Che cos’è lo streaming a bitrate adattivo?
Un video in streaming non arriva sempre con una qualità fissa. I moderni sistemi di streaming possono preparare diverse versioni dello stesso video e consentire al player di scegliere tra queste mentre la riproduzione continua. Questa è l’idea di base dello streaming a bitrate adattivo.
Se ti è mai capitato di vedere un video iniziare con una qualità inferiore e diventare più nitido dopo alcuni secondi, hai visto questo processo in azione. Capire che cos’è lo streaming a bitrate adattivo aiuta a spiegare perché un player può rispondere alle variazioni delle condizioni di rete senza interrompere la riproduzione ogni volta che cambia la larghezza di banda.
Per una spiegazione introduttiva dello streaming in generale, consulta la nostra guida su che cos’è lo streaming.
L’idea di base
Il modo più semplice per capire che cos’è lo streaming a bitrate adattivo è pensare a diverse versioni dello stesso video invece che a un unico file di grandi dimensioni. Un servizio può preparare più rappresentazioni con bitrate, risoluzioni o altre caratteristiche di codifica differenti. Il player può quindi richiedere la versione più adatta alle condizioni del momento.
Lo streaming a bitrate adattivo non significa che il video originale venga continuamente ricodificato mentre lo guardi. Le diverse versioni vengono normalmente preparate prima della distribuzione. Il sistema di riproduzione utilizza le informazioni relative a queste versioni e decide quale richiedere man mano che le condizioni cambiano.
L’obiettivo non è sempre selezionare la qualità più alta disponibile. Un player deve anche ricevere una quantità sufficiente di contenuti per mantenere una riproduzione continua. Se la connessione diventa più lenta, richiedere una rappresentazione con bitrate inferiore può ridurre la quantità di dati necessaria per i contenuti successivi.
Perché un video ha bisogno di più versioni
Una singola versione codificata non può offrire la stessa esperienza in ogni condizione di rete. Una rappresentazione 4K con bitrate elevato può richiedere una quantità di dati significativamente maggiore rispetto a una versione a risoluzione inferiore. Una connessione che gestisce facilmente la versione più pesante in un determinato momento potrebbe non riuscire a gestirla con la stessa affidabilità in seguito.
Per questo i servizi di streaming creano più versioni dello stesso contenuto. Ogni versione può essere associata a uno specifico bitrate e a una determinata risoluzione, mentre possono variare anche altre caratteristiche come codec, frequenza dei fotogrammi e configurazione audio.
Perché lo streaming a bitrate adattivo funzioni, il player ha bisogno di un modo per individuare le versioni disponibili e capire come sono organizzate. HLS e MPEG-DASH utilizzano playlist o manifest per descrivere i contenuti multimediali che un client può richiedere. In HLS, una Master Playlist può identificare diversi Variant Stream, mentre DASH utilizza un MPD per descrivere le rappresentazioni disponibili e le relative informazioni. MDN spiega come entrambi i formati utilizzino playlist o manifest per organizzare contenuti multimediali segmentati.
Come viene preparato lo streaming adattivo
Il processo inizia dal contenuto multimediale originale. Un servizio crea diverse versioni codificate che coprono una gamma di livelli di qualità e bitrate. Il contenuto viene poi diviso in segmenti o parti più piccole, in modo che il player possa richiedere porzioni della presentazione invece di scaricare un intero file video.
MDN descrive lo streaming adattivo come un sistema in cui i contenuti multimediali vengono divisi in parti e sono disponibili diversi file di qualità nel tempo. Sia HLS sia MPEG-DASH utilizzano strutture basate su playlist per identificare i contenuti multimediali e i relativi flussi.
Per DASH, l’MPD fornisce informazioni sui flussi disponibili, inclusi dettagli come larghezza di banda, codec e posizioni dei contenuti multimediali. Per HLS, le playlist descrivono i segmenti multimediali e possono fornire diversi Variant Stream per la stessa presentazione.
Il risultato è una raccolta di contenuti multimediali correlati che il player può utilizzare durante la riproduzione. Il player non deve scaricare ogni livello di qualità. Può richiedere i segmenti di cui ha bisogno in quel momento dalla rappresentazione selezionata.
Che cosa succede quando premi Play?
Passaggio 1: il player richiede lo streaming
Quando premi Play, il player ha prima bisogno di informazioni sui contenuti multimediali disponibili. A seconda del formato di streaming, questo può comportare il download di una playlist o di un manifest che descrive le versioni disponibili e dove si trovano i relativi segmenti multimediali.
