Bandwidth Efficient Streaming of Omnidirectional Video

(c) ftf/Christina Supanz

… ist der Titel des 1. Platzes des Roland-Mittermeir-Preises 2017 und wurde vom Förderverein Technische Fakultät mit EUR 1.500,–ausgezeichnet. Dem Autor und Preisträger, Herrn Dipl.-Ing. Mario Graf, wurde der Preis im Rahmen 30-Jahr-Feier Förderverein Technische Fakultät übergeben und die Arbeit wird hier kurz vorgestellt:

Zusammenfassung: In dieser Masterarbeit werden Strategien und Lösungen zum bandbreitenoptimierten Streaming von omnidirektionalen Videoinhalten (ODV) behandelt. Omnidirektionale Videos bieten die Möglichkeit, während des Betrachtens die aktuelle Blickrichtung interaktiv zu ändern. Durch diese spezielle Eigenschaft benötigen solche Videos jedoch auch höhere Bitraten und Auflösungen als traditionelle Videoinhalte. Dadurch entsteht ein Bedarf nach neuen Streaming Strategien, um diesen erhöhten Anforderungen an die Datenübertragung gerecht werden zu können.

Unter Streaming versteht man in diesem Kontext das Übertragen von Videoinhalten über das Internet. Diese Inhalte können dann etwa in einem Webbrowser oder auf einem Smartphone betrachtet werden, ohne dass der Inhalt auf dem Gerät gespeichert werden muss. Dabei wird das Video in kleinen Datenpaketen heruntergeladen, welche temporär am Gerät verfügbar sind und dann wieder verworfen werden.

Zu Beginn liefert diese Arbeit ausführliche Hintergrundinformationen dazu, wie ODV Inhalte erstellt, gespeichert und gestreamt werden können. Außerdem werden mehrere neue Streaming Strategien vorgestellt, unter anderem auch Tiled-Streaming. Dabei wird das Video in rechteckige Bereiche aufgeteilt, die getrennt voneinander und in verschiedenen Bildqualitäten zum wiedergebenden Gerät (Client) übertragen werden können. Der Client kann nun die Datenrate der Übertragung dadurch vermindern, dass etwa zurzeit nicht sichtbare Bildausschnitte nur in geringer Bildqualität übertragen werden.

Um diesen Ansatz zu evaluieren, wurde ein Datenset bestehend aus einer Vielzahl an Videosequenzen erstellt, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Um zu überprüfen, wie sich Tiled-Streaming in einem Idealszenario verhält, wurde dessen Effizienz mit einer statischen vordefinierten Blickrichtung evaluiert. Es hat sich gezeigt, dass unter Verwendung eines geeigneten Tiling-Schemas, die benötigte Bandbreite um bis zu 65% reduziert werden kann. In einer Netzwerkumgebung mit besonders niedrigen Latenzzeiten können sogar Einsparungen bis zu 85% erreicht werden.

In einem Szenario mit sich ständig verändernden Blickrichtungen, so wie es beim Betrachten solch eines Inhalts durch eine Person der Fall wäre, konnte eine mögliche durchschnittliche Bandbreiteneinsparung von 40% festgestellt werden. Bei Inhalten mit höheren Bitraten und Auflösungen erhöht sich dieser Wert auf bis zu 55%. Abschließend hat sich für das Tiled-Streaming von ODV im Equirectangular-Layout, ein Tiling Schema von 6×4 Tiles als geeignet herausgestellt.

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