Como reduzir seus custos de transcodificação de vídeo ao vivo

Se você é engenheiro de uma empresa responsável pela transmissão ao vivo, provavelmente está enfrentando a difícil tarefa de gerenciar a transcodificação de vídeo ao vivo para milhões de usuários. Você precisa garantir que todos os espectadores, mesmo aqueles com uma conexão de Internet de baixa qualidade, recebam uma experiência de transmissão perfeita. 

Isso significa que você precisa gerar vários fluxos de taxa de bits, o que envolve a codificação do mesmo conteúdo em diferentes níveis de qualidade. Você também precisa navegar por diferentes padrões de conformidade. Garantir que seus streams estejam em conformidade com os contratos de licenciamento de conteúdo e com a lei de direitos autorais envolve garantir os direitos e as permissões necessários, implementar o gerenciamento de direitos digitais (DRM) para impedir o acesso não autorizado e aderir às restrições geográficas. Além disso, os órgãos reguladores de proteção de dados, como o GDPR na Europa e a CCPA nos Estados Unidos, exigem que você implemente medidas rigorosas de proteção de dados, obtenha o consentimento do usuário e garanta o manuseio seguro de dados pessoais.

Além disso, há a questão dos custos de saída. Depois de transcodificar o vídeo ao vivo em tempo real, você precisa entregar esses fluxos aos dispositivos dos espectadores. Isso envolve a transferência de dados dos servidores de transcodificação para as CDNs (Content Delivery Networks, redes de distribuição de conteúdo), o que incorre em custos de saída significativos. Equilibrar esses custos e, ao mesmo tempo, manter uma experiência de streaming de alta qualidade é um desafio constante.

Para enfrentar esses desafios, é necessária uma solução robusta, escalonável e econômica. É aí que entram os serviços de transcodificação baseados em nuvem da Akamai, escalonando dinamicamente para atender à demanda do tamanho flutuante do público e garantir a entrega perfeita de conteúdo ao vivo em todo o mundo. 

Usando a Akamai Cloud Computing 

Vejamos um problema do mundo real enfrentado por uma empresa que está lidando com o crescimento maciço da transmissão de vídeo ao vivo. Essa empresa, que estava experimentando um crescimento triplo no tráfego na América do Norte e na Europa, viu-se em um momento crítico. Seus data centers locais enfrentaram dificuldades com os picos repentinos de audiência e a crescente demanda por streaming ao vivo contínuo. Os altos custos de saída e a natureza imprevisível do tráfego da Internet tornaram arriscado o investimento adicional em sua infraestrutura local.

A infraestrutura existente, com sua capacidade e escalabilidade limitadas, não conseguia acompanhar as demandas de desempenho. As máquinas virtuais (VMs) não conseguiam transcodificar os vídeos com rapidez suficiente, causando gargalos e uma experiência de visualização abaixo da média durante os horários de pico. A empresa precisava de uma solução que pudesse ser dimensionada dinamicamente com seu tráfego, garantindo transmissões ao vivo de alta qualidade sem incorrer em custos exorbitantes.

Diante desses desafios, eles recorreram à Akamai para escalonar sua capacidade de transcodificação ao vivo e dar suporte ao crescimento do tráfego global. Os serviços baseados em nuvem da Akamai forneceram a escalabilidade e a eficiência necessárias para atender às suas demandas. 

Vamos explorar como arquitetamos uma solução robusta de transcodificação de vídeo ao vivo para atender a essas necessidades.

Arquitetamos essa solução para otimizar as três partes da transcodificação de vídeo ao vivo: 

1. Ingestão
2. Transcodificação
3. Distribuição 

Primeiro, o conteúdo de vídeo é ingerido, depois é processado e passa pelo processo de transcodificação e, em seguida, é entregue aos usuários finais. 

Etapa 1: Ingestão

Quando o influenciador de mídia social clica em "Go Live" em sua plataforma de mídia social, algumas coisas acontecem ao mesmo tempo nos bastidores. Primeiro, a transmissão ao vivo do editor é enviada para a infraestrutura de ingestão do parceiro na mesma região. Essa infraestrutura é responsável por receber a transmissão ao vivo, garantir que ela seja capturada corretamente e prepará-la para processamento posterior. O processo de ingestão segue um de dois caminhos: ou já está em um formato compatível com os requisitos de entrada e pode ignorar a transcodificação e será enviado diretamente à CDN para distribuição, ou passará por transcodificação e depois será distribuído.

