(57)【要約】ビデオ・オン・デマンド・サーバ基本構成（１００、２００、３００）は、固定帯域幅チャネル（１１）全体に亘って異なるビット・レートを有する複数のプリコード化したプログラムを伝送する。各々のプログラムについて、発生器（１２０  −１２Ｐ−１  、１１０、２１０）は種々ビット・レート・リプリゼンテーションを生成する。各々の発生器もまた、各々のビット・レート・リプリゼンテーションについて各々の複数の連続した時間ウィンドウＴで制御情報を提供する。制御情報は、各々の時間ウィンドウＴの間、ビット・レートおよび品質基準を提供する。制御情報は、統計的多重化装置（１６、１６０、２６０）が、全有効チャネル容量を超えることなく選択されたリプリゼンテーションの品質を最高にするために、各々の時間ウィンドウＴの間、各々のプログラムについてビット・レート・リプリゼンテーションを選択することを可能にする。
2005538651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定帯域幅チャネル全体に亘って異なるビット・レートを有する複数のプリコード化されたプログラムを伝送する方法であって、
各々のプログラムの少なくとも２つの異なるビット・レート・リプリゼンテーションを生成するステップと、
各プログラムの各リプリゼンテーションに対して各々の複数の連続した時間ウィンドウＴにおいて制御情報を提供するステップであって、前記各々の連続したウィンドウに対する制御情報は、対応するプログラムのリプリゼンテーションについてのビット・レートおよび品質基準を示す、前記制御情報を提供するステップと、
各々の時間ウィンドウＴの間、チャネルの全有効容量を超えることなく選択されたリプリゼンテーションの品質を最高にするような各々のプログラムに対するリプリゼンテーションを選択するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも２つの異なるビット・レート・リプリゼンテーションを生成するステップは、各々のプログラムに対して、Ｃ／Ｐ（但し、Ｃは時間ＴおよびＰにおける全チャネル容量であり、Ｐは全プログラム数である）より大きくないピーク・ビット・レートを有する最も低いビット・レート・リプリゼンテーションを生成するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記制御情報を提供するステップは、前記制御情報に表される品質基準としてピーク信号対雑音比（ＰＳＮＲ）を設定するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記選択するステップは、各々のプログラムについて全ての時間ウィンドウに対して制限
【数１】
2005538651.tif 000007
（但し、Ｃは時間ウインドウＴにおける全有効チャネル容量であり、Ｐは全プログラム数であり、ｐ∈（０，Ｐ−１）は特定のプログラムのインデックスであり、Ｎ［ｐ］はプログラムｐの全リプリゼンテーション数であり、ｎ［ｐ］∈（０，Ｎ［ｐ］−１）はプログラムｐの特定のリプリゼンテーションのインデックスであり、ｒ［ｐ、ｘ］はＴの間のプログラムｐのリプリゼンテーションｘのビット・レートである）を満たすリプリゼンテーションを選択するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
最低限の品質を有したプログラムｐの品質を最高にするために、各々のプログラムのリプリゼンテーションｎ［ｐ］∈（０，Ｎ［Ｐ］−１）を選択するステップを更に有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
（ａ）インデックス値により単調に増加するビット・レートおよび品質基準を伴う品質情報をソートするステップと、
（ｂ）各々のインデックス値について、各々のビット・レート増分（デルタ）および品質値を記憶するステップと、
（ｃ）最も低いインデックス値から開始し、当該インデックス値についてここまで選択されたプログラム・リプリゼンテーションに対して全容量Ｓを計算するステップと、
（ｄ）最も低い品質基準でプログラム・リプリゼンテーションを選択するステップと、
（ｅ）最も低い品質で選択されたプログラムのビット・レート増分が、ここまで選択されたリプリゼンテーションに加えられる際に、全チャネル容量を超えるかどうかを調べるステップと、
そして、もし超えなければ、
（ｆ）インデックス値を増やすステップと、および
（ｇ）ステップ（ｃ）〜（ｆ）を繰り返すステップと
