インターネット

INTERNET

公開：2024-04-08

HLS(HTTP Live Streaming)とは？意味をわかりやすく簡単に解説

text: XEXEQ編集部

HLS(HTTP Live Streaming)とは

HLS(HTTP Live Streaming)はApple社が開発したストリーミングプロトコルです。HTTPプロトコルを利用してビデオやオーディオコンテンツをストリーミング配信するために設計されました。

HLSはメディアファイルをセグメントに分割し、インデックスファイル(プレイリスト)で管理する仕組みを採用しています。これにより、ネットワーク帯域幅に応じて適切なビットレートのセグメントを選択し、シームレスに再生することが可能となります。

HLSの主な特徴として、ライブストリーミングとオンデマンドストリーミングの両方に対応している点が挙げられます。また、暗号化による著作権保護機能も備えており、コンテンツの不正利用を防ぐことができます。

クライアント側ではiOSデバイスやMac、Apple TVなどのApple製品で標準的にサポートされています。さらに、Android端末やウェブブラウザでも広く対応が進んでおり、クロスプラットフォームでのストリーミング配信を実現できます。

HLSは高品質なストリーミング体験を提供しつつ、ネットワーク環境の変化に柔軟に適応できる利点があります。これらの特性から、多くの動画配信サービスやライブ中継プラットフォームで採用されている主要なストリーミングプロトコルの一つとなっています。

HLSのセグメント分割とアダプティブビットレート

HLSのセグメント分割とアダプティブビットレートに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• HLSにおけるメディアファイルのセグメント化
• アダプティブビットレートストリーミングの仕組み
• クライアント側でのセグメント選択プロセス

HLSにおけるメディアファイルのセグメント化

HLSではメディアファイルを一定の長さ(通常は10秒前後)のセグメントに分割します。各セグメントは独立したファイルとして保存され、それぞれが固有のURLを持ちます。

セグメント化されたメディアファイルは拡張子が「.ts」(MPEG-2 Transport Stream)のファイルとして保存されます。これらのセグメントファイルはインデックスファイル(プレイリスト)によって管理され、再生順序や位置情報が記述されます。

セグメント化によって、クライアントは必要なセグメントだけを選択的にダウンロードすることができます。これにより、ネットワーク帯域幅の効率的な利用と、シークや一時停止などの操作がスムーズに行えるようになります。

アダプティブビットレートストリーミングの仕組み

HLSはアダプティブビットレートストリーミングをサポートしています。これは同じコンテンツを複数のビットレートでエンコードし、ネットワーク帯域幅に応じて最適なビットレートのセグメントを選択して再生する仕組みです。

サーバー側では元のメディアファイルを異なるビットレートでエンコードし、それぞれのビットレートに対応するセグメントファイルとプレイリストを生成します。クライアント側ではネットワーク状況を監視しながら、適切なビットレートのセグメントを選択してダウンロードし、シームレスに再生を切り替えます。

アダプティブビットレートストリーミングにより、ユーザーのネットワーク環境に適した品質のビデオを配信することができます。これにより、バッファリングを最小限に抑えつつ、最適な視聴体験を提供することが可能となります。

クライアント側でのセグメント選択プロセス

クライアント側ではHLS対応のプレーヤーがセグメント選択のプロセスを自動的に行います。プレーヤーはまずマスタープレイリストをダウンロードし、利用可能なビットレートのバリアントプレイリストを取得します。

再生開始時にはプレーヤーはネットワーク帯域幅を推定し、適切なビットレートのバリアントプレイリストを選択します。その後、選択されたバリアントプレイリストに記載されているセグメントを順番にダウンロードし、再生を開始します。

再生中はプレーヤーがネットワーク状況を継続的に監視し、必要に応じてビットレートを動的に切り替えます。ネットワーク帯域幅が低下した場合はより低いビットレートのセグメントに切り替え、バッファリングを回避します。一方、帯域幅が改善した場合は高いビットレートのセグメントに切り替えて、画質を向上させます。

HLSのライブストリーミングとオンデマンドストリーミング

HLSのライブストリーミングとオンデマンドストリーミングに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• HLSを用いたライブストリーミングの仕組み
• オンデマンドストリーミングにおけるHLSの活用
• ライブとオンデマンドの違いとHLSの適応性

HLSを用いたライブストリーミングの仕組み

HLSはライブストリーミングに適したプロトコルの一つです。ライブストリーミングではリアルタイムで生成されるビデオやオーディオのセグメントを連続的に配信する必要があります。

HLSでライブストリーミングを行う際はエンコーダーがリアルタイムでメディアデータをセグメントに分割し、順次プレイリストを更新していきます。クライアント側では定期的にプレイリストをチェックし、新しいセグメントが追加されたら、それらをダウンロードして再生を継続します。

