La vidéo : comment ça marche ?

Devenez un expert : bientôt vous saurez comment marche la vidéo ! Cet article vous permettra de comprendre en 10 mn. Pas de panique, si l’explication semble longue, il y a des schémas et des résumés…

Journal du Net – 20/06/2023

La route des données

Afin de transporter les données dans les réseaux, on utilise les protocoles TCP et UDP :

– TCP (Transfert Control Protocol) créé en 1973, est le plus utilisé. Ce standard Web transfère les informations entre les postes clients et les serveurs. Universel, TCP s’accompagne de mécanismes de détection d’erreurs de transmission.

– UDP (User Datagram Protocol) un peu plus récent (1980) transfère les données avec un petit plus… Dans chaque paquet de données est indiqué l’adresse des deux parties (poste client et serveur). Il est plus direct et rapide, mais moins tolérant aux erreurs réseau.

En bref, TCP est plus lent et plus fiable, UDP est plus rapide mais sans correction d’erreur.

Le transport vidéo

Il existe utilise plusieurs méthodes de transport vidéo qui tirent parti de TCP et UDP :

– L’Unicast est utilisé sur internet. Il diffuse un jeu de données à chaque internaute (pour 1.000 internautes, la donnée est distribuée 1.000 fois.

– Le Multicast est utilisé en réseau local pour les directs. Il envoie une seule donnée à tous les utilisateurs, via un système de routage intelligent.

– Le Peer to Peer est souvent utilisé en visio. il utilise les postes des utilisateurs comme des serveurs vidéo (de préférence en UDP).

En bref, faisons une analogie avec l’automobile : Unicast est le véhicule individuel, Multicast le transport collectif (un bus de données pour tous), Peer to Peer la voiture partagée. C’est ainsi que la vidéo marche !

Les usages vidéo

Il existe plusieurs usages de la vidéo :

– La vidéo professionnelle, qui transmet la source vidéo vers un service de diffusion. C’est le transport primaire (aussi utilisé pour visualiser une vidéo surveillance).

– La vidéo grand public, qui diffuse la vidéo à travers un réseau de serveurs ou CDN (Content Delivery Network) adapté aux fortes audiences.

– La visio, qui crée des échanges vidéo en temps réel pour un petit groupe d’usagers.

Chaque usage utilise des procédés techniques adaptés.

La vidéo professionnelle

L’objectif est de disposer d’un outil pour diffuser un flux vidéo en direct, généralement destiné à un serveur de diffusion. Plusieurs procédés sont utilisés, selon l’usage :

– MPEG TS (MPEG Transport Stream) crée des vidéos peu compressées pour les DVD, Bue Ray et fichiers lus localement. C’est un standard du Web initié en 1995.

– NDI (Network Device Interface) diffuse la vidéo peu compressée (100 Mb/s) en réseau local, comme une rallonge reliant les éléments (caméra, régie) d’une infrastructure vidéo.

– SRT (Secure Reliable Transport) transmet la vidéo en mode compressé sur le Web avec un faible délai (120 millisecondes) et une correction d’erreur.

– RTMP (Real Time Transfert Protocol) créé par Adobe transmet la vidéo en mode compressé sur le Web avec un faible délai, vers un serveur de diffusion.

– RTSP (Real Time Streaming Protocol) basé sur RTP a été créé en 1996 par RealNetworks est souvent utilisé pour la vidéo surveillance.

Nous reportons ci-dessous les procédés professionnels avec leur usage courant, protocole, latence et compression (données moyennes).

En général, les usages vidéo professionnels ciblent un usage restreint. Pour précision, MPEG TS est aussi utilisé pour la diffusion publique (voir partie suivante).

La vidéo grand public

Pour la diffusion grand public, on parle de la technologie STREAMING qui consiste à envoyer des paquets audio-vidéo en continu.

Ces paquets sont compressés par un procédé d’encodage ou CODEC dont le format le plus utilisé sur internet est le format vidéo MPEG 4

Mais comme la bande passante varie souvent selon plusieurs paramètres (qualité de connexion, nombre d’usagers, capacité serveur), il convient de disposer de solutions qui s’adaptent dynamiquement.

Ces solutions nommées ADAPTIVE BITRATE (ABR) diffusent plusieurs débits vidéo afin de délivrer, en temps réel, la meilleure qualité possible.

