비디오 스트리밍(Video Streaming)의 이해

디지털 비디오 기술에 대하여 많은 기술적인 논의가 있지만, 여기서는 코덱(H264 & VP8)은 제외하고, RTMP, CDN, HLS 같은 비디오 전송 메커니즘에 대해 얘기하고자 한다. 

일반적으로 비디오 스트리밍 기술에는 세 가지 방법이 있으며, 프로그레시브 다운로드, RTMP/RTSP 스트리밍, 적응적 HTTP 스트리밍이 그것이다.

프로그레시브 다운로드(Progressive Download)

프로그레시브 다운로드는 지금까지 가장 널리 사용되는 비디오 전송 방법이다(유튜브에서 이 방법을 사용). 이 방법은 구현하기 가장 쉽다: 웹서버에 비디오를 올려놓고 플레이어에게 URL을 알려주면 된다. 사용자가 플레이를 누르면, 플레이어는 즉시 그 파일을 다운로드하기 시작한다. 그리고 어느 정도 다운로드가 되었을 때, 플레이어는 비디오 재생을 시작하게 된다. 하지만 파일이 전부 수신될 때까지 다운로드를 계속하게 된다.

 

플래시, HTML 5 브라우저, 아이패드/아이폰, 안드로이드에서 프로그레시브 다운로드를 지원한다. 서버 사이드에 있는 대부분의 웹서버는 다운로드를 지원하며, 대용량에 특화된 CDN도 마찬가지다. 대부분의 경우, 플레이어에서 아직 다운로드되지 않은 부분으로 이동하는 것은 가능한데, 플레이어는 해당 지점부터 비디오를 다시 다운로드하고, 오프셋을 이동하여 시작하게 된다. 이것을 의사 스트리밍(Pseudo-streaming)이라 한다.

프로그레시브 다운로드의 단점은 대역폭 소모가 시청한 만큼이 아니라 다운로드한 만큼 소모한다는 점이다. 사용자가 10분짜리 비디오를 시청한다고 생각하자. 그 사용자가 1분간만 시청하고 빠져나갔을 경우, 나머지 9분의 비디오도 이미 다운로드가 완료된다. 이것은 사용자가 실제 시청한 데이터에 비해 9배 전송 비용을 지불해야 한다는 것이며, 큰 규모에서는 고비용을 의미한다.

또 다른 단점은 중간에 비디오 품질을 바꿀 수 없다는 점이다. 한번 다운로드가 시작되면 그 비디오의 품질은 고정된다. 그래서 플레이어를 전체 화면으로 변경하게 되면, 흐릿한 비디오를 보게 되는 것이다. 또한 아이패드에서 비디오를 볼 때, WiFi에서 3G로 연결을 바꾸면, 다운로드 속도가 낮아져서 비디오 재생이 끊어지는 현상을 접하게 된다.

종합해보면, 프로그레시브 다운로드는 몇 분 정도의 작은 비디오 클립은 문제가 없으나, 긴 비디오의 경우에는 단점이 많이 드러나게 된다. 게다가 라이브 스트리밍은 전혀 가능하지 않다. 왜냐하면 라이브 스트리밍은 다운로드 가능한 파일이 없기 때문이다.

RTSP/RTMP 스트리밍(RTSP/RTMP Streaming)

프로그레시브 다운로드가 가지는 약점 때문에, Hulu와 같은 프로페셔널 미디어 조직에서는 RTMP/RTSP 스트리밍을 주로 사용한다. 이 방법에서는 사용자가 현재 시청하고 있는 비디오 프레임만을 전송해 주는 전문 웹서버를 사용한다. 데이터를 미리 다운로드해 놓지 않으며, 사용자가 이미 시청한 데이터는 버린다.

가장 널리 사용되는 솔루션은 플래시를 위한 스트리밍 프로토콜인 RTMP(Real Time Messaging Protocol)이며, FMS, 와우자 및 대부분의 CDN 서버들이 지원하는 프로토콜이다. HTML 5는 전송 스트리밍 프로토콜을 내장하고 있지 않고, 아이패드/아이폰도 마찬가지다. 그러나 안드로이드는 RTSP(Real Time Streaming Protocol)를 지원하지만, 스트리밍 서버나 CDN 등에서 많이 사용하고 있지는 않다. 서버 측에서 많이 지원하지 않고 있다는 점이 RTMP/RTSP의 가장 큰 약점이며, 대부분의 비디오 퍼블리셔들은 비디오를 스트리밍하는데 비싼 전용서버를 사용하길 원지 않는다. 더욱이, 전용 프로토콜(RTMP/RTSP)은 회사의 방화벽에 막히는 경우가 종종 있다.

