La diffusion de contenu via internet est devenue une pratique courante, à tel point qu’internet est souvent associé à des plateformes comme Netflix ou YouTube. Mais qu’est-ce que le streaming exactement et comment cela fonctionne-t-il ?
Le streaming : un processus progressif
Lorsque vous désirez visionner une vidéo ou écouter un morceau musical sur votre ordinateur, un téléchargement est indispensable. Il n’y a pas d’échappatoire à cette étape. Face à cette réalité, on peut s’interroger, en regardant Netflix ou Spotify, sur la méthode employée pour visionner instantanément vidéos et musiques. La réponse réside dans le fait que le contenu multimédia n’est pas téléchargé intégralement en une seule fois ; il est plutôt téléchargé par petites parties, en temps réel.
Le terme « streaming » est assez évocateur. Les informations arrivent sur votre appareil sous la forme d’un flux continu et régulier. Si le téléchargement d’un film est comparable à l’achat d’une bouteille d’eau, le streaming s’apparente à l’utilisation d’un robinet pour remplir une bouteille vide.
On pourrait comparer le streaming d’un film à la lecture d’une cassette VHS. Lors de la lecture, chaque seconde de vidéo et d’audio est analysée fragment par fragment. Ce processus a lieu en temps réel. Par conséquent, toute interruption entraînera une pause ou un arrêt soudain de l’expérience de visionnage.
Pendant le streaming d’un film ou d’une chanson, votre appareil télécharge et décode en temps réel de très petites parties d’un fichier multimédia. Si votre connexion internet est particulièrement rapide, le fichier peut être entièrement téléchargé avant même que vous n’ayez fini de le regarder ou de l’écouter. C’est la raison pour laquelle un flux peut parfois continuer pendant quelques instants même si la connexion internet est coupée. Cependant, le contenu streamé n’est généralement pas enregistré de manière permanente sur votre appareil, bien que certains services, comme Spotify, puissent créer de petits fichiers de cache pour accélérer les lectures ultérieures.
L’optimisation du streaming : un enjeu majeur
La diffusion de contenu audio et vidéo via internet n’est pas une idée nouvelle ; sa nouveauté réside plutôt dans sa praticité actuelle. Autrefois, l’accès à une vidéo ou une chanson en ligne était lent et fastidieux. Le flux s’arrêtait et redémarrait sans cesse, et l’attente de la mise en mémoire tampon pouvait durer plusieurs minutes, voire ne jamais aboutir.
Le principe du streaming est, quant à lui, resté globalement inchangé. Les fichiers sont téléchargés progressivement, au fur et à mesure de leur lecture ou de leur écoute. Ce qui a évolué, c’est l’infrastructure. Des entreprises comme YouTube et Netflix ont investi massivement pour améliorer cette infrastructure.
Initialement, YouTube et Netflix s’appuyaient sur un nombre limité de serveurs pour héberger leur contenu, ce qui s’est avéré insuffisant. Les utilisateurs éloignés de ces serveurs subissaient des latences importantes, et les jours de forte affluence (comme les samedis soirs) entraînaient des ralentissements des serveurs de streaming. La solution a été trouvée dans la création de réseaux de diffusion de contenu (CDN), permettant de stocker et de diffuser le contenu de manière plus efficace. Un CDN est un réseau mondial de serveurs hébergeant tous le même contenu, ce qui réduit les latences et évite la surcharge des serveurs dans les zones densément peuplées.
Bien entendu, un CDN performant est inutile si les utilisateurs disposent de connexions internet de mauvaise qualité. Ce problème s’est progressivement résolu grâce à la concurrence entre les fournisseurs d’accès à internet (FAI) pour offrir des connexions toujours plus rapides et performantes. Des avancées comme Google Fiber ou les connexions internet 5G à domicile sont en train d’émerger.
Néanmoins, certains services de streaming et FAI ont constaté que, malgré des connexions internet rapides et des CDN performants, le trafic internet mondial important pouvait causer des latences. Il faut aussi prendre en compte la consommation de bande passante. Des services tels que Netflix consomment plus de 15% de la bande passante internet mondiale. Lorsque de nombreux utilisateurs regardent la dernière saison de « Stranger Things », par exemple, l’ensemble du réseau internet peut être ralenti.
