могу директно преносити податке једни другима, без коришћења удаљених сервера за складиштење и обраду података. Све информације обрађују и претраживачи крајњих корисника и мобилне апликације.

Удобство и большие возможности данной технологии по достоинству оценили разработчики всех популярных браузеров. Сегодня поддержка WebRTC реализована в Mozilla Firefox, Opera, Google Chrome (и всеми браузерами на базе Chromium), а также в мобильных приложениях под Android i iOS.

Уз све своје несумњиве предности, ВебРТЦ има неколико значајних недостатака.

Тешкоће избора

ВебРТЦ технологија је много сложенија у погледу мрежних интеракција због чињенице да је реч о П2П. Тешко је отклонити грешке, тестирати и може се понашати непредвидиво. Истовремено, морамо да превазиђемо НАТ и заштитни зид, морамо да обезбедимо рад у мрежама где је УДП блокиран.

Гоогле-ова ВебРТЦ имплементација је веома тешка за коришћење. Постоји чак и читава компанија која пружа услуге монтаже СДК-а. Поред тога, Гоогле-ову имплементацију је било веома тешко интегрисати са нашим системом без поновног кодирања целог видеа.

Међутим, дуго смо желели да корисницима пружимо прилику да раде са потпуним „живим“ видеом и минимизирамо заостајање између слике на екрану и самих догађаја. Осим тога, имали смо жељу да коришћење ПТЗ камера, где су кашњења критична, буде удобније.

С обзиром на то да друге анти-лаг имплементације и даље имају ограничену функционалност и раде знатно лошије, одлучили смо да користимо ВебРТЦ.

Шта смо урадили

Правилна имплементација ВебРТЦ платформе није лак задатак. Било каква погрешна калкулација или нетачност може довести до тога да кашњења у преносу видеа не само да се не смањују у поређењу са другим платформама, већ чак и повећавају.

За исправан рад ВебРТЦ-а, пре свега, потребно је извршити технолошку надоградњу стека за рад са веб видеом. То смо и урадили.

Прво смо имплементирали сервер протокола ВебРТЦ сигнализације преко Вебсоцкет-а, а такође смо поставили ВебРТЦ равноправни сервер у облаку на основу вебртц.орг СДК-а. Његов задатак је да дистрибуира видео стримове клијентским ВебРТЦ колегама у Х.264 + Опус/Г.711 формату без видео транскодирања.

Изабрали смо Вебсоцкет као сигнални протокол јер већ има висококвалитетну подршку у свим популарним веб претраживачима. Због тога можете значајно смањити не само трошкове развоја, већ и избећи губљење времена и ресурса на поновљено ТЦП и ТЛС руковање у поређењу са АЈАКС-ом.

Чињеница је да, подразумевано, ВебРТЦ не обезбеђује сигнални протокол неопходан за правилно конфигурисање, одржавање и прекид видео комуникације у реалном времену између изворне и клијентске апликације.

А да бисмо самостално имплементирали технологију сигнализације, морали смо да развијемо сопствени сервер за сигнализацију са подршком за неколико веб протокола (Вебсоцет, ВебРТЦ). И са могућношћу безбедног управљања сесијама и обавештењима у реалном времену, управљањем видео снимцима и још много тога.

Превазишли смо ограничења П2П тако што смо смањили кашњење не кроз П2П, већ кроз УДП и контролу тока да бисмо смањили кашњење. Ово је такође уграђено у ВебРТЦ, пошто су главни случај употребе п2п разговори преко претраживача.

У мобилном клијенту смо имплементирали плејер користећи вебртц.орг СДК, пошто само он исправно имплементира контролу тока, има све познате шеме за исправљање грешака унапред (ФЕЦ) и исправно имплементира механизам за поновно слање пакета за све претраживаче. Такође је важно да вебртц.орг СДК активно развија Гоогле.

Шта је резултат имплементације ВебРТЦ-а?

За гледање видеа уживо са камера, додали смо нови оптимизовани плејер заснован на ВебРТЦ-у на ваш лични налог. Омогућава велике брзине учитавања видео записа и потпуно елиминише проблем кашњења који се акумулира како се време гледања повећава.

Након увођења ВебРТЦ подршке у Ивидеон цлоуд сервис, можемо са потпуним поверењем рећи да наши клијенти сада могу да гледају пуноправни видео уживо. Сада кашњење при емитовању видео секвенци не прелази једну секунду! Поређења ради, претходни ХЛС мотор је обезбедио испоруку видеа са закашњењем од 5-7 секунди. Разлика у брзини видео демонстрације је веома значајна, а корисник ће је приметити одмах након што почне да ради са нашим видео сервисом.

Као што смо и очекивали, имплементација новог плејера је побољшала одзив ПТЗ-а и гласовну комуникацију са камером.

Постоји само једна суптилна тачка на коју желимо да скренемо пажњу. Нови ВебРТЦ плејер тренутно ради у тестном режиму. И зато то подразумевано не омогућавамо за све наше клијенте. Али можете га сами активирати тако што ћете омогућити одговарајућу ставку у подешавањима камере (да бисте то урадили, идите на приватна канцеларија).

Карактеристике имплементације ВебРТЦ-а у сервису Ивидеон

ВебРТЦ је тренутно још увек експериментална технологија. Његова подршка још увек није правилно имплементирана у свим претраживачима и корисничким уређајима, а такође не у свим камерама.

Управо због тога још увек нисмо поставили ВебРТЦ плејер као подразумевани за све кориснике.

За сада препоручујемо да користите ВебРТЦ само у Гоогле Цхроме прегледачима. Најновије верзије Фирефок-а и Сафарија такође подржавају ову технологију, али је, нажалост, и даље нестабилна.

Још увек нисмо имплементирали ВебРТЦ подршку за претраживаче на мобилним уређајима. Тренутно, ако се пријавите са мобилног уређаја и активирате ВебРТЦ, овај режим неће радити. Међутим, ВебРТЦ је доступан у нашим мобилним апликацијама за Android и iOS.

И закључујући причу о карактеристикама имплементације ВебРТЦ-а у нашем сервису, напоменимо још две суптилне тачке.

Прво, технологија је фокусирана на емитовање видеа уживо у реалном времену. Стога, ако ваш канал нема довољно пропусног опсега за пренос видеа, приметићете пад кадрова (код ХЛС-а ћете приметити бледење видеа и повећано кашњење, али неће бити опадања кадрова), али видео ће се и даље емитовати у стварном време.

Друго, пошто је технологија дизајнирана да ради посебно са видеом уживо у реалном времену, ми је не користимо за рад са архивираним видео подацима.

Остале промене услуге

У овом тренутку, Фласх више није укључен у механизам за аутоматски избор мотора. И даље можете да користите такав плејер, али да бисте то урадили морате да га изаберете ручно у подешавањима налога или камере. Ово није признање моди, само према статистици нашег сервиса, практично нема корисника који раде са Фласх-ом. И покушавајући да утврдимо да ли га претраживач корисника подржава, губимо око 2 секунде драгоценог времена.

Ево кратког прегледа промена које вас очекују у нашем систему видео надзора у облаку и личном налогу. Останите са нама и пратите вести!

Извор: ввв.хабр.цом