Passaggio 2: il player esamina le versioni disponibili
Il player può vedere le rappresentazioni disponibili e le loro caratteristiche. Queste possono includere bitrate, risoluzione, codec e altre informazioni relative alla riproduzione. Il player dispone inoltre di informazioni provenienti dal proprio ambiente di riproduzione, come le prestazioni recenti dei download e la quantità di contenuti disponibili nel buffer.
Passaggio 3: inizia la riproduzione
Il player seleziona una rappresentazione appropriata e inizia a richiedere i segmenti multimediali necessari. La prima scelta non è necessariamente la qualità più alta disponibile, perché il player deve anche stabilire una riproduzione affidabile.
Passaggio 4: le condizioni vengono monitorate
Durante la riproduzione, il player osserva la velocità con cui arrivano i contenuti e la quantità di materiale già presente nel buffer. Le prestazioni della rete possono cambiare a causa delle condizioni del Wi-Fi, della congestione, di altri dispositivi o delle variazioni nel percorso tra il dispositivo e il servizio.
Passaggio 5: il player può cambiare rappresentazione
Se le condizioni migliorano, il player può richiedere una rappresentazione di qualità superiore per i segmenti successivi. Se le condizioni peggiorano, può richiedere una rappresentazione di qualità inferiore. DASH è progettato specificamente per consentire il passaggio tra diversi bitrate in base alle prestazioni della rete, mentre HLS supporta il passaggio tra diversi Variant Stream.
Questo passaggio avviene normalmente tra i segmenti multimediali invece di modificare contemporaneamente la qualità dell’intero file video. Questo è uno dei motivi per cui lo streaming adattivo può rispondere alle condizioni che cambiano mentre la riproduzione è già in corso.
Che cosa significa “bitrate” in questo contesto?
Il bitrate descrive la quantità di dati utilizzata per rappresentare i contenuti multimediali nel tempo. Viene comunemente espresso in bit al secondo, come kilobit al secondo o megabit al secondo.
Un bitrate più elevato può consentire di preservare una maggiore quantità di informazioni nel video codificato, anche se il bitrate da solo non determina la qualità visiva. Anche risoluzione, efficienza del codec, frequenza dei fotogrammi, complessità del contenuto e impostazioni di codifica sono importanti.
Per un esempio semplice, immagina un servizio che offre tre rappresentazioni video. Una potrebbe utilizzare un bitrate più basso per le connessioni più deboli, un’altra potrebbe puntare a un livello intermedio e una terza potrebbe utilizzare un bitrate più elevato per le connessioni in grado di sostenerlo. Il player può passare da una scelta all’altra quando le condizioni cambiano.
Che cosa fa cambiare la qualità dello streaming?
La decisione viene presa dal sistema di riproduzione utilizzando diversi segnali, non una singola regola universale. La velocità recente dei download è importante, ma anche il livello del buffer, il tempo necessario per scaricare i segmenti, le capacità del dispositivo, il contenuto selezionato e la logica del player possono influire sulla decisione.
Questo significa che due persone con lo stesso piano Internet pubblicizzato possono talvolta ricevere una qualità di riproduzione diversa. Le loro condizioni di rete effettive, i dispositivi, gli ambienti Wi-Fi e le situazioni di riproduzione potrebbero non essere identici.
Lo streaming adattivo non garantisce inoltre che la qualità aumenti sempre quando diventa disponibile una maggiore larghezza di banda. Il servizio potrebbe avere un numero limitato di rappresentazioni e il player potrebbe deliberatamente rimanere a un livello inferiore per ridurre il rischio di una futura interruzione.
Per maggiori informazioni sull’aspetto legato alla rete durante la riproduzione, consulta la nostra guida su quale velocità Internet serve per lo streaming.
Lo streaming a bitrate adattivo significa sempre una qualità inferiore?
No. Lo scopo è offrire al player diverse possibilità, così da bilanciare qualità e affidabilità della riproduzione. Quando le condizioni supportano una rappresentazione superiore, il player può passare a un livello più alto. Quando le condizioni diventano meno favorevoli, può passare a un livello inferiore.
Il punto importante è che lo streaming adattivo non è semplicemente un sistema per ridurre la qualità. È un metodo per adattare la distribuzione dei contenuti alle condizioni di riproduzione che cambiano.
Perché a volte noti un cambiamento nella qualità?
Un cambiamento di qualità può essere visibile quando il player passa tra rappresentazioni con risoluzione o bitrate sensibilmente diversi. Potresti vedere un’immagine poco definita diventare più nitida oppure notare una temporanea riduzione dei dettagli durante un periodo di connettività più debole.
Il passaggio non indica necessariamente che qualcosa non funzioni. In molti casi, è il sistema che risponde alle condizioni attuali per consentire alla riproduzione di continuare.