Pour pallier ces problèmes, les services de streaming ont tendance à fournir des appareils Open Connect (OCA) aux FAI. Ces OCA sont, en substance, des disques durs contenant des films, des musiques et autres contenus populaires, ce qui limite la nécessité pour les FAI de rediriger le trafic internet vers un serveur Netflix ou Hulu. Cette approche permet d’accélérer la diffusion en continu, mais aussi d’éviter que le réseau internet ne soit ralenti par la surcharge de Netflix.
Les défis du streaming en direct
Le streaming vidéo en direct, via des plateformes telles que Facebook Live ou Twitch, implique que les informations reçues soient produites en temps réel (ou presque). Par conséquent, le diffuseur en direct doit être capable de télécharger du contenu aussi rapidement que l’utilisateur peut le télécharger.
Pendant l’enregistrement d’un flux en direct, chaque milliseconde de la vidéo (et de l’audio associé) est découpée en petits fichiers. Ces fichiers sont ensuite compressés et organisés par un encodeur avant d’être envoyés sur internet. L’appareil de l’utilisateur télécharge ces fragments au fur et à mesure. Grâce à l’encodage, l’appareil de l’utilisateur est capable de reconstituer une vidéo cohérente. Il devrait y avoir peu de latence entre la diffusion et la réception.
Les plateformes de diffusion en direct populaires comme Twitch ou YouTube utilisent un réseau mondial de serveurs afin de réduire les latences et d’améliorer la qualité de la diffusion. Cependant, la qualité de toute vidéo diffusée en direct est toujours tributaire de la connexion internet du diffuseur. Comme on peut le deviner, les diffuseurs en direct ne peuvent pas utiliser les OCA. Heureusement, le développement de connexions internet rapides à domicile, comme Google Fiber, a rendu le streaming en direct possible et l’arrivée de connexions internet 5G à domicile améliorera encore la qualité des flux en direct.
Le streaming de jeux vidéo : l’avenir du streaming
L’idée de jouer à des jeux vidéo directement dans un navigateur web n’est pas récente. Une grande partie du web est consacrée aux petits jeux. De nombreuses personnes utilisent Facebook exclusivement pour jouer à Farmville ou Candy Crush. Certaines entreprises cherchent à faire évoluer le jeu dans un navigateur en créant des services de streaming pour les jeux de console nécessitant une grande puissance de calcul.
Il ne s’agit pas ici de la diffusion en direct de simulations de ferme sur Twitch, mais de la possibilité de jouer à distance à des jeux vidéo sans nécessiter de console ou d’ordinateur puissant. Avec le streaming de jeux, un serveur distant se charge des calculs complexes nécessaires au bon fonctionnement des jeux les plus exigeants. Des services comme Projet Stream de Google ou GEFORCE MAINTENANT de Nvidia promettent de rendre accessible même les plus beaux et gourmands jeux sur un simple ordinateur portable bas de gamme. Cela permettrait de réaliser d’importantes économies et de supprimer les barrières matérielles existantes dans le monde du jeu vidéo.
Le streaming d’un jeu vidéo est bien plus complexe que le streaming d’un film. Il ne s’agit pas simplement de télécharger progressivement un fichier statique ; l’utilisateur interagit avec ce fichier en temps réel. S’il existe une latence entre les commandes du joueur et la réponse à l’écran, l’expérience de jeu devient impossible. On peut considérer des outils comme Skype ou FaceTime comme des précurseurs du streaming de jeux, car ils nécessitent des connexions bidirectionnelles rapides. Le streaming de jeux doit toutefois être beaucoup plus fluide et transparent.
Les services de streaming de jeux de qualité ne sont pas encore courants ni totalement fiables. Les entreprises sont donc assez discrètes sur leurs technologies. On sait cependant qu’elles s’inspirent du modèle de Netflix. Des entreprises comme Nvidia mettent en place des CDN équipés de cartes graphiques puissantes et Google cherche à combiner ses appareils Open Connect (chargés de jeux) à la fibre haut débit Google Fiber. Quoi qu’il en soit, le streaming de jeux représente la prochaine étape de l’histoire du streaming multimédia.