を更に有する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記選択するステップは、
【数２】
2005538651.tif 000008
（但し、Ｃは時間ウインドウＴにおける全有効チャネル容量であり、Ｐは全プログラム数であり、ｐ∈（０，Ｐ−１）は特定のプログラムのインデックスであり、Ｎ［ｐ］はプログラムｐの全リプリゼンテーション数であり、ｎ［ｐ］∈（０，Ｎ［ｐ］−１）はプログラムｐの特定のリプリゼンテーションのインデックスであり、ｒ［ｐ、ｘ］はＴの間のプログラムｐのリプリゼンテーションｘのビット・レートであり、ｑ［ｐ、ｘ］はＴの間のプログラムｐのリプリゼンテーションｘの品質である）を解くことにより、個々のプログラムの品質の合計が最大になるように各々のプログラムについてリプリゼンテーションを選択するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記選択するステップは、
【数３】
2005538651.tif 000009
（但し、Ｃは時間ウインドウＴにおける全有効チャネル容量であり、Ｐは全プログラム数であり、ｐ∈（０，Ｐ−１）は特定のプログラムのインデックスであり、Ｎ［ｐ］はプログラムｐの全リプリゼンテーション数であり、ｎ［ｐ］∈（０，Ｎ［ｐ］−１）はプログラムｐの特定のリプリゼンテーションのインデックスであり、ｒ［ｐ、ｘ］はＴの間のプログラムｐのリプリゼンテーションｘのビット・レートであり、ｑ［ｐ、ｘ］はＴの間のプログラムｐのリプリゼンテーションｘの品質である）を解くことにより、個々のプログラムの品質の積が最大になるように各々のプログラムについてリプリゼンテーションを選択するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
異なる視聴者に対して異なるクラスのサービスを提供するために加重平均を適用するステップを更に有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
固定帯域幅チャネル全体に亘って異なるビット・レートを有する複数のプリコード化されたプログラムを伝送するシステムであって、
各々のプログラムの少なくとも２つの異なるビット・レート・リプリゼンテーションを生成する手段と、
各プログラムの各リプリゼンテーションに対して各々の複数の連続した時間ウィンドウＴにおいて制御情報を提供する手段であって、前記各々の連続したウィンドウに対する制御情報は対応するプログラムのリプリゼンテーションについてのビット・レートおよび品質基準を示す前記制御情報を提供する手段と、
各々の時間ウィンドウＴの間、チャネルの全有効容量を超えることなく選択されたリプリゼンテーションの品質を最高にするような各々のプログラムに対するリプリゼンテーションを選択する手段と、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項１１】
前記生成する手段および前記制御情報を提供する手段は、全体として、それぞれ対応する複数のプリコード化されたプログラムの１つに関連する複数のマルチレートストリーム発生器を有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記生成する手段および前記制御情報を提供する手段は、全体として、各々のプリコード化したプログラムの少なくとも２つのビット・レート・リプリゼンテーションをコード化するマルチレートビデオ・エンコーダを有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記生成する手段および前記制御情報を提供する手段は、全体として、
各々のプリコード化したプログラムの少なくとも２つのビット・レート・リプリゼンテーションをコード化するマルチレートビデオ・エンコーダと、
各々のプリコード化されたプログラムについてビット・レート・プレゼンテーションをパケット化する役割をする複数のトランスポート・パケタイザと、
を有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記選択する手段は、統計的多重化装置を有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記選択する手段は、
統計的多重化装置と、
選択するリプリゼンテーションをパケット化するトランスポート・パケタイザと、
