Como reduzir os custos de transcodificação de vídeo em direto

Se é engenheiro numa empresa responsável pela transmissão em direto, é provável que esteja a enfrentar a difícil tarefa de gerir a transcodificação de vídeo em direto para milhões de utilizadores. Tem de garantir que todos os espectadores, mesmo aqueles com uma má qualidade de ligação à Internet, recebem uma experiência de transmissão sem falhas. 

Isto significa que é necessário gerar vários fluxos de taxa de bits, o que implica codificar o mesmo conteúdo com diferentes níveis de qualidade. Também é necessário navegar por diferentes normas de conformidade. Garantir que os seus fluxos cumprem os acordos de licenciamento de conteúdos e a lei de direitos de autor implica garantir os direitos e as permissões necessários, implementar a gestão de direitos digitais (DRM) para impedir o acesso não autorizado e cumprir as restrições geográficas. Além disso, os reguladores de proteção de dados, como o GDPR na Europa e a CCPA nos Estados Unidos, exigem que implemente medidas rigorosas de proteção de dados, obtenha o consentimento do utilizador e garanta o tratamento seguro dos dados pessoais.

Depois, há a questão dos custos de saída. Depois de transcodificar o vídeo em direto em tempo real, é necessário entregar estes fluxos aos dispositivos dos espectadores. Isto implica a transferência de dados dos servidores de transcodificação para as redes de distribuição de conteúdos (CDN), o que implica 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 globalmente. 

Utilizar a Akamai Cloud Computing 

Vejamos um problema do mundo real enfrentado por uma empresa que está a lidar com o crescimento maciço da transmissão de vídeo em direto. Esta empresa, que registou um crescimento triplo do tráfego na América do Norte e na Europa, encontrou-se numa situação crítica. Os seus centros de dados locais debatiam-se com os súbitos picos de audiência e a crescente procura de transmissão em direto sem falhas. Os elevados custos de saída e a natureza imprevisível do tráfego da Internet tornaram o investimento adicional na sua infraestrutura local uma proposta arriscada.

A infraestrutura existente, com a sua capacidade e escalabilidade limitadas, não conseguia acompanhar as exigências de desempenho. As máquinas virtuais (VMs) não conseguiam transcodificar os vídeos com a rapidez necessária, o que levava a estrangulamentos e a uma experiência de visualização abaixo da média durante as horas de ponta. A empresa precisava de uma solução que pudesse escalar dinamicamente com o seu tráfego, garantindo transmissões em direto 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 criámos uma solução robusta de transcodificação de vídeo em direto para responder a essas necessidades.

Concebemos esta solução para otimizar as três partes da transcodificação de vídeo em direto: 

1. Ingestão
2. Transcodificação
3. Distribuição 

Primeiro, o conteúdo de vídeo é ingerido, depois é processado e passa pelo processo de transcodificação e, por fim, é entregue aos utilizadores finais. 

Etapa 1: Ingestão

Quando o influenciador das redes sociais carrega em "Go Live" na sua plataforma de redes sociais, algumas coisas acontecem ao mesmo tempo nos bastidores. Primeiro, a transmissão em direto do editor é enviada para a infraestrutura de ingestão do parceiro na mesma região. Esta infraestrutura é responsável por receber a transmissão em direto, garantir que é captada corretamente e prepará-la para processamento posterior. O processo de ingestão segue então um de dois caminhos: ou já está num formato compatível com os requisitos de entrada e pode contornar a transcodificação e será enviado diretamente para a CDN para distribuição, ou será submetido a transcodificação e depois distribuído.

Se o fluxo de vídeo original capturado do evento já estiver num formato adequado para transmissão em linha, como H.264 ou HEVC, pode enviar este vídeo diretamente para a CDN para distribuição. Em vez de dar o passo extra para transcodificar o vídeo para outro formato, por exemplo, para transmissão com taxa de bits adaptável ou compatibilidade com diferentes dispositivos, opta por ignorar completamente 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 de processamento e recursos, levando a uma entrega mais rápida do vídeo ao seu público. 

