Vous avez dit streaming ?

Le streaming se développe chaque jour un peu plus dans le monde de l’audiovisuel. Tant par des nouvelles fonctions sur les matériels (mélangeurs, caméscopes…) que par des services innovants liés aux abonnements Internet. Sous ce terme se cachent des réalités très diverses selon la dimension et l’audience des services mis en place. À travers une série d’articles, Mediakwest entreprend un déchiffrage de cet univers encore mystérieux pour beaucoup.
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Les technologies du streaming ont été conçues pour diffuser des contenus audiovisuels sur le réseau internet. Cela peut paraître banal et évident à réaliser mais, derrière cet objectif, se cache un télescopage technologique majeur. Sur les réseaux radio et TV, les images et les sons sont transmis selon un flux continu avec un débit constant et dans lequel le timing et le synchronisme sont respectés de bout en bout. Depuis le début des années cinquante ces réseaux de diffusion empruntent des infrastructures dédiées (émetteurs, TV par câble, satellites). A contrario, Internet est une agrégation de réseaux multiples avec des supports physiques et des performances fort variables avec l’ambition de mélanger (ou multiplexer) des données de natures très diverses pour assurer plusieurs services (Web, e-mail, transfert de fichiers), afin de rendre le service le plus universel et meilleur marché.

 

Adapter l’audiovisuel aux contraintes d’Internet

Internet a été conçu à la base avec trois notions : neutralité du réseau vis-à-vis des usages et des données, principes de gratuité de l’échange et du « best effort ». Chaque segment du réseau fait de son mieux pour acheminer les données. Pendant la première phase de son développement, Internet a servi à échanger des données statiques, textes, données chiffrées, ou images fixes, pour lesquelles la notion de timing et de synchronisme est totalement absente. Si la page Web que vous consultez met 1 ou 2 secondes de plus à s’afficher, rien de dramatique.

Pour mieux comprendre cet antagonisme, on peut oser une comparaison : la diffusion audiovisuelle traditionnelle, c’est la circulation des trains avec une largeur de voie constante et une vitesse régulière. La durée du trajet est connue à l’avance et en principe le train arrive à l’heure avec tous les voyageurs montés au départ. Internet est plus proche de la circulation automobile avec ses autoroutes, ses départementales et ses chemins vicinaux. On y croise des voitures particulières, des autocars, des motos, etc. Un camion de 38 tonnes ne passera pas partout et, selon les heures, l’autoroute vous permettra de circuler à 130 km/h et d’arriver à l’heure à destination. Mais parfois, aux heures de pointe, il y a des bouchons mais vous pouvez décider de prendre une déviation en cas de problème. C’est d’ailleurs la fonction des routeurs, disséminés le long de la liaison entre votre PC et le serveur Web, d’optimiser le chemin emprunté pour contourner la congestion du réseau.

Les technologies de streaming ont mis en place les mécanismes permettant de préserver la fluidité des images et des sons, malgré l’irrégularité du transport sur Internet. Le second grand objectif est d’éliminer la nécessité de transférer le contenu sous forme d’un fichier vers le poste de lecture et permettre ainsi de diffuser des contenus en live, sans connaître la durée et la taille du fichier à l’avance.

 

Des technologies en évolution permanente

Les technologies de streaming n’ont même pas 20 ans et pourtant leur développement a déjà connu quatre phases technologiques avec, à chaque fois, des services, des codages et des sigles avec de nombreuses dénominations. Le précurseur a été la société RealNetworks qui, dès 1995, lance un premier service de streaming limité à l’audio. L’objectif est de diffuser de la musique ou des radios en direct via internet. Puis Real est passé à la vidéo en améliorant ses protocoles de diffusion. Peu de temps après, Microsoft et Apple sortirent leur propre solution de streaming avec des codages spécifiques. La question alors, pour un diffuseur de contenu, était de choisir le bon système, avec l’obligation pour l’utilisateur final d’installer le plug-in correspondant sur son navigateur.