を有する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記選択する手段は、各々のプログラムについて、各々のプログラムに対して、Ｃ／Ｐ（但し、Ｃは時間ＴおよびＰにおける全チャネル容量であり、Ｐは全プログラム数である）より大きくないピーク・ビット・レートを有する最も低いビット・レート・リプリゼンテーションを生成する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
前記制御情報を提供する手段は、ピーク信号対雑音比（ＰＳＮＲ）に従って品質基準を設定する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
前記選択する手段は、各々のプログラムについて全ての時間ウィンドウに対して制限
【数４】
2005538651.tif 000010
（但し、Ｃは時間ウインドウＴにおける全有効チャネル容量であり、Ｐは全プログラム数であり、ｐ∈（０，Ｐ−１）は特定のプログラムのインデックスであり、Ｎ［ｐ］はプログラムｐの全リプリゼンテーション数であり、ｎ［ｐ］∈（０，Ｎ［ｐ］−１）はプログラムｐの特定のリプリゼンテーションのインデックスであり、ｒ［ｐ、ｘ］はＴの間のプログラムｐのリプリゼンテーションｘのビット・レートである）を満たすリプリゼンテーションを選択する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１９】
前記選択する手段は、最低限の品質を有したプログラムｐの品質を最高にするために、各々のプログラムのリプリゼンテーションｎ［ｐ］∈（０，Ｎ［Ｐ］−１）を選択する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記選択する手段は、
【数５】
2005538651.tif 000011
（但し、Ｃは時間ウインドウＴにおける全有効チャネル容量であり、Ｐは全プログラム数であり、ｐ∈（０，Ｐ−１）は特定のプログラムのインデックスであり、Ｎ［ｐ］はプログラムｐの全リプリゼンテーション数であり、ｎ［ｐ］∈（０，Ｎ［ｐ］−１）はプログラムｐの特定のリプリゼンテーションのインデックスであり、ｒ［ｐ、ｘ］はＴの間のプログラムｐのリプリゼンテーションｘのビット・レートであり、ｑ［ｐ、ｘ］はＴの間のプログラムｐのリプリゼンテーションｘの品質である）を解くことにより、個々のプログラムの品質の合計が最大になるように各々のプログラムについてリプリゼンテーションを選択する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項２１】
前記選択する手段は、
【数６】
2005538651.tif 000012
（但し、Ｃは時間ウインドウＴにおける全有効チャネル容量であり、Ｐは全プログラム数であり、ｐ∈（０，Ｐ−１）は特定のプログラムのインデックスであり、Ｎ［ｐ］はプログラムｐの全リプリゼンテーション数であり、ｎ［ｐ］∈（０，Ｎ［ｐ］−１）はプログラムｐの特定のリプリゼンテーションのインデックスであり、ｒ［ｐ、ｘ］はＴの間のプログラムｐのリプリゼンテーションｘのビット・レートであり、ｑ［ｐ、ｘ］はＴの間のプログラムｐのリプリゼンテーションｘの品質である）を解くことにより、個々のプログラムの品質の積が最大になるように各々のプログラムについてリプリゼンテーションを選択する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項２２】
異なる視聴者に対して異なるクラスのサービスを提供するために加重平均を適用する、請求項１０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定チャネルの帯域幅制限を維持しながら、ビデオ・オン・デマンドを効率的に提供する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、視聴者が見たいときに所望の番組（プログラム）を観賞できるようサポートするビデオ・オン・デマンド（ＶｏＤ：Ｖｉｄｅｏ  ｏｎ  Ｄｅｍａｎｄ）システムは、一般に、固定ビット・レート（ＣＢＲ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｂｉｔ  Ｒａｔｅ）のビデオを伝送する。固定ビット・レート（ＣＢＲ）のビデオの伝送は、同等の長期平均ビット・レート用の可変ビット・レート（ＶＢＲ：Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｂｉｔ  Ｒａｔｅ）のビデオの伝送と同じ効率を達成できない。