(57)【要約】【課題】デジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するために、最適受信機戦略が生成され、クライアント装置に格納される、改善された適応ストリーミングソリューションを提供すること。【解決手段】最適受信機戦略データは、確率論的決定問題を、マルコフ決定過程に基づく数理モデルを使用して、かつ、数理モデルへの入力として、エンコーダの1つまたは複数の属性、および、パケット交換ネットワークの利用可能帯域幅のあらかじめの推定、および/または、パケット交換ネットワークの経時的な利用可能帯域幅の変動特性を使用して、解いた結果であり、この属性は、エンコーダタイプ識別情報と、エンコーダにより使用されるデコーダ入力バッファの数理モデルとのうちの少なくとも1つを含む。【選択図】図1
2011234370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システム(50)にて、デジタルコンテンツの品質レベルの間でスイッチすることにより、前記デジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するための方法であって、前記システムが、前記デジタルコンテンツを符号化するためのエンコーダ(22)と、パケット交換ネットワーク(30)を介して、前記デジタルコンテンツをクライアント装置(10)に送信するためのサーバ(20)とを備え、前記方法が、
前記エンコーダ(22)の1つまたは複数の属性を取得するステップであって、前記属性が、前記エンコーダの特性をルックアップするためのエンコーダタイプ識別情報と、前記エンコーダ(22)により使用されるデコーダ入力バッファの数理モデルと、前記エンコーダ(22)のビット割り当て特性および/またはレート制御特性とのうちの少なくとも1つを含むステップと、
ネットワーク属性データを取得するために、前記パケット交換ネットワーク(30)の利用可能帯域幅を推定するステップであって、前記利用可能帯域幅が、前記デジタルコンテンツの送信継続時間、および/または、前記パケット交換ネットワーク(30)の経時的な前記利用可能帯域幅の変動特性に基づき、前記変動特性が、前記利用可能帯域幅の、平均の利用可能帯域幅からの逸脱を示すステップと、
マルコフ決定過程に基づく数理モデルを使用して、かつ、前記数理モデルへの入力として、取得される前記エンコーダ(22)の前記属性および前記ネットワーク属性データを使用して、確率論的決定問題を定義するステップと、
最適受信機戦略データを取得するために、逐次近似解法技術を使用して、前記確率論的決定問題を解くステップと、
前記サーバ(20)から前記クライアント装置(10)への前記デジタルコンテンツの前記適応ストリーミングを制御するために、前記最適受信機戦略データを前記クライアント装置(10)に格納するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記確率論的決定問題が前記サーバ(20)で解かれ、前記方法が、前記最適受信機戦略データを前記サーバ(20)から前記クライアント装置(10)に送信するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
クライアント装置(10)にて、デジタルコンテンツの品質レベルの間でスイッチすることにより、前記デジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するための方法であって、前記デジタルコンテンツが、エンコーダ(22)により符号化され、サーバ(20)からパケット交換ネットワーク(30)を介して発し、前記クライアント装置(10)が、コントローラ(2)に、およびバッファ(3)に通信可能に接続された受信機(1)を備え、前記クライアント装置(10)が、前記バッファ(3)に通信可能に接続されたデコーダ(4)をさらに備え、前記方法が、
前記受信機(1)にて、前記デジタルコンテンツのデータのチャンクを受信するステップと、
前記デコーダ(4)によるさらなる処理のために、データの前記チャンクを前記バッファ(3)に格納するステップと、
推定データを取得するために、前記パケット交換ネットワーク(30)の利用可能帯域幅を推定するステップであって、前記利用可能帯域幅が、前記デジタルコンテンツの送信継続時間に基づくステップと、
前記推定データを前記コントローラ(2)に提供するステップと、
前記コントローラ(2)から前記受信機(1)に、データの次のチャンクの品質レベルを信号で送信するステップと、
前記サーバ(20)に、前記品質レベルに合致するデータの前記次のチャンクに対する要求を送信するステップと
を含み、前記方法が、
最適受信機戦略データを受信し、前記最適受信機戦略データを前記コントローラ(2)に格納するステップであって、前記最適受信機戦略データが、確率論的決定問題を、逐次近似解法技術を使用したマルコフ決定過程に基づく数理モデルを使用して、かつ、前記数理モデルへの入力として、前記エンコーダ(22)の1つまたは複数の属性、および、前記パケット交換ネットワーク(30)の利用可能帯域幅のあらかじめの推定を使用して解いた結果であり、推定データ、および/または、前記パケット交換ネットワーク(30)の経時的な前記利用可能帯域幅の変動特性を取得するために、前記利用可能帯域幅が、前記デジタルコンテンツの送信継続時間に基づき、前記変動特性が、前記利用可能帯域幅の、平均の利用可能帯域幅からの逸脱を示し、前記属性が、前記エンコーダの特性をルックアップするためのエンコーダタイプ識別情報と、前記エンコーダ(22)により使用されるデコーダ入力バッファの数理モデルと、前記エンコーダ(22)のビット割り当て特性および/またはレート制御特性とのうちの少なくとも1つを含むステップと、
前記コントローラ(2)にて、前記最適受信機戦略データおよび前記推定データに基づいて、データの前記次のチャンクの前記品質レベルを計算するステップと
をさらに含む方法。
【請求項４】
サーバ(20、23)にて、デジタルコンテンツの品質レベルの間でスイッチすることにより、前記デジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するための方法であって、前記デジタルコンテンツが、エンコーダ(22)により符号化され、前記サーバ(20、23)が、パケット交換ネットワーク(30)を介して、クライアント装置(10)に通信可能に接続され、前記方法が、
前記エンコーダ(22)の1つまたは複数の属性を取得するステップであって、前記属性が、前記エンコーダの特性をルックアップするためのエンコーダタイプ識別情報と、前記エンコーダ(22)により使用されるデコーダ入力バッファの数理モデルと、前記エンコーダ(22)のビット割り当て特性および/またはレート制御特性とのうちの少なくとも1つを含むステップと、
