📺 HLS

안녕하세요 Ruel입니다.

이전 프로젝트 진행 시 영상 재생을 하는 서비스를 개발하는데

무려 앱 사용시 데이터 사용량이 유튜브이 3~5배....

머선 일이고 이게....

그래서 분명 다른 방법이 있을 것이다 하면서 알아보게 된

HLS

 

시작해 봅시다 

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HLS란 무엇일까?

HLS(HTTP Live Streaming)는 Apple이 개발한 스트리밍 프로토콜로, 인터넷을 통해 비디오와 오디오 콘텐츠를 실시간으로 전송하는 방식이에요.

주로 iOS와 macOS 환경에서 많이 사용되고, 네트워크 상태에 따라 비디오 품질을 동적으로 조정할 수 있는 적응형 스트리밍을 제공합니다.

간단히 말해, HLS는 인터넷 속도가 느려도 영상이 끊기지 않도록 도와주는 기술입니다.

 

넘나 좋은 거 끊김 없는 스트리밍이라니! 

 

HLS 작동 원리

1. 콘텐츠 준비:

• 원본 비디오를 작은 조각(세그먼트)으로 분할해요. 보통 2초에서 10초 정도로 나눠요.
  이건 마치 피자를 한 입 크기로 잘라서 나눠주는 것과 같아요.
• 각각의 세그먼트를 서로 다른 비트레이트로 인코딩해요.
  이렇게 하면 네트워크 상태에 맞춰 최적의 품질을 제공할 수 있어요.

2. 플레이리스트 생성:

• 세그먼트의 URL을 포함한 M3U8 파일을 생성해요.
  이 파일은 각 세그먼트의 위치와 비트레이트 정보를 담고 있어요.
  마치 우리가 가야 할 길을 표시해 주는 지도 같은 거죠.
• 마스터 플레이리스트는 여러 미디어 플레이리스트를 참조하여, 클라이언트가 네트워크 상태에 따라 적절한 비트레이트의 스트림을 선택할 수 있게 해 줘요.

3. 전송 및 재생:

• 클라이언트는 마스터 플레이리스트를 요청하고, 네트워크 상태에 따라 적절한 비트레이트의 미디어 플레이리스트를 선택합니다.
• 이후 클라이언트는 미디어 플레이리스트에 명시된 세그먼트를 순차적으로 다운로드하고 재생합니다.
  마치 내가 좋아하는 드라마를 한 편씩 다운로드하여서 보는 것과 같아요!

HLS의 구성 요소

• 미디어 파일: 분할된 비디오 세그먼트 파일이에요. 보통 MPEG-TS 형식을 사용하죠.
• 플레이리스트 파일(M3U8): 세그먼트 파일의 URL을 포함한 텍스트 파일입니다.
• 마스터 플레이리스트: 여러 미디어 플레이리스트를 참조하는 최상위 플레이리스트입니다.
• 미디어 플레이리스트: 특정 비트레이트의 세그먼트 파일을 나열한 플레이리스트입니다.
• HLS 서버: 플레이리스트와 미디어 파일을 호스팅 하는 서버입니다.

HLS의 장점

• 적응형 스트리밍: 네트워크 상태에 따라 자동으로 비트레이트를 조절하여 최적의 스트리밍 품질을 유지해요.
• HTTP 기반 전송: HLS는 표준 HTTP를 사용하여 콘텐츠를 전송하므로, 방화벽이나 프록시를 쉽게 통과할 수 있어요.
• 광범위한 호환성: 다양한 기기와 플랫폼에서 지원되며, 특히 iOS와 macOS에서 최적화되어 있어요.
• 확장성: CDN(Content Delivery Network)을 활용하여 전 세계적으로 안정적인 서비스를 제공할 수 있어요.
• 보안: HTTPS를 통한 안전한 전송과 DRM(Digital Rights Management) 기술을 통한 콘텐츠 보호가 가능해요.

HLS의 단점

• 지연 시간: 세그먼트 전송 특성상 다른 스트리밍 프로토콜에 비해 지연 시간이 길어질 수 있어요. 보통 10초에서 30초 정도의 지연이 발생할 수 있다고 합니다. 친구랑 라이브로 같이 보는데 내가 10초나 뒤쳐진다면? 조금 답답할 수 있겠죠?
• 비교적 높은 복잡도: 다중 비트레이트 인코딩과 세그먼트 분할 등의 추가적인 준비 작업이 필요해요.
• 플레이어 호환성: 일부 오래된 브라우저나 비지원 디바이스에서는 HLS 재생이 어려울 수 있어요.