Se stai cercando di risolvere un problema di qualità dell’immagine, la nostra guida su perché la qualità del video in streaming può essere scarsa tratta altre possibili cause, tra cui connessione, dispositivo, display e impostazioni di riproduzione.
Streaming adattivo e buffering sono correlati, ma diversi
Lo streaming a bitrate adattivo e il buffering risolvono aspetti diversi del problema della riproduzione. Lo streaming adattivo modifica la rappresentazione richiesta dal player. Il buffering riguarda invece i contenuti multimediali già scaricati e disponibili prima del punto di riproduzione corrente.
Se il player rileva che la connessione non può sostenere in modo affidabile la rappresentazione attuale, può passare a un bitrate inferiore prima che il buffer si esaurisca. Questo può contribuire a ridurre il rischio di un’interruzione della riproduzione.
Tuttavia, lo streaming adattivo non può eliminare ogni problema di buffering. Una connessione può essere troppo lenta, instabile, congestionata o interrotta. Anche un servizio può avere problemi di distribuzione. Se il player non riesce a ottenere i contenuti abbastanza rapidamente neppure con una rappresentazione a bitrate inferiore, la riproduzione può comunque interrompersi.
La nostra guida alla risoluzione dei problemi spiega più dettagliatamente perché lo streaming continua a eseguire il buffering.
HLS e MPEG-DASH
HLS
HTTP Live Streaming, o HLS, utilizza playlist per descrivere i contenuti multimediali e può fornire più Variant Stream per la stessa presentazione. Una Master Playlist può identificare queste varianti e ogni variante può rimandare a una Media Playlist contenente i relativi segmenti multimediali.
La specifica HLS descrive i Variant Stream come versioni diverse dello stesso contenuto e indica che i client dovrebbero passare da uno all’altro per adattarsi alle condizioni della rete.
Puoi leggere la specifica tecnica completa in RFC 8216: HTTP Live Streaming.
MPEG-DASH
MPEG-DASH, o Dynamic Adaptive Streaming over HTTP, utilizza un manifest MPD per descrivere le rappresentazioni multimediali disponibili. Un client può utilizzare queste informazioni per richiedere rappresentazioni diverse durante la riproduzione.
MDN descrive DASH come un protocollo di streaming adattivo in grado di passare tra diversi bitrate in base alle prestazioni della rete. DASH utilizza comunemente la distribuzione tramite HTTP e può funzionare con server web e CDN convenzionali.
Per una spiegazione tecnica pratica delle sorgenti multimediali DASH e HLS, consulta la guida MDN allo streaming adattivo.
Entrambi gli approcci supportano lo stesso concetto generale: preparare più versioni, descriverle al client, dividere i contenuti multimediali in segmenti e consentire al player di scegliere i segmenti appropriati durante la riproduzione.
Lo streaming adattivo funziona solo per i video in diretta?
No. Lo streaming adattivo può essere utilizzato sia per i video in diretta sia per i contenuti on demand. La riproduzione in diretta trae vantaggio dalla possibilità di reagire alle variazioni delle condizioni di rete mentre l’evento viene ancora trasmesso, ma anche i servizi on demand possono utilizzare lo stesso approccio generale.
Per i contenuti on demand, le rappresentazioni disponibili possono essere preparate in anticipo. Il player può quindi richiedere i segmenti appropriati mentre lo spettatore guarda il contenuto.
Che cosa succede quando la connessione peggiora improvvisamente?
Quando le prestazioni della rete diminuiscono, il player può scegliere una rappresentazione inferiore per i segmenti successivi. La risposta esatta dipende dal player, dalle rappresentazioni disponibili e dalla quantità di contenuti già presenti nel buffer.
Se il calo è breve, il buffer esistente può fornire tempo sufficiente affinché le condizioni migliorino. Se il problema continua, il player potrebbe dover ridurre ulteriormente la qualità. Se la larghezza di banda disponibile diventa insufficiente persino per la rappresentazione più bassa, la riproduzione può alla fine interrompersi.
Per questo motivo, lo streaming adattivo può ridurre l’effetto delle variazioni della larghezza di banda, ma non può creare una larghezza di banda che la connessione non possiede.
Che cosa non può risolvere lo streaming a bitrate adattivo
Capire che cos’è lo streaming a bitrate adattivo significa anche comprenderne i limiti. Non può riparare una connessione di rete danneggiata, sostituire la larghezza di banda mancante, correggere un’applicazione di streaming non funzionante o rendere compatibile con un dispositivo un formato video non supportato.
Non può inoltre garantire una determinata risoluzione. La qualità finale della riproduzione dipende dalle rappresentazioni offerte dal servizio, dal dispositivo e dal display, dalla connessione, dal player e da altre condizioni tecniche.
