Terme du glossaire

Protocoles de diffusion vidéo

Qu'est-ce qu'un protocole de diffusion ?

Un protocole de diffusion est un ensemble de règles et de méthodes qui définissent la manière dont les fichiers audio, vidéo ou autres fichiers multimédias sont distribués en temps réel sur Internet.

Au lieu de télécharger l'intégralité du fichier avant la lecture (ce qui est très long), les protocoles de diffusion divisent le contenu en petits segments et les envoient séquentiellement. Ainsi, la lecture commence presque instantanément pendant que les autres segments continuent de se charger.

À retenir : l'objectif des protocoles de diffusion est d'assurer une diffusion fluide des médias, en s'adaptant aux différents appareils, réseaux et conditions de bande passante.

En bref, les protocoles de diffusion sont comme des « règles de distribution » qui garantissent que les vidéos, la musique ou les diffusions en direct parviennent aux utilisateurs rapidement, sans interruption et avec la meilleure qualité possible.

Types de protocoles de diffusion vidéo

1. Protocoles de diffusion adaptatifs basés sur HTTP (les plus courants aujourd'hui)

Ces protocoles diffusent la vidéo via HTTP standard en la divisant en petits segments et en permettant au lecteur de basculer entre différents niveaux de qualité en fonction de la vitesse du réseau. Ils sont optimisés pour l'évolutivité et la compatibilité avec les infrastructures web (CDN, caches, navigateurs).

Exemples :

• HLS (HTTP Live Streaming) - Protocole largement utilisé par Apple.

• MPEG-DASH - Standard ouvert compatible avec de nombreuses plateformes.

Objectif :

Ces protocoles ont rendu possible la diffusion vidéo à grande échelle sans serveurs spécialisés, car ils utilisent l'infrastructure HTTP standard (CDN, caches, serveurs web). Ils sont au cœur de la plupart des plateformes OTT modernes, des bibliothèques de VOD et des services de diffusion en direct.

2. Protocoles temps réel (idéaux pour une faible latence ou la diffusion en direct)

Ces protocoles sont conçus pour envoyer des flux audio et vidéo continus avec un délai minimal, souvent inférieur à une seconde, ce qui les rend idéaux pour les cas d'utilisation interactifs ou critiques en termes de temps. Ils utilisent des méthodes de transport direct (souvent UDP) au lieu de segmenter le contenu comme les protocoles HTTP.

Exemples :

• RTMP (Real-Time Messaging Protocol) - Protocole historique d'Adobe ; Toujours utilisé pour l'ingestion de flux en direct dans les CDN, souvent convertis en HLS/DASH pour la lecture.

• RTSP (Real-Time Streaming Protocol) - utilisé dans les caméras IP et les systèmes de surveillance.

• SRT (Secure Reliable Transport) - plus récent, open source, conçu pour des flux de contribution fiables à faible latence.

• RIST (Reliable Internet Stream Transport) - similaire à SRT, destiné aux flux de diffusion professionnels.

• WebRTC (Web Real-Time Communication) - conçu pour les conversations vidéo en temps réel, les visioconférences et la diffusion en continu à très faible latence.

Objectif :

Les protocoles temps réel minimisent la latence pour une expérience audio et vidéo fluide et interactive. Ils sont conçus pour les situations où chaque seconde compte (appels vidéo, ventes aux enchères en direct, jeux en ligne ou flux de diffusion professionnels). La priorité est donnée à la vitesse et à l'immédiateté, permettant aux spectateurs et aux participants d'interagir en temps réel sans attendre la lecture en mémoire.

3. Protocoles hérités

Les anciens protocoles, autrefois largement utilisés pour la diffusion de vidéos en ligne, reposaient sur des lecteurs personnalisés (Flash, Windows Media Player, etc.) et des serveurs propriétaires, ce qui les rendait moins performants et incompatibles avec l'écosystème web actuel.

Aujourd'hui, ces protocoles sont principalement remplacés par le streaming adaptatif basé sur HTTP.

Exemples :

• MMS (Multimedia Messaging Service) - obsolète, autrefois utilisé par Windows Media Player.

• HDS (HTTP Dynamic Streaming) - solution HTTP d'Adobe, désormais dépréciée.

• Protocoles de streaming P2P - systèmes décentralisés (diffusion en direct via BitTorrent, par exemple).

Objectif :

Les protocoles hérités ont introduit les toutes premières méthodes de diffusion de vidéos en ligne, bien avant l'existence des standards web modernes. Malgré les limitations liées aux plugins et aux lecteurs propriétaires, leur objectif était de démontrer la possibilité de diffuser des vidéos en continu sur Internet plutôt que de les télécharger.

Pourquoi les protocoles hérités sont-ils obsolètes ?

Bien que les protocoles hérités soient désormais obsolètes, ils ont posé les bases des technologies de streaming actuelles. Alors, pourquoi ces protocoles ne sont-ils plus adaptés ?

