Die Welt des Streamings: Eine detaillierte Betrachtung
Wir sind heutzutage alle an das Streamen von Inhalten aus dem Internet gewöhnt. Es ist ein fester Bestandteil unseres Alltags geworden, und Plattformen wie Netflix und YouTube sind zu Synonymen für das Internet selbst geworden. Aber was genau verbirgt sich hinter dem Begriff „Streaming“, und wie funktioniert diese Technologie eigentlich?
Die schrittweise Übertragung beim Streaming
Wenn wir ein Video ansehen oder einen Song auf unserem Computer abspielen möchten, ist es notwendig, die entsprechende Datei herunterzuladen. Das ist ein unvermeidlicher Schritt. Vor diesem Hintergrund fragen sich viele angesichts von Diensten wie Netflix oder Spotify: „Wie schaffen diese es, Videos und Musik nahezu verzögerungsfrei zu übertragen?“ Die Antwort liegt im Streaming. Im Gegensatz zum herkömmlichen Download werden Mediendateien beim Streaming nicht als Ganzes auf den Computer geladen, sondern stattdessen in kleinen Abschnitten und in Echtzeit.
Der Begriff „Streaming“ beschreibt den Prozess ziemlich treffend. Informationen werden kontinuierlich und in einem stetigen Fluss auf unseren Computer übertragen. Um es zu veranschaulichen: Wenn der herkömmliche Download von Filmen mit dem Kauf von Flaschenwasser vergleichbar wäre, würde das Streaming eher dem Auffüllen einer Flasche direkt am Wasserhahn ähneln.
Man kann den Vorgang des Streamens eines Films auch mit dem Abspielen einer VHS-Kassette vergleichen. Jede einzelne Sekunde des Videos und des Tons wird dabei nacheinander abgetastet. Dieser Vorgang geschieht in Echtzeit während der Wiedergabe. Unterbrechungen führen zu einem sofortigen Stopp des Filmerlebnisses.
Konkret bedeutet dies beim Streaming, dass Ihr Computer in Echtzeit kleine Teile einer Mediendatei herunterlädt und dekodiert. Bei einer besonders schnellen Internetverbindung kann es sogar vorkommen, dass die Datei komplett geladen ist, bevor Sie die Wiedergabe beenden. Aus diesem Grund kann es passieren, dass ein Stream kurzzeitig weiterläuft, auch wenn die Internetverbindung abbricht. Wichtig ist jedoch, dass gestreamte Inhalte in der Regel nicht dauerhaft auf dem Speicher Ihres Computers abgelegt werden. Dienste wie Spotify speichern zwar kleinere Cache-Dateien, um zukünftige Wiedergaben zu beschleunigen.
Die Optimierung der Streaming-Geschwindigkeit
Das Streamen von Audio- und Videoinhalten aus dem Internet ist keine neue Entwicklung. Es wirkt nur neuer, weil es mittlerweile so komfortabel geworden ist. Früher war das Betrachten von Videos oder das Abspielen von Musik auf Webseiten mit ständigen Unterbrechungen und Wartezeiten verbunden. Die Medien mussten oft erst gepuffert werden, was mitunter Minuten dauern konnte.
Obwohl die grundlegende Funktionsweise des Streamings gleich geblieben ist – die Dateien werden während der Wiedergabe schrittweise heruntergeladen – hat sich die Infrastruktur erheblich verändert. Unternehmen wie YouTube und Netflix haben in den Aufbau dieser Infrastruktur viel Zeit und Geld investiert.
In der Anfangszeit nutzten Plattformen wie YouTube und Netflix oft nur ein oder zwei Server zur Bereitstellung ihrer Inhalte, was zu erheblichen Problemen führte. Nutzer, die sich geografisch weit von diesen Servern entfernt befanden, erlebten lange Ladezeiten, und an Tagen mit hohem Datenverkehr kam es häufig zu erheblichen Verzögerungen. Dieses Problem wurde durch die Einrichtung von Content Delivery Networks (CDNs) gelöst. CDNs sind dichte, globale Servernetzwerke, die alle dieselben Inhalte speichern und bereitstellen. Dies reduziert Latenzen und verhindert die Überlastung einzelner Server in dicht besiedelten Regionen.
Natürlich sind leistungsstarke CDNs wenig hilfreich, wenn die Internetverbindung der Nutzer selbst zu langsam ist. Dieses Problem löst sich jedoch gewissermaßen von selbst. Internetanbieter konkurrieren ständig um schnellere und leistungsfähigere Verbindungen, und Entwicklungen wie Google Fiber oder der Ausbau von 5G-Netzen bringen immer schnellere Verbindungen mit sich.
Einige Streaming-Dienste und Internetanbieter haben erkannt, dass selbst mit schnellen Internetverbindungen und CDNs ein hohes globales Datenaufkommen zu Verzögerungen beim Streaming führen kann. Nicht zu vergessen, dass Dienste wie Netflix einen bedeutenden Teil der weltweiten Bandbreite nutzen. Der Streaming-Verkehr von Netflix allein beansprucht mehr als 15 % der globalen Internetbandbreite. Wenn also viele Nutzer gleichzeitig die neueste Staffel einer beliebten Serie streamen, kann dies das gesamte Internet verlangsamen.