一定の帯域幅チャネル以上の複数の予め記録された可変ビット・レート（ＶＢＲ）でコード化されたビデオ・プログラムを伝送することは、各々のプログラムにより要求される瞬間的なビット・レートの合計が、しばしば全有効ビット・レートを超えることがあるので問題を生じる。他方、リアルタイム・エンコーダを使用している放送アプリケーションは、同じキャリア（搬送波）またはトランスポンダ（中継器）上に伝送された複数のプログラム間の瞬間的なビット・レートの変動を利用するために統計的多重化を使用する。エンコーダはリアル・タイム（実時間）に作動して、システムが全てのプログラムに対して全結合ビット・レートを制限し、所定の時間ウィンドウ以上のチャネル容量を超えないようにする。それぞれのビデオ・プログラムは、関連する複雑さの指標を有している。中央制御装置は、相対的な複雑さに基づいて、各々のビデオ・プログラムに割り当てられたビット・レートを動的に調整する。
【０００３】
現在、例えば、ＭＰＥＧ−２等の共通圧縮標準内で、ビデオ・ストリームのビット・レートを低下させるために機能する「ビデオ・トランスレータ（ｖｉｄｅｏ  ｔｒａｎｓｒａｔｅｒ：ビデオ変換器）」として公知の装置が存在する。現在のトランスレータは、固定および可変間のビット・レート変換の際に、しばしば問題を生ずる。また、この種のトランスレータは、ビット・レートを、多くの場面変化または多数のＩ画像（Ｉ−Ｐｉｃｔｕｒｅ）を有するビット・ストリームに変換しようとするときに、問題を発生することがある。
【０００４】
映像（ビデオ）信号を基本層（ベース・レイヤ）および一つ以上の拡張層（エンハンスメント・レイヤ）に分割可能にする、スケーラブルな（ｓｃａｌａｂｌｅ：拡張性のある）ビデオ・コード化は、ビット・レートの問題に対処することができる。ビデオ・コード化には、空間的（ｓｐａｔｉａｌ）、ＳＮＲ（信号対雑音比）、時間的（ｔｅｍｐｏｒａｌ）、データ分割、微粒子スケーラビリティ（ＦＧＳ：Ｆｉｎｅ  Ｇｒａｉｎ  Ｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ）、周波数スケーラビリティ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ）等を含むスケーラブルな種々の方法が存在する。ＭＰＥＧ−２およびＭＰＥＧ−４ビデオ圧縮標準は、種々のスケーラビリティ方式を含んでいる。スケーラブルなコード化を使用すると、送信機および受信機の双方が、異なるコード化アルゴリズムを実現するための同等の能力を有することが必要となり、そのことが追加的な複雑さを招いている。このように、従来技術の問題点を解消するする可変ビット・レートのビデオ・オン・デマンド管理技術が必要とされている。
【発明の開示】
【０００５】
（発明の概要）
簡潔に述べると、本発明により、固定帯域幅チャネル全体で異なるビット・レートを有する、複数のプリコード化（ｐｒｅ−ｃｏｄｅｄ）プログラムを伝送するための方法が提供される。各々のプログラム毎に、少なくとも２つの、好ましくは複数の異なるビット・レートのリプリゼンテーション（ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ：表示）が生成される。制御情報（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）が、各ビット・レートのリプリゼンテーション毎に各々の複数の連続した時間ウィンドウで提供される。制御情報は、各々の時間ウィンドウ中に、ビット・レートおよび品質指標（ｑｕａｌｉｔｙ  ｍｅａｓｕｒｅ）を提供する。制御情報は、各プログラムに対するビット・レート・リプリゼンテーションの各時間ウィンドウ中に、その時間ウィンドウにおいて全有効チャネル容量を超えることのないように、選択されたリプリゼンテーションの品質を最高にする選択ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明に係る技術を開示するに当たり、以下の技術用語が有用となる。
Ｔは、システム最適化が意図されている時間間隔である。
Ｃは、時間ウインドウＴにおける全有効チャネル容量である。
Ｐは、全プログラム数である。
ｐ∈（０，Ｐ−１）は、特定のプログラムのインデックスある。
Ｎ［ｐ］は、プログラムｐの全リプリゼンテーション数である。
ｎ［ｐ］∈（０，Ｎ［ｐ］−１）は、プログラムｐの特定のリプリゼンテーションのインデックスである。
ｒ［ｐ、ｘ］は、Ｔにおけるプログラムｐのリプリゼンテーションｘのビット・レートである。
ｑ［ｐ、ｘ］は、Ｔにおけるプログラムｐのリプリゼンテーションｘの品質である。
【０００７】