ネットワーク属性データを取得するために、前記パケット交換ネットワーク(30)の利用可能帯域幅を推定するステップであって、前記利用可能帯域幅が、前記デジタルコンテンツの送信継続時間、および/または、前記パケット交換ネットワーク(30)の経時的な前記利用可能帯域幅の変動特性に基づき、前記変動特性が、前記利用可能帯域幅の、平均の利用可能帯域幅からの逸脱を示すステップと、
マルコフ決定過程に基づく数理モデルを使用して、かつ、前記数理モデルへの入力として、取得される前記エンコーダ(22)の前記属性および前記ネットワーク属性データを使用して、確率論的決定問題を定義するステップと、
最適受信機戦略データを取得するために、逐次近似解法技術を使用して、前記確率論的決定問題を解くステップと、
前記クライアント装置(10)を、前記サーバ(20)から前記クライアント装置(10)への前記デジタルコンテンツの前記適応ストリーミングを制御するように構成するために、前記最適受信機戦略データを前記サーバ(20、23)から前記クライアント装置(10)に送信するステップと
を含む方法。
【請求項５】
デジタルコンテンツの品質レベルの間でスイッチすることにより、前記デジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するためのシステムであって、前記デジタルコンテンツを符号化するためのエンコーダ(22)と、パケット交換ネットワーク(30)を介して、前記デジタルコンテンツをクライアント装置(10)に送信するためのサーバ(20)とを備え、前記サーバ(20)が、プロセッサを備え、前記プロセッサが、
前記エンコーダ(22)の1つまたは複数の属性を取得するように構成され、前記属性が、前記エンコーダの特性をルックアップするためのエンコーダタイプ識別情報と、前記エンコーダ(22)により使用されるデコーダ入力バッファの数理モデルと、前記エンコーダ(22)のビット割り当て特性および/またはレート制御特性とのうちの少なくとも1つを含み、
ネットワーク属性データを取得するために、前記パケット交換ネットワーク(30)の利用可能帯域幅を推定するように構成され、前記利用可能帯域幅が、前記デジタルコンテンツの送信継続時間、および/または、前記パケット交換ネットワーク(30)の経時的な前記利用可能帯域幅の変動特性に基づき、前記変動特性が、前記利用可能帯域幅の、平均の利用可能帯域幅からの逸脱を示し、
マルコフ決定過程に基づく数理モデルを使用して、かつ、前記数理モデルへの入力として、取得される前記エンコーダ(22)の前記属性および前記ネットワーク属性データを使用して、確率論的決定問題を定義するように構成され、かつ、
最適受信機戦略データを取得するために、逐次近似解法技術を使用して、前記確率論的決定問題を解くように構成され、
前記サーバ(20)が、前記最適受信機戦略データを前記クライアント装置(10)に送信するように構成される送信機をさらに備え、
前記クライアント装置(10)が、前記サーバ(20)から前記クライアント装置(10)への前記デジタルコンテンツの前記適応ストリーミングを制御するために、前記最適受信機戦略データを受信し格納するように構成されているシステム。
【請求項６】
デジタルコンテンツの品質レベルの間でスイッチすることにより、前記デジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するためのクライアント装置(10)であって、前記デジタルコンテンツが、エンコーダ(22)により符号化され、サーバ(20)からパケット交換ネットワーク(30)を介して発し、前記クライアント装置(10)が、
コントローラ(2)に、およびバッファ(3)に通信可能に接続された受信機(1)と、
前記バッファ(3)に通信可能に接続されたデコーダ(4)と
を備え、前記受信機(1)が、
最適受信機戦略データを受信し、前記最適受信機戦略データを前記コントローラ(2)に格納するように構成され、
前記デジタルコンテンツのデータのチャンクを受信するように構成され、
前記デコーダ(4)によるさらなる処理のために、データの前記チャンクを前記バッファ(3)に格納するように構成され、
推定データを取得するために、前記パケット交換ネットワーク(30)の利用可能帯域幅を推定するように構成され、前記利用可能帯域幅が、前記デジタルコンテンツの送信継続時間に基づき、
前記推定データを前記コントローラ(2)に提供するように構成され、かつ、
前記サーバ(20)に、品質レベルに従うデータの次のチャンクに対する要求を送信するように構成され、
前記コントローラが、
前記最適受信機戦略データおよび前記推定データに基づいて、データの前記次のチャンクの前記品質レベルを計算し、
前記受信機(1)に、データの前記次のチャンクの前記品質レベルを信号で送信するように構成され、
前記最適受信機戦略データが、確率論的決定問題を、逐次近似解法技術を使用するマルコフ決定過程に基づく数理モデルを使用して、かつ、前記数理モデルへの入力として、前記エンコーダ(22)の1つまたは複数の属性、および、前記パケット交換ネットワーク(30)の利用可能帯域幅のあらかじめの推定を使用して、解いた結果であり、前記利用可能帯域幅が、前記デジタルコンテンツの送信継続時間、および/または、前記パケット交換ネットワーク(30)の経時的な前記利用可能帯域幅の変動特性に基づき、前記変動特性が、前記利用可能帯域幅の、平均の利用可能帯域幅からの逸脱を示し、前記属性が、前記エンコーダの特性をルックアップするためのエンコーダタイプ識別情報と、前記エンコーダ(22)により使用されるデコーダ入力バッファの数理モデルと、前記エンコーダ(22)のビット割り当て特性および/またはレート制御特性とのうちの少なくとも1つを含むクライアント装置。
【請求項７】
デジタルコンテンツの品質レベルの間でスイッチすることにより、前記デジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するためのサーバ(20、23)であって、前記デジタルコンテンツが、エンコーダ(22)により符号化され、前記サーバ(20、23)が、パケット交換ネットワーク(30)を介して、クライアント装置(10)に通信可能に接続され、前記サーバ(20)が、プロセッサ(5)を備え、前記プロセッサが、
前記エンコーダ(22)の1つまたは複数の属性を取得するように構成され、前記属性が、前記エンコーダの特性をルックアップするためのエンコーダタイプ識別情報と、前記エンコーダ(22)により使用されるデコーダ入力バッファの数理モデルと、前記エンコーダ(22)のビット割り当て特性および/またはレート制御特性とのうちの少なくとも1つを含み、
ネットワーク属性データを取得するために、前記パケット交換ネットワーク(30)の利用可能帯域幅を推定するように構成され、前記利用可能帯域幅が、前記デジタルコンテンツの送信継続時間、および/または、前記パケット交換ネットワーク(30)の経時的な前記利用可能帯域幅の変動特性に基づき、前記変動特性が、前記利用可能帯域幅の、平均の利用可能帯域幅からの逸脱を示し、
