MPEG-DASHとは何ですか? DASH の歴史、長所、短所

MPEG-DASH は、H.264 や AAC のような形式ではなく、MP4 (H.264/AAC)、WebM (VP8/Vorbis)、MPEG など、任意の数のコーデックやコンテナで使用できる配信方法です。 -2TS.‍
2023 年 10 月 15 日
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議事録

時は 2010 年でした。過去数年間で、デジタル ビデオの視聴が急激に増加しました。 そしてそれは予期せぬ困難をもたらしました。 ビデオに対する需要の高まりに、独自のプロトコルやフォーマットが次々と登場して対応しました。 アップルHLS。 アドビHDS。 マイクロソフトのスムーズストリーミング。 そして、それらはすべて、特定のプレーヤーまたはデバイスでのみ動作するように設計されているという共通点がありました。 すべてのデバイスで再生できる単一のストリームを配信する方法はありませんでした。

これにより、HTTP を介したアダプティブ ビットレート ストリーミングのオープン スタンダードである MPEG-DASH が誕生しました。 初心者のために説明すると、MPEG-DASH は H.264 や AAC のような形式ではなく、MP4 (H.264/AAC)、WebM (VP8/Vorbis) などの任意の数のコーデックやコンテナで使用できる配信方法です。 )、またはMPEG-2 TS。

MPEG-DASH とは何か、そしてそれがどのように機能するのかをさらに詳しく見てみましょう。 しかし、すべてが始まったところから始めましょう。

MPEG-DASH の簡単な歴史

1990 年代後半、ブロードバンド インターネットとモバイル デバイスという、ビデオの視聴方法を永遠に変える XNUMX つの新しいテクノロジーが登場しました。 の 2007年に初代iPhoneが発売 それが転機となった。 これにより、外出先でのビデオ視聴が普及し、モバイル コンテンツに対する飽くなき欲求が生まれました。

インターネットの初期にも、ビデオは人気のある形式になり始めました。 ポータルのような ニューグラウンズ, アルビノブラックシープ, eBaumの世界 まともなトラフィックを受信して​​いました。 そして 2005 年に YouTube が設立され、すべてが変わりました。 2006 年までに、ビデオ視聴プラットフォームは 100 日あたり XNUMX 億回のビデオ視聴を実現。 ブロードバンドの速度が向上し、より多くの人が高速インターネットにアクセスできるようになったことで、オンライン ビデオの消費は指数関数的なペースで増加しました。

しかし、問題がありました。 主要なストリーミング プロトコル (HTTP や RTSP など) のため、インターネット経由のビデオ配信は、このレベルの需要向けに設計されていません。 彼らはいかなる種類の品質管理や配達保証も提供しませんでした [注: 多くの場合、送信にはパケットの損失が伴い、その後評価して再ストリーミングする必要があります。]。 その結果、視聴体験が影響を受けました。

RTMP は、Web ブラウザーでビデオをストリーミングするのに最適でした。 ただし、これは Flash プレーヤー専用の独自のプロトコルであり、モバイル デバイス用に最適化されていませんでした。 これにより、2010 年代初頭までに Apple HLS (HTTP Live Streaming) や Microsoft Smooth Streaming などの新しいプロトコルが開発されました。 これらの形式は両方とも、 2006 年の HP 研究所による SProxy のデモンストレーション、ビデオをセグメントに変換し、HTTP Web サーバーを使用してストリーミングします。 一方、新しいプロトコルでは、アダプティブ ビットレート ストリーミング (ABR) テクノロジーも組み込むことで、このアプローチをさらに推進しました。 ABR は、ネットワーク状態に基づいてストリーム間 (高解像度から低解像度、またはその逆) を切り替えるビデオ プレーヤーの機能です。

しかし、そのような形式は依然として独自仕様であり、クロスプラットフォーム ストリーミングの課題を解決できなかったため、私たちを振り出しに戻しました。

ビデオ会社やテレビ会社は最高の視聴体験を提供する方法を見つけようと努めていましたが、消費者がコンテンツをどのように受け取るかについてはほとんど制御できませんでした。 たとえば、2011 年には、 Netflixは、ユーザーのほぼ半数がゲーム機でビデオを視聴していることを発見した。 各コンソールでは異なるフォーマットが使用されていました。 そのため、すべてのプラットフォームで一貫したエクスペリエンスを提供するのは困難でした。

