VR技術及其新聞應用前景研究

本文首先介紹了VR在新聞等各個領域的應用，並介紹了VR目前面臨的主要問題。為了解決這個問題，我們提出了基於自適應FEC編碼的VR傳輸協議MPFEC，可以充分利用多路徑的能力，並根據冗餘包恢復丟失的數據包以降低時延，保證更好的VR的沉浸式用戶體驗，使VR在新聞領域廣泛使用成為可能。

引言

最近迅猛發展的VR（虛擬現實）技術給新聞、遊戲、教育、藝術、甚至醫療等眾多領域帶來了天翻地覆的變化，VR能夠利用計算機生成一種多源信息融合的、互動式的三維動態視景模擬環境，使用戶沉浸到該環境中，給人身臨其境、重現現場的效果，這種現場感也是新聞媒體業追求的目標，同時也會給用戶帶來時空穿越的感覺，拉近和新聞事件的距離，使用戶產生強烈的體會和感受。

紐約時報（New York Times）、美國有線電視新聞網（CNN）和英國廣播公司（BBC）等媒體大軍紛紛加入VR陣營，打造VR全景新聞視頻吸引受眾，並且希望最終從中獲益，提高自身競爭力。2017年3月7日，CNN宣布正式成立名為「CNNVR」的虛擬現實新聞部門，該部門專註於VR新聞，每周推出一期360度全景視頻，並不定期舉行VR現場直播，使用戶藉助具備浸入感的電視新聞產品了解全球大事，並獲得了不錯的效果，其中包括敘利亞北部的交通要道和軍事重鎮阿勒頗遭受襲擊、美國總統就職等視頻在臉譜網上有超過3000萬的點擊量。美國廣播公司（ABC）、英國廣播公司（BBC）、美聯社、美國全國廣播公司（NBC）等多家廣電媒體提供了新鮮的VR觀賽體驗，全方位地轉播了開閉幕式、跳水、拳擊等精彩盛典賽事，讓屏幕前的用戶如同置身現場一般感受盛典的宏大場面以及奧運賽場的緊張氣氛。

同時，隨著技術和硬體的普及，VR設備的獲得門檻和成本越來越低。按照硬體形態來劃分，VR設備主要分為三種：PC端VR、一體機VR、移動端頭顯（又叫手機VR）。其中PC端VR是目前體驗最好的VR，典型的是Oculus Rift、HTC的Vive，這類VR設備需要連接電腦，因此他們擁有更強勁的性能，可以渲染出更精良的VR內容，但是會受到數據線的束縛；一體機VR，顧名思義，它具有獨立CPU、輸入和輸出顯示功能，完全擺脫傳輸線的束縛，但是由於CPU性能和顯示屏解析度的限制，其體驗效果不如PC端VR；移動端頭顯是最便宜的一種入門版VR頭戴設備，只需花10磅就可以購買一個谷歌紙板，向其中放入手機並打開YouTube，就能體驗「無與倫比」的VR視頻，移動端頭顯讓一些擁有手機的用戶可以輕鬆享受到VR技術。

VR視頻傳輸質量深刻影響VR用戶體驗，是VR中至關重要的技術之一。VR視頻傳輸的一大特點是傳輸數據量大，雖然採用FOV傳輸方案可以有效降低帶寬，但是VR的沉浸式用戶體驗與數據傳輸時延密不可分。較大的傳輸時延會帶來較大的頭動延時和較差的用戶體驗。目前移動VR設備逐步成為主流，VR視頻數據通過無線方式傳輸到VR設備中，數據在無線信道中傳輸會因為干擾和擁塞而丟包，而丟包重傳會帶來較大時延。為了降低傳輸延時，提高VR用戶體驗，我們提出了基於自適應FEC編碼的VR傳輸協議MPFEC，可以利用多路徑傳輸視頻數據，並根據冗餘包恢復丟失的數據包以解決重傳帶來的高時延問題。

問題和挑戰

VR視頻傳輸的一大特點是傳輸數據量大，碼率大（平均碼率在5000kbps左右，碼率變動比傳統視頻小），為了降低傳輸帶寬，有人提出採用FOV傳輸方案代替360度傳輸方案，FOV傳輸方案工作原理見圖3所示，VR設備將用戶當前頭部位置傳至伺服器，伺服器返回對應頭部位置的視頻圖像，由VR設備進行渲染並呈現給用戶。若採用FOV傳輸方案，VR的沉浸式用戶體驗與數據傳輸時延密不可分。較大的傳輸時延會帶來較大的頭動延時 （Motion－To－Photon Latency），使用戶產生眩暈感等較差的用戶體驗，嚴重時會對用戶健康造成損害。

由此可見，要想獲得更好的VR體驗， VR傳輸協議需要滿足以下兩個主要需求：高帶寬和低時延。

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