Maximierung der Live-Streaming-Latenz: Techniken zur Erzielung der geringsten Verzögerung

Was verstehen wir unter Glas-zu-Glas-Latenz oder End-to-End-Latenz?

Die Glas-zu-Glas-Latenz, auch bekannt als End-to-End-Latenz, bezieht sich auf die gesamte Verzögerung von dem Zeitpunkt, an dem ein Video von einer Kamera erfasst wird, bis zu dem Zeitpunkt, an dem es auf dem Gerät eines Betrachters angezeigt wird. Dies beinhaltet alle Verzögerungen, die im Prozess des Erfassens, Kodierens, Übertragens und Dekodierens des Videos auftreten.



Diese Latenz wird bestimmt durch die Zeit, die das Video benötigt, um alle Stufen der Videopipeline zu durchlaufen, einschließlich der Zeit zur Erfassung des Videos mit einer Kamera, der Kodierungszeit, der Übertragungszeit über das Netzwerk und der Dekodierungszeit auf dem Gerät des Betrachters.

Die Glas-zu-Glas-Latenz unterscheidet sich von der Streaming-Latenz, die die Verzögerung zwischen dem Live-Ereignis und seiner Anzeige auf dem Gerät des Betrachters darstellt. Die Streaming-Latenz kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden, wie Netzwerkbedingungen, Serverstandort und das spezifische Streaming-Protokoll.

Was ist die standardmäßige End-to-End-Latenz für HLS?

HLS (HTTP Live Streaming) ist ein Protokoll zum Streamen von Videos über das Internet, das sowohl für Live-Streaming als auch für Video-on-Demand weit verbreitet ist. Die End-to-End-Latenz für HLS kann je nach mehreren Faktoren variieren, einschließlich der Videoqualität, der Größe der Chunks, den Netzwerkbedingungen und der spezifischen Implementierung des HLS-Players.

In der Regel kann die Latenz für HLS von einigen Sekunden (18 Sekunden nach aktuellen Apple-Empfehlungen) bis zu mehreren Minuten reichen. Einige fortschrittliche Implementierungen können die Latenz jedoch auf wenige Sekunden oder sogar Sub-Sekunden reduzieren. Dies wird erreicht durch Verringerung der Chunkgröße, Verwendung von Low-Latency-Codecs und den Einsatz eines Low-Latency-Modus in HLS, auch bekannt als LL-HLS.

Es ist erwähnenswert, dass die End-to-End-Latenz bei HLS im Allgemeinen höher ist als bei anderen Streaming-Protokollen wie WebRTC, das für Low-Latency-Kommunikation entwickelt wurde und Latenzen von weniger als einer Sekunde haben kann.

Kann eine Abnahme der Videoqualität auftreten, wenn Low-Latency-Streaming verwendet wird?

Grundsätzlich kann die Verringerung der Latenz eines Videostreams Auswirkungen auf die Videoqualität haben, da sie oft Änderungen im Video-Kodierungs- und Übertragungsprozess erfordert, die die visuelle Qualität des Videos beeinflussen können.

Um eine niedrige Latenz zu erzielen, werden manchmal Techniken wie die Reduzierung der Videoauflösung, die Reduzierung der Bildrate, die Verringerung von Lookahead und Puffern und die Verwendung von Codecs oder Kompressionsmethoden mit geringerer Qualität eingesetzt. Diese Techniken können zu einem Video mit geringerer Qualität führen.

Auch die Verwendung des Low-Latency-Modus im HLS-Protokoll, der die Chunkgröße und die Anzahl der Chunks in der Playlist reduziert, kann zu einer Verringerung der Videoqualität führen.

Sind Theoplayer HESP und AWS IVS effizienter als LL-HLS für Low-Latency-Streaming?

Theoplayer HESP und AWS IVS (Internet Video Streaming) sind beide proprietäre Technologien, die von Theoplayer bzw. Amazon Web Services (AWS) entwickelt wurden, und sollen Low-Latency-Streaming bieten. Beide basieren auf standardmäßigen Low-Latency-Protokollen wie WebRTC und QUIC und nutzen cloudbasiertes Kodieren und Liefern, um die Latenz zu reduzieren.

Theoplayer HESP nutzt eine Kombination aus adaptivem Bitrate-Streaming und Echtzeitkommunikation, um die Latenz zu reduzieren. Es verwendet auch ein benutzerdefiniertes Transportprotokoll über UDP, das effizienter sein kann als die Verwendung von HTTP über TCP in LL-HLS.

AWS IVS ist ein verwalteter Live-Streaming-Dienst, der eine Kombination aus Low-Latency-Protokollen und cloudbasiertem Kodieren und Liefern verwendet, um die Latenz zu reduzieren. Es nutzt adaptives Bitrate-Streaming und Low-Latency-Streaming-Protokolle wie WebRTC und QUIC, um die Latenz zu verringern.

Beide Technologien können in bestimmten Anwendungsfällen effizienter sein als LL-HLS, es hängt jedoch vom spezifischen Anwendungsfall und den Netzwerkbedingungen ab. Sie können auch Einschränkungen haben, da sie nicht so weit verbreitet sind wie LL-HLS und spezielle Software und Hardware benötigen könnten.

Ist Low-Latency-Streaming notwendig, wenn es keine Interaktion mit den Zuschauern gibt und keine andere Übertragung desselben Inhalts erfolgt?

Low-Latency-Streaming ist am nützlichsten in Situationen, in denen eine Echtzeit- oder nahezu Echtzeit-Interaktion zwischen den Zuschauern und dem Inhalt erforderlich ist, wie bei Live-Events, Spielen oder anderen Szenarien, bei denen das Publikum schnell auf den Inhalt reagieren muss. In diesen Fällen ermöglicht Low-Latency-Streaming ein nahtloseres und ansprechenderes Erlebnis für den Zuschauer.

In Situationen jedoch, in denen es keine Interaktion oder nahezu Echtzeit-Interaktion mit den Zuschauern gibt und keine andere Übertragung des gleichen Inhalts stattfindet, ist Low-Latency-Streaming möglicherweise nicht so wichtig. In diesen Fällen liegt der Schwerpunkt mehr darauf, die bestmögliche Videoqualität zu liefern und ein reibungsloses und stabiles Streaming-Erlebnis zu gewährleisten, anstatt die Latenz zu reduzieren.

In Szenarien, in denen der Inhalt vorab aufgezeichnet wird und es keine Echtzeit-Interaktion gibt, ist es möglich, ein höheres Latenz-Streaming-Protokoll wie das Standard-HLS zu verwenden, um eine bessere Videoqualität zu bieten.

Article written (translated from English) by
Sylvain Corvaisier

Independent streaming and iOS engineer

Last modified: January 29th, 2025