基于千兆宽带的VR解决方案

发布时间:2020-08-19  作者:中兴通讯 徐火顺,张恩波  阅读量:

随着运营商固网宽带千兆入户、Wi-Fi 6和无线5G的规模建设商用,超高清视频业务迎来大发展。对VR而言,千兆网络是其普及繁荣的基础条件;对千兆网络而言,VR则是目前能快速落地并让用户感受到网络升级红利的最佳业务;两者相辅相成,互相成就。

VR应用场景和网络要求

VR是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域,主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方向,集合了仿真技术与计算机图形学人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术。VR技术具有沉浸感、交互性和构想性三大特征,应用场景主要包括VR视频直播、VR视频点播、VR游戏。目前千兆网络的普及有力促进了VR的发展。

VR视频点播/直播业务

VR直播通过360度视角的全景画面、空间音效、手势语音表情等识别技术,使用户可以通过转动头部观看360度视角范围的不同内容,获得全方位沉浸式的体验,是最容易商业变现的应用场景。VR点播/直播业务不同发展阶段对网络的要求见表1,可以看出当前我们还处在VR发展初期,体验的还是8K VR视频业务。

表1  VR点播/直播业务网络要求

               

VR游戏业务

VR游戏业务分为本地游戏和云游戏。目前以本地游戏为主流,通过游戏主机或VR一体机承载。虚拟现实与视频游戏的结合可以为用户带来更为真实而强烈的感官刺激,所以VR游戏业务有望成为最先发展起来的VR大众市场。VR游戏业务不同发展阶段对网络的要求见表2,可以看出当前我们还处在VR游戏应用的初期,网络端到端时延小于10ms。

表2  VR游戏业务网络要求

VR关键技术

VR以超大带宽、超低时延为显著特征,这对于现有平台能力、内容生态、内容分发、终端呈现都提出了更高要求。

强交互云VR游戏平台

云VR游戏平台,将计算复杂度高的渲染处理从终端本地移到云端处理,再利用成熟的音视频编码技术将渲染好的画面通过低时延大带宽的千兆网络传送给VR头显。随着VR终端价格大幅降低,云VR游戏平台可以使更多用户体验高端VR的画面与性能,业务实现没有时间和空间的限制,进一步推动VR产业链发展。

2D转3D技术

3D影片从拍摄、剪辑、洗印、发行到上映都有特殊的技术要求,制作成本高、周期长。将传统的2D资源转换为3D资源,能有效解决3D资源匮乏的问题。2D转3D,采用深度学习的方法,快速实现当前2D内容转为3D内容,是VR内容供给的基础方式。

FOV技术

FOV(Field of View)技术是当前VR视频传输的普遍选择,可以有效节省传输带宽。

现阶段VR的FOV视频传输技术有3条发展路径,即金字塔模型、基于视频分块的TWS传输方案、FOV+方案。

-金字塔模型:该模型由Facebook提出,在内容准备时,针对每个视角准备一个全视角的质量不均匀的码流,模型底部为高质量用户视角区域,随着金字塔高度的上升,其他区域通过亚采样降低分辨率;终端根据用户当前视角姿态位置,向服务器请求对应的视角文件。缺点是多耗费头端GPU编码、CDN存储和传输带宽。

-基于视频分块(Tile)的TWS传输方案:内容准备时,将VR画面划分为多个视频分块,每个分块对应一个可以独立解码的码流,同时准备一个低质量全视角的VR码流,根据用户视点和视角只传输观看范围的高质量视频分块和最低质量全视角视频。该方案被纳入OMAF规范,可有效解决VR业务应用中的高分辨率全景视频传输带宽、解码能力和渲染输出三大问题。

-FOV+方案:FOV+不是全视角编码,而是不同视点的剪切视频流编码,通过传输比FOV角度略大画面来应对网络和处理时延,如以用户转头速度120度/s估算,则50ms为6度,即各方向多传6度画面可以补偿50ms的RTT时延,降低交互体验对MTP<20ms的要求。但目前业界预测算法不成熟。

高性能VR CDN

与IPTV CDN/OTT CDN/融合CDN相比,VR CDN性能有了极大提升,可以支撑4K/8K VR业务。

-流媒体单服务器吞吐能力支持200G;

-提升内容分发效率,通过分片处理和P2P分发技术,内容分发效率将提升10倍;

-采用智能调度技术,实现4K/8K VR服务的精准调度;

-采用CDN下沉技术,实现4K/8K VR直播业务的就近服务,提升用户体验;

-基于CMAF chunk封装4K/8K VR低延时技术,实现低延时直播。

裸眼VR机顶盒

4K机顶盒的VR全景视频播放的技术要求主要包括:60fps帧率,10bit色深,分辨率为8192×4096/7680×3840,传输协议为HLS/RTSP。

中兴通讯Cloud VR解决方案

中兴通讯Cloud VR解决方案整体架构由三部分组成:第三方系统、Cloud VR平台、VR终端(见图1)。Cloud VR平台包括视频平台和渲染平台两个部分。视频平台主要由当前业务系统实现,提供视频类功能。渲染平台提供强交互场景的VR功能。业务平台、渲染平台双引擎同时支持强弱交互作用。

  图1  中兴通讯Cloud VR产品整体架构

针对大型赛事和活动的直播已成为VR超高清沉浸式视频的典型应用场景。中兴通讯推出了基于5G MEC的场馆VR直播解决方案,可以满足大型赛事和活动的观看需求(见图2)。

  图2  智慧场馆中的VR直播应用

中兴通讯VR视频应用已经在多个场景中获得应用。在第二届青年运动会上,中兴通讯携手山西移动打造了国内首个5G运动会,为用户带来沉浸的视频体验。武汉大学樱花节的5G+VR高清直播,直播全程视频清晰、流畅、稳定,点击量超过1000万人次,直播观看超过150万人次,获得新华社、央视、人民日报等媒体报道。

中兴通讯大视频系统利用在业界的领导地位和深厚的技术积累,积极引领业界发展趋势,面向即将到来的千兆宽带时代,可提供面向个人和垂直行业的极具竞争力的VR整体解决方案,力促千兆宽带发展。

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