Tout simplement parce qu'ils ont été conçus pour un environnement Internet plus ancien et ne répondent plus aux exigences du streaming moderne. Analysons cela plus en détail.

1. Compatibilité limitée avec les appareils

La plupart des navigateurs et appareils modernes ne prennent plus en charge les protocoles hérités. Par exemple, Flash (nécessaire pour RTMP) n'est plus pris en charge.

2. Latence élevée et inefficacité

Les protocoles hérités n'ont pas été optimisés pour le streaming à débit adaptatif. Ils diffusent souvent des flux de qualité fixe avec des délais plus importants, ce qui ne correspond pas aux exigences actuelles en matière de faible latence pour les événements en direct et de lecture fluide.

3. Faible évolutivité

Ces protocoles ont été conçus avant que les réseaux de diffusion de contenu (CDN) ne deviennent la norme. Ils ne permettent pas une évolutivité efficace pour des millions de spectateurs sur des infrastructures mondiales.

4. Limitations de sécurité

Les protocoles hérités ne disposent pas du chiffrement moderne ni de l'intégration des DRM, ce qui les rend moins sûrs que le streaming adaptatif basé sur HTTP.

5. Compatibilité avec l'infrastructure moderne

Le secteur s'est tourné vers les protocoles basés sur HTTP (HLS, MPEG-DASH, CMAF) qui fonctionnent parfaitement avec les serveurs web, les couches de cache et les CDN standard. Les protocoles hérités nécessitent des serveurs spécialisés, ce qui augmente les coûts et la complexité.

6. Fin du support fournisseur

Les fournisseurs et les plateformes ont cessé de prendre en charge les protocoles hérités, ce qui signifie que les mises à jour, les correctifs et les optimisations ne sont plus fournis.

Par conséquent, les protocoles hérités sont obsolètes car ils ne peuvent pas répondre aux exigences modernes du streaming : une diffusion adaptative, sécurisée, évolutive et à faible latence sur tous les appareils.

Comparaison des principaux protocoles de streaming vidéo

Quel protocole utiliser ?

• Pour les services OTT généralistes (par exemple, Netflix, Disney+, YouTube), les normes principales sont HLS et MPEG-DASH.

• Pour la contribution en direct, RTMP est encore utilisé pour l'ingestion, tandis que SRT/RIST s'imposent dans les flux de travail professionnels.

• Pour le temps réel et une latence ultra-faible, WebRTC est la solution privilégiée.

• Les protocoles hérités, tels que Smooth Streaming et HDS, sont progressivement abandonnés.

Comment fonctionnent les protocoles de streaming vidéo ?

L'objectif principal des protocoles de streaming vidéo est de définir les règles d'une diffusion vidéo fluide du serveur vers l'appareil du spectateur.

Voici le processus complet étape par étape :

Étape 1 : Préparation

La vidéo est encodée dans un format compressé et souvent créée en plusieurs niveaux de qualité.

Étape 2 : Découpage

Au lieu d'envoyer le fichier entier, la vidéo est découpée en petits segments (ou paquets).

Étape 3 : Diffusion

Le protocole détermine la manière dont ces segments transitent sur Internet :

• Les protocoles HTTP (HLS, MPEG-DASH) les envoient sous forme de petits fichiers via des serveurs web classiques.

• Les protocoles temps réel (WebRTC) les envoient instantanément, image par image, avec une latence très faible.

Étape 4 : Fichier manifeste ou liste de lecture

Les protocoles adaptatifs incluent un fichier de configuration qui indique au lecteur quels segments existent et leur qualité.

Étape 5 : Lecture

Le lecteur vidéo récupère les segments, les met en mémoire pendant quelques secondes, puis les lit dans l'ordre. En cas de variation de la bande passante, il peut basculer vers un segment de qualité supérieure ou inférieure.

Étape 6 : Lecture

Le lecteur décode les segments et affiche une vidéo et un son fluides à l'utilisateur.

En termes simples, les protocoles de diffusion vidéo définissent comment les segments vidéo sont conditionnés, transportés et leur qualité est modifiée afin que les spectateurs bénéficient d'un flux fluide sur n'importe quel appareil.

Les protocoles de streaming vidéo les plus populaires : aperçu rapide

1. HLS (HTTP Live Streaming)

Créé par : Apple

Il s'agit du protocole le plus universel et le plus facile à mettre à l'échelle.

Fonctionnement : La vidéo est divisée en courts segments de 2 à 10 secondes, diffusés via HTTP. Un fichier de liste de lecture (.m3u8) indique au lecteur les segments à récupérer.

Avantages :

• Compatible avec la quasi-totalité des appareils (iOS, Android, navigateurs, téléviseurs).

• Prise en charge du streaming à débit adaptatif (qualité automatiquement ajustée).

