HLS 스트리밍이란? 작동 원리 및 장점

HLS 스트리밍이란 무엇인가요?

HLS 스트리밍은 애플이 개발한 HTTP 기반의 가변 비트레이트 비디오 전송 프로토콜입니다. 라이브 또는 주문형 미디어를 M3U8 재생목록에서 참조하는 세그먼트로 분할합니다. 호환되는 플레이어는 웹 서버 또는 콘텐츠 전송 네트워크에서 이러한 세그먼트를 가져오며, 네트워크 상태 변화에 따라 화질 수준을 전환할 수 있습니다.

HLS 스트리밍은 어떻게 작동하나요?

HLS 워크플로는 미디어 스트림 준비, HTTP를 통한 콘텐츠 전송, 비디오 플레이어에서의 세그먼트 재생이라는 세 가지 단계로 구성됩니다.

1단계: 미디어 인코딩 및 패키징

소스 오디오 및 비디오는 다양한 비트레이트와 해상도를 가진 하나 이상의 변형으로 인코딩됩니다. 그런 다음 세그멘터 또는 패키징 시스템이 각 변형을 짧은 미디어 세그먼트로 분할하고, 재생 순서대로 세그먼트를 나열하는 M3U8 미디어 재생목록을 생성합니다. 여러 변형을 사용할 수 있는 경우, 멀티변형 재생목록이 각 미디어 재생목록을 참조합니다.

2단계: HTTP를 통한 HLS 세그먼트 전송

생성된 재생목록과 미디어 세그먼트는 오리진 서버를 통해 제공되며, 비디오 플레이어는 HTTP를 통해 이를 요청할 수 있습니다. 대규모 전송의 경우, 콘텐츠 전송 네트워크가 시청자와 더 가까운 엣지 서버에 이러한 파일을 캐싱하여 오리진 서버의 부하를 줄이고 전송 효율성을 높일 수 있습니다.

3단계: 세그먼트 검색 및 재생

비디오 플레이어는 먼저 HLS 재생목록을 요청합니다. 멀티변형 재생목록을 사용할 수 있는 경우, 플레이어는 적절한 변형을 선택하고 해당 미디어 재생목록을 가져옵니다. 그런 다음 나열된 세그먼트를 다운로드하여 연속 스트림으로 재생하며, 네트워크 상태 변화에 따라 변형 간을 전환합니다. 라이브 스트리밍의 경우, 플레이어는 새로 제공되는 세그먼트를 찾기 위해 미디어 재생목록을 주기적으로 다시 로드합니다.

기본적인 전송 프로세스를 넘어, HLS는 다양한 네트워크 환경과 스트리밍 요구 사항 전반에서 일관된 재생을 지원하도록 설계되었습니다. 이러한 유연성의 두 가지 중요한 측면은 네트워크 환경 변화에 따라 재생 품질을 유지하는 데 도움이 되는 가변 비트레이트 스트리밍과 라이브 스트리밍을 위한 저지연 전송 옵션입니다.

HLS의 가변 비트레이트 스트리밍이란 무엇인가요?

가변 비트레이트 스트리밍은 네트워크 환경 변화에 따라 서로 다른 비트레이트와 해상도를 가진 비디오 변형 간을 자동으로 전환하는 재생 기술입니다.

HLS는 멀티변형 재생목록을 통해 이러한 변형을 제공합니다. 재생 중에 플레이어는 사용 가능한 네트워크 처리량을 측정하고 적절한 변형을 선택합니다.

대역폭이 떨어지면 플레이어는 버퍼링을 줄이기 위해 더 낮은 비트레이트의 변형으로 전환할 수 있습니다. 상태가 개선되면 더 높은 화질의 변형으로 전환할 수 있습니다.

가용 처리량에 비디오 화질을 맞춤으로써, 가변 비트레이트 스트리밍은 비디오 화질과 재생 안정성의 균형을 맞추는 데 도움을 줍니다. 다만 네트워크 환경이 변동할 때 화질 변화가 눈에 띌 수 있습니다.

저지연 HLS란 무엇인가요?

저지연 HLS는 라이브 스트리밍 지연 시간을 줄이기 위해 설계된 HLS의 확장 기능입니다. 저지연 HLS는 HTTP를 통해 전송되는 재생목록 및 미디어 세그먼트를 사용하는 동일한 HLS 아키텍처를 기반으로 구축됩니다.

표준 HLS에서 플레이어는 일반적으로 완전한 미디어 세그먼트를 사용할 수 있을 때까지 기다린 후 다운로드합니다. 저지연 HLS는 부분 세그먼트라 불리는 각 세그먼트의 더 작은 단위를 생성되는 즉시 제공함으로써 이러한 지연을 줄입니다. 이를 통해 플레이어는 전체 세그먼트가 완성되기 전에 미디어를 가져올 수 있습니다.

