從現場螢幕到觀眾螢幕:直播技術流程的完全解析

2022.06.13

許多即時串流流程於後台流暢地自動執行。不過,若您想確保受眾獲得最佳的觀影體驗,深入瞭解即時串流流程的每個環節將有所幫助。現在,讓我們深入探究即時串流的運作方式,逐一瞭解每個作業流程,如此您將學到為受眾創造優質直播體驗所需的要素。

 

本文我們將不過度著墨製作細節,而是更聚焦於後台和作業流程的技術層面。顯然,即時串流流程始於製作影像或拍攝。

 

接著是編碼和轉碼過程、匯入與傳輸。

 

讓我們從編碼開始。

即時串流編碼 

編碼和轉碼(以及我們稍後將談論的匯入)一般同時進行或重疊,不過我們將分開討論以利解說。

編碼器

什麼是即時串流編碼器?您是否曾拍攝視訊或照片,稍後觀看檔案時卻出現問題,因為格式和/或檔案大小錯誤?編碼器可幫助解決此問題,將原始視訊檔轉換成最佳格式,亦即所有系統皆可播放、更通用的檔案格式。

 

範例:一家公司使用最新的4K或6K設備製作即時串流內容。這對製作方而言相當理想,但若要以原始的4K品質傳輸這些檔案,將發現對大多數服務供應商而言,檔案內容過大而難以傳輸。

 

編碼流程可壓縮視訊,使用讓影片與所有系統和平台相容的預設集。

編碼過程如何運作

編碼器將原始影像格式轉變成收視者方便播放的其他格式。編碼器可以是基於軟體或硬體的技術,而效能必須夠強大以利實時作業。

專屬硬體編碼器: 有些是獨立裝置,如PCI採集卡,或其他專屬硬體設備。然有些是內建於其他裝置的元件,如IP攝影機。

  • 軟體編碼器:可作為獨立的產品採購。不過也經常整合於基於網站或行動裝置的平台中,例如即時串流或社群平台採用的編碼器。

編解碼器壓縮影片 

編碼器使用編解碼器(數位或演算法壓縮工具)轉換檔案。編解碼器的名稱來自於結合編碼和解碼的功能。編碼器還可儲存如標題、隱藏式字幕等後設資料。

 

  • 編碼器壓縮檔案,再由轉碼器繼續作業 

-接下來-

  • 編碼器再次啟用,重新編碼相同的檔案以供觀看——當影像傳輸至收視者的螢幕時,檔案再次恢復成高解析度的較大檔案,不過格式不同。

 

收視者所看到的檔案格式與當初拍攝的格式不同,但有足夠的解析度提供愉快的觀賞體驗。影、音檔各有不同的編解碼器。H.264(視訊)和 AAC(音訊)是數位影音檔最常見的編解碼器。不過還有其他幾個您可能聽過的常見編解碼器,包括HEVC,QuickTime和WMV。

視訊容器或Wrapper 

原始來源檔被編解碼器(壓縮)轉換成較小的檔案後,編解碼器同時將如今已壓縮的檔案輸出成不同的檔案格式,通常被稱為「視訊容器」或「Wrapper」。 即時串流視訊容器或Wrapper是技術名稱,一般稱為「數位格式」、「檔案類型」或「副檔名」(如MP3、MP4就是大家熟悉的格式)。

編解碼器將影片輸出成不同類型的Wrapper/容器(container)

可將容器視為範本或預設集,是許多系統使用的標準。有些Wrapper或容器,如MP4,其品質可靠但畫質遜於更高解析度的輸出格式,如.MOV Wrapper。然而,輸出成.MOV檔案,雖然解析度較佳,卻可能佔用收視者的系統頻寬,導致串流品質不佳且播放不順暢(視串流檔案的時間長度/檔案大小、延遲問題和其他製作因素而定。) 

 

選擇適合的容器,重點通常在於選擇最佳折衷方案:在不干擾播放流暢度的情況下,盡可能提供最高畫質。

 

常見的影/音容器(container)包括:

 

  • .AVI
  • MP3
  • MP4
  • .MOV
  • .WMV(編解碼器同時也是容器)
  • QuickTime

即時串流轉碼 

編碼和轉碼是兩個令人困擾、經常被替換使用的詞彙,可能是因為在3步驟流程中,這兩個動作經常同步完成。

 

  • 編碼是這個相互關聯流程中的第一個和最後一個步驟:首先,原始視訊經壓縮,轉碼後,編碼器將影像重新編碼成容器或Wrapper(MP4、AAC等),再傳輸給收視者。 
  • 轉碼發生在上述過程中;是即時串流流程的一環,影片檔被複製成不同的檔案大小或變體,以傳輸至播放系統。

轉碼流程,第一部分

編碼是可獨立完成的流程。例如:您有一段影片必須寄給一或兩個平台,那麼只需要壓縮檔案即可。操作方式就和任何其他轉檔工具相同,從原始影片檔轉變成如MP4的格式。

 

