Einführung in HLS: Das A und O des modernen Video-Streaming & -Hosting

Grundlagen: Was ist HLS?

HTTP Live Streaming (HLS) ist ein Streaming-Protokoll, das vor allem für seine Anpassungsfähigkeit und breite Unterstützung bekannt ist. Es wurde von Apple eingeführt und dient der segmentierten Übertragung von Videoinhalten über das Internet. Mittlerweile wird es von allen Plattformen und Geräten unterstützt und hat sich zu einem beliebten Standard entwickelt.

Im Kern werden die Inhalte in kleinere Dateisegmente aufgeteilt, die eine adaptive Bitratenanpassung ermöglichen. Das bedeutet, dass die Videoqualität dynamisch an die Bandbreite des Zuschauers angepasst wird, um ein möglichst unterbrechungsfreies Videostreaming zu gewährleisten.

Klingt zu technisch?

Kennen Sie das, wenn Sie einen Film anschauen und die Qualität in den ersten Sekunden etwas schlechter ist? Dies ist ein anschauliches Beispiel. Anstatt euch auf das Video warten zu lassen, startet es direkt und die Qualität verbessert sich schnell. Wenn ihr euch einen Film anseht, würdet ihr wahrscheinlich eine Weile warten, aber auf Webseiten ist das normalerweise nicht der Fall. Wenn euer Video länger lädt oder während des Abspielens abbricht, sind die Besucher weg.

Wie funktioniert HLS?

Der HLS-Streaming-Prozess lässt sich in vier grundlegende Schritte unterteilen, wenn ihr einen professionellen Anbieter nutzt:

• Ausgangspunkt ist das Originalvideo. Dieses wird in der bestmöglichen Qualität hochgeladen. Dabei spielt es keine Rolle, welches Format ihr habt. Die Qualität muss nicht reduziert werden. Mehrere GB sind kein Problem.

• Encoding / Kodierung: Zuerst wird euer Originalvideo in verschiedene Formate und Auflösungen kodiert. Fürs Internet ist das in der Regel einmal ein 4K-Video (1080p) und dann verschiedene kleinere Versionen (z.B. 720p bis 240p). Jeder, der schon einmal ein Video komprimiert hat, weiß: Das dauert. Wenn man das mehrmals pro Video machen muss, summiert sich das. Deshalb macht das ein Encoding-Server. Die verschiedenen Versionen sind entscheidend für das adaptive Streaming, das den Zuschauern je nach ihrer Internetverbindung die bestmögliche Videoqualität bietet.
• Segmentierung: Die einzelnen Videos werden in kleinere Segmente aufgeteilt, die in der Regel zwischen 2 und 10 Sekunden lang sind. Diese Segmente werden in einem Transportstream-Format (= .ts-Dateien) gespeichert, das ein schnelles Laden und effizientes Puffern ermöglicht. Je nach Länge des Videos können mehrere hundert oder tausend Dateien zusammenkommen.
• Playlist-Erstellung: Es wird eine .M3U8-Playlist-Datei erstellt, die als "Index" für alle Videosegmente dient. Diese Datei teilt dem Player mit, welche Segmente heruntergeladen und in welcher Reihenfolge sie abgespielt werden sollen. In der Regel unterscheidet man zwischen einer Master-Playlist, die Informationen über die verschiedenen Qualitäten enthält, und einzelnen .m3u8-Dateien für jede Qualität.
• Streaming: Wenn ein*e Nutzer*in ein Video abrufen möchte, lädt das Gerät zuerst die M3U8-Playlist und beginnt anschließend mit dem Herunterladen und Abspielen der Videosegmente. Je nach verfügbarer Bandbreite kann der Player zwischen verschiedenen Qualitätsstufen wechseln, um eine kontinuierliche Wiedergabe ohne Unterbrechungen zu gewährleisten.

Genau dieser Wechsel wird als "adaptives Streaming" bezeichnet.

Es ist der gesamte Prozess, der eine effiziente und adaptive Übertragung von Videomaterial über das Internet ermöglicht, die sich dynamisch an die Netzwerkbedingungen des Nutzers anpasst.