– HLS (HTTP Live Stream) créé par Apple en 2009 diffuse les vidéos MP4. Il traverse les pares-feux (intranet) et s’adapte aux réseaux instables (internet, wifi, mobile).

– DASH (Dynamic Stream Adaptative Http) initié par HP en 2006, diffuse les vidéo MP4, HEVC, VP8 et VP9. Mais ne supporte pas iOS (portables d’Apple) ni Apple TV.

– CMAF (Commun Media Application Format) initié par Apple et Microsoft supporte tous les Codecs mais tarde à s’affirmer, d’autres sont délaissés (HDS Adobe, MSS Microsoft).

Comparons la compatibilité et l’utilisation de ces solutions :

CMAF reste encore souvent expérimental et n’est pas compatible avec les versions inférieures à iOS 10.0 selon Apple.

HLS est le protocole le plus diffusé. Il utilise le transport de MPEG TS pour des vidéos MP4 configurables à latence réduite (5-10 secondes).

Nous indiquons les modes de transport vidéo et leur latence :

La protection vidéo

Pour un usage professionnel, les entreprises sécurisent leurs contenus par un système d’accès qui permet de vérifier l’identité du visiteur et l’autoriser à accéder à des contenus spécifiques :

– Authentification SSO (Adfs, Ldap, Saml, Shibboleth, Wsf)
– Vérification d’identité (Azure AD, Oauth 2.0, Open ID, Saml 2.0)

En complément, la plateforme vidéo doit protéger les contenus avec plusieurs procédés :

– Token : la vidéo est accessible via un lien crypté unique,
– Referrer : la vidéo est accessible via une URL de lecture spécifique,
– Encryption : la vidéo est cryptée, empêchant une copie locale valide,
– Watermarking : la vidéo comprend un système d’identification invisible,
– Geo-restriction : la vidéo n’est accessible que dans certains pays,
– DRM : le fichier vidéo contient une condition de lecture.

A propos du DRM (Digital Right Protection), toutes les solutions ne sont pas universelles.

DRM est utilisé pour le cinéma en ligne. Pour les usages professionnels, la protection repose sur les méthodes d’accès (SSO) et les mesures de protection de la plateforme vidéo. Vous trouverez plus d’infos ici.

Les meetings visio

Pour les réunions visio, la méthode est différente : le principe est de relier les postes entre eux. Chaque poste reçoit et envoie la vidéo grâce au standard WebRTC (Web RealTime Communication) initié par Google en 2010 (18) et utilisé mondialement, à travers trois méthodes d’échange :

– SFU (Select Forwarding Unit) partage les flux entre participants sur le modèle de N² flux, ce qui pour 5 usagers utilise 25 flux. Ce procédé est adapté aux petites réunions (5 à 10 pers).

– MCU (Multipoint Control Unit) partage les flux entre sur le modèle de N+N flux, ce qui pour 10 usagers utilise 20 flux. Ce procédé est adapté aux grandes réunions (1 à 200 pers).

– Peer to Peer (P2P) partage les flux entre participants, sans exploiter un serveur central (contrairement à SFU et MCU).

La plupart des solutions de meeting visio utilisent SFU. Elle permettent aussi d’échanger des données (fichiers) et interagir (question, sondage). Quelques unes vont plus loin :

– Choix de la source vidéo (encodeur externe ou webcam)
– Diffusion en streaming (à des milliers de personnes)
– Archivage automatique sur un portail sécurisé (20)

Toutes ces solutions ne sont pas égales sur la sécurité des échanges et contenus. Cela est essentiel car les solutions visio utilisent en général un serveur externe, ce qui représente malgré tout un risque.

A retenir

En résumé, pour vos diners en ville, retenez l’essentiel :

– Le streaming est souvent diffusé en HLS (débit adaptatif) en MP4
– La visio est souvent au standard SFU (UDP par défaut) en MP4
– Les vidéos peuvent être sécurisées (protection accès et contenus)
– Un système visio / vidéo peut être intégré en interne (intranet)
– On peut diffuser en visio et en streaming avec quelques offres

Vous savez le principal !

Générique de fin

Cet article résume les principaux ressorts de la vidéo. Pour rester digest, il ne comprend pas les formats vidéo que vous pourrez retrouver ici.

Nous croyons en l’usage intelligent de la vidéo et avons le sens du détail.
N’hésitez pas à nous contacter !