지연 시간을 더욱 줄이기 위해 저지연 HLS는 사전 로드 힌트를 사용하여 플레이어가 향후 미디어를 미리 요청할 수 있도록 합니다. 차단 재생목록 리로드를 통해 서버는 새 미디어를 사용할 수 있을 때까지 재생목록 업데이트 요청을 대기 상태로 유지하므로 반복적인 폴링이 필요하지 않습니다.

이러한 기능들은 HLS의 캐시 친화적인 전송 모델을 유지하면서 라이브 재생 중 대기 시간을 줄여줍니다. 실제로 짧은 지연 시간을 달성하려면 패키징, 전송 및 재생 파이프라인 전반에서의 지원이 여전히 필요합니다.

HLS 스트리밍의 장점과 한계는 무엇인가요?

HLS는 다양한 기기, 네트워크 및 지역에서 비디오를 전송하는 데 널리 사용됩니다. 주요 장점으로는 폭넓은 호환성, 확장 가능한 HTTP 전송, 가변 재생 등이 있습니다. 그러나 특히 지연 시간에 민감한 애플리케이션이나 다양한 비디오 렌디션이 필요한 워크플로에서는 상충 관계가 발생하기도 합니다.

주요 장점

광범위한 기기 지원: HLS는 다양한 모바일 기기, 스마트 TV 및 스트리밍 플랫폼에서 작동합니다. 브라우저 재생은 브라우저, 플레이어 및 미디어 형식에 따라 기본 HLS 지원 또는 호환되는 자바스크립트 플레이어를 사용할 수 있습니다.
확장 가능한 콘텐츠 전송: HLS는 비디오를 재생목록과 미디어 세그먼트로 패키징하여 콘텐츠 전송 네트워크가 엣지 위치에서 캐싱하고 전송할 수 있도록 하므로, 지리적으로 분산된 시청자에게 비디오를 전송하는 데 매우 적합합니다.
가변 비디오 화질: HLS는 다중 비트레이트 변형을 지원하여 호환 플레이어가 네트워크 상태 변화에 따라 화질 수준을 전환하고 버퍼링을 줄일 수 있도록 합니다.

주요 한계

더 높은 라이브 지연 시간: HLS 재생은 일반적으로 새 세그먼트가 생성되고 재생목록에 나열되며 요청 및 버퍼링될 때까지 기다려야 하므로, WebRTC와 같은 실시간 프로토콜보다 라이브 시점과 격차가 더 벌어질 수 있습니다. 저지연 HLS는 HLS 지연 시간을 줄이지만, 저지연 재생을 위해서는 호환되는 인코딩, 패키징, 네트워크 전송 및 플레이어 지원이 뒷받침되어야 합니다.
인코딩 및 스토리지 오버헤드: 가변 비트레이트 기반 HLS 워크플로는 서로 다른 화질 수준을 위한 여러 인코딩 렌디션과 재생목록이 필요합니다. 각 렌디션은 인코딩 시간, 스토리지 사용량, 패키징 작업 및 재생 테스트를 증가시킵니다.

HLS 스트리밍은 언제 사용해야 하나요?

여러 지역과 기기에 걸쳐 라이브 또는 주문형 비디오를 시청자에게 전송해야 하고, 실시간 상호작용보다 폭넓은 도달 범위가 더 중요한 경우 HLS를 선택하세요.

일반적인 사용 사례는 다음과 같습니다:

라이브 스트리밍 및 대규모 방송: HLS는 여러 지역의 시청자에게 도달해야 하는 스포츠, 뉴스, 콘서트 및 기타 라이브 이벤트에 적합합니다. 짧은 지연 시간이 중요한 경우, 저지연 HLS는 HTTP 기반 전송 및 네트워크 확장성을 유지하면서 재생을 실시간에 더 가깝게 구현할 수 있습니다.
OTT 및 주문형 비디오: HLS는 스마트폰, 웹 브라우저, 스마트 TV 전반에서 영화, 시리즈, 다시보기 콘텐츠, 녹화된 이벤트를 제공하는 온라인 비디오 스트리밍 플랫폼에 적합합니다. 가변 비트레이트 스트리밍은 변화하는 네트워크 환경에 맞게 재생 품질을 조정하며, 네트워크 캐싱은 대규모 전송을 지원합니다.

HLS는 화상 통화와 같이 극도로 짧은 지연 시간과 양방향 상호작용이 필요한 애플리케이션에는 일반적으로 적합하지 않습니다. 이러한 사용 사례에는 WebRTC가 더 나은 선택인 경우가 많습니다.