Huluなどの他のデジタルビデオプラットフォームも同様です。 彼らは皆、エンドユーザーが使用するさまざまなデバイスの制限を考慮してサービスを設計する必要がありました。 ありがたいことに、断層が現れる前に状況に気づいていた人が数人いました。

3GPP (第 3 世代パートナーシップ プログラム) は、2009 年に Adaptive HTTP Streaming (AHS) を開発することにより、非独自のクロスプラットフォーム標準の軌道に乗り出しました。 2010 年、MPEG は、IP ベースのマルチメディア サービスを配信するためのアダプティブ ビットレート ストリーミング ソリューションを標準化するための提案募集を発行しました。 3GPP による提案が受け入れられ (3GPP AHS)、MPEG-DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) が誕生しました。

2011 年 2011 月までに国際標準草案となり、XNUMX 年 XNUMX 月までに国際標準になりました。 として出版されました。 ISO / IEC 23009-1 それ以来、ストリーミング プロトコルは 2012 年と 2019 年に 2022 回改訂されました。

MPEG-DASH はどのように機能しますか?

MPEG-DASH は、HTTP 経由でメディアをストリーミングする配信方法であり、あらゆるコーデックおよびコンテナで動作します。 このため、HLS や RTSP などの形式固有の他のストリーミング プロトコルとは異なります。

MPD 構文のさまざまなコンポーネント

適応性のあるコンテナーの使用の背後にある考え方は、複数のストリームで動作できる単一のマニフェスト ファイルを用意することです。 次に、プレーヤーは、ネットワークの状態とデバイスの機能に基づいて、最も適切なストリームを選択します。

たとえば、インターネット接続が遅い携帯電話でビデオを見ようとしている場合、プレーヤーはバッファリングを続けないように低ビットレートのビデオに切り替えます。 また、ネットワーク カバレッジが良好なエリアに移動するか、携帯電話を Wi-Fi に接続すると、自動的に高ビットレートのビデオに戻ります。 これにより、ストリーム間の切り替え中にビデオ再生が中断されず、よりスムーズな視聴体験が実現します。

MPEG DASHのネットワークアーキテクチャ

DASH ストリーミングには、セグメント化されたファイル形式も含まれます。 これは、ビデオが通常 2 ~ 10 秒の長さの小さなセグメントに分割されることを意味します。 これらのファイルは、通常の HTTP ベースのプロトコルを使用して Web (HTTP) サーバーに保存されます。 視聴者がビデオを見たいときは、マニフェスト ファイル (.mpd) の HTTP リクエストを送信します。 マニフェスト ファイルには、利用可能なすべてのストリーム、それぞれのビットレート、およびサーバー上の場所に関する情報が含まれています。

MPEG DASH のワーキングモデル

この情報に基づいて、プレーヤーは適切なビデオを選択し、サーバーからビデオ セグメントの取得を開始します。 過剰な帯域幅の使用を避けるために、所定の数のセグメントがクライアントにロードされます。

MPEG-DASH はあらゆるタイプのビデオ コンテンツで動作し、コーデックに依存しませんが、MPEG-DASH で最も一般的に使用されるコーデックは、ビデオの場合は H.264/MPEG-4 AVC と H.265/HEVC、オーディオの場合は AAC と MP3 です。 。

MPEG-DASH の利点

MPEG-DASH には、他のストリーミング プロトコルに比べて多くの利点があります。 これらには次のものが含まれます。

1。 相互運用性

DASH は、あらゆる種類のビデオ コンテンツと連携できる相互運用可能なソリューションです。 そのため、H.264 と VP9 (Google オープンソース ビデオ圧縮形式) でエンコードされたビデオに同じマニフェスト ファイル (.mpd) を使用できます。 必要なのは、エンコードの種類ごとに複数のストリームを用意し、マニフェスト ファイル内のそれぞれの場所を指定することだけです。 その後、プレーヤーはネットワークの状態とデバイスの機能に基づいて適切なストリームを自動的に選択します。

2. 視聴体験の向上

前述したように、MPEG-DASH の重要な機能の XNUMX つはアダプティブ ビットレート ストリーミング (ABR) です。 ABR を使用すると、プレーヤーはビデオの再生を中断することなく、異なるストリーム間をシームレスに切り替えることができます。 これにより、特にネットワーク状態が頻繁に変化する可能性があるモバイル デバイスでの表示エクスペリエンスがよりスムーズになります。