Au milieu des années 2000, la situation s’est simplifiée avec la prééminence de Flash qui a mis tout le monde d’accord car son plug-in était installé d’office sur tous les navigateurs. Mais la diffusion en streaming exigeait encore des serveurs dédiés onéreux et des protocoles réseaux spécifiques (UDP, RTP, RTSP…), souvent sources de complication au niveau des firewalls et des CDN. Troisième phase du développement à la fin des années 2000, avec l’émergence du streaming adaptatif qui s’appuie sur le protocole standard du Web, le HTTP. Avec des ordinateurs de plus en plus puissants, l’idée était de transférer du serveur vers le player tout le travail d’adaptation du débit en fonction des contraintes du réseau.

Sont alors apparus, chez Microsoft, le Smooth Streaming intégré à Silverlight, le HTTP Live Streaming (ou HLS) mis au point par Apple et dont l’usage s’est généralisé avec le succès de l’iPhone et de l’iPad, et enfin Adobe qui a fait évoluer Flash vers le HDS (HTTP Dynamic Streaming). Parallèlement les codecs de compression ont aussi évolué et un consensus se dégage actuellement autour du H.264 même si certains acteurs veulent se dégager des contraintes liées aux brevets avec le VP9 ou le x264. Dernière évolution technique en cours, la généralisation du HTML5 dans les navigateurs avec la montée en puissance de DASH (Dynamic Adaptative Streaming over HTTP), un protocole de streaming standardisé par MPEG et l’ISO, commun à tous les terminaux.

 

D’abord définir son audience

Avant toute mise en place d’un service de streaming, la taille de l’audience visée est la question essentielle à se poser avec une hypothèse sur le nombre de consultations simultanées. Elles ont un impact direct sur le dimensionnement de la plateforme de diffusion, soit un simple serveur pour une petite opération locale ou bien un hébergement plus conséquent chez un hébergeur ou même l’appel aux services d’un CDN (Content Distribution Network) comme Akamai ou Limelight. Ce paramètre est de la première importance car il a une incidence directe sur le succès ou l’échec de l’opération au cas où la plateforme est sous-dimensionnée. Mais il a aussi une conséquence sur le budget, car la facture chez les hébergeurs et/ou les prestataires est calculée en fonction du volume diffusé.

Cet aspect quantitatif n’est pas le seul à prendre en compte. Les types de terminaux de consultation sont un second paramètre à préciser : consultation Web sur un micro-ordinateur, tablettes ou smartphones, décodeurs multimédias ou OTT (Over The Top). Selon leur nature, les tailles d’images, et en conséquence les débits, ne sont pas identiques et surtout il y a une diversité de protocoles de streaming et de métadonnées entre tous ces modes de visionnement. Inutile de couvrir toute la palette des codages s’il s’agit de diffuser vers quelques postes dont on connaît à l’avance les caractéristiques. En revanche, diffuser un événement d’envergure exige de couvrir tous les formats et types de codage. Autre élément à prendre en compte au niveau de l’audience, son mode de connexion à Internet (ADSL, fibre optique, liaison dédiée, mobile) et surtout le débit correspondant.

 

Les chemins du streaming

La diffusion audiovisuelle via le streaming englobe deux modes de diffusion : le direct d’un côté et la consultation de contenus enregistrés de l’autre. Ce dernier cas correspond à la très grande majorité des usages mais c’est le live qui intéresse beaucoup de décideurs et de communicants. Et c’est dans cette configuration que les obstacles techniques sont les plus nombreux.

Dans le cas de vidéos lues en différé, comme sur les plateformes les plus connues ou sur un service de VOD, le fichier vidéo, une fois finalisé sur un poste de montage virtuel, sera exporté ou converti dans le ou les formats requis pour le streaming. Selon l’étendue de la diffusion et le type de terminaux visés, le nombre de versions sera plus ou moins élevé, au minimum de 5 à 10 pour une diffusion de type grand public.

Ce travail de conversion de fichiers sera exécuté sur un micro-ordinateur dans un cas artisanal pour quelques fichiers. Il devient totalement ingérable avec de gros volumes de contenus. Des éditeurs de logiciels et des constructeurs (Telestream avec Vantage et Episode, Harmonic, Elemental, Imagine Communications) ont élaboré de véritables usines d’encodage avec des workflows automatisés et très élaborés. Ces multiples versions sont ensuite transférées vers les plateformes de diffusion et de CDN.