긍정적인 측면은 RTMP 스트리밍의 경우 중간에 비디오 품질을 변경할 수 있다는 점이며, 전체화면이나 WiFi/3G 경우에 최적의 재생 품질 선택이 가능하다. 그러나, 연결된 속도가 비디오 재생에 필요한 최소 대역폭 이하로 떨어질 경우, 자주 끊김이 발생할 수 있다. 프로그레시브 다운로드와는 달리 사용자가 비디오를 일시 중지 할 수 없다거나, 부드러운 재생을 위해 충분히 데이터를 다운로드해 놓을 수 없다는 단점이 있다.

종합해보면, RTMP/RTSP 스트리밍은 긴 비디오나 라이브 비디오에 적합하다. 이 방식은 전용 서버나 프로토콜이 필요하므로, 프로그레시브 다운로드에 비해 접속이 용이하지 않고 복잡성과 비용이 더 든다.

적응적 HTTP 스트리밍(Adaptive HTTP Streaming)

적응적 HTTP 스트리밍은 새로운 스트리밍 포맷이다. 이 방식은 RTMP/RTSP 스트리밍(대역폭 효율성, 품질 전환)과 프로그레시브 다운로드(전용 서버와 프로토콜 불필요)의 장점을 결합한 방식이다. 적응적 HTTP 스트리밍은 서버에 작은 조각 단위(몇 초단위)의 비디오를 가지고 스트리밍하게 되며, 플레이어는 이 비디오 조각을 연속된 스트림으로 연결시킨다.

 

요즘, 플래시와 아이패드/아이폰은 적응적 HTTP 스트리밍을 지원하고, 안드로이드는 버전 3의 HTML 5에서 지원한다. 적응적 HTTP 스트리밍이 표준 웹서버를 활용할 수 있기 때문에 CDN 업체들도 지원한다. 

적응적 HTTP 스트리밍이 RTMP/RTSP 스트리밍이나 프로그레시브 다운로드의 많은 단점을 제거했지만, 표준화 등 아직도 해결해야 할 이슈들이 있다. 현재 가장 대중적인 사례는 애플의 HLS(HTTP Live Streaming)이며, 아이패드/아이폰 및 안드로이드 3.0에서 지원한다. 그러나 아도브와 마이크로소프트는 경쟁제품을 가지고 있어, MPEG 컨소시엄은 DASH 라고 부르는 표준화 작업을 진행하고 있다.

이러한 적응적 HTTP 스트리밍 방식을 구현하는데 정식 MP4 파일을 사용하여 작업하고 있다는 점을 주목할 필요가 있다. 각 업체들은 정식 MP4 파일을 자신들만의 특정 조각 포맷으로 변환한다. 애플, 마이크로소프트, 아도브는 각자 이것을 위한 툴을 제공하지만, 아직까지는 일반적인 비디오 편집기나 트랜스코딩 툴로 존재하지는 않는다.

요약해보면, 시간이 지나면 적응적 HTTP 스트리밍이 하나의 비디오 스트리밍 방식이 되겠지만, 아직까지는 기술이 파편화되어 있고, 지원을 위한 생태계는 시작일 뿐이다.

[ 요약: 스트리밍 방식 지원 ]

기기	프로그레시브 다운로드	RTMP/RTSP 스트리밍	적응적 HTTP 스트리밍
아도브 플래시 플레이어	MP4, FLV	RTMP	HLS, Zeri, Smooth
HTML 5(사파리 & IE 9)	MP4	-	-
HTML 5(파이어폭스 & 크롬)	WebM	-	-
iOS(아이패드/아이폰)	MP4	-	HLS
안드로이드 기기	MP4, WebM	RTSP	HLS(3.0)
CDN(예, CloudFront)	MP4, FLV, WebM	RTMP	HLS
웹서버(예, S3)	MP4, FLV, WebM	-	HLS

출처: http://www.longtailvideo.com/blog/19578/what-is-video-streaming

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