İnternet Üzerinden Kamera Yayını Yapmak ve İlgili Kodlar

Bu konu üzerinde bir geliştirici olarak uzun zamandır çalışıyorum.  Yayın yapmak, ya da video, ses gibi medya kullanımını internet servisleri üzerinden sunmak için yazılımlar geliştirmek,  içerik sıkıştırma algoritmalarını ve bu tür medyalar için geliştirilmiş veri transfer  protokollerini iyi bilmeyi gerektiriyor. Bu yazıda, ffmpeg kullanarak yayın yapmanın biraz teknik taraflarını ele alamayı düşünüyorum.

Öncelikle “FFMPEG nedir” sorusu ile başlayalım. Ffmpeg, içerisinde tüm medya sıkıştırma algoritmalarını ve yayın için gerekli veri transfer protokollerini barındıran, açık kaynak kodlu bir projedir.  Açık kaynak kodlu olmasından mütevellit, ffmpeg projesine ait “github repository” üzerinden kaynak kodları çekip kendi projenize dahil etmek oldukça kullanışlı ve kolay bir seçenek.  C bilmiyorsanız, ve programcı değilseniz de ffmpeg projesini derleyerek bir araç olarak kullanabiliyorsunuz.https://github.com/FFmpeg/FFmpeg

Medya Transfor Protokolleri

İnternet üzerinden medya yayını nasıl yapılır aşamasına geldiğimizde öncelikle, internet üzerinden yayın yaparken, medya verisi için geliştirilmiş özel veri transfer protokollerini konuşmamız gerekiyor.  Bir medya yayınını, HTTP ve ya UDP-TCP gibi protokoller üzerinden gerçekleştirebiliriz. UDP-TCP üzerinden yapılan yayınlarda kullanılan video transfer protokollerinin başında RTP, RTCP, RTSP, RTMP gibi protokoller geliyor. HTTP üzerinden yayın yapmak için ise HLS, HDS,  MPEG-DASH gibi video transfer protokolleri kullanılıyor. Neden bu protokollere ihtiyaç duyulmuş diye sorarsanız;  bu protokoller medya yayını yaparken dikkat edilmesi gereken bazı püf noktalara göre dizayn edilmişlerdir. Çünkü medya verileri oldukça büyük ve her paketi birbiriyle çok ilişkili verilerdir.  Bir canlı yayın yapmak için internet altyapınızın iyi olması gerekiyor. İnternet üzerindeki trafikten kaynaklı olarak, yayın sırasında bir çok veri kaybı ve ya paket düşmesi gibi problemler olabiliyor.  Bu yüzden bu verileri taşımak için bu gibi problemler karşısında çözümler sunabilen yeni protokollere ihtiyaç duyulmuştur.

Yaptığınız yayını bir web sayfası üzerinde görüntülemek ya da dağıtmak için tabi ki HTTP tabanlı protokolleri kullanıyoruz. Örneğin oyuncalrın oldukça fazla kullandıkları “Twitch” web sayfasını duymuşsunuzdur.  “Twitch” yayınları HTTP üzerinden HLS, HDS gibi protokolleri kullanıyor.  Fakat sadece uygulamalar üzerinden yayının dağıtılması için UDP ve ya TCP tabanlı protokoller kullanılıyor.   Örneğin Skype uygulaması yayınlarını UDP-TCP üzerinden RTP protokolünü kullanıyor.

HTTP ve ya UDP-TCP olmasının bazı avantajları ve dezavantajları var.  HTTP kullanırsanız, yayınızı her türlü web sayfasında görüntüleyebilir, internetteki her türlü güvenlik duvarlarını aşabilir ve bulut sistemlere entegrasyonu daha kolay sağlayabilirsiniz. Bunun yanında, HTTP, uygulama katmanında yani en üst katmanda yer aldığından yavaş bir seçenektir.  HTTP yayınındaki gecikmeler oldukça fazla olacaktır. Fakat UDP-TCP üzerinde bir protokol kullanırsanız, hız ve gecikme anlamında daha esnek çözümlere sahip olabilirsiniz. Ama bu sefer de web servislerine yayın yapmazsınız ve HTTP nin avantajlarından faydalanamıyorsunuz.

Medya Sıkıştırma Algoritmaları ve Konteynerler

Veri transfer protokolleri üzerinde konuştuktan sonra, artık medya konteyner ve sıkıştırma algoritmalarından bahsedebiliriz. Bir resim ve video verisi çok çok hatta çok büyüktür. Eğer bu veriyi sıkıştırmazsanız, bir videoyu depolamak ve bir yerden bir yere transfer etmek oldukça zordur. Bu yüzden internet üzerinden yapılan yayınların hepsinde,  medya önce sıkıştırılır daha sonra transfer edilir, daha sonra hedef makinede tekrar açılarak görüntülenir.