而轉碼則必定伴隨編碼——無法獨立完成——且通常如果您正在進行即時串流,則必須考量檔案大小進行編碼/轉碼。檔案被壓縮/編碼後才可開始轉碼,接著將資訊放入不同的Wrapper/容器(如MP4)。 轉碼包含兩個流程:首先是編碼或壓縮⋯⋯

 

接下來是創造不同的檔案變體。

轉碼流程,第二部分

經編碼後,轉碼流程的第二部分是為相同的影片(影/音檔)創造不同版本或變體,因此當每位收視者點擊「播放」時,他們的系統(無論是舊筆電的簡單視訊播放器,或較新的OTT串流平台)都可以提供最佳觀賞體驗。

 

轉碼根據需要改變檔案,使用事先輸入的設定創造額外的輸出/變體,有時候檔案大小可能略有更動,或增加其他細微的調整或改變,以便讓個別收視者的系統可順利播放影片。必須製作一個以上的變體,以確保使用不同裝置,有不同訊號強度、傳輸速度和位元率的使用者都能觀賞即時串流。

 

什麼是位元率,適應位元率和多重位元率有何不同

首先,必須知道位元率是測量資料流量的方法,就即時串流而言,就是頻寬。頻寬較大,串流速度較快、解析度較高或畫質較佳。低位元率代表頻寬較小,解析度或畫質較差。

 

即時串流製作者希望盡可能有最高位元率,因為這代表影像畫面更細膩。然而,他們必須在更高的解析度/位元率、頻寬及延遲與其他問題間做通盤考量。這就是許多基於網路的即時串流平台、社群媒體和一些實況主等使用MP4的原因,這是中等檔案大小的容器,解析度比其他格式佳,是多數情況中最佳的折衷方案。

適應位元率串流

適應位元率(ABR)串流製作要傳送給收視者的原始檔案副本。檔案設計為可視需求自動改變;可不斷降低或提升解析度,以全程獲得最佳品質。

多重位元率串流

多重位元率提供多種變體,裝置可根據本身頻寬選擇可採用的最佳方案,使串流速度不會減慢或延遲。此選項也讓收視者可以自行更動系統預設值,選擇他們偏好的變體或解析度。

串流協定和匯入 

匯入過程中,內容寄至現場伺服器或進行編碼/轉碼的雲端。如同數個其他流程,匯入實際上在編碼/轉碼之前,或約莫同時進行。不過為了便於理解,我們單獨討論此流程。

 

匯入(和流程其他部分)使用串流協定,這是指定資訊如何從資源/來源傳輸至另一端的一組原則——也就是使用哪些工具,和如何使用工具將內容從A點傳輸至B點的方式。

 

一些為人熟知的HTTP和專用串流協議包括:

 

  • HLS(HTTP即時串流)是最普遍使用的視訊協定之一;由Apple開發(基於網路的協定)
  • MPEG-DASH (基於HTTP的動態自適應流 ) (基於網路的協定)
  • RTMP(即時訊息傳送通訊協定 ),比較舊,不常使用,但提供一些編碼優勢;現在通常結合其他協定使用,如HLS,以提供播放功能。 
  • RTSP(即時串流協定),比較新,但尚未普遍使用,據信是未來串流最佳的協定之一(基於網路的協定)。
  • SRT(可靠傳輸協議),比較新的技術,開放原始碼。
  • WebRTC(網頁即時通訊)普遍應用於熱門的線上、網路會議和視訊平台,包括社群媒體。

選擇適合協定的重要性 

使用的即時串流協定類型可能會影響直播品質和延遲。如RTMP之類的協定品質較佳,但整體串流體驗較不理想,有些協定可能速度較快(如WebRTC),但不具備相同品質。此外,有些協定還具備其他較佳的功能,如上字幕、數位版權管理(DRM)、多重畫面同步播放等。

 

供參考: RTSP和RTMP被廣泛使用,主要是因為支持低延遲串流。然而,由於這些系統較舊,因此這兩者可能無法作用於行動裝置、瀏覽器、電腦或電視。它們如今轉而應用在流程的其中一環,幫助將視訊從如編碼器、IP攝影機等傳輸至其專屬的媒體伺服器。

封包

也稱為rewrappingtransmuxing,封包是流程的一部分,在此環節中,被壓縮的(影/音)檔被重新封包成新格式進行最終傳輸。類似轉碼,但僅發生在不需要改變內容、不需要壓縮、元數據或加上其他要素時,是從一個容器直接轉換至另一個容器的過程(如QuickTime至MP4)。 

內容傳輸或CDN流程

CDN(內容傳遞網路)是即時串流檔案如何被傳輸至收視者播放系統的方式,CDN是分布在世界各地的大型伺服器系統,以傳輸媒體檔案。透過使用CDN而非一或兩個本地伺服器,內容創作者不需要擔心單一伺服器故障、出現訊號瓶頸和延遲問題。使用CDN還有助於可擴充性和其他潛在問題。

播放

現在,視訊終於傳輸至您觀眾各種裝置的視訊播放器。

您的即時串流需要幫忙

這就是我們有關即時串流的指引,希望有助於您更深入瞭解傳輸高品質內容的技術流程。對即時串流、編碼或我們的OTT方案有更多問題?立即聯絡我們KKStream媒體專業人員。

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