図１は、全チャネル容量Ｃを有する固定帯域幅チャネル１１を通じてプリコード化固定ビット・レート（ＣＢＲ）および／または可変ビット・レート（ＶＢＲ）のオーディオ／ビデオ・プログラムを伝送するための、本発明によるビデオ・オン・デマンド（ＶｏＤ）サーバ基本構成１０の、第１の好ましい実施形態を表す。サーバ基本構成１０は、複数のマルチレートストリーム発生器１２０  、１２１  、・・・１２Ｐ−１  を含んでいる。ここで、Ｐは、独立した入力ストリームの数に相当するゼロより大きい整数である。ストリーム・レート発生器１２０  〜１２Ｐ−１  は、複数の異なるビット・レートにおけるプログラム０、プログラム１・・・プログラムＰ−１のそれぞれ相当するプログラムの１つをプリコード化する。別の言い方をすれば、それぞれのマルチレートストリーム発生器は、相当する異なる少なくとも２以上のビット・レート・リプリゼンテーションを生じるプログラムをプリコード化する。リプリゼンテーションは、特定の記憶されたコード化ビット・ストリーム、または異なるコード化ビット・ストリームの種々の部分の組合せを含んでいてもよい。記憶装置１４は、一般に単一のディスク駆動装置、ＲＡＩＤ（Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ  Ａｒｒａｙ  ｏｆ  Ｉｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅ  Ｄｉｓｃｓ）または複数のＲＡＩＤの形式で、マルチレートストリーム発生器１２０  〜１２Ｐ−１  により発生するプリコード化リプリゼンテーションを記憶する役割をする。
【０００８】
各々のマルチレートストリーム発生器１２０  〜１２Ｐ−１  は、それぞれ、相当するプログラム０〜Ｐ−１の１つ毎に各々の時間ウィンドウＴに対する制御情報を生成する。各プログラムの各リプリゼンテーション毎の各時間ウィンドウＴに対する制御情報は、そのリプリゼンテーションのビット・レート、およびリプリゼンテーションのピーク信号対雑音比（ＰＳＮＲ：Ｐｅａｋ  Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）等の品質指標の表示を含んでいる。中心統計的多重化装置（ｓｔａｔ  ｍｕｘ）１６は、各々のリプリゼンテーションに対する制御情報を受信する。ｓｔａｔ  ｍｕｘ１６は、チャネル１１の全容量Ｃまたはそれ以下で全ビット・レートを維持すると共に、各々の連続した時間ウィンドウＴで、伝送されたプログラムの品質を最高にするために、各々のプログラム毎にリプリゼンテーションを選択する。
【０００９】
全てのプログラムで最も低いビット・レートの合計が、それぞれの間隔Ｔに対するチャネル容量を超えないように、各々のプログラムのための最も低いビット・レート・リプリゼンテーションは、既定値を超えてはならない。このようにすることで、各々のプログラムの少なくとも１つのリプリゼンテーションは、チャネル１１を介して伝送される。各々のプログラムの最も低いビット・レート・リプリゼンテーションが、Ｃ／Ｐ以下のピーク・ビット・レートを有することを要求することにより、この制限が達成される。全てのプログラムの全ての時間ウィンドウＴに対して、制限
【数１】
2005538651.tif 000003
を満たす他の方法が存在する。一般に、特定のプログラムの再生が始まる時期に関しては、事前の知識がない。従って、最も低いビット・レート・リプリゼンテーションのビット・レート制限が、特定のプログラムの全ての時間ウィンドウＴについて同じになるように要求することにより、最も容易に容量制限を実施することができる。
【００１０】
総合的な品質を最高にするためのステップは、種々の方法で達成される。全ての場合において、制限
【数２】
2005538651.tif 000004
は全てのプログラムの全ての時間ウィンドウＴに対して満たされている状態でなければならない。ミニマックス（ｍｉｎｉｍａｘ）処理法は、それぞれのｐ∈（０，Ｐ−１）に対してｎ［ｐ］を選択することにより制限を満たすことができ、最低限の品質プログラムの品質を最高にする（即ち、最大歪曲を最小化する）ことができる。
【００１１】