マルコフ決定過程に基づく数理モデルを使用して、かつ、前記数理モデルへの入力として、取得される前記エンコーダ(22)の前記属性および前記ネットワーク属性データを使用して、確率論的決定問題を定義するように構成され、かつ、
最適受信機戦略データを取得するために、逐次近似解法技術を使用して、前記確率論的決定問題を解くように構成され、
前記サーバ(20)が、前記クライアント装置(10)を、前記サーバ(20)から前記クライアント装置(10)への前記デジタルコンテンツの前記適応ストリーミングを制御するように構成するために、前記最適受信機戦略データを前記クライアント装置(10)に送信するように構成されている送信機(6)をさらに備えるサーバ。
【請求項８】
プロセッサにより実行されるときに、請求項3に記載のクライアント装置(10)において使用するための方法を実行するように構成される、コンピュータプログラム要素。
【請求項９】
プロセッサにより実行されるときに、請求項4に記載のサーバ(20、23)において使用するための方法を実行するように構成される、コンピュータプログラム要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルコンテンツの適応ストリーミング(adaptive  streaming)に関する。より詳細には、本発明は、システムで、クライアント装置で、およびサーバで、デジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するための、ならびに、システム、クライアント装置、およびサーバにおいて、デジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、インターネットテレビまたはIPTV(すなわち、インターネットプロトコルを使用するテレビ)などの、インターネット経由のマルチメディアコンテンツの配信は、例えば、衛星放送またはケーブル放送などの放送チャネル経由の配信とは、サービス品質(quality  of  service)保証が欠如する点で異なる。このサービス品質保証の欠如を埋め合わせるために、例えば、MicrosoftのSmooth  Streaming、またはAppleのHTTP  Live  Streamingなどの、適応ストリーミングプロトコルが使用され得る。インターネットテレビおよびIPTVのソリューションの最近の発展は、モバイルテレビおよびホームネットワークオファリング(home-network  offering)にまで広がり、そこでの適応ストリーミングプロトコルの使用が重要性を増してきている。
【０００３】
適応ストリーミングの概念は、同じコンテンツが、様々なビットレート、空間分解能、および/または他の符号化特性を用いて、複数のコピー(品質レベルとも呼ばれる)に符号化され得るということを表す。各コピーは、典型的には、チャンクと呼ばれ、物理的に分離した(例えば、コピー内の各チャンクごとにファイルが生成される)、または論理的に分離した(例えば、コピーのすべてのチャンクが、任意のチャンクに個別にアクセスすることを可能にするアドレッシング構造を有する単一のファイルに格納される)、2〜5秒のセグメントから成る。プロトコルにより、クライアントは、実行時間に、変動するネットワークの状況に対応するために、複数の品質レベルの1つからのデータチャンクを要求することが可能になる。クライアント装置において決定をなす処理は、既存の適応ストリーミングプロトコルにおける共通の基準(denominator)であり、それは、最適な適応ストリーミングソリューションを生成するという大きな課題を表す。変化するネットワークの状況を監視し、様々な品質レベルからの次のチャンクに関する送信時間を予測し、品質レベルを可能な限り高く維持しながら、チャンクの配信が遅れるおそれを最小にする品質レベルを選択することは、クライアントの責任である。
【０００４】
チャンクの送信時間を予測することの難しさは、マルチメディアストリーミングの2つの側面、すなわち、ビデオコーデック属性およびネットワーク属性から生ずる。既知の適応ストリーミングソリューションは、ビデオファイルは所与の一定のビットレート(CBR)で符号化されることを規定する。しかしながら、大多数のコーデックにおいて、結果として得られるビットレートが、目標のビットレートとは異なる。一定のビットレートのビデオの符号化とは、レート制御アルゴリズムを有するビデオエンコーダが、所与の目標の平均ビットレートを継続的に維持しようとすることを意味するものである。しかしながら、これは、符号化されているあらゆるフレームは、同じサイズである必要があるということを必ずしも意味するものではない。それどころか、ビットのバジェット(budget)は、符号化されるビデオのレート歪み性能を向上させるために、フレームごとに変動し得る。既知のコーデックは、一定のビットレートの符号化の下でさえ、様々なサイズのチャンクを生成する。
【０００５】
ビデオフレーム内の画素の変動、および動きの量は、フレームを符号化することがどれほど困難であるかの尺度となる。符号化の難易度が上昇するにつれて、レートコントローラは、ピーク信号対ノイズ比(PSNR)に関して測定される品質の相当の(必ずしも一定ではない)レベルを維持するために、フレームについて、より多くのビットを費やす必要がある。レート制御アルゴリズムは、その入力として目標のビットレート値を必要とし、出力は、ビデオフレームシーケンスであり、そのビットレートは、レート歪みが最適化されるように、目標のビットレートの付近で変動する。
【０００６】
既知のエンコーダは、典型的には、デコーダ入力バッファの数理モデルを保持する。これにより、エンコーダは、固定した目標の符号化レート、固定したチャネルスループットおよびデコーダバッファサイズが与えられると、受信側でビデオの継続的な再生を保証することが可能になる。例えば、仮想参照デコーダ(HRD)モデル、およびビデオバッファリングベリファイア(video  buffering  verifier)(VBV)モデルは、それぞれ、AVC/H.264エンコーダおよびMPEGエンコーダにより使用される。
【０００７】
HRDおよびVBV体系は、漏れバケツモデル(leaky  bucket  model)に基づいており、それらは、ストリーミングされるべきビデオは、ビデオ符号化レートと等しいレートで、CBRチャネルにより放出されるものと想定する。HRDおよびVBVは、符号化されたビットストリームに暗に含まれるビットレートの変動により発生する、起こり得るバッファアンダーフローおよびバッファオーバーフローを回避しようとする。エンコーダでは、漏れバケツモデルは、ビットが、デコーダの入力バッファに、チャネルとのビットレートが一定である想定に従って、継続的にかつ一定のレートで到着することをシミュレートする。他方では、ビットは、復号化されるべき現在のフレームのサイズに応じて変動するレートで、デコーダ入力バッファから取り出される。
【０００８】