• Facile à mettre à l'échelle grâce aux CDN (utilisation de serveurs web standard).

Inconvénient :

• Latence légèrement plus élevée (généralement de 6 à 30 secondes).

Idéal pour : Le streaming en direct et à la demande à grande échelle (YouTube Live, actualités, sports).

2. MPEG-DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)

Créé par : le groupe de normalisation MPEG

Puissant et compatible avec de nombreux codecs, il est idéal pour les services internationaux.

Fonctionnement : Similaire à HLS, mais indépendant d'Apple. Il utilise un fichier manifeste (.mpd) et prend en charge plusieurs codecs (H.264, H.265, VP9, ​​AV1).

Points forts :

• Compatibilité avec de nombreux formats vidéo.

• Largement utilisé sur les téléviseurs connectés et les décodeurs.

• Performant pour les grandes plateformes internationales.

Point faible :

• Non pris en charge nativement par Safari sur iOS (nécessite des outils supplémentaires).

Idéal pour : les plateformes de streaming internationales (Netflix, Amazon Prime).

3. CMAF (Common Media Application Format)

Créé par : Apple et Microsoft

Version unifiée de HLS et DASH à moindre coût.

Fonctionnement : Méthode standardisée d'encapsulation des segments vidéo permettant l'utilisation des mêmes fichiers pour HLS et MPEG-DASH.

Avantages :

• Réduction des coûts de stockage et de bande passante (un seul fichier compatible avec tous les appareils).

• Streaming à faible latence grâce à l'utilisation conjointe de LL-HLS ou LL-DASH.

Inconvénient :

• Nécessite encore l'adoption par les lecteurs et les encodeurs.

Idéal pour : Les services de diffusion multiplateformes exigeant une grande efficacité.

4. RTMP (Real-Time Messaging Protocol)

Créé par : Adobe (pour Flash Player, désormais obsolète).

Ce protocole, désormais ancien, est principalement utilisé pour l'ingestion.

Fonctionnement : Envoi vidéo en flux continu via une connexion TCP persistante.

Avantages :

• Faible latence.

• Toujours largement utilisé pour la contribution (envoi de vidéo en direct d'un encodeur vers un serveur de streaming comme YouTube ou Twitch).

Inconvénient :

• Compatibilité limitée avec la lecture (Flash est obsolète, aucun navigateur ne le prend en charge).

Idéal pour : Intégrer de la vidéo en direct sur une plateforme (avant conversion HLS/DASH).

5. WebRTC (Web Real-Time Communication)

Créé par : Google / Standard Web ouvert

Solution de référence pour une latence ultra-faible et une interactivité en temps réel.

Fonctionnement : Envoi de la vidéo de pair à pair (ou via un serveur) avec un délai extrêmement faible, souvent inférieur à 500 ms.

Points forts :

• Latence ultra-faible.

• Intégré aux navigateurs sans plugin.

• Idéal pour l'interactivité (appels vidéo, jeux, ventes aux enchères en direct).

Point faible :

• Plus difficile à gérer pour des millions de spectateurs comparé à HLS/DASH.

Idéal pour : La communication en temps réel (Zoom, Google Meet, diffusions en direct interactives).

Protocoles de diffusion en continu vs Codecs vs Formats de conteneurs

1. Protocoles de diffusion vidéo

Les protocoles de diffusion en continu définissent les règles de transmission des données vidéo, c'est-à-dire les directives qui déterminent comment les données vidéo transitent du serveur au lecteur.

Exemples : HLS, MPEG-DASH, WebRTC, RTMP.

Rôle : Ils déterminent comment la vidéo est transmise, segmentée et lue sur Internet.

Analogie : Comme le code de la route.

2. Codecs

Les codecs sont le langage de compression : ils définissent comment les données audio et vidéo brutes sont encodées et décodées.

Exemples : H.264/AVC, H.265/HEVC, VP9, ​​AV1, AAC.

Rôle : Ils permettent de réduire la taille des fichiers tout en conservant une bonne qualité ; le lecteur doit être compatible avec le codec pour lire le flux.

Analogie : Comme le langage utilisé dans une voiture, l'émetteur et le récepteur doivent le comprendre.

3. Formats de conteneur

Les formats de conteneur sont l'« emballage » : la manière dont la vidéo, l'audio, les sous-titres et les métadonnées sont regroupés.

Exemples : MP4, MKV, TS, fMP4.

Rôle : Garantir que tous les éléments du flux restent groupés dans un seul fichier ou segment.

Analogie : Comme une voiture transportant des passagers (vidéo, audio, sous-titres) sur la route.

En conclusion…

• Protocole : Mode de transmission de la vidéo (HLS, DASH).

• Codec : Méthode de compression de la vidéo (H.264, AV1).

• Conteneur : Comment la vidéo, l'audio et les métadonnées sont empaquetés (MP4, MKV).