Passo 2: Transcodificação

Quando o fluxo de vídeo original requer 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 aprovisionar dinamicamente as instâncias de VM com base nas exigências de tráfego, conseguimos dimensionar corretamente os recursos computacionais para lidar com as tarefas de transcodificação de forma eficiente durante os períodos de pico de utilização. Não precisa de se preocupar se tem recursos a mais ou a menos aqui. Sem este mecanismo de aprovisionamento dinâmico, as tarefas de transcodificação poderiam sobrecarregar os recursos disponíveis, levando a atrasos, desempenho degradado ou mesmo falhas no sistema durante períodos de elevado tráfego. Ao aumentar ou diminuir os recursos em resposta à procura, o sistema pode manter o desempenho e otimizar as experiências de transmissão de vídeo para os utilizadores, independentemente das flutuações no número de espectadores ou nas exigências de transmissão.

Além disso, cada VM está equipada com armazenamento em bloco para armazenar temporariamente os ficheiros de vídeo em bruto. Uma vez transcodificados, os vídeos resultantes, derivados do único fluxo original em bruto, são armazenados num balde de armazenamento de objectos.

Etapa 3: Fornecimento de conteúdos

Em seguida, os vídeos são transcodificados em diferentes saídas e distribuídos globalmente através da CDN e para diferentes regiões do mundo. Podem ser saídas com diferentes resoluções (1080p, 720p), ou saídas com diferentes taxas de bits, ou formatos especiais como HDR. Um bónus adicional é que, se transcodificar os seus vídeos com a Akamai, obterá um custo de saída muito competitivo. Se estiver a ser transferido para outra CDN, existe um pequeno custo, mas muito inferior ao de outros fornecedores de CDN.

Vantagens da utilização da Akamai para a transmissão em direto nas redes sociais

Existem muitas razões para utilizar a Akamai para a transmissão em direto. 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 ele estiver sendo transferido para outra CDN, haverá um pequeno custo, embora geralmente a taxas mais baixas em comparação com outros provedores de CDN. 

Também temos regiões de computação central próximas dos utilizadores em todo o mundo. O streaming em direto requer uma infraestrutura local próxima dos utilizadores para o streaming em tempo real, o que significa que o cluster de transcodificação tem de estar muito mais próximo do utilizador final que vai ver o vídeo. Quanto mais próximo do utilizador final (espetador), 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 melhora 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 períodos de baixa demanda e sobrecarga durante os horários de pico. Ao ligar dinamicamente os codificadores quando necessário e desligá-los quando o evento termina, é possível otimizar a utilização dos recursos e reduzir os custos. Esta estratégia promove uma óptima relação custo/desempenho, especialmente quando nos comparamos com outros fornecedores de serviços na nuvem, e podemos transcodificar o mesmo número de fluxos por VM. 

Análise de custos da transcodificação de vídeo em direto na Akamai

Esta empresa de redes sociais estava a considerar AWS e Akamai para a sua transcodificação de vídeo em direto. 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, comparamos um mês de despesas usando as instâncias dedicadas de 64 GB e 32 CPU da Akamai com as instâncias c6a.8xlarge da AWS.

Os dois principais custos 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, agrupados. 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 * $0,005/GB = $542,40. Portanto, o custo total de saída para a Akamai é de US$ 542,40.

Existem algumas diferenças fundamentais neste domínio.

1. Os custos de computação são mais baixos 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 mais baixos em comparação com AWS ($542 mensais vs. $27.717 mensais).

Ao escolher a Akamai para a sua transcodificação de vídeo em direto em vez de AWS, poderá poupar 36.939,67 dólares por mês! Esta poupança de custos é importante para as empresas de redes sociais que fazem transmissões em direto, não só porque lhes permite poupar dinheiro, mas também porque proporciona uma melhor experiência de utilizador aos espectadores que sintonizam a transmissão em direto.

Como pode ver, os custos de saída da Akamai oferecem aos programadores uma solução económica para a transcodificação em direto, com um número de saída agrupado e custos de excesso baixos, proporcionando poupanças significativas em comparação com outros fornecedores como AWS.

Conclusão

Um dos principais gigantes da mídia social do mundo procurou a Akamai para obter uma solução que não apenas prometia economia, mas também apresentava um desempenho incomparável. Eles precisavam de uma solução de transcodificação que pudesse lidar com um alto volume de transmissões ao vivo com eficiência, sem comprometer a qualidade ou incorrer em custos exorbitantes. Com a Akamai, esta empresa encontrou exatamente o que procurava.

A Akamai conseguiu transcodificar mais transmissões ao vivo por instância em comparação com AWS. Foi um cenário em que todos saíram ganhando - eles conseguiram entregar 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 obter US$ 100 em créditos gratuitos.