HRDおよびVBVモデルのチャネルレートが固定しているとの想定は、ネットワークのインフラストラクチャが、保証されるサービス品質(QoS)を提供する場合に限り成立するが、そのような場合はめったにない。実際には、チャネルスループットは、一定のビットレートではないことがあり、競合するトラフィック、異なる選択経路への変更、または、異なるコンテンツソースの間でのスイッチングにより、経時的に変動し得る。これにより、データ遅延の増加、または、ネットワーク上でのデータの喪失さえも起こる可能性がある。その結果、デコーダのバッファが、アンダーフローまたはオーバーフローすることがあり、それにより、ビデオ再生の際に、望ましくない中断、および顕著な知覚される品質の損失が生じる。
【０００９】
インターネットテレビは、典型的には、管理されていないネットワーク、例えばインターネットの、コンテンツサーバと消費者のクライアント装置との間の接続を介して配信される。インターネットテレビは、典型的には、エンドツーエンドのQoS保証を有さない。コンテンツ配信ネットワーク(CDN)および/またはピアツーピア(P2P)は、コンテンツを、コンテンツサーバから、クライアント装置にコンテンツを中継で送信する1組のエッジサーバに配信するために使用され得る。コンテンツサーバとエッジサーバとの間の接続は、典型的には、QoS保証を提供するが、エッジサーバとクライアント装置との間の接続は、典型的には、QoSを有さない。これは、ラストマイル問題として知られている。
【００１０】
IPTVは、典型的には、管理されているネットワーク、例えばADSL回線を介して、インターネット接続業者(ISP)から、消費者のクライアント装置に配信され、これは、ISPにより完全に制御される。IPTVは、理論上は、制御された配信環境を有し、したがって、理論上は、QoS保証を提供する。しかしながら、現実には、ラストマイル問題が存在する。
【００１１】
エンドツーエンドのQoSを保証することができないネットワークのインフラストラクチャに対する、改善された適応ストリーミングソリューションが求められている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Clemens  C.  WustおよびWim  F.J.  Verhaegh、「Quality  control  for  scalable  media  processing  applications」、J.  of  Scheduling、第7巻、第2号、105〜117頁、2004年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、エンドツーエンドのQoSを保証することができないネットワークのインフラストラクチャに対する、改善された適応ストリーミングソリューションを規定することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様によれば、システムで、デジタルコンテンツの品質レベルの間でスイッチすることにより、デジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するための方法が提案される。システムは、デジタルコンテンツを符号化するためのエンコーダと、パケット交換ネットワークを介して、デジタルコンテンツをクライアント装置に送信するためのサーバとを備える。この方法は、エンコーダの1つまたは複数の属性を取得するステップを含む。この属性は、エンコーダの特性をルックアップするためのエンコーダタイプ識別情報と、エンコーダにより使用されるデコーダ入力バッファの数理モデルと、エンコーダのビット割り当て特性および/またはレート制御特性とのうちの少なくとも1つを含む。この方法はさらに、ネットワーク属性データを取得するために、パケット交換ネットワークの利用可能帯域幅を推定するステップであって、利用可能帯域幅が、デジタルコンテンツの送信継続時間、および/または、パケット交換ネットワークの経時的な利用可能帯域幅の変動特性に基づき、この変動特性が、利用可能帯域幅の、平均の利用可能帯域幅からの逸脱を示すステップを含む。この方法はさらに、マルコフ決定過程(Markov  Decision  Process)に基づく数理モデルを使用して、かつ、数理モデルへの入力として、取得されるエンコーダの属性およびネットワーク属性データを使用して、確率論的決定問題(stochastic  decision  problem)を定義するステップを含む。この方法はさらに、最適受信機戦略データ(optimal  receiver  strategy  data)を取得するために、逐次近似解法技術(successive  approximation  solution  technique)を使用して、確率論的決定問題を解くステップを含む。この方法はさらに、サーバからクライアント装置へのデジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するために、最適受信機戦略データをクライアント装置に格納するステップを含む。
【００１５】
本発明の一態様によれば、クライアント装置において、デジタルコンテンツの品質レベルの間でスイッチすることにより、デジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するための方法が提案される。デジタルコンテンツは、エンコーダにより符号化され、サーバからパケット交換ネットワークを介して発する。クライアント装置は、コントローラに、およびバッファに通信可能に接続されている受信機を備える。クライアント装置は、バッファに通信可能に接続されているデコーダをさらに備える。この方法は、受信機において、デジタルコンテンツのデータのチャンクを受信するステップを含む。この方法はさらに、デコーダによるさらなる処理のために、データのチャンクをバッファに格納するステップを含む。この方法はさらに、推定データを取得するために、パケット交換ネットワークの利用可能帯域幅を推定するステップであって、利用可能帯域幅が、デジタルコンテンツの送信継続時間に基づくステップを含む。この方法はさらに、推定データをコントローラに提供するステップを含む。この方法はさらに、コントローラから受信機に、データの次のチャンクの品質レベルを信号で送信するステップを含む。この方法はさらに、サーバに、品質レベルに合致するデータの次のチャンクに対する要求を送信するステップを含む。この方法はさらに、最適受信機戦略データを受信し、最適受信機戦略データをコントローラに格納するステップを含む。最適受信機戦略データは、確率論的決定問題を、逐次近似解法技術を使用したマルコフ決定過程に基づく数理モデルを使用して解いた結果である。確率論的決定問題はさらに、数理モデルへの入力として、エンコーダの1つまたは複数の属性、および、パケット交換ネットワークの利用可能帯域幅のあらかじめの推定を使用し、推定データ、および/または、パケット交換ネットワークの経時的な利用可能帯域幅の変動特性を取得するために、利用可能帯域幅は、デジタルコンテンツの送信継続時間に基づき、この変動特性は、利用可能帯域幅の、平均の利用可能帯域幅からの逸脱を示す。この属性は、エンコーダの特性をルックアップするためのエンコーダタイプ識別情報と、エンコーダにより使用されるデコーダ入力バッファの数理モデルと、エンコーダのビット割り当て特性および/またはレート制御特性とのうちの少なくとも1つを含む。この方法はさらに、コントローラで、最適受信機戦略データおよび推定データに基づいて、データの次のチャンクの品質レベルを計算するステップを含む。