HLS 대 대안 스트리밍 프로토콜

HLS는 비디오 스트리밍 워크플로에 사용되는 여러 기술 중 하나입니다. 일부는 시청자에게 비디오를 전송하는 대안적 방식을 제공하는 반면, 다른 일부는 스트림 수신, 세션 제어 또는 실시간 통신을 처리합니다.

아래 표는 HLS를 다른 스트리밍 기술과 비교하여 목적, 전송 방식 및 지연 시간 측면에서 어떻게 다른지 보여줍니다.

기술	일반적인 역할 및 사용 사례	HLS와의 주요 차이점
RTMP	라이브 스트림 수신	주로 스트림 수신에 사용되는 반면, HLS는 시청자에게 비디오를 전송합니다.
RTSP	스트리밍 세션 제어	스트리밍 세션을 제어하는 반면, HLS는 HTTP 재생목록과 세그먼트를 통해 미디어를 전송합니다.
MSS	기존 가변 HTTP 스트리밍	HLS M3U8 재생목록 대신 스무스 스트리밍 매니페스트를 사용합니다.
MPEG-DASH	가변 HTTP 스트리밍	HLS M3U8 재생목록 대신 MPD 매니페스트를 사용합니다.
WebRTC	실시간 양방향 통신	실시간 양방향 통신을 지원하는 반면, HLS는 일대다 스트리밍에 중점을 둡니다.
LL-HLS	저지연 HLS 전송	표준 HLS에 비해 지연 시간을 줄이기 위해 부분 세그먼트를 더 일찍 전송합니다.
MoQ	차세대 저지연 미디어 전송	HLS 방식의 HTTP 재생목록 및 세그먼트 대신 QUIC 및 웹 트랜스포트를 사용합니다.

다음 섹션에서는 스트림 수신, 가변 HTTP 전송, 실시간 상호작용에 대한 세 가지 뚜렷한 접근 방식을 보여주는 RTMP, MPEG-DASH, WebRTC에 초점을 맞춥니다.

HLS 대 RTMP

RTMP와 HLS는 일반적으로 라이브 스트리밍 워크플로의 서로 다른 단계를 담당합니다. RTMP는 인코더에서 스트리밍 서버로 라이브 피드를 전송하는 데 주로 사용되는 반면, HLS는 HTTP를 통해 패키징된 미디어를 시청자에게 전송합니다.

스트리밍 플랫폼은 RTMP를 통해 피드를 수신한 다음, 콘텐츠 전송 네트워크를 통한 HLS 전송을 위해 이를 처리 및 패키징할 수 있습니다. 두 프로토콜은 직접 경쟁하기보다는 함께 협력하는 경우가 많습니다.

HLS 대 MPEG-DASH

HLS와 MPEG-DASH는 이 비교에서 가장 유사한 대안입니다. 둘 다 HTTP를 통한 라이브 및 주문형 비디오의 가변 비트레이트 스트리밍을 지원하여 플레이어가 네트워크 상태 변화에 따라 재생 품질을 조정할 수 있도록 합니다.

주요 차이점은 매니페스트 형식과 재생 생태계에 있습니다. HLS는 M3U8 재생목록을 사용하는 반면, MPEG-DASH는 MPD를 사용합니다. 더 나은 선택은 대상 기기, 플레이어 호환성, 기존 인코딩 및 전송 워크플로에 따라 달라집니다.

HLS 대 WebRTC

WebRTC와 HLS는 서로 다른 지연 시간 및 상호작용 요구 사항을 해결합니다. WebRTC는 브라우저 또는 기기 간의 실시간 오디오, 비디오 및 데이터 교환을 지원하여 화상 통화 및 대화형 세션에 적합합니다.

HLS는 광범위한 시청자 도달 범위와 네트워크 기반 전송이 우선시되는 일대다 스트리밍에 일반적으로 더 적합합니다. WebRTC는 시청자나 참여자가 최소한의 지연으로 소통해야 할 때 더 적합합니다. 일부 스트리밍 서비스는 전체 스트리밍 경험의 서로 다른 부분에 두 기술을 모두 사용합니다.

CDNetworks는 HTTP 라이브 스트리밍을 지원하나요?

CDNetworks는 라이브 방송 가속 및 주문형 가속 서비스를 통해 라이브 및 주문형 비디오 모두에 대해 HLS를 지원합니다.

라이브 방송 가속을 통한 HLS 라이브 스트리밍

CDNetworks 라이브 방송 가속은 CDNetworks CDN을 통해 라이브 비디오를 전송합니다.

