基于FOV的多路径360度视频传输协议研究

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360度视频因其能为用户提供沉浸式的观看体验而逐渐成为热点,越来越多的移动端应用开始上线360度视频服务。移动无线网络具有带宽受限、服务质量不稳定和高丢包率的缺点。然而,360度视频的带宽和时延要求比传统视频更严苛,这使得在移动无线网络上进行360度视频传输极具挑战。不过在观看360度视频时,由于人眼的生理构造,用户在任意时刻只能感知到视野范围FOV(Field of View)区域的内容,而其他非FOV区域的内容对用户是不可见的,通常FOV区域只占整个视频的很小一部分。因此,采用内容感知的差异化资源分配策略成为一种解决方案。当前针对360度视频传输的研究工作主要致力于应用层的优化。这些工作的核心思想是优先为更靠近FOV的区域分配更高的码率,使得用户实际观测到的区域的视频质量更高,这在一定程度上可以缓解带宽不足的问题。然而,这些工作在传输层依然采用基于重传的协议,而没有直接对传输时延进行优化,使得在高丢包率的移动无线网络中进行360度视频传输时,因为频繁的重传导致时延较高,大量数据不能按时传输到用户端,从而造成视频质量严重下降。本文提出一种基于FOV的内容感知的多路径传输协议来提升在移动无线网络中的360度视频传输的性能。本文提出的协议属于传输层方法,主要由以下两部分组成:一种感知FOV的FEC(Forward Error Correction)冗余度调节策略,其创新之处在于,它能根据本文提出的360度视频失真度模型来指导FEC冗余度调节过程,且该视频失真度模型考虑了360度视频的不同区域对视频质量的影响程度不一样的特点。具体来说,它通过为靠近FOV区域(优先级更高)的视频数据分配尽可能高的FEC冗余度的方式,使得更靠近FOV区域的数据能以更大概率及时并完整地传输到接收端;一种感知FOV的多路径包调度策略,其创新之处在于,它能根据不同路径上的网络状况,为更靠近FOV区域的视频数据优先分配网络状况更好的路径,以此进一步保障更高优先级的数据的及时可靠传输。实验表明:与当前主流的基于UDP的多路径传输层协议相比,本文提出的协议能提升20%到30%的视频质量(PSNR);与当前主流的基于TCP的感知FOV的DASH协议相比,本文提出的方法能提高超过40%的视频质量(PSNR)。
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