【００１６】
本発明の一態様によれば、サーバで、デジタルコンテンツの品質レベルの間でスイッチすることにより、デジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するための方法が提案される。デジタルコンテンツは、エンコーダにより符号化される。サーバは、パケット交換ネットワークを介して、クライアント装置に通信可能に接続される。この方法は、エンコーダの1つまたは複数の属性を取得するステップを含む。この属性は、エンコーダの特性をルックアップするためのエンコーダタイプ識別情報と、エンコーダにより使用されるデコーダ入力バッファの数理モデルと、エンコーダのビット割り当て特性および/またはレート制御特性とのうちの少なくとも1つを含む。この方法はさらに、ネットワーク属性データを取得するために、パケット交換ネットワークの利用可能帯域幅を推定するステップであって、利用可能帯域幅が、デジタルコンテンツの送信継続時間、および/または、パケット交換ネットワークの経時的な利用可能帯域幅の変動特性に基づき、この変動特性が、利用可能帯域幅の、平均の利用可能帯域幅からの逸脱を示すステップを含む。この方法はさらに、マルコフ決定過程に基づく数理モデルを使用して、かつ、数理モデルへの入力として、取得されるエンコーダの属性およびネットワーク属性データを使用して、確率論的決定問題を定義するステップを含む。この方法はさらに、最適受信機戦略データを取得するために、逐次近似解法技術を使用して、確率論的決定問題を解くステップを含む。この方法はさらに、クライアント装置を、サーバからクライアント装置へのデジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するように構成するために、最適受信機戦略データをサーバからクライアント装置に送信するステップを含む。
【００１７】
本発明の一態様によれば、デジタルコンテンツの品質レベルの間でスイッチすることにより、デジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するためのシステムが提案される。システムは、デジタルコンテンツを符号化するためのエンコーダを備える。システムはさらに、パケット交換ネットワークを介して、デジタルコンテンツをクライアント装置に送信するためのサーバを備える。サーバは、エンコーダの1つまたは複数の属性を取得するように構成されたプロセッサを備える。この属性は、エンコーダの特性をルックアップするためのエンコーダタイプ識別情報と、エンコーダにより使用されるデコーダ入力バッファの数理モデルと、エンコーダのビット割り当て特性および/またはレート制御特性とのうちの少なくとも1つを含む。プロセッサはさらに、ネットワーク属性データを取得するために、パケット交換ネットワークの利用可能帯域幅を推定するように構成され、利用可能帯域幅は、デジタルコンテンツの送信継続時間、および/または、パケット交換ネットワークの経時的な利用可能帯域幅の変動特性に基づき、この変動特性は、利用可能帯域幅の、平均の利用可能帯域幅からの逸脱を示す。プロセッサはさらに、マルコフ決定過程に基づく数理モデルを使用して、かつ、数理モデルへの入力として、取得されるエンコーダの属性およびネットワーク属性データを使用して、確率論的決定問題を定義するように構成される。プロセッサはさらに、最適受信機戦略データを取得するために、逐次近似解法技術を使用して、確率論的決定問題を解くように構成される。サーバは、最適受信機戦略データをクライアント装置に送信するように構成された送信機をさらに備える。クライアント装置は、サーバからクライアント装置へのデジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するために、最適受信機戦略データを受信し格納するように構成される。
【００１８】
本発明の一態様によれば、デジタルコンテンツの品質レベルの間でスイッチすることにより、デジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するためのクライアント装置が提案される。デジタルコンテンツは、エンコーダにより符号化され、サーバからパケット交換ネットワークを介して発する。クライアント装置は、コントローラに、およびバッファに通信可能に接続されている受信機を備える。クライアント装置はさらに、バッファに通信可能に接続されているデコーダを備える。受信機は、最適受信機戦略データを受信し、最適受信機戦略データをコントローラに格納するように構成される。受信機はさらに、デジタルコンテンツのデータのチャンクを受信するように構成される。受信機はさらに、デコーダによるさらなる処理のために、データのチャンクをバッファに格納するように構成される。受信機はさらに、推定データを取得するために、パケット交換ネットワークの利用可能帯域幅を推定するように構成され、利用可能帯域幅は、デジタルコンテンツの送信継続時間に基づく。受信機はさらに、推定データをコントローラに提供するように構成される。受信機はさらに、サーバに、品質レベルに合致するデータの次のチャンクに対する要求を送信するように構成される。コントローラは、最適受信機戦略データおよび推定データに基づいて、データの次のチャンクの品質レベルを計算するように構成される。コントローラはさらに、受信機に、データの次のチャンクの品質レベルを信号で送信するように構成される。最適受信機戦略データは、確率論的決定問題を、逐次近似解法技術を使用するマルコフ決定過程に基づく数理モデルを使用して、かつ、数理モデルへの入力として、エンコーダの1つまたは複数の属性、および、パケット交換ネットワークの利用可能帯域幅のあらかじめの推定を使用して、解いた結果であり、利用可能帯域幅は、デジタルコンテンツの送信継続時間、および/または、パケット交換ネットワークの経時的な利用可能帯域幅の変動特性に基づき、この変動特性は、利用可能帯域幅の、平均の利用可能帯域幅からの逸脱を示す。この属性は、エンコーダの特性をルックアップするためのエンコーダタイプ識別情報と、エンコーダにより使用されるデコーダ入力バッファの数理モデルと、エンコーダのビット割り当て特性および/またはレート制御特性とのうちの少なくとも1つを含む。
【００１９】