구성된 워크플로에 따라 스트림은 인제스트 도메인을 통해 수신되거나 오리진 서버에서 가져와 딜리버리 도메인을 통해 시청자에게 배포될 수 있습니다.

이 서비스는 HLS 재생 전송을 지원하며 세그먼트 지속 시간, 초기 재생목록 세그먼트 수, 목표 재생목록 세그먼트 수에 대한 구성 옵션을 제공합니다. 이러한 설정을 통해 스트리밍 운영자는 애플리케이션 요구 사항에 맞게 HLS 전송 동작을 조정할 수 있습니다.

주문형 가속을 통한 HLS VOD

CDNetworks 주문형 가속은 가변 비트레이트 스트리밍과 함께 HLS 및 DASH 패키징을 지원합니다. 콘텐츠 제공업체는 다양한 기기 및 네트워크 환경에서의 재생을 지원하기 위해 여러 비트레이트 및 해상도 변형을 구성할 수 있습니다.

이러한 서비스들은 조직이 네트워크 인프라와 구성 가능한 미디어 전송 워크플로를 활용하여 라이브 및 주문형 비디오를 배포할 수 있도록 지원합니다.

더 짧은 지연 시간과 더 나은 재생을 위해 HLS 스트리밍을 최적화하는 방법

HLS를 최적화하려면 재생 지연 시간, 시작 시간, 버퍼링 및 스트림 안정성 간의 균형을 유지해야 합니다. 단일 재생목록이나 인코더 설정을 변경한다고 해서 네 가지 요소가 모두 개선되는 것은 아닙니다.

HLS를 조기에 도입한 기업인 CDNetworks는 HLS 전송을 미세 조정해 온 풍부한 경험을 보유하고 있습니다. 이러한 경험을 바탕으로 안정적인 재생을 유지하면서 지연을 줄이는 데 도움이 되는 다음과 같은 조정을 권장합니다.

초기 재생목록 조정: CDNetworks에서는 초기 HLS 재생목록의 세그먼트 수를 구성할 수 있습니다. 대상 플레이어가 더 적은 세그먼트로 재생을 시작할 수 있는 경우 이 수를 줄이면 시작 시간을 단축할 수 있습니다. 원활한 재생을 보장하기 위해 대상 플레이어에서 설정을 테스트하세요.
GOP 및 세그먼트 지속 시간 일치: HLS 세그먼트는 일반적으로 키프레임 경계에서 잘리므로 인코더의 GOP 주기가 세그먼트 경계와 미디어를 얼마나 빨리 사용할 수 있는지에 영향을 미칩니다. GOP 주기를 단독으로 단축하기보다는 목표 세그먼트 지속 시간과 일치하도록 조정하세요. 인코더, 패키징 워크플로 및 대상 플레이어를 통해 설정을 검증하세요.
목표 재생목록 세그먼트 수 설정: CDNetworks의 라이브 스트리밍 구성을 통해 전송 전 유지되는 세그먼트 수를 조정할 수 있습니다. 이 수를 줄이면 재생목록 창이 짧아지지만 재생 지연 시간이 자동으로 줄어드는 것은 아닙니다. 또한 세그먼트 생성이나 전송이 지연될 경우 플레이어가 복구할 여유가 줄어듭니다. 실제 네트워크 환경에서 세그먼트 지속 시간 및 플레이어 버퍼링과 함께 이 설정을 테스트하세요.

HLS 스트리밍 자주 묻는 질문

HLS는 TCP를 사용하나요, UDP를 사용하나요?

HLS는 미디어 전송에 HTTP를 사용하므로 기본 전송 계층은 HTTP 버전에 따라 달라집니다. HTTP/1.1 및 HTTP/2는 일반적으로 TCP를 통해 실행되며, HTTP/3는 UDP 기반의 QUIC을 사용합니다.

HLS에는 전용 스트리밍 서버가 필요한가요?

표준 웹 서버나 CDN으로 HLS 재생목록 및 미디어 세그먼트를 전송할 수 있으므로 HLS에는 전용 스트리밍 서버가 필요하지 않습니다. 다만 라이브 스트림의 경우 이를 생성하기 위한 인코딩 및 패키징 워크플로가 여전히 필요합니다.

HLS는 무료로 사용할 수 있나요?

HLS 스트리밍의 일반적인 지연 시간은 얼마인가요?

기존 HLS의 지연 시간은 세그먼트 지속 시간, 재생목록 설정, 플레이어 버퍼링 및 전송 구성에 따라 종종 12초에서 30초 범위에 이릅니다. 전체 전송 체인이 저지연 기능을 지원하는 경우 저지연 HLS를 통해 지연 시간을 줄일 수 있습니다.

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