ファイルを小さなチャンクに分割することにより、MPEG-DASH は他のストリーミング プロトコルよりも効率的になります。 RTSP/RTP を使用する場合、ユーザーがビデオ ストリームを先へシークまたは巻き戻したい場合は、サーバーにコマンドを発行し、サーバーが適切なデータ パケットを送信する必要があります。 このバックチャネル通信により、大幅な遅延が発生する可能性があります。 また、サーバーの負荷も増加します。

ただし、MPEG-DASH では、ビデオはすでに小さなセグメントに分割されています。 したがって、ユーザーがビデオを早送りまたは巻き戻したい場合、バックチャネル通信を行わずに、必要なセグメントをサーバーから直接取得できます。 これにより、遅延が短縮され、必要な帯域幅が減少し、結果として視聴エクスペリエンスが向上します。

3.スケーラビリティの向上

DASH にはステートレス HTTP サーバーが含まれます。 これは、セッション状態情報を維持する必要がないことを意味し、スケーラビリティの向上に役立ちます。 MPEG-DASH は標準の HTTP プロトコルを使用するため、既存の CDN (コンテンツ配信ネットワーク) に簡単に統合することもできます。

4. コスト削減

MPEG-DASH はオープン標準であるため、使用するためにライセンス料を支払う必要はありません。 標準の HTTP サーバーとも互換性があるため、高価なサーバーは必要ありません。 ただし、このようなサーバーを使用すると、全体的なパフォーマンスが向上します。 ここで、コスト上の利点は、求める実装に直接関係していることに注意する必要があります。 高パフォーマンスの実装が必要な場合は、DASH 上に構築された独自のソリューションが必要になります。 Teyutoの専門家に連絡する あなたのニーズに最も適したものを知るために今すぐご利用ください。

MPEG-DASH の欠点

MPEG-DASH には他のストリーミング プロトコルに比べて多くの利点がありますが、いくつかの欠点もあります。

1.限定サポート

これは驚くべきことです。 DASH を開発するための中心的なアイデアの XNUMX つは、クロスプラットフォーム互換性を確保することでした。 しかし、DASH は依然としてさまざまなデバイス、特に Apple 製品と互換性がありません。 場合によっては、DASH をサポートするブラウザでも、DASH に基づくビデオを再生するには別のプレーヤーまたはプラグインが必要になる場合があります。

2.基準の欠如

DASH 自体は国際標準ですが、ファイルのエンコード方法、セグメントの作成方法、DRM の信号送信方法などに関する特定の標準はありません。 その結果、各コンテンツプロバイダーは独自のソリューションを開発する必要があり、異なるプラットフォームやプレーヤー間で不一致が生じる可能性があります。

3. 断片化されたエコシステム

また、標準の欠如により、エコシステムが断片化され、一部の企業が独自の方法を使用してビデオをエンコードしてセグメント化するようになりました。 このため、他のプロバイダーは、自社専用の新しいソリューションの開発に投資する必要があるため、自社のプラットフォームでこれらのビデオを使用することが困難になります。

4。 セキュリティー

MPEG-DASH の主な欠点の XNUMX つは、ストリーミング ビデオに標準の HTTP プロトコルを使用することです。 そのため、中間者攻撃やサービス拒否 (DoS) 攻撃など、さまざまな種類のサイバー攻撃に対して脆弱になります。

5. ファーストマイル配送

DASH はビデオ ストリームのラストマイル配信には最適ですが、取り込みプロトコル (またはファーストマイル配信) として使用すると、かなりの遅延が発生する可能性があります。 この制限を克服するために、ビデオの取り込み (ファーストマイル配信) には RTMP などの他のプロトコルが使用され、サーバーからクライアントへのビデオ配信 (ラストマイル配信) には DASH が使用されます。

まとめ

MPEG-DASH は、現在最も人気のあるストリーミング プロトコルの XNUMX つです。 相互運用性、表示エクスペリエンスの強化、遅延の短縮、拡張性の向上など、他のプロトコルに比べて多くの利点があります。 このプロトコルにもいくつかの課題がありますが、主要なビデオ ストリーミング ソリューション プロバイダーを利用すれば簡単に解決できます。

ご質問がある場合、または DASH を使用してカスタマイズされたストリーミング ソリューションを開発したい場合は、 今すぐ当社の専門家にご連絡ください.

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マルチェロ・ヴィオリーニ
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