Als Reaktion darauf stellen Streaming-Dienste ISPs sogenannte Open Connect Appliances (OCAs) zur Verfügung. Diese OCAs sind im Grunde Festplatten, die mit beliebten Filmen, Musik und anderen Streaming-Inhalten bestückt sind. Dadurch wird die Notwendigkeit reduziert, den Datenverkehr eines Internetanbieters zu Servern von Netflix oder Hulu umzuleiten. Dies beschleunigt nicht nur das Streaming, sondern verhindert auch, dass das gesamte Internet durch den Traffic von einzelnen Diensten überlastet wird.
Live-Streaming: Neue Herausforderungen
Beim Live-Videostreaming auf Plattformen wie Facebook Live oder Twitch werden die Informationen, die Sie auf Ihrem Computer empfangen, in Echtzeit (oder so nah wie möglich daran) übertragen. Wie man sich vorstellen kann, muss ein Live-Streamer in der Lage sein, Inhalte genauso schnell hochzuladen, wie diese von den Nutzern heruntergeladen werden können.
Während ein Live-Streamer ein Video aufnimmt, wird jede Millisekunde des Videos (und des zugehörigen Tons) in sehr kleine Dateien zerlegt. Diese kleinen Dateien werden von einem Encoder komprimiert und organisiert, sie werden über das Internet gesendet, und Ihr Computer lädt sie schrittweise herunter. Da die Dateien codiert sind, kann Ihr Computer sie zu einem zusammenhängenden Video zusammensetzen. Im Idealfall gibt es nur eine minimale Verzögerung zwischen dem Streamer und dem Betrachter.
Beliebte Live-Streaming-Dienste wie Twitch und YouTube nutzen ein globales Netzwerk von Servern, um Verzögerungen zu reduzieren und die Videoqualität zu verbessern. Allerdings hängt die Qualität jedes Live-Streams stark von der Internetverbindung des Streamers ab. Live-Streamer können OCAs nicht nutzen. Glücklicherweise hat die Entwicklung schneller Heim-Internetverbindungen wie Google Fiber das Live-Streaming ermöglicht, und die Einführung von 5G-basierten Heim-Internetverbindungen wird die Qualität von Live-Streams noch weiter verbessern.
Die Zukunft des Streamings: Videospiele
Die Idee, Videospiele direkt im Browser zu spielen, ist nicht mehr ganz neu. Zahlreiche Webseiten widmen sich kleinen Browser-Spielen, und viele Nutzer verbringen Zeit auf Plattformen wie Facebook, um Farmville oder Candy Crush zu spielen. Einige Unternehmen gehen jedoch noch einen Schritt weiter und entwickeln Streaming-Dienste für aufwendige Konsolenspiele im Browser.
Um es klarzustellen, hier geht es nicht um das Live-Streaming eines Farm-Simulators auf Twitch, sondern um das Spielen von Videospielen aus der Ferne, ohne dass eine teure Konsole oder ein leistungsstarker Gaming-PC erforderlich wäre. Beim Game-Streaming übernimmt ein Server die gesamte rechenintensive Verarbeitung, die für anspruchsvolle Spiele notwendig ist. Dienste wie Googles Projektstream und Nvidias GeForce NOW ermöglichen es, selbst anspruchsvolle Spiele auf einem herkömmlichen Laptop zu spielen. Dies kann Nutzern viel Geld sparen und die Barrieren, die durch Hardwarebeschränkungen entstanden sind, abbauen.
Das Streamen von Videospielen ist jedoch komplexer als das Streamen von Filmen. Hier werden nicht nur statische Dateien heruntergeladen, sondern es muss auch die Interaktion des Nutzers mit dem Spiel in Echtzeit verarbeitet werden. Wenn es zu einer Verzögerung zwischen den Eingaben des Nutzers und der Bildschirmausgabe kommt, ist das Spiel praktisch unspielbar. Dienste wie Skype und Facetime können als Vorläufer des Game-Streamings betrachtet werden, da auch sie schnelle Zwei-Wege-Verbindungen benötigen. Game-Streaming muss jedoch noch nahtloser erfolgen.
Derzeit sind leistungsintensive Game-Streaming-Dienste noch nicht sehr verbreitet oder zuverlässig. Daher halten sich die meisten Unternehmen mit Details zurück. Die grundlegende Strategie folgt jedoch den Spuren von Netflix. Unternehmen wie Nvidia bauen CDNs mit leistungsstarken Grafikkarten auf, während Google versucht, OCAs, die mit Spielen gefüllt sind, mit dem schnellen Google Fiber Internet zu Hause zu kombinieren. In jedem Fall ist das Game-Streaming der nächste große Schritt in der Geschichte des Streamings.