ミニマックス処理法は、各プログラムの各リプリゼンテーションに対する制御情報をソートすることにより実行され、品質およびビット・レート・インデックスがインデックスの増加に伴って単調に増加するようになる。各ステップに対するビット・レートの変化（「デルタ（Δ）」ビット・レートという）は、その後記憶される。統計的多重化装置（ｓｔａｔ  ｍｕｘ）１６は、各プログラム・リプリゼンテーションに対する最も低いインデックスから始めて、全容量Ｓを計算する。ｓｔａｔ  ｍｕｘ１６は、最も低い品質のプログラム・リプリゼンテーションを選択し、そのデルタ（Δ）ビット・レートのＳへの追加がＣを超えるか否かを確認する。リプリゼンテーションの追加がＣを超えない場合、そのリプリゼンテーションに対するインデックスが増分されて、更に手順が繰り返される。一旦Ｃが超えると、次に最も低い品質を有するリプリゼンテーションについて、そのデルタ・ビット・レートがＳに加えられるとＣを超えるかどうかが確認される。いかなるリプリゼンテーションにおける増分もチャネル容量Ｃを超えるようになるまで、手順が繰り返される。或いは、全てのプログラムの全品質は、以下の制限された最適化問題を解決することを含む個々のプログラム品質の合計を最大にすることにより最適化され得る。
【数３】
2005538651.tif 000005
また、以下の方法における個々のプログラム品質の積を最適化することも可能である。
【数４】
2005538651.tif 000006
異なる視聴者に対して異なるクラスのサービスを提供するために、加重平均が使用される
【００１２】
マルチレートストリーム発生器１２０  〜１２Ｐ−１  は、各々のプログラムの複数のリプリゼンテーションを形成するために、種々の方法または方法の組合せを使用することができる。全てのケースで、各時間ウィンドウＴに対して変動を生じることなく異なるリプリゼンテーションが選択されるように、各時間ウィンドウＴの始めに、各リプリゼンテーションに対して、内部コード化（Ｉ）フレームのようなランダム・アクセス・ポイントが発生しなければならない。最も低いビット・レート・リプリゼンテーションの容量が全チャネル容量の制限を満たす限り、それぞれのリプリゼンテーションは、固定ビット・レート（ＣＢＲ）または可変ビット・レート（ＶＢＲ）コード化の何れかを使用することができる。
【００１３】
第１の方法において、マルチレートビデオ・エンコーダは、幾つかの独立したビット・ストリーム中で種々のビット・レートで各々のプログラムをコード化する。各々の異なるビット・レート・ビット・ストリームは、異なるリプリゼンテーションとして機能する。図２は、係る方法を実現するための基本構成１００を表す。図２に示すように、マルチレートビデオ・エンコーダ１１０は、相当するプログラムをコード化するために機能し、複数の異なるレート・リプリゼンテーションを発生させる。独立した一つのトランスポート・パケタイザ（ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｐａｃｋｅｔｉｚｅｒ）１１２０  、１１２２  ・・・１１２Ｐ−１  は、相当するリプリゼンテーションをそれぞれパケット化する。マルチレートエンコーダ１１０により実行されるマルチレートコード化、およびパケタイザ１１２０  〜１１２Ｐ−１  により実行されるパケット化が、図１の記憶装置１４と構造的に同様の記憶装置１４０に記憶される以前に一度行われれば、リアル・タイムに行われる必要はない。
【００１４】
記憶装置１４０に保存されたリアル・タイム出力用のリプリゼンテーションの選択が、セレクタ・ブロック１５０から受信した信号に応答して行われる。セレクタ・ブロック１５０は、統計的多重化装置（ｓｔａｔ  ｍｕｘ）１６０からの特定のリプリゼンテーションの要求に応答して、記憶された出力用リプリゼンテーションを識別する。セレクタ・ブロック１５０からの信号を受けると、記憶装置１４０は、選択されたパケット化リプリゼンテーションを出力のためｓｔａｔ  ｍｕｘ１６０に供給する。
【００１５】
第２の方法では、数個の異なるビット・ストリームの部分が結合され、プログラムの追加のリプリゼンテーションを発生させる。プログラムの全てのビット・ストリーム（場面変化で自然に起こるような）と同じ場所にランダム・アクセス・ポイントが存在すること、または固定ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ−Ｏｆ−Ｐｉｃｔｕｒｅｓ）構造を使用することにより、ランダム・アクセス限界における異なるビット・レート・ストリームからの圧縮データの組合せにより、新規なリプリゼンテーションを形成する。記憶されているデータから各々のリプリゼンテーションを生成することができる限り、各々のリプリゼンテーションを別々に記憶する必要はない。以下に、Ｔが２分の１であり、データが３０ｆｐｓでコード化され、Ｉフレームが１５フレーム毎に挿入され、３つの異なるビット・レートのビット・ストリーム（それぞれ、ビット・ストリーム０、ビット・ストリーム１およびビット・ストリーム２と呼ぶ）を発生させる例を考えてみる。各々のビット・ストリームは、独立したリプリゼンテーションを構成する。最初の１５のフレームに対してビット・ストリーム０並びに２番目の１５のフレームおよびその他に対してビット・ストリーム１を使用する追加のリプリゼンテーションが形成され得る。