本発明の一態様によれば、デジタルコンテンツの品質レベルの間でスイッチすることにより、デジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するためのサーバが提案される。デジタルコンテンツは、エンコーダにより符号化される。サーバは、パケット交換ネットワークを介して、クライアント装置に通信可能に接続される。サーバは、エンコーダの1つまたは複数の属性を取得するように構成されたプロセッサを備える。この属性は、エンコーダの特性をルックアップするためのエンコーダタイプ識別情報と、エンコーダにより使用されるデコーダ入力バッファの数理モデルと、エンコーダのビット割り当て特性および/またはレート制御特性とのうちの少なくとも1つを含む。プロセッサはさらに、ネットワーク属性データを取得するために、パケット交換ネットワークの利用可能帯域幅を推定するように構成され、利用可能帯域幅は、デジタルコンテンツの送信継続時間、および/または、パケット交換ネットワークの経時的な利用可能帯域幅の変動特性に基づき、この変動特性は、利用可能帯域幅の、平均の利用可能帯域幅からの逸脱を示す。プロセッサはさらに、マルコフ決定過程に基づく数理モデルを使用して、かつ、数理モデルへの入力として、取得されるエンコーダの属性およびネットワーク属性データを使用して、確率論的決定問題を定義するように構成される。プロセッサはさらに、最適受信機戦略データを取得するために、逐次近似解法技術を使用して、確率論的決定問題を解くように構成される。サーバは、クライアント装置を、サーバからクライアント装置へのデジタルコンテンツの適応ストリーミングを制御するように構成するために、最適受信機戦略データをクライアント装置に送信するように構成された送信機をさらに備える。
【００２０】
したがって、クライアント装置は、利用可能帯域幅を推定し(ネットワーク属性データを取得するために、典型的には、データのチャンクのクライアント装置への送信の前に推定される、利用可能帯域幅のあらかじめの推定と混同すべきではない)、長期的に、ユーザに知覚される品質を最高にするために、品質レベルの間でスイッチする。品質レベルの間でのスイッチングは、最適受信機戦略により制御され、これは、マルコフ決定過程に基づく確率論的決定問題を、入力としてエンコーダ属性およびネットワーク属性を用いて、解いた結果である。したがって、符号化の変動のみならずネットワークの帯域幅の変動も、サーバからクライアント装置に送信されるデジタルコンテンツのストリームで対処することができる。さらには、このように提供される適応ストリーミングソリューションは、パケット交換ネットワークのサービス品質の機構に依存しない。
【００２１】
請求項2の実施形態により、最適受信機戦略を、例えば、エンコーダ属性またはネットワーク特性が変化したときに、更新することが可能になる。
【００２２】
本発明の一態様によれば、コンピュータプログラム要素が提案され、これは、プロセッサにより実行されるときに、上記の特徴の1つまたは複数を有するクライアント装置において使用するための方法を実行するように構成される。
【００２３】
これにより、クライアント装置が、適応ストリーミングソリューションをソフトウェアモジュールとして実施することが可能になる。
【００２４】
本発明の一態様によれば、コンピュータプログラム要素が提案され、これは、プロセッサにより実行されるときに、上記の特徴の1つまたは複数を有するサーバにおいて使用するための方法を実行するように構成される。
【００２５】
これにより、最適受信機戦略を、サーバで動作するソフトウェアモジュールで生成することが可能になる。
【００２６】
以下、本発明の実施形態を、さらに詳細に説明する。しかしながら、これらの実施形態は、本発明に対する保護の範囲を制限するものと解釈してはならないことを理解されたい。
【００２７】
本発明の諸態様を、図面に示される例示的な実施形態を参照して、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の例示的な一実施形態のクライアント装置を示す。
【図２】3つの品質レベルに対する累積分布関数の例のグラフ表現を示す。
【図３】計算される最適受信機戦略の例のグラフ表現を示す図である。
【図４】本発明の例示的な一実施形態のアルゴリズムの比較のグラフ表現を示す図である。
【図５ａ】本発明の例示的な一実施形態のアルゴリズムの比較のグラフ表現を示す図である。
【図５ｂ】本発明の例示的な一実施形態のアルゴリズムの比較のグラフ表現を示す図である。
【図５ｃ】本発明の例示的な一実施形態のアルゴリズムの比較のグラフ表現を示す図である。
【図６ａ】本発明の例示的な一実施形態のアルゴリズムの比較のグラフ表現を示す図である。
【図６ｂ】本発明の例示的な一実施形態のアルゴリズムの比較のグラフ表現を示す図である。
【図６ｃ】本発明の例示的な一実施形態のアルゴリズムの比較のグラフ表現を示す図である。
【図７】本発明の例示的な一実施形態のシステムを示す図である。
【図８】本発明の例示的な一実施形態のサーバを示す図である。
【図９】本発明の例示的な一実施形態のシステムにおける方法を示す図である。
【図１０】本発明の例示的な一実施形態のサーバにおける方法を示す図である。
【図１１】本発明の例示的な一実施形態のクライアント装置における方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
良好な品質の適応ストリーミングの体験を提供するために、システムは、現在のネットワークの状況(すなわち、利用可能帯域幅だけでなく、その経時的な変動も)を理想的に把握し、最適なビデオ品質レベルに動的にスイッチする。システムは、ユーザに知覚される品質のかなりの低下を招く、配信されるビデオの品質の頻繁な変化を回避する(すなわち、品質の変動を最小にする)ことが望ましい。
【００３０】
上述の課題に対処するために、長期的に、ユーザに知覚される品質を最高にすることを試みて、帯域幅の測定を実行し、品質レベルの間でスイッチする、精巧なアルゴリズムが提案される。したがって、符号化の変動のみならずネットワークの帯域幅の変動も、ネットワークを介してサーバからクライアント装置または受信機に送信されるコンテンツのストリームにおいて対処することができる。サーバは、例えばヘッドエンドシステムのメディアサーバである。クライアント装置は、例えばコンピュータ装置、双方向テレビ、インターネット対応(Internet-enabled)テレビセット、IPTV受信機、セットトップボックス、モバイルテレビ装置またはスマートフォンである。ネットワークは、典型的にはIPネットワークであるが、他の任意のパケット交換ネットワークであってもよい。
【００３１】
帯域幅の変動は、短期間および/または長期間であり得る。長期間の変動の間は、帯域幅は、平均の付近での小さな変化を伴う、かなりの時間の期間(数秒、または数分までも)にわたる、ある一定の平均に等しい。短期間の変動の間は、帯域幅は、平均から著しく逸脱するが、そのような逸脱は、典型的には短命(数ミリ秒、数秒)である。それぞれの識別可能なネットワークの状況に対して、品質レベルの間でスイッチするために、戦略が計算される。ここに、マルコフ決定過程(MDP)が、エンコーダの予測される、および/または監視される属性に基づいて、かつ、ネットワークの予測される、および/または監視される属性に基づいて定式化される。MDPは、1つまたは複数の最適受信機戦略を取得するために解かれる。この戦略は、コンテンツの適応ストリーミングおよび符号化での使用のために、受信機に送信され、または、受信機によりダウンロードされる。