ライブストリーミングでは遅延を最小限に抑えることが重要です。HLSでは短いセグメント長(通常は2〜10秒程度)を使用することで、低遅延を実現しています。また、プレイリストの更新頻度を高くすることで、リアルタイム性を高めることができます。

オンデマンドストリーミングにおけるHLSの活用

HLSはオンデマンドストリーミングにも広く使用されています。オンデマンドストリーミングでは事前に録画・編集されたコンテンツを視聴者のリクエストに応じて配信します。

オンデマンドストリーミングでHLSを活用する場合、メディアファイルを予めセグメントに分割し、プレイリストを生成しておきます。クライアントからのリクエストに応じて、該当するセグメントを配信し、シームレスな再生を実現します。

オンデマンドストリーミングではユーザーが好きなタイミングで視聴を開始・停止できるため、シーク操作やポーズ、早送りなどの機能が重要となります。HLSはこれらの操作に対して柔軟に対応できるプロトコルであり、スムーズなユーザーエクスペリエンスを提供できます。

ライブとオンデマンドの違いとHLSの適応性

ライブストリーミングとオンデマンドストリーミングは配信方式や要求される機能に違いがあります。ライブストリーミングではリアルタイム性と低遅延が重視されるのに対し、オンデマンドストリーミングではコンテンツの品質や視聴の柔軟性が重要視されます。

HLSはライブストリーミングとオンデマンドストリーミングの両方に対応できる汎用性の高いプロトコルです。セグメント分割とアダプティブビットレートの仕組みにより、様々なネットワーク環境や端末に適応することができます。

また、HLSは暗号化による著作権保護機能も備えているため、ライブ配信とオンデマンド配信のどちらにおいても、コンテンツの安全性を確保することができます。この適応性の高さが、HLSが幅広い用途で採用されている理由の一つと言えるでしょう。

HLSの暗号化とDRM(デジタル著作権管理)

HLSの暗号化とDRM(デジタル著作権管理)に関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• HLSにおける暗号化の仕組みと種類
• DRMシステムとの連携によるコンテンツ保護
• 暗号化とDRMの重要性と課題

HLSにおける暗号化の仕組みと種類

HLSではコンテンツの不正利用を防ぐために、メディアセグメントを暗号化することができます。暗号化されたセグメントは適切な鍵を持つクライアントのみが復号化して再生できるようになります。

HLSの暗号化には主に2つの方式があります。一つはAES-128暗号化で、もう一つはSample-AES暗号化です。AES-128暗号化では各セグメントが共通の鍵で暗号化されるのに対し、Sample-AES暗号化ではセグメント内の各サンプルが個別の鍵で暗号化されます。

暗号化されたセグメントを再生するにはクライアントは適切な鍵を取得する必要があります。鍵の配布にはセキュアなキー配信サーバーを使用し、認証されたクライアントにのみ鍵を提供するのが一般的です。

DRMシステムとの連携によるコンテンツ保護

HLSはDRMシステムと連携することで、より高度なコンテンツ保護を実現することができます。DRMシステムは暗号化に加えて、コンテンツの利用条件を定義し、不正な再生や複製を防ぐための仕組みを提供します。

HLSとDRMを組み合わせる場合、暗号化されたセグメントの鍵管理をDRMシステムが担当します。クライアントはDRMシステムから認証を受け、利用条件に基づいて鍵を取得します。これにより、コンテンツの配信と利用を厳密に制御することができます。

代表的なDRMシステムとしてはApple社のFairPlay、Microsoft社のPlayReady、Google社のWidevineなどがあります。これらのDRMシステムはそれぞれのプラットフォームやデバイスに最適化されており、HLSと連携して使用されています。

暗号化とDRMの重要性と課題

暗号化とDRMはコンテンツの著作権を保護し、不正な利用を防ぐために重要な役割を果たします。特に、有料コンテンツや機密性の高いコンテンツを配信する際にはこれらの技術が不可欠です。

一方で、暗号化とDRMの実装にはいくつかの課題もあります。例えば、複数のDRMシステムに対応する必要がある場合、管理が複雑になる可能性があります。また、暗号化による処理負荷の増大や、クライアント側での復号化に伴う再生遅延などの問題にも注意が必要です。

HLSは暗号化とDRMの仕組みを標準化し、様々なプラットフォームやデバイスで一貫したコンテンツ保護を実現できるようにしています。ただし、実装する際にはセキュリティと利便性のバランスを考慮し、適切な設定を行うことが求められます。

参考サイト

1. Apple. https://www.apple.com/jp/
2. Microsoft. https://www.microsoft.com/ja-jp

「インターネット」に関するコラム一覧「インターネット」に関するニュース一覧