【００１６】
トランスポート・パケットを有するランダム・アクセス・ポイントが、配置されたならば、図２のサーバ基本構成１００は、予めトランスポート・パケット化が起こる際によく機能する。図３は、ランダム・アクセス・ポイントが必ずしもトランスポート・パケットを伴って配置する必要がない場合により適合するＶｏＤサーバ基本構成２００を示している。図３を参照すれば、ＶｏＤサーバ基本構成２００は、記憶装置１４および１４０と同様の記憶装置２４０に記憶させるための複数の異なるビット・レート・リプリゼンテーションを生成するマルチレートビデオ・エンコーダ２１０を含んでいる。記憶装置１４０に保存されるリプリゼンテーションは、パケット化されていないビット・ストリームとして存在する。
【００１７】
記憶装置２４０に保存されているリアル・タイム出力用のリプリゼンテーションの選択は、セレクタ・ブロック２５０から受信した信号に応答して起こる。本質的に図２のセレクタ・ブロック１５０と同様のセレクタ・ブロック２５０は、スタティック・ミキサ（ｓｔａｔｉｃ  ｍｉｘｅｒ）／多重化装置２６０からの特定のリプリゼンテーションの要求に応答して、記憶された出力用のリプリゼンテーションを識別する。セレクタ・ブロック２５０からの信号を受けると、記憶装置２４０はスタティック・ミキサ／多重化装置２６０に、選択に係るパケット化されたリプリゼンテーションを供給する。パケタイザ２１２は、チャネル上の出力（図示せず）のためのスタティック・ミキサ／多重化装置２６０の出力ストリームをパケット化する。
【００１８】
また、リプリゼンテーションは、ＭＰＥＧ−２のＢフレームやＪＶＴの非記憶画像等の他の画像を予測するための参照画像として使用されない画像を含む、ビデオ・コーデック用（図示せず）等の非参照画像用の記憶されたビット・ストリーム間を切り替えることによっても形成される。各々の非参照画像は、非記憶画像が予測のために使われないので、その後のコード化画像の品質に影響を及ぼすことのない異なる記憶ビット・ストリームから選択され得る。リプリゼンテーションの非参照画像の完全な消去も行われる。各非参照画像は、個別に切り替えられることができるか、または非参照画像グループが一緒になって切り替えられることができ、多くの可能な限りの全ビット・レート・リプリゼンテーションが実現される。図１のマルチレートストリーム信号発生器１２０  〜１２Ｐ−１  は、図１のｓｔａｔ  ｍｕｘ１６に送信して、品質およびビット・レートに有意差があるものを選択するために、可能なリプリゼンテーションの数を制限することを選択する。各々のリプリゼンテーションが記憶装置に別々に記憶される必要はない。しかし、必要なときにリプリゼンテーションの生成を容易にするために、場所の一覧を示すテーブルおよび各々のコード化フレームの長さが記憶される。記憶画像のみの用途で複数のビット・レート・ビット・ストリームを記憶したり、参照画像（ＩおよびＰ）のシングル・バージョンのみを記憶し、記憶容量を大幅に減らすこともまた、可能である。
【００１９】
図２および図３のビデオ・オン・デマンド（ＶｏＤ）サーバ基本構成１００および２００について、統計的多重化装置（ｓｔａｔ  ｍｕｘ）１６０およびスタティック・ミキサ／多重化装置２６０は、それぞれ選択されたリプリゼンテーションに対応するビット・ストリームを生成する。個々の画像が配置されたトランスポート・パケットでない場合、図３の基本構成２００は、特定のリプリゼンテーションのためのビット・ストリームの生成の後、トランスポート・パケット化を行う。一方、図２のＶｏＤサーバ基本構成１００は、問題なく機能する。
【００２０】