Se o fluxo de vídeo original capturado do evento já estiver em um formato adequado para streaming on-line, como H.264 ou HEVC, você poderá enviar esse vídeo diretamente para a CDN para distribuição. Em vez de realizar a etapa adicional de transcodificação do vídeo em outro formato, como para streaming com taxa de bits adaptável ou compatibilidade com dispositivos diferentes, você opta por ignorar totalmente a transcodificação. Assim, o fluxo de vídeo original, em seu formato nativo, é enviado diretamente para a CDN da Akamai para distribuição. Ao ignorar a etapa de transcodificação para esse formato, você economiza tempo e recursos de processamento, o que resulta em uma entrega mais rápida do vídeo ao seu público. 

Etapa 2: Transcodificação

Quando o fluxo de vídeo original exige transcodificação, ele é direcionado para o data center da Akamai mais próximo, utilizando a ampla infraestrutura global da Akamai. Essa estratégia garante que a transcodificação ocorra nas proximidades dos usuários finais, reduzindo efetivamente a latência. Para facilitar a transcodificação, as instâncias de VM dedicadas são provisionadas dinamicamente com base nas demandas de tráfego. Isso resolve o desafio de escalabilidade e otimização de recursos que muitas empresas enfrentam na transcodificação de fluxos de vídeo para streaming ao vivo. 

Ao provisionar dinamicamente as instâncias de VM com base nas demandas de tráfego, conseguimos dimensionar corretamente os recursos computacionais para lidar com as tarefas de transcodificação de forma eficiente durante os períodos de pico de uso. Você não precisa se preocupar com o excesso ou a falta de provisionamento de recursos aqui. Sem esse mecanismo de provisionamento dinâmico, as tarefas de transcodificação poderiam sobrecarregar os recursos disponíveis, causando atrasos, desempenho degradado ou até mesmo falhas no sistema durante períodos de alto tráfego. Ao dimensionar os recursos para cima ou para baixo em resposta à demanda, o sistema pode manter o desempenho e otimizar as experiências de streaming de vídeo para os usuários, independentemente das flutuações no número de espectadores ou nas demandas de streaming.

Além disso, cada VM é equipada com armazenamento em bloco para armazenar temporariamente os arquivos de vídeo brutos. Depois de transcodificados, os vídeos resultantes, derivados do único fluxo bruto original, são armazenados em um bucket de armazenamento de objetos.

Etapa 3: Entrega de conteúdo

Em seguida, os vídeos são transcodificados em diferentes saídas e distribuídos globalmente por meio da CDN e para diferentes regiões do mundo. Podem ser saídas de resoluções diferentes (1080p, 720p), saídas com taxas de bits diferentes ou formatos especiais, como HDR. Um bônus adicional é que, se você transcodificar seus vídeos com a Akamai, obterá um custo de saída muito competitivo. Se ele estiver sendo transferido para outra CDN, haverá um pequeno custo, mas muito menor do que o de outros provedores de CDN.

Benefícios de usar a Akamai para transmissão ao vivo em mídias sociais

Há muitos motivos para usar a Akamai para transmissão ao vivo. Vamos dar uma olhada em alguns deles. Em primeiro lugar, se você transcodificar seus vídeos com a Akamai e transferi-los para a CDN da Akamai, obterá taxas de saída muito competitivas em relação aos provedores de nuvem do hyperscaler. Se estiver sendo transferido para outra CDN, haverá um pequeno custo, embora geralmente com taxas mais baixas em comparação com outros provedores de CDN. 

Também temos regiões de computação central próximas aos usuários em todo o mundo. O streaming ao vivo requer uma infraestrutura local próxima aos usuários para streaming em tempo real, o que significa que o cluster de transcodificação precisa estar muito mais próximo do usuário final que assistirá ao vídeo. Quanto mais próximo do usuário final (espectador), menor será a latência. 

Quando você faz transcodificação de vídeo ao vivo com a Akamai, precisa ser capaz de escalonar o número de VMs para cima e para baixo com base no tráfego. Os codificadores para eventos ao vivo podem ser ativados e desativados quando o evento termina. Esse recurso ajuda a lidar com cargas de pico sem sacrificar a qualidade do vídeo ou ter problemas de buffering. 

