Effective Adaptive BitRate (ABR) algorithm or policy is of paramount importance for Real-Time Video Communication (RTVC) amid this pandemic to pursue uncompromised quality of experience (QoE). Existing ABR methods mainly separate the network bandwidth estimation and video encoder control, and fine-tune video bitrate towards estimated bandwidth, assuming the maximization of bandwidth utilization yields the optimal QoE. However, the QoE of a RTVC system is jointly determined by the quality of compressed video, fluency of video playback, and interaction delay. Solely maximizing the bandwidth utilization without comprehensively considering compound impacts incurred by both network and video application layers, does not assure the satisfactory QoE. And the decoupling of network and video layer further exacerbates the user experience due to network-codec incoordination. This work therefore proposes the Palette, a reinforcement learning based ABR scheme that unifies the processing of network and video application layers to directly maximize the QoE formulated as the weighted function of video quality, stalling rate and delay. To this aim, a cross-layer optimization is proposed to derive fine-grained compression factor of upcoming frame(s) using cross-layer observations like network conditions, video encoding parameters, and video content complexity. As a result, Palette manages to resolve the network-codec incoordination and to best catch up with the network fluctuation. Compared with state-of-the-art schemes in real-world tests, Palette not only reduces 3.1\%-46.3\% of the stalling rate, 20.2\%-50.8\% of the delay, but also improves 0.2\%-7.2\% of the video quality with comparable bandwidth consumption, under a variety of application scenarios.


翻译:有效自适应比特率(ABR)算法或策略对于疫情期间追求无损体验质量(QoE)的实时视频通信(RTVC)至关重要。现有ABR方法主要将网络带宽估计与视频编码器控制分离,并针对估计带宽微调视频比特率,假设最大化带宽利用率即可获得最优QoE。然而,RTVC系统的QoE由压缩视频质量、视频播放流畅度和交互延迟共同决定。仅最大化带宽利用率而未全面考虑网络层与视频应用层产生的复合影响,无法保证满意的QoE。而网络层与视频层的解耦会因网络-编解码器不协调进一步恶化用户体验。为此,本文提出Palette——一种基于强化学习的ABR方案,该方案统一处理网络层与视频应用层,直接最大化由视频质量、卡顿率和延迟加权函数定义的QoE。为实现此目标,提出跨层优化方法,利用网络状况、视频编码参数和视频内容复杂度等跨层观测值,对后续帧推导细粒度压缩因子。最终,Palette成功解决了网络-编解码器不协调问题,并最佳地适应网络波动。在实际测试中,与现有先进方案相比,Palette在多种应用场景下不仅将卡顿率降低3.1%-46.3%、延迟降低20.2%-50.8%,还将视频质量提升0.2%-7.2%,同时保持相当的带宽消耗。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
32+阅读 · 2021年6月12日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
SIGIR2019 接收论文列表
专知
18+阅读 · 2019年4月20日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
0+阅读 · 2015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
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
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月26日
Feature Denoising for Improving Adversarial Robustness
Arxiv
15+阅读 · 2018年12月9日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
专知会员服务
32+阅读 · 2021年6月12日
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
SIGIR2019 接收论文列表
专知
18+阅读 · 2019年4月20日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
相关基金
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
0+阅读 · 2015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
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
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员