本発明の他の態様によれば、基本層および１つ以上の拡張層を形成するために、スケーラブルなビデオ・エンコーダ（図示せず）の使用によるスケーラブルなビデオ・コード化が可能である。周波数スケーラビリティ、ＦＧＳ、ＳＮＲスケーラビリティまたは時間的スケーラビリティ等の、モーション用の基本層を使用し、変動を避けるために参照画像予測が補償されたいかなる形式のスケーラビリティをも使用することができる。最も低いビット・レート・リプリゼンテーションは、基本層に相当する。基本層のピークのビット・レートは、全てのプログラムの基本層のビット・レートを合計した場合、各々の時間ウィンドウＴについてチャネル容量Ｃを超えないようなものでなければならない。他のより高いビット・レート・リプリゼンテーションは、基本層に拡張層の幾つかの部分を加えたものに相当する。この方法では、ビデオ・デコーダが、使用するスケーラビリティの形式をサポートしていることが必要でする。図２のＶｏＤサーバ基本構成１００は、特定のリプリゼンテーションにおける全ての拡張層を包含するのに使用される。拡張層の一部がリプリゼンテーションにおいて使用される場合、図３のＶｏＤサーバ基本構成２００が用いられる。
【００２１】
図２のＶｏＤサーバ基本構成１００では、非リアル・タイムでなされるトランスポート・パケット化プロセスに暗号化が加えられており、全部の暗号化されたトランスポート・パケットが記憶され伝送されるので、コンテンツの権利を管理するための暗号化を使用するシステムのために、リアル・タイムのいかなる解読も暗号化も必要としない。図３のＶｏＤサーバ基本構成２００は、暗号化がリアル・タイムのトランスポート・パケット化と共に実行されることを必要としている。
【００２２】
一般に、ＶｏＤプログラムは、オーディオおよびビデオを含んでいる。音声ビット・レートは、一般にビデオ・ビット・レートよりかなり低く、また、通常固定ビット・レートであるので、図１および図２の統計的多重化装置（ｓｔａｔ  ｍｕｘ）１６および１６０、並びに図３のスタティック・ミキサ／多重化装置２６０を用いた、プリコード化された異なる音声ビット・ストリームからの選択により得られる利点が少ない。ユーザは、配信されている単一のプログラムを見ている間、音声品質の切り替えに気づき易い。単一ビット・レートのオーディオ・ストリームがまた、各プログラムに対して送信されると仮定すると、全チャネル容量Ｃは、ビデオ・チャネルにより完全に消費されるものと考えられる。或いは、上記の方法はまた、オーディオに適用することが可能であり、異なるビット・レートおよび品質を有する音声プログラムの複数のリプリゼンテーションが生成される。
【００２３】
本発明のＶｏＤサーバ基本構成により動作するビデオ・プレーヤ（図示せず）は、ビデオ・デコーダ（図示せず）およびバッファリングのための幾つかの記憶装置を含んでいる。受信した特定のプログラムに対して、時間単位Ｔに対応するデータが、Ｔ時間ウィンドウ中の何れかの時点で到達するという条件で、データは非一様（ｎｏｎ−ｕｎｉｆｏｒｍ）データレートに到達する。ビデオ・プレーヤは、Ｔをバッファして、遅延する能力を有していなければならない。時間ウィンドウＴについてのプログラムの所定のリプリゼンテーション毎に伝送される最大ビット・レートに対する上限は、デコーダの複雑さ、およびデコーダ・バッファ・サイズを制限するように予め決定されていてもよい。デコーディング・バッファは、例えばＭＰＥＧ−２レベルの設定バッファ・サイズの特定条件のように、一般にビデオ・デコーダの必要条件となっており、それを満足するＴとビット・レートとの組合せが選択される。
【００２４】
各プログラムに対するトラック早送りおよび早戻しもまた、ＶｏＤサーバに保存される。それらは単一のビット・レートで、または種々のビット・レートで記憶され、通常プレイ・プログラムに対してなされているように適応させることができる。
【００２５】
時間ウィンドウＴ長の判定は、幾つかの要因に基づいてなされる。Ｔは、大部分が統計的多重化増加を得ることができるほどの大きさである必要があるが、ビデオ・プレーヤにおけるスタートアップ（起動）および通常再生（プレイ）とトリック再生（トリック・プレイ）の間の切り替えに対しては、遅延を制限するのに十分なほどに小さくなければならない。Ｔは、デコーダの条件を満たすのに十分に小さくなければならない。
【００２６】
上記により、固定チャネルの帯域幅制限を維持すると共に、ビデオ・オン・デマンドを効率的に提供するためのシステムと方法が開示されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明によるビデオ・オン・デマンド・サーバ基本構成の第１の実施形態のブロック図を表す。
【図２】図２は、本発明によるビデオ・オン・デマンド・サーバ基本構成の第２の実施形態のブロック図を表す。
【図３】図３は、本発明によるビデオ・オン・デマンド・サーバ基本構成の第３の実施形態のブロック図を表す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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