【００３２】
エンコーダの属性の一例は、エンコーダタイプ識別情報である。この識別情報は、エンコーダの特性をルックアップするために使用され得る。エンコーダの属性の別の例は、エンコーダにより使用されるデコーダ入力バッファの数理モデルである。エンコーダの属性の他の例は、エンコーダのビット割り当て特性および/またはレート制御特性である。
【００３３】
図1は、本発明の例示的な実施形態のクライアント装置10の、基本的な機能要素を示す。受信機モジュール1は、コンテンツデータ101を要求、受信するために、外部サーバと通信する。受信機モジュール1はさらに、典型的には、ダウンロードされたコンテンツデータのサイズ、およびその送信の継続時間に基づいて、利用可能帯域幅を推定するように構成される。受信データ102は、バッファ3に格納され、デコーダ4または他の任意のビデオ処理アプリケーション/モジュールにより、さらに処理される。バッファ3から読み出され、デコーダ4に提供されるデータは、矢印103により示される。
【００３４】
推定される利用可能帯域幅を表す推定データ201が、受信機モジュール1により、コントローラ2に提供される。コントローラ2は、矢印202により示されるように、次のチャンクはどのような品質レベルであるべきかを、受信機1に対して信号で通知する。典型的には、あらゆるチャンクは、特定の品質レベルに属する。これによって、チャンクが所与の時間期間内に連続して受信され得るように、コントローラは、受信機の品質レベルを変化させる。
【００３５】
コンテンツデータの複数のチャンクは、クライアント装置10によりバッファリングされてよく、それにより、ネットワークスループットの低下を埋め合わせる。この方法は、現在のチャンクが受信された直後に、矢印203により示されるように、受信機1が、外部サーバからの次のチャンクを要求することを必要とする。次のチャンクが外部サーバで利用可能であり、受信機バッファ3に空いた空間が存在するときは、バッファリングが可能である。次のチャンクが利用可能でないことも起こり得るが、話を簡単にするために、この例では、外部サーバは常に次のチャンクを利用可能にし、したがって、クライアント側でのバッファ充足度(buffer  fullness)が、唯一の制限要因である。バッファがフルであるならば、受信機は、バッファ3が次のチャンクを受け入れるのに十分な空間を有するまで、待機状態にされる。
【００３６】
クライアント装置10は、典型的には、限定的なバッファリング空間を有し、典型的には、リアルタイムのコンテンツ配信システムで使用され、これは、短い起動待ち時間が要求されることを暗に意味する。バッファリングの量は、例えば、コンテンツデータの2または3のチャンクに対応する5〜10秒に制限される。
【００３７】
クライアントバッファ3は、発生し得る特大のチャンクすなわちネットワークスループットの低下を受け入れることができるように、可能な限りフルに維持される。低い品質でチャンクを要求すること(203により示される)により、送信時間は減少し、後続のチャンクを送信するために利用可能なリザーブ時間がより多く残される。
【００３８】
コントローラ2は、どれだけの時間がリザーブ中で利用可能の状態であるべきかを決定するように構成される。リザーブがより大きければ、帯域幅の消費の突然の増大への対処が可能になり、一方、リザーブがより小さければ、より多数のチャンクのより高い品質での処理が可能になる。
【００３９】
コントローラ2はさらに、高い品質レベルと低い品質レベルとの間での頻繁な転換は、エンドユーザにとって、かなりの長さの時間の間低い品質レベルのままであることよりも、気分を害する場合があるということを考慮するように構成される。
【００４０】
したがって、コントローラ2の戦略は、復号化されるビデオの品質を高く維持するように、ビデオを表示する際に遅延を防止するために、現在のネットワークの状況の下で適時に送信され得るよりも多いデータを要求することを回避するために、かつ、品質レベルの変化の数を小さく維持し、それにより、ユーザが品質の変動により気分を害さないようにするために、受信機1に対し、可能な限り最高の品質レベルのチャンクを要求する信号を送信することである。
【００４１】
チャンクが受信機1で受信された直後に、コントローラ2は、次のチャンクが受信機1により要求される際の品質レベルを決定しなければならない。コントローラ2により決定される品質レベルは、典型的には、外部サーバで利用可能な1組の品質レベルに対応する1組の品質レベルのうちの1つである。
【００４２】
品質レベルを選択するときに、知覚される品質を最高にするために、以下の目的の1つまたは複数のバランスが取られる。第1の目的は、デッドラインミスの数は、可能な限り小さくあるべきであるということである。デッドラインをミスするということは、対応するチャンクが時間通りに表示されないということを意味し、それにより、一般には、ビデオの知覚される品質の深刻な低下がもたらされる。第2の目的は、品質変化の数は、可能な限り小さくあるべきであるということである。第3の目的は、クライアント側での平均の知覚品質は、可能な限り高くあるべきであるということである。
【００４３】
これらの目的を達成するために、確率論的決定問題が、マルコフ決定過程(MDP)に基づく数理モデルを使用して定義される。
【００４４】
MDPを使用する制御戦略は、例えば、Clemens  C.  WustおよびWim  F.J.  Verhaegh、「Quality  control  for  scalable  media  processing  applications」、J.  of  Scheduling、第7巻、第2号、105〜117頁、2004年から知られており、これは、参照により、その全体が本出願に組み込まれる。MDP制御戦略は、デッドラインミスの数および品質レベル変化の数の両方を最小にし、同時に品質レベルを最高にする。その手法は、オフラインで解かれ得るMDPに基づき、その後で、計算された最適な制御戦略が、復号化アルゴリズムを制御するために、オンラインで適用される。
【００４５】
本発明のコントローラ2は、クライアント装置10上の受信機1を適応ストリーミングの動作環境で制御するために、修正MDPモデルを適用する。適応ストリーミングにより、ユーザにより知覚される品質とネットワーク資源との間のトレードオフを行うことが可能になる。クライアント側のコントローラ2は、知覚される品質を、利用可能なネットワークの帯域幅に関して最適化する。コントローラ2は、適応ストリーミングのタイプには依存せず、したがって、既知の任意の適応ストリーミング技術とともに使用され得る。
