虚拟现实视频传输架构和关键技术综述

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1、虚拟现实视频传输架构和关键技术综述郭宗明班怡璇谢澜北京大学摘要：介绍了虚拟现实(VR)视频传输架构，提出了两种传输方式:全景传输和视点传输。全景传输可提供多角度质量均匀的图像，但存在高码率和带宽浪费问题;视点传送仅传输视点范围内图像，可减少码率浪费，但存在头部运动延迟问题。提出的视点自适应传输技术、视点预测方法，可以较好实现低码率、高质量的VR视频传输。关键词：VR视频;视点白适应传输;非均匀映射传输;分块传输;视点预测;用户质量优化；作者简介：郭宗明，北京大学博导，北京大学计算机科学技术研究所所长;主要研究方向为数字视频处理及传输、彩色图像处理；曾主持、领导研发团队攻克多项数字

2、视频处理技术与工程难关，研制成功多项工程应用系统并获得广泛应用，促进了中国电视行业从模拟播出到数字播出的技术变革，促进了中国网络视频行业的发展和普及;获屮国高等学校十大科技进展、国家科技进步二等奖、教育部科技进步一等奖和二等奖、教育部技术发明奖二等奖、广电总局科技创新二等奖等;发表论文150余篇，中请专利120余项。作者简介：班怡璇，北京大学计算机科学技术研究所在读木科牛;研究方向为网络视频传输、HTTP动态自适应流媒体;发表国际学术论文1篇。作者简介：谢澜，北京大学计算机科学技术研究所在读硕士生;研究方向为IITTP动态流传输、全景视频视点自适应传输；已发表学术论文4篇，拥有专

3、利2项、标准提案3项。基金：国家自然科学基金(61471009)VirtualRealityVideoTransmissionandStreamingGUOZongmingBANYixuanXIELanPekingUniversity;Abstract：Tnthispaper,amainframeworkofvirtualreality(VR)videotrailsmissionisintroduccd,andtwoschemesarcalsoproposed:pernorameitransmissionandviewporttransmission.Thepanoramatra

4、nsmissiontechnologycanprovide360°symmetrieimagewithhighbit-rateandbandwidthwasting;theviewporttransmissiononlytransmitsapartofimagesoastoreducebit-ratewasting,butcanbringheadmovementdelayproblem.Tnthispaper,twotechnologicsofviewport-adaptivcstreamingandviewportprcdictionareintroduced,whichena

5、blehighqualityserviceofVRvideostreaming.Keyword：VRvideo;viewportadaptation;asynnnetricprojection;t订e-basedstreaming;viewportprediction;QoEoptimi^ation;虚拟现实(VR)视频，又称全景视频或360。视频，以其充分的沉浸性、真实性、制作简单性等特点止受到人们的广泛关注。它通过全景摄像机记录三自由度或六自由度的自然图像，降低了VR内容制作的门槛，提供现有普通视频所不能达到的真实感。近几年，随着VR设备、网络和终端技术的成熟，VR视频正越来

6、越多地用于影视、游戏、医疗、教育等应用中。据思科的统计报告显示IH，VR应用在2016年的平均月流量达到了13.3PB,预计到2021年后达到140PB,年增长率达到60%。如此广泛的VR视频给人们的生活和工作带来了新的体验，大量的网络基础设施和智能穿戴设备也推动了VR视频应用的发展。然而，高质量的VR视频服务仍面临若干挑战。其中，网络传输是一个关键性问题。VR视频对网络带宽有较高的消耗，例如，一个分辨率为2KX1K的虚拟现实视频经过压缩编码，需要4Mbit/s的数据量;若分辨率达到4KX2K,则数据量将上涨至20Mbit/s,至少需要25Mbit/s的网络带宽才可以承载図。现有

7、互联网带宽难以满足如此高码率虚拟现实视频的流畅播放，进而严重影响其应用。为了解决VR视频的传输瓶颈，工业界和学术界提出了众多解决方案。早期，Google>YouTube采用可兼容现有视频编解码器的全景传输模式，但存在码率高、视频变形等问题。2015年，Facebook提出了视点自适应传输和金字塔映射模式，可根据用户视点区域传输视频内容，减少总体码率。2016年，三星、高通等公司提出了多种非均匀映射方式，动态图像专家组(MPEG)也专门成立一个T-AHG沉浸式视频专题组，制订全景视