Burada ayırt edilmesi gereken detay, konteyner ve sıkıştırma algoritmalarını birbirinden ayırmaktır.  Genellikle bunlar birbirine karıştırılır.  Örneğin  MP4 bir sıkıştırma algoritması değil, medya konteyneridir.  H264 sıkıştırma algoritması ile sıkıştırılan video ya da medya bilindik tabiri ile h264 ile kodeklenen video MP4 konteynerine konulur.

En bilindik sıkıştırma algoritmaları yani kodekler, h264, h265, VP9, AV1 dur. Buna kıyasla bu sıkıştırma algoritmalarına göre en bilindik konteynerlar ise MP4, WEBM ve IVF dir. . .

Bu şekilde açıklama yaptıktan sonra, artık FFMPEG ile basit bir uygulama yapabiliriz.  ffmpeg kaynak kodlarını indirip gerekli sıkıştırma algoritmaları ile derlemek gerekiyor. Tabi biz bu proje de VP9 kodeğini kullandığımız için. Bilgisayarınıza bu kodek için gerekli libvpx kütüphanesini indirmeniz gerekiyor. Aynı zamanda  bilgisayarınızda kamera sürücüsünü kontrol etmek ve kameradan frame çekmek gibi işlemler için V4L2-utils’i kurmanız gerek.  Daha sonra http üzerinden bilgisayara bağlı bir yayın yapmak için şu komutu kullanabilirsiniz;

ffmpeg -f v4l2 -i /dev/video0 http://127.0.0.1:8080/feed.webm

bu komutla yerel makine IP adresimize  VP9 kodeğini ve webm konteynerini kullanan bir HTTP yayını başlatmış olduk. Bu yayın http üzerinden olduğundan HLS protokolünü kullanıyor olacak. Fakat yayın sadece belirli “127.0.0.1”  IP adresine yapılıyor. Oysa, yerel ağımda bulunan diğer bilgisayarların da web sayfasına girdiklerinde yaynımı görüntüleyebilmesini istiyorum. Bu yüzden ffserver’a ihtiyaç olacak. ffserver arka planda çalışarak, “127.0.0.1” ip adresine yaptığım yayını, diğer bilgisayarlardan da talep olduğu taktirde onlara da gönderecek.  ffserver, ffmpeg projesinin son güncellemelerinde kaldırılmış durumda. Bu yüzden ffserver için önceki versiyonlarını indirmeniz gerekiyor.  Örneğin ben 3.14 versiyonunu kullanıyorum. Ffserver’ı şu komutla çalıştırabiliriz;

ffserver -f /etc/ffserver.conf

Tabi bunun için ffserver config dosyasına ihtiyacınız olacak. Bu dosya ise şu şekilde olmalı;

HTTPPort 8080                      # Port to bind the server to
HTTPBindAddress 0.0.0.0
MaxHTTPConnections 2000
MaxClients 1000
MaxBandwidth 10000             # Maximum bandwidth per client
                               # set this high enough to exceed stream bitrate
CustomLog -

<Feed feed.ffm>
     File ./feed.ffm
     FileMaxSize 1g
     ACL allow 127.0.0.1
</Feed>

<Stream feed.webm>
     Format webm
     Feed feed.ffm
     VideoCodec libvpx
     VideoSize 320x240
     VideoFrameRate 15
     VideoBitRate 512
     VideoBufferSize 512
     NoAudio
     AVOptionVideo flags +global_header
     StartSendOnKey
</Stream>

<Stream status.html>            # Server status URL
   Format status
   # Only allow local people to get the status
   ACL allow 192.168.1.0 192.168.1.255
</Stream>

#<Redirect index.html>    # Just an URL redirect for index
#   # Redirect index.html to the appropriate site
#  URL /
#</Redirect>

Artık yapılan yayını bir basit HTTP sayfası yaparak yayınlayabiliriz. O basit HTTP sayfası ise şu şekilde olabilir;

<!doctype html>


<html>
<head>
   <meta charset="UTF-8">
   <link rel="shortcut icon" href="./.favicon.ico">
   <title>Example</title>

   <link rel="stylesheet" href="./.style.css">

   <script src="./.sorttable.js"></script>
</head>

<style>
    video {
       width: 640px;
       height: 360px;
    }
</style>
<script src="https://cdn.dashjs.org/latest/dash.all.min.js"></script>


<body onload="setupVideo()">



<p><h1>Live Video Streaming over http</h1></p>
<video width="320" height="240" controls>
  <source src="https://127.0.0.1:8080/feed.webm" type="video/webm">
Your browser does not support the video tag.
</video>



</body> 
</html>
</body>
</html>

0