Vorteile von HLS Streaming

HLS bietet eine Reihe von Vorteilen, die es zu einer bevorzugten Wahl für Content-Anbieter und Zuschauer*innen weltweit machen:

• Universelle Kompatibilität: HLS wird auf einer Vielzahl von Geräten unterstützt, darunter iOS, Android, Windows und Smart TVs. Diese umfassende Kompatibilität stellt sicher, dass Inhalte ein breites Publikum erreichen, ohne auf gerätespezifische Einschränkungen Rücksicht nehmen zu müssen.
• Adaptive Bitrate Streaming: Eines der herausragenden Merkmale von HLS ist die Fähigkeit, die Videoqualität in Echtzeit anzupassen. Dies minimiert Pufferzeiten und erhöht die Zufriedenheit der Zuschauer*innen. Man kann sich vorstellen, dass die Netzverbindung z.B. im Zug schwankt, aber das kann auch zu Hause passieren. In der Regel merkt man so etwas nicht, wenn man eine Webseite besucht, nur bei Videos wird es zum Problem, weil die Datenmenge deutlich höher ist.
• Skalierbarkeit: HLS ist in der Lage, große Streams zu verarbeiten, was es sowohl für große Live-Veranstaltungen als auch für kleine Websites mit wenigen Videos geeignet macht.
• Sicherheitsfunktionen: HLS unterstützt Verschlüsselung und Digital Rights Management (DRM), um Inhalte vor unbefugtem Zugriff zu schützen. Man merkt es ganz einfach: Wenn man mit der rechten Maustaste klickt, kann man eine MP4-Datei einfach herunterladen, einen HLS-Stream nicht. HLS ist sicherer, aber es gibt keinen 100%igen Schutz.

Herausforderungen von HLS Streaming

Trotz der vielen Vorteile von HLS gibt es auch einige Herausforderungen.

• Aufwand für kleine und mittlere Unternehmen: Das alles zu realisieren ist Arbeit. Kleinere Unternehmen beauftragen daher oft Spezialisten wie Ignite, die sich um das gesamte Encoding und die Bereitstellung der Videos kümmern. Eigene Streaming- und Encoding-Server werden in der Regel nicht eingerichtet.
• Komplexität der Verwaltung: Die Verwaltung verschiedener Bitraten und Auflösungen kann das Broadcasting-Setup komplizieren und erfordert fortgeschrittene Management-Tools und Fachwissen.

MP4 wird auch gestreamt? Was ist der Unterschied?

Stimmt. MP4-Dateien werden nicht immer sofort vollständig geladen. Sie werden zwischengespeichert ("gepuffert") und dann abgespielt.

Der größte Unterschied ist das "adaptive Streaming". Während MP4-Dateien in der Regel mit einer festen Qualität ausgeliefert werden, passt HLS die Videoqualität dynamisch an die Netzwerkbedingungen des Nutzers an, was zu einer effizienteren Nutzung der Bandbreite und einer insgesamt besseren Videoqualität führt.

Beispiel: Wenn man ein paar Minuten Video in guter Qualität auf seine Website stellt, kann das schnell 50-100 MB erreichen. Das ist ein Problem, wenn die Besucher*innen keine konstante und gute Qualität haben. Dann läuft der Puffer leer und das Video stoppt.

Das Problem potenziert sich, wenn ihr mehrere Videos auf einer Seite habt, die vielleicht sogar automatisch starten.

Fazit: Aktuell sind HLS-Stream das beste Format für Videos im Web 

HTTP-Live-Streaming (HLS) hat die Art und Weise, wie wir Videoinhalte konsumieren, grundlegend verändert und bietet eine zuverlässige, skalierbare und benutzerfreundliche Lösung für Rundfunkveranstalter und Content-Ersteller. Angesichts der anhaltenden Nachfrage nach qualitativ hochwertigen Videos wird HLS auch in Zukunft eine Schlüsseltechnologie in der digitalen Content-Landschaft sein, die es Content-Erstellern ermöglicht, ihre Zielgruppen weltweit effektiv zu erreichen. Es lohnt sich also, in HLS-Stream zu investieren.

Wie Ignite euch die HLS-Streams bereitstellt

Alles, was ihr oben gelesen habt, passiert bei uns automatisch.

Ihr ladet ein Video hoch und bekommt die HLS-Streams. Diese könnt ihr entweder direkt mit unserem Videoplayer einfach per Copy&Paste auf der Webseite einbinden oder eure eigene Technologie verwenden.

Im Ignite Backend sieht das dann so aus:

Es gibt die .m3u8 Master-Playlist, aber auch fünf verschiedene Versionen: 1080p, 720p, 540p, 320p und 240p. Die kleinen HLS-Streams werden verwendet, um Traffic zu sparen und z.B. nur ein kleines Autoplay-Video hinter einer Kachel auf einer Webseite zu haben.

Für unsere Enterprise-Kunden ist es möglich, eigene Versionen zu definieren, die sich sowohl in der Größe als auch in der Qualität der Komprimierung unterscheiden. So kann der Traffic weiter optimiert werden.

Wenn ihr dennoch eine Mp4-Datei verwenden wollt, bekommt ihr auch dafür die oben genannten Qualitäten.

Für den Zugriff müsst ihr nicht zwingend auf unsere Webseite gehen, bei einer Integration in ein CMS geschieht dies in der Regel automatisch über die "API".