HLS 활용 사례

• 라이브 스트리밍: 실시간 이벤트, 스포츠 경기, 뉴스 방송 등에서 사용됩니다. HLS의 적응형 스트리밍 덕분에 네트워크 상태에 맞춰 끊김 없는 재생이 가능해요.
• VOD(주문형 비디오): 영화, 드라마, 교육 콘텐츠 등에서 사용됩니다.
• 교육 및 회의: 온라인 강의, 화상 회의 등에서도 HLS를 사용하여 안정적인 스트리밍 서비스를 제공해요.
• 게임 스트리밍: 게임 플레이를 실시간으로 스트리밍 하는 서비스에서도 HLS가 널리 사용됩니다.

HLS와 다른 스트리밍 프로토콜 비교

• HLS vs. RTMP:
  • HLS: HTTP 기반으로 방화벽 통과가 용이하며, 적응형 스트리밍을 지원합니다. 다만, 지연 시간이 길 수 있어요.
  • RTMP: 낮은 지연 시간을 제공하지만, RTMP 전용 서버가 필요하며, 방화벽을 통과하기 어려울 수 있어요.
• HLS vs. DASH:
  • HLS: Apple 기기에서 최적화되어 있고, HTTP 기반 전송을 사용합니다.
  • DASH: HLS와 유사한 적응형 스트리밍 프로토콜로, 다양한 기기와 플랫폼에서 지원되며, HLS에 비해 표준화가 더 잘 되어 있어요.

HLS 구현 방법

• 비디오 인코딩:
  • 원본 비디오를 여러 비트레이트로 인코딩합니다. FFmpeg와 같은 도구를 사용할 수 있어요.

ffmpeg -i input.mp4 -codec: copy -start_number 0 -hls_time 10 -hls_list_size 0 -f hls index.m3u8

 

• 세그먼트 분할:
  • 인코딩 된 비디오를 일정한 길이의 세그먼트로 분할합니다.
    위 명령어에서 hls_time 옵션을 사용하여 세그먼트 길이를 지정할 수 있어요.
• 플레이리스트 생성:
  • 세그먼트 파일의 URL을 포함한 M3U8 파일을 생성합니다. FFmpeg를 사용하면 자동으로 생성할 수 있어요.

 

• 서버 설정:
  • 웹 서버에 플레이리스트와 세그먼트 파일을 호스팅 합니다. Apache나 Nginx 같은 웹 서버를 사용할 수 있어요.
• 클라이언트 재생:
  • HLS 플레이어를 사용하여 스트리밍 콘텐츠를 재생합니다. HTML5 비디오 태그를 사용하거나, HLS.js 같은 라이브러리를 활용할 수 있어요.

 

<video controls>
  <source src="index.m3u8" type="application/vnd.apple.mpegurl">
</video>

 

HLS 관련 도구 및 라이브러리

• FFmpeg: 비디오 인코딩 및 세그먼트 분할 도구로, HLS 스트리밍 준비에 널리 사용돼요.
• HLS.js: JavaScript 기반 HLS 클라이언트 라이브러리로, HTML5 환경에서 HLS 스트림을 재생할 수 있어요.
• Video.js: HTML5 비디오 플레이어로, HLS.js 플러그인을 통해 HLS 스트리밍을 지원해요.
• Wowza Streaming Engine: 전문적인 스트리밍 서버 솔루션으로, HLS를 포함한 다양한 스트리밍 프로토콜을 지원해요.
• Nginx with RTMP module: Nginx 웹 서버에 RTMP 모듈을 추가하여 HLS 스트리밍을 지원할 수 있어요.

 

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이렇게 HLS에 대해 알아보았습니다.

프로젝트에서 데이터 사용량 문제(유튜브보다 데이터 사용량이 약 3~5배가량 많이 나오는 문제)를 해결하기 위해 HLS 방식을 고려하게 되었습니다.

전체적인 내용을 모두 알 수는 없었지만, 적응형 스트리밍의 장점이 저희 프로젝트에 적합하다는 판단이 들었어요.

이를 기반으로 서버팀과 적용에 대해 논의가 필요할 것 같습니다.

 

읽어주셔서 감사합니다!

잘못된 부분 혹은 새롭게 알려주실 부분 있으시면 언제든지 댓글 남겨주세요.💬

감사합니다. 🙇🏻‍♂️

 

그럼 다음에 또 만나요! 😊