Adaptive P2P streaming with application to multi-view video

Abstract

3B video teknolojinin bir sonraki adımının çoklu-görüntülü video formatı olması beklenmektedir. Günümüzde stereo 3B yayını dijital platformlardan yapılabilse de, Internet üzerinden yapılacak bir yayın daha esnek bir yapı ile serbest görüş teknolojisinin evlerimize veya mobil platformlara gelmesi mümkündür. Burada esneklikten kastedilen, kalitenin ve/veya görüntü sayısının Internet üzerinden aktarım sırasında ölçeklenebilmesidir. IP ağları üzerinde çoklu görüntü iletilirken yaşanması muhtemel sorunların ölçeklendirme ile çözülebilmesi mümkündür. Dolayısı ile kaliteli bir servis ölçeklendirme için önem arz eder. Ancak söz konusu çok-görüntülü video olunca, ölçeklendirmeye rağmen sunucudaki kapasite gereksinimi kritik seviyelere ulaşabilir. Bu durum fizibilite açısından sorun teşkil eder. P2P ile video aktarımı, sunucu tarafındaki yüksek kapasite gereksinimi sorununu hafifletmek için kullanılabilir. Ancak öncelikle P2P teknolojisi ile birlikte gelen peerların çıkması gibi sorunların çözülmesi gerekmektedir. Bu çalışmaya temel video iletim kavramlarını ile en güncel P2P video iletim tekniklerini inceleyerek başlıyoruz. Sonrasında güncelin daha ötesine geçerek ölçeklendirilebilir P2P görüntü iletimi konusunu sunuyoruz. Son olarak da böylesi bir sistemin çoklu-görüntülü video desteğini nasıl elde edeceğini belirtiyoruz. Tüm bunlara ek olarak, elde edilen sistemin günümüz sistemleri ile karşılaştırmasına da bu çalışmada yer veriyoruz.

Multi-view three-dimensional (3D) video is the next natural step in the evolution of digital media technologies. Recent 3D auto-stereoscopic displays can display multi-view video with up to 200 views. While it is possible to broadcast 3D stereo video (two-views) over digital TV platforms today, streaming over IP provides a more flexible approach for distribution of stereo and free-view 3D media to home and mobile with different connection bandwidth and different 3D displays. Here, flexible transport refers to quality-scalable and view-scalable transport over the Internet. These scalability options are the key to deal with the biggest challenge, which is the scarcity of bandwidth in IP networks, in the delivery of multi-view video. However, even with the scalability options at hand, it is very possible that the bandwidth requirement of the sender side can reach to critical levels and render such a service infeasible. P2P video streaming is a promising approach and has received significant attention recently and can be used to alleviate the problem of bandwidth scarcity in server-client based applications. Unfortunately, P2P also introduces new challenges such as handling unstable peer connections and peers? limited upload capacity. In this thesis, we provide an adaptive P2P video streaming solution that addresses the challenges of multi-view video streaming over P2P networks. We start with reviewing fundamental video transmission concepts and the state of the art P2P video streaming solutions. We then take a look at beyond the state of the art, and introduce the methods for enabling adaptive video streaming for P2P network to distribute legacy monoscopic video. Finally, we move to modifications that are needed to deliver multi-view video in an adaptive manner over the Internet. We provide benchmark test results against the state of the P2P video streaming solutions to prove the superiority of the proposed approach in adaptive video transmission.