A Akamai também aumenta a eficiência dos recursos para transcodificação de vídeo ao vivo. Os métodos tradicionais de transcodificação envolvem a manutenção de um número fixo de codificadores, independentemente do tráfego. Isso pode levar à subutilização durante os períodos de baixa demanda e à sobrecarga durante os horários de pico. Ao ativar dinamicamente os codificadores quando necessário e desativá-los quando o evento terminar, você pode otimizar o uso dos recursos e reduzir os custos. Essa estratégia promove uma excelente relação entre custo e desempenho, especialmente quando nos comparamos a outros provedores de nuvem, e podemos transcodificar o mesmo número de fluxos por VM. 

Análise de custo da transcodificação de vídeo ao vivo na Akamai

Essa empresa de mídia social estava considerando o site AWS e a Akamai para a transcodificação de vídeo ao vivo. Para fazer nossa análise de custo, vamos supor o seguinte. Vamos supor que você precise de 24 VMs, cada uma produzindo 4 fluxos. Na tabela a seguir, compararemos um mês de despesas usando as instâncias dedicadas de 64 GB e 32 CPU da Akamai com as instâncias c6a.8xlarge da AWS.

Dois custos principais a serem considerados são o de computação e o de saída. O custo de computação é o custo da instância por mês * o número de instâncias. O cálculo do custo de saída converterá a saída agregada em GB/h. A largura de banda agregada de saída por canal é a largura de banda quando todas as taxas de bits em sua escada de taxa de bits são somadas. 10 Mbps é um número seguro para um canal HD padrão com 4 Mbps, 3 Mbps, 2 Mbps, 1 Mbps (4+3+2+1=10). 

Valores obtidos em 24 de maio de 2024 

Vamos calcular o custo de saída para a Akamai. Cada VM inclui 8 TB de saída, reunidos em um pool. Cada canal usa 10 Mbps, o que equivale a 3,13 TB/mês (730 horas). Cada VM tem 4 canais, totalizando 4 * 3,13 TB = 12,52 TB por VM. Com 8 TB incluídos, o excedente por VM é de 12,52 TB - 8 TB = 4,52 TB (ou 4520 GB). O custo do excedente é de US$ 0,005 por GB, portanto, o custo por VM é de 4520 GB * US$ 0,005/GB = US$ 22,60. Há 24 VMs, portanto, o total de saída incluído é 24 * 8 TB = 192 TB (ou 192.000 GB). Há 96 canais, o que totaliza 96 * 3,13 TB = 300,48 TB (ou 300.480 GB). Subtraia a saída incluída em pool do total: 300.480 GB - 192.000 GB = 108.480 GB de excesso. Multiplique o excedente pela taxa de saída: 108.480 GB * US$ 0,005/GB = US$ 542,40. Portanto, o custo total de saída para a Akamai é de US$ 542,40.

Há algumas diferenças importantes aqui.

1. Os custos de computação são menores na Akamai porque o custo da instância por mês é muito menor. (US$ 14.366 vs. US$ 17.046,43)
2. A Akamai tem custos de saída significativamente menores em comparação com AWS (US$ 542 mensais contra US$ 27.717 mensais).

Ao escolher a Akamai para sua transcodificação de vídeo ao vivo em vez de AWS, você pode economizar US$ 36.939,67 por mês! Essa economia de custos é importante para as empresas de mídia social que fazem transmissão ao vivo, não apenas porque economiza dinheiro, mas também porque proporciona uma melhor experiência de usuário para os espectadores que assistem à transmissão ao vivo.

Como você pode ver, os custos de saída da Akamai oferecem aos desenvolvedores uma solução econômica para transcodificação ao vivo, com um número de saída agrupado e baixos custos de excedente, proporcionando uma economia significativa em comparação com outros provedores, como AWS.

Conclusão

Um dos principais gigantes da mídia social do mundo procurou a Akamai em busca de uma solução que não apenas prometesse uma boa relação custo-benefício, mas também apresentasse um desempenho incomparável. Eles precisavam de uma solução de transcodificação que pudesse lidar com um alto volume de transmissões ao vivo de forma eficiente, sem comprometer a qualidade ou incorrer em custos exorbitantes. Com a Akamai, essa empresa encontrou exatamente o que estava procurando.

A Akamai conseguiu transcodificar mais transmissões ao vivo por instância em comparação com AWS. Foi um cenário em que todos saíram ganhando: eles conseguiram oferecer transmissões de vídeo ao vivo de alta qualidade com baixa latência e, ao mesmo tempo, otimizar seus custos. Se você ou sua organização estiver pensando em otimizar suas soluções de transcodificação de vídeo ao vivo, poderá experimentar as soluções da Linode inscrevendo-se para receber US$ 100 em créditos gratuitos.