基于 E3PO 进行 360° 视频传输方案的设计

360° 视频是一种能够提供沉浸式体验的新型媒体，它可以让用户在头显设备中自由地控制视角，观看全方位的场景。然而，360° 视频的传输面临着巨大的挑战，因为它需要传输大量的数据，而用户只能看到其中的一部分。为了节省带宽和提高用户体验，需要设计一些智能的 360° 视频传输方案，根据用户的头动和兴趣，动态地调整视频的分辨率、质量和视场。

E3PO 是一个用于 360° 视频流传输模拟的开源平台，它可以帮助我们快速地设计和评估 360° 视频传输方案，提供了丰富的功能和灵活的接口。在这篇文稿中，我将介绍如何使用 E3PO 来设计一个简单的 360° 视频传输方案，该方案基于以下几个假设：

• 360° 视频采用等距圆柱投影（Equirectangular Projection，ERP）格式，分辨率为 3840x1920

• 用户使用头显设备观看 360° 视频，视场角为 90°，头动速度不超过 60°/s

• 服务器端将 360° 视频划分为 8x4 的均匀分片（Tile），每个分片的分辨率为 480x480

• 服务器端根据用户的头动预测算法，提前发送用户可能看到的分片，其他分片则发送低质量的版本

• 客户端根据用户的实际视角，拼接和渲染相应的分片，显示在头显设备中

安装 E3PO

首先，我们需要安装 E3PO 的核心库和相关的依赖库。E3PO 支持 Python 和 C++ 两种语言，我们可以根据自己的喜好选择合适的语言。在这里，我以 Python 为例，介绍如何安装 E3PO。

我们可以使用 git 命令来克隆 E3PO 的源码，如下所示：

git clone https://github.com/bytedance/E3PO.git

然后，我们可以使用 pip 命令来安装 E3PO 的依赖库，如下所示：

cd E3POpip install -r requirements.txt

安装完成后，我们可以使用以下命令来验证 E3PO 是否安装成功：

import e3poprint(e3po.__version__)

如果输出 E3PO 的版本号，如 0.1.0，则说明 E3PO 安装成功。

设计 360° 视频传输方案

接下来，我们可以开始设计 360° 视频传输方案了。E3PO 的核心概念是 scenario，它是一个由多个 component 组成的对象，每个 component 代表一个 360° 视频传输方案的组成部分，如视频源、投影格式、分片方式、头动预测算法、流传输策略等。我们可以使用 E3PO 提供的各种 component 来构建我们想要的 scenario，也可以自定义 component 来实现我们自己的逻辑。

在这里，我们使用 E3PO 提供的以下 component 来构建 360° 视频传输方案的 scenario：

• VideoSource：用于指定 360° 视频的源文件和分辨率

• ERPProjection：用于指定 360° 视频的投影格式为 ERP

• UniformTiling：用于指定 360° 视频的分片方式为 8x4 的均匀分片

• SimpleHeadMotionPredictor：用于指定 360° 视频的头动预测算法为简单的线性插值

• AdaptiveStreaming：用于指定 360° 视频的流传输策略为自适应流，根据用户的头动预测结果，提前发送高质量的分片，其他分片则发送低质量的版本

我们可以使用以下代码来构建 360° 视频传输方案的 scenario：

import e3po
# 创建 scenario 对象scenario = e3po.Scenario()
# 创建各个 component 对象，并设置参数video_source = e3po.VideoSource(file_path="video.mp4", resolution=(3840, 1920))erp_projection = e3po.ERPProjection()uniform_tiling = e3po.UniformTiling(rows=8, cols=4)simple_head_motion_predictor = e3po.SimpleHeadMotionPredictor(lookahead=0.5)adaptive_streaming = e3po.AdaptiveStreaming(high_bitrate=10, low_bitrate=1)
# 将 component 添加到 scenario 中scenario.add_component(video_source)scenario.add_component(erp_projection)scenario.add_component(uniform_tiling)scenario.add_component(simple_head_motion_predictor)scenario.add_component(adaptive_streaming)

运行 360° 视频传输方案

最后，我们可以运行 360° 视频传输方案了。我们只需要调用 scenario 的 run 方法，就可以启动 360° 视频的模拟过程，如下所示：

# 运行 scenarioscenario.run()
# 等待 scenario 完成scenario.wait()

运行完成后，我们可以在 output 文件夹中查看模拟的结果，包括以下几个文件：

• video_out.mp4：模拟用户在头显设备中实际看到的视频内容

• video_stats.csv：模拟用户在头显设备中实际看到的视频的统计信息，如分辨率、质量、码率、带宽等

• head_motion.csv：模拟用户的头动数据，包括时间、视角、速度等

• tile_map.csv：模拟服务器端发送的分片数据，包括时间、分片编号、质量等

我们可以使用 E3PO 提供的工具来分析和可视化模拟的结果，如下所示：

# 导入 E3PO 的工具模块import e3po.tools as tools
# 分析模拟的结果tools.analyze_output("output")
# 可视化模拟的结果tools.visualize_output("output")

总结

在这篇文稿中，我介绍了如何使用 E3PO 来设计一个简单的 360° 视频传输方案，该方案基于 ERP 投影、均匀分片、简单头动预测和自适应流的组合。我们可以看到，使用 E3PO 可以方便地构建和运行 360° 视频传输方案，无需关心底层的细节，只需关注方案的逻辑。E3PO 还提供了丰富的 component，以及灵活的接口，可以满足不同的 360° 视频传输场景的需求。