In real-time videos, resending any packets, especially in networks with high latency, can lead to stuttering, poor video quality, and user frustration. Despite extensive research, current real-time video systems still use redundancy to handle packet loss, thus compromising on quality in the the absence of packet loss. Since predicting packet loss is challenging, these systems only enhance their resilience to packet loss after it occurs, leaving some frames insufficiently protected against burst packet losses. They may also add too much redundancy even after the packet loss has subsided. We present Grace++, a new real-time video communication system. With Grace++, (i) a video frame can be decoded, as long as any non-empty subset of its packets are received, and (ii) the quality gracefully degrades as more packets are lost, and (iii) approximates that of a standard codec (like H.265) in absence of packet loss. To achieve this, Grace++ encodes and decodes frames by using neural networks (NNs). It uses a new packetization scheme that makes packet loss appear to have the same effect as randomly masking (zeroing) a subset of elements in the NN-encoded output, and the NN encoder and decoder are specially trained to achieve decent quality if a random subset of elements in the NN-encoded output are masked. Using various test videos and real network traces, we show that the quality of Grace++ is slightly lower than H.265 when no packets are lost, but significantly reduces the 95th percentile of frame delay (between encoding a frame and its decoding) by 2x when packet loss occurs compared to other loss-resilient schemes while achieving comparable quality. This is because Grace++ does not require retransmission of packets (unless all packets are lost) or skipping of frames.


翻译:摘要:在实时视频通信中,尤其是在高延迟网络环境下,重传任何数据包都可能导致视频卡顿、画质下降及用户体验受损。尽管已有大量研究,但现有实时视频系统仍普遍采用冗余机制处理丢包,从而在无丢包时牺牲画质。由于丢包预测存在挑战,这些系统仅在丢包发生后增强抗丢包能力,导致部分帧在突发丢包中保护不足;甚至在丢包消退后仍可能过度添加冗余。本文提出Grace++新型实时视频通信系统。其核心特性包括:(i) 只要收到视频帧的任意非空数据包子集即可解码;(ii) 画质随丢包量增加而平滑降级;(iii) 无丢包时画质接近标准编解码器(如H.265)。为实现此目标,Grace++采用神经网络(NN)进行帧编解码。其新型数据包化方案使丢包效果等效于对NN编码输出进行随机掩码(置零),并通过专门训练的NN编码器与解码器确保编码输出中随机子集被掩码时仍能维持可接受画质。基于多种测试视频与真实网络轨迹的实验表明:无丢包时Grace++画质略低于H.265,但发生丢包时,相较于其他抗丢包方案,其帧延迟(从编码完成到解码输出)的第95百分位数降低2倍,同时保持相近画质。这是因为Grace++无需重传数据包(除非全部丢失)或跳过视频帧。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
26+阅读 · 2021年4月2日
机器学习组合优化
专知会员服务
111+阅读 · 2021年2月16日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
视频超分辨 Detail-revealing Deep Video Super-resolution 论文笔记
统计学习与视觉计算组
17+阅读 · 2018年3月16日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】MXNet深度情感分析实战
机器学习研究会
16+阅读 · 2017年10月4日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月4日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月4日
Arxiv
20+阅读 · 2021年2月28日
VIP会员
最新内容
综述 | OPSD:大语言模型的在线策略自蒸馏
专知会员服务
3+阅读 · 6月1日
帕兰蒂尔Maven:军事人工智能的新纪元
专知会员服务
7+阅读 · 6月1日
超越网格:作战环境对炮兵的影响
专知会员服务
3+阅读 · 5月31日
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
6+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
7+阅读 · 5月30日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
视频超分辨 Detail-revealing Deep Video Super-resolution 论文笔记
统计学习与视觉计算组
17+阅读 · 2018年3月16日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】MXNet深度情感分析实战
机器学习研究会
16+阅读 · 2017年10月4日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员