Dans le cas d’un direct, le signal vidéo fourni par une caméra ou un mélangeur vidéo sera traité par un encodeur de streaming pour le convertir en signal compressé avec les caractéristiques propres au streaming. Les modèles et gammes d’encodeur de streaming se multiplient et correspondent à des performances et des usages très différenciés, un peu comme pour les caméras vidéo depuis la petite Go Pro jusqu’à la caméra de plateau. On trouve ainsi de petits encodeurs mono flux avec un format unique de streaming. Leurs caractéristiques sont limitées et, pour faciliter leur usage, le constructeur intégrera quelques profils standards et des préréglages pour les services les plus connus (YouTube, Livestream…).

Les caméscopes de reportage récents sont maintenant munis aussi d’encodeurs de streaming (JVC GY-HM650E ou 890, Sony PVW-X200, Panasonic…). Plusieurs constructeurs de mélangeurs (Sony Anycast Touch, Tricaster de Newtek, Flint de Broadcast Pix) ajoutent, en base ou en option, des encodeurs de streaming. Il est également possible d’utiliser des logiciels d’encodage (Adobe Flash Live Media Encoder, Wirecast de Telestream, Sorenson) sur un micro-ordinateur muni d’une interface vidéo AJA, Matrox ou Blackmagic. Si on monte en gamme, de nombreux encodeurs de streaming sont proposés chez Teracue, Haivision, Vitec Optibase, Viewcast. Ils fonctionnent la plupart en mode multiflux et leur configuration exige un bon niveau de compétences dans le domaine du streaming et des réseaux.

Ce signal de streaming en direct est renvoyé vers la plateforme via une liaison dédiée à la manière d’une liaison de contribution. De multiples solutions sont disponibles (accès VDSL, liaisons satellites dédiées ou IP, accès internet par FO…). Dans le cas d’un événementiel, la mise en place de cette liaison temporaire peut révéler quelques surprises et il faudra impérativement prévoir des tests techniques de validation plusieurs jours auparavant.

 

De nouveaux services de diffusion

Ensuite la diffusion du signal de streaming vers les spectateurs sera prise en charge par des infrastructures dont la taille dépendra de l’audience visée. Si le signal reçu depuis le lieu de captation est mono flux, il sera dupliqué et mis au bon format selon le nombre de flux nécessaire pour couvrir l’ensemble des terminaux visés. Cela se traduira par des opérations de « transrate » pour adapter le format de l’image et le débit et de « transmux » pour modifier le format de container et le décliner dans les versions demandées. Plusieurs spécialistes ont développé un savoir-faire autour de ces questions (Wowza, Brightcove, Elemental…).

Enfin, dernière étape, l’envoi vers les serveurs HTTP de diffusion, puisque tous les services de streaming sont basés, dans leur grande majorité, sur des formats de streaming adaptatifs. Soit cette opération est confiée à un prestataire qui s’appuie sur ses propres infrastructures ou travaille avec les principales plateformes de streaming. Solution alternative qui devient de plus en plus accessible, passer par des services de streaming ouverts tels que YouTube, DailyMotion, Livestream, Ustream, etc. qui effectuent de manière transparente ce travail de mise en forme des flux multiples.

Les choix dépendront du type d’opérations, de son ampleur et des enjeux de communication. Tous ces services ouverts proposent des guides pour configurer l’encodeur selon leurs prescriptions. Certains encodeurs simplifiés ou des logiciels d’encodage possèdent déjà les profils spécifiques à ces services et il suffit d’y entrer son identifiant et son mot de passe et le direct peut démarrer. Des services comme Ustream ou Livestream proposent également des applications pour tablettes ou smartphones dédiées très simples à mettre en œuvre.

La palette des solutions est très large, allant d’une simple liaison en streaming depuis un lieu de captation vers un ou quelques points de diffusion assez simple à configurer jusqu’à des opérations de grande envergure qui exigent des moyens et des compétences techniques.