Enable the next generation of interactive video streaming

par Xavier Corbillon

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Gwendal Simon.

Soutenue le 30-10-2018

à l'Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire , dans le cadre de École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes) , en partenariat avec Département Systèmes Réseaux, Cybersécurité et Droit du numérique (laboratoire) , Advanced technologies for operated networks (laboratoire) et de Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes) (laboratoire) .

Le président du jury était Patrick Le Callet.

Le jury était composé de Gwendal Simon, Vincent Charvillat, Miska Hannuksela, Laura Toni.

Les rapporteurs étaient Vincent Charvillat, Miska Hannuksela.

  • Titre traduit

    Rendre possible la transmission via l’internet des prochaines générations de vidéos interactives


  • Résumé

    Les vidéos omnidirectionnelles, également appelées vidéos sphériques ou vidéos360°, sont des vidéos avec des pixels enregistrés dans toutes les directions de l’espace. Un utilisateur qui regarde un tel contenu avec un Casques de Réalité Virtuelle (CRV) peut sélectionner la partie de la vidéo à afficher, usuellement nommée viewport, en bougeant la tête. Pour se sentir totalement immergé à l’intérieur du contenu, l’utilisateur a besoin de voir au moins 90 viewports par seconde en 4K. Avec les technologies de streaming traditionnelles, fournir une telle qualité nécessiterait un débit de plus de100 Mbit s−1, ce qui est bien trop élevé. Dans cette thèse, je présente mes contributions pour rendre possible le streaming de vidéos omnidirectionnelles hautement immersives sur l’Internet. On peut distinguer six contributions : une proposition d’architecture de streaming viewport adaptatif réutilisant une partie des technologies existantes ; une extension de cette architecture pour des vidéos à six degrés de liberté ; deux études théoriques des vidéos à qualité spatiale non-homogène; un logiciel open source de manipulation des vidéos 360°; et un jeu d’enregistrements de déplacements d’utilisateurs regardant des vidéos 360°.


  • Résumé

    Omnidirectional videos, also denoted as spherical videos or 360° videos, are videos with pixels recorded from a given viewpoint in every direction of space. A user watching such an omnidirectional content with a Head Mounted Display (HMD) can select the portion of the videoto display, usually denoted as viewport, by moving her head. To feel high immersion inside the content a user needs to see viewport with 4K resolutionand 90 Hz frame rate. With traditional streaming technologies, providing such quality would require a data rate of more than 100 Mbit s−1, which is far too high compared to the median Internet access band width. In this dissertation, I present my contributions to enable the streaming of highly immersive omnidirectional videos on the Internet. We can distinguish six contributions : a viewport-adaptive streaming architecture proposal reusing a part of existing technologies ; an extension of this architecture for videos with six degrees of freedom ; two theoretical studies of videos with non homogeneous spatial quality ; an open-source software for handling 360° videos ; and a dataset of recorded users’ trajectories while watching 360° videos.


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