SSDs und RAM unterstützen jeden Schritt der Pipeline bei Streaming-Medien und Unterhaltung

Die Welt der Medien und der Unterhaltung (M&E) hat sich schneller verändert als viele andere Branchen. Dies ist zum großen Teil der Revolution durch das Streaming zu verdanken. Von den Produktionsmethoden über die Kodierung und das Rendering bis hin zur Verteilung – die Nachfrage nach neueren und schnelleren Technologien war noch nie so groß wie heute.

Wenn es jedoch darum geht, ansprechende und fesselnde M&E-Erlebnisse für den Verbraucher zu schaffen, gibt es eine Vielzahl von Faktoren, mit denen sich Content Creators und Video-Plattformen konfrontiert sehen, wenn es um die technischen Architekturen für Produktion und Vertrieb geht.

Produktion

Ganz gleich, ob es sich um die Produktion der neuesten Sitcoms, Spielfilme oder Blockbuster handelt, die Produktionsumgebungen müssen in der bestmöglichen Qualität aufgenommen werden, damit die Inhalte gestochen scharf auf die Bildschirme gebracht werden können. Netflix zum Beispiel verlangt, dass alle Inhalte für Masterdateien in 4K geliefert werden. Außerdem müssen Sie für Workflows, die von Netflix genehmigt werden, eine Auflösung von mehr als 4K erreichen. Die Umstellung von 4K auf 8K bedeutet eine Vervierfachung der Daten für jedes einzelne Bild, und mit Formaten wie HDR und dynamischer Farbtiefe werden die Dateien noch größer.

Bei Aufnahmen auf echten Filmen ist die Anzahl der Bilder pro Sekunde begrenzt, die durch die Kamera transportiert werden können, aber eine ähnliche Einschränkung ist auch bei digitalen RAW-Aufnahmen möglich, aber nicht wünschenswert, wenn die Bilderanzahl durch die Geschwindigkeit, mit der Festplatten beschrieben werden können, eingeschränkt wird. Eine Kamera mit einem Sensor von 8192 x 4608 Pixeln (Seitenverhältnis 16:9) erzeugt beispielsweise etwa 136 Gigapixel pro Minute bei einer Aufnahme mit 60 Bildern pro Sekunde. Wenn jede Aufnahme 16 Bit hat, sind das 272GB/min an unkomprimierten Daten oder 4,5GB/s, die gespeichert werden müssen.

Neben den Dreharbeiten müssen die Szenen aber auch schnell an die Redakteure und Produzenten weitergeleitet werden, damit diese die täglichen Aufnahmen prüfen und entscheiden können, ob etwas neu gedreht werden muss. Je länger es dauert, Daten von einer Kamera oder einem angeschlossenen Speichergerät auf ein anderes zu übertragen, desto uneffizienter ist die Produktion. Dabei können ganze Stunden vergeudet werden, wenn das ganze Team untätig herumsitzen muss, während die Daten übertragen werden. Um dies zu vermeiden, muss das Filmmaterial schnell an den Schnittplätzen und Vorschauräume heruntergeladen und an andere Abteilungen weitergegeben werden – und zwar fast im Gleichtakt.

Dies wiederum erfordert Laufwerke mit hoher Speicherkapazität und blitzschnellem Durchsatz, damit es bei der Datenübertragung von der Kamera zu den Redakteuren nicht zu Engpässen kommt. Eine noch effizientere Lösung sind Server mit gemeinsam genutzten Ressourcen, auf denen mehrere Abteilungen das Material gemeinsam bearbeiten können.

Jahrelang haben sich Produktionshäuser auf billige HDDs (Festplattenlaufwerke) verlassen, aber angesichts der von modernen Kameras erzeugten Datenmengen und der Anforderungen von Distributions-Workflows gehen sie jetzt zu U.2- und M.2-NVMe-Laufwerken über, um von den schnellen Übertragungsgeschwindigkeiten und den Verbesserungen bei der Datenverarbeitung zu profitieren.

Verteilung

Wenn jemand in Kalifornien ein Video ansehen möchte, das in einem Rechenzentrum in Virginia gespeichert ist, muss es über ein weit verzweigtes Netzwerk heruntergeladen werden. Wenn aber 100 oder gar 1000 Personen auf der ganzen Welt dasselbe Video sehen wollen, kommt es zu einer Überlastung des Netzes und zu einer Verlangsamung des Streaming-Erlebnisses.

Um Latenzzeiten und Netzwerkengpässen entgegenzuwirken, nutzen immer mehr Streaming-Dienste Content Delivery Networks (CDN), um ihre Inhalte weltweit zu verbreiten. Das Konzept basiert auf alten Prinzipien, die es ermöglichen, Websites mit statischen Inhalten wie Fotos, Text und Werbung schneller zu laden. In den letzten Jahren hat es sich jedoch weiterentwickelt und umfasst nun auch das Streaming von Video-, Audio- und dynamischen Multimedia-Inhalten.

CDNs stehen vor der einzigartigen Herausforderung, nicht nur die Inhalte liefern zu müssen, sondern dabei auch noch die Bandbreite nicht einzuschränken. Hierzu nutzen die meisten CDNs das Prinzip des Streamings mit adaptiver Bitrate (ABR), das mehrere Auflösungen liefert und die Wiedergabe an die aktuellen Netzwerkbedingungen des Endgeräts anpasst. Wenn Sie ein 4K-Video ansehen möchten, aber das Netzwerk überlastet ist, kann der Player vorübergehend einen Stream mit niedrigerer Auflösung anfordern, damit Sie nicht bei unterbrochener Wiedergabe warten müssen, während der Inhalt geladen oder gepuffert wird.

ABR eignet sich hervorragend für die Wiedergabe, belastet aber den CDN-Speicher, da sich bei jeder weiteren Wiedergabeversion die Datenmenge vervierfacht (480p bis 720p) und bei dynamischen Farbbereichen wie HDR sogar noch größer wird. Diesem Umstand Rechnung tragend, haben viele CDNs ihre Rechenzentren auf NVMe-SSDs mit hoher Speicherkapazität aufgebaut, die zudem eine extrem niedrige Latenz für den Lesezugriff aufweisen und ausgeklügelte Caching-Schemata verwenden, um alle ABR-Wiedergaben gleichzeitig zu liefern.

Zur weiteren Senkung der Latenz bei der Wiedergabe und der Pufferung investieren CDNs mehr in Edge Computing, um die Inhalte auf Server zu bringen, die physisch näher am Endkunden liegen. Diese erfordern eine weltweite Duplizierung der Inhalte mit virtuellem RAID und Backup-Speicher, um ihre Redundanz zu gewährleisten. Die meisten dieser Edge-Computing-Knoten werden dieselben Caching-Strategien für die ABR-Bereitstellung verfolgen, aber auch die Anwendungen selbst im Speicher halten, um einen schnellen Dateizugriff und eine schnellere Zeit bis zum ersten Bild zu ermöglichen. Dies erfordert eine Maximierung sowohl des RAM als auch der Konfiguration von NVMe-Caches im gesamten Rechenzentrum.

Streaming-Medien und Unterhaltungsdienste erfreuen sich wachsender Beliebtheit, und deshalb ist es nicht verwunderlich, dass diese Branche die neuesten Technologien einsetzt, um die Nachfrage der Endkunden zu befriedigen. Von NVMe-SSDs mit hoher Speicherkapazität bis hin zu großen RAM-Zuweisungen treibt M&E die Entwicklung von Technologien mit niedriger Latenz voran, mit denen Videos und Apps in höchster Qualität aufgenommen, erstellt und weltweit bereitgestellt werden können.

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