Se un servizio non fornisce una rappresentazione 4K per un determinato titolo, lo streaming adattivo non può creare un vero 4K partendo da una sorgente di qualità inferiore. Allo stesso modo, se un dispositivo non è in grado di decodificare o visualizzare un determinato formato, il player potrebbe dover utilizzare un’altra opzione disponibile.
Per maggiori informazioni sui requisiti e sulla riproduzione in 4K, consulta la nostra guida su che cos’è lo streaming 4K.
Un semplice esempio reale
Immagina di iniziare a guardare un video su un laptop collegato tramite Wi-Fi. All’inizio, la rete funziona bene, quindi il player seleziona una rappresentazione con bitrate più elevato.
Dopo alcuni minuti, un altro dispositivo inizia a utilizzare intensamente la stessa connessione. La larghezza di banda disponibile per il laptop diminuisce. Invece di continuare a richiedere gli stessi segmenti ad alto bitrate e rischiare un’interruzione, il player può richiedere una rappresentazione inferiore.
Successivamente, l’altro dispositivo smette di utilizzare la rete. Le condizioni migliorano e il player può tornare verso una rappresentazione di qualità superiore.
Questo esempio mostra perché lo streaming a bitrate adattivo non consiste semplicemente nello scegliere una qualità video una sola volta. La parte importante è che il player può prendere nuove decisioni quando cambiano le condizioni di riproduzione.
Perché i servizi di streaming lo utilizzano
Il motivo principale per cui i servizi utilizzano lo streaming adattivo è supportare una riproduzione affidabile in un’ampia gamma di condizioni di rete e dispositivi. Gli spettatori possono guardare contenuti utilizzando connessioni Internet, luoghi, dispositivi e dimensioni dello schermo differenti.
Preparare più rappresentazioni offre al sistema di riproduzione un numero maggiore di possibilità. Un utente con una connessione potente può ricevere una versione con bitrate più elevato, mentre un altro utente con condizioni meno favorevoli può ricevere una versione con bitrate inferiore, più facile da distribuire in modo costante.
Questo approccio è utile anche perché i contenuti multimediali possono essere distribuiti tramite infrastrutture HTTP e CDN comuni. MDN osserva che sia HLS sia MPEG-DASH organizzano i contenuti multimediali in segmenti e utilizzano strutture basate su playlist o manifest per descrivere i flussi disponibili.
Domande frequenti
Lo streaming a bitrate adattivo è la stessa cosa del buffering?
No. Lo streaming adattivo riguarda la selezione tra le rappresentazioni multimediali disponibili. Il buffering riguarda i contenuti già scaricati in anticipo rispetto alla riproduzione. I due aspetti interagiscono perché il player può cambiare rappresentazione per aiutare a proteggere il buffer.
Lo streaming adattivo riduce sempre la qualità video?
No. Il player può passare a una rappresentazione superiore quando le condizioni lo consentono. Può anche passare a una rappresentazione inferiore quando le condizioni diventano meno favorevoli.
Lo streaming adattivo richiede una connessione Internet veloce?
Richiede una larghezza di banda disponibile sufficiente per distribuire la rappresentazione selezionata. Lo streaming adattivo offre al player diverse possibilità, ma non può superare i limiti di una connessione che rimane costantemente troppo lenta o instabile rispetto alle rappresentazioni disponibili.
Lo streaming adattivo può funzionare tramite Wi-Fi?
Sì. Il Wi-Fi è semplicemente uno dei modi in cui il dispositivo può collegarsi alla rete. Le variazioni nelle prestazioni del Wi-Fi possono influire sulla rappresentazione selezionata dal player.
HLS è adattivo?
Sì. HLS supporta più Variant Stream e consente ai client di passare da uno all’altro in base alle condizioni della rete.
MPEG-DASH è adattivo?
Sì. DASH è progettato specificamente per la distribuzione adattiva e può passare tra diversi bitrate in base alle prestazioni della rete.
Il punto principale
Che cos’è lo streaming a bitrate adattivo? In termini semplici, è un metodo per distribuire contenuti multimediali in più versioni, consentendo al player di adattare la qualità richiesta quando cambiano le condizioni di riproduzione.
La parte importante non consiste soltanto nell’avere diversi livelli di qualità. Il sistema necessita anche di contenuti multimediali segmentati, di una playlist o di un manifest che descriva le opzioni disponibili e di una logica di riproduzione in grado di selezionarle.
Quando questi elementi lavorano insieme, un player di streaming può rispondere alle variazioni delle condizioni di rete senza richiedere allo spettatore di riavviare manualmente il video o scegliere un nuovo file ogni volta che le condizioni cambiano.