【００４６】
チャンクの受信が停止された(終了されたか打ち切られたかのどちらか)時点は、マイルストーンと呼ばれる。あらゆるマイルストーン「m」は、チャンクの受信が停止される時間である完了時間「cm」、および、対応するチャンクがデコーダに必要とされる時点である時間「dm」でのデッドラインを有する。デッドラインは、厳密に周期的である。周期TPは、2つの連続するデッドラインの間の時間である。
【００４７】
各マイルストーンにおいて、コントローラは、マイルストーンのデッドラインまで残っている時間の分数として定義される、相対進度を計算する。相対進度には、バッファリングされ得るチャンクの最大数を定義する上限が存在する。マイルストーン番号mのデッドラインは、次式で示され得る。
dm=d0+m・TP
ただし、d0は第1のデッドラインの時間を定義するオフセットである。
【００４８】
マイルストーンmにおける相対進度ρmは、以下の式により示され得る。
【００４９】
【数１】
2011234370.tif 000003
【００５０】
第(m+1)のマイルストーンでの相対進度がゼロより下に低下した場合、第mのマイルストーン以降に、[-ρm](-ρmに対する、次のより大きな整数)のデッドラインミスが発生したことになる(例えば、0<-ρm≦1ならば、1個のデッドラインがミスされる)。
【００５１】
デッドラインミスは、典型的には、以下の方法で処理される。マイルストーンmに対するデッドラインで、チャンクの受信が完了されない場合、受信機は、チャンクの受信を打ち切る。しかしながら、この手法は、それまでに受信されるすべての情報が失われるということを必ずしも意味しない。一部の情報が他のところで使用され得るにもかかわらず、終了しない送信が、デッドラインミスとみなされる場合がある。この手法を用いる場合、最小の相対進度は0である。
【００５２】
マイルストーンmでの、典型的にはMDPの第1の要素である、システムの状態は、Πk(0≦k≦n-1)により示される相対進度区間、およびqmにより示される、前に使用された品質レベルである。相対進度の範囲は、有限数の状態を取得するために、有限な1組の等しいサイズの進度区間に区分される。
【００５３】
推移確率、すなわちMDPの別の要素について、品質レベルqが選択されるときに、現在のマイルストーンmでの状態iから、次のマイルストーンm+1での状態jへの推移の確率を計算する必要がある。推移確率の計算では、バジェットは周期TPに等しいとする。
【００５４】
MDPの最後の要素は、ある状態で特定の行動を選択すること(すなわち、品質レベルを選択すること)の報酬および/またはペナルティを定義する、収益関数(revenue  function)である。
【００５５】
MDPの解は、推移ごとの平均収益を最大にする決定戦略により与えられる。逐次近似解法技術が、MDPを解くために使用される。この戦略の計算は、典型的には、オフラインでなされる。その結果得られる最適受信機戦略は、クライアント装置から適応ストリーミングを制御するために、クライアント装置に格納される。
【００５６】
MDPの完全な定義のために、特定の品質レベルqでのチャンクに対する送信時間を表す、変数Xqの累積分布関数(CDF)Fqが推定される。様々なビデオ入力から特定の継続時間のチャンクのサイズを測定し、測定値を、計算された戦略がそのために使用されることになる帯域幅で除算することにより、オフラインで統計値が収集される。
【００５７】
本発明を説明するために、以下の例では、3つの異なるテストを使用する、2つの高精細度ビデオシーケンスの適応ストリーミングの評価を示す。評価のための入力として、2つの高精細度ビデオシーケンスの符号化統計値が使用される。第1のビデオは、長さが10時間で、MDPモデルへの入力として使用され、第2のビデオは、長さが2時間で、MDPモデルで生成される戦略を評価するためのテストシーケンスとして使用される。ビデオシーケンスは、x264ビデオエンコーダを使用して、ビットレートが1Mbps(品質レベルq0)、2Mbps(品質レベルq1)および3Mbps(品質レベルq2)の3つの品質レベルに符号化される。
【００５８】
この例では、チャンクの継続時間は2秒であり、ビデオシーケンスはチャンクに分割され、すべてのチャンクのサイズを記録するためのトレースファイルが生成される。トレースファイルは、様々な品質レベルからのチャンクに対するサイズ測定結果を含む。
【００５９】
図2は、この例の3つの品質レベルq0、q1およびq2に対する2秒のチャンクのCDFのグラフ表現を示す。x軸方向には、チャンクサイズがビット単位でプロットされる。y軸方向には、チャンクがチャンクサイズ以下のサイズを有する累積確率がプロットされる。CDFは、MDPが推移確率を決定するための入力として使用される。
【００６０】
3つのテストは、ネットワークの挙動に関する様々な想定、すなわち、「固定した」「変動する」および「変化する」で実行される。
【００６１】
「固定した」テストに対しては、ネットワークの帯域幅は、ビットレートbでのすべてのチャンクの送信の間、同じままである(すなわち、チャンクの送信時間の差は、単にチャンクサイズの差により生じる)。しかしながら、実際には、送信の継続時間全体に対して一定のネットワークの帯域幅を有することは、実現可能ではない。IPTVおよびインターネットテレビのシステムの大部分が、管理されているネットワークを使用しているので、送信の間に、パケットの頻繁な損失、複製、またはリオーダリングをほとんど経験しないとしても、データパケットは、同じ経路を求めて競合する複数のトラフィックフローにより遅延され得る。「固定した」テストは、帯域幅の変動の主な理由として、遅延を示す。
【００６２】
「変動する」および「変化する」のテストは、システム性能を、ネットワークが変化する状況下で評価する。利用可能帯域幅の正規分布および一様分布が想定される。「変動する」テストに対しては、帯域幅の値は、正規分布N(b,b/10)から選択されるが、正の値に限られる。「変化する」テストに対しては、帯域幅の値は、一様分布U(b-b/10,b+b/10)から選択される。どちらのテストも、帯域幅の値は、あらゆるチャンクに対して変化する。
【００６３】
すべての3つのテストにおいて、2.25Mbpsから6Mbpsまでの、0.25Mbps刻みのbのそれぞれの値ごとに、1つの戦略が計算される。チャンクの送信時間のCDFを生成するために、テスト条件に従って生成されるチャンクサイズおよび帯域幅の値(「固定した」テストには単一の値、また、「変動する」および「変化する」のテストには1組1000個の値)に対してトレースファイルが使用される。CDFは、推移確率を計算するために、MDPに対する入力として使用される。
【００６４】
この例では、MDPのパラメータは、以下のように定義される。相対進度の上限は2に設定され、これは、2つの送信チャンクまでは、前もって処理し得ることを想定している。特定の品質レベルにあることに対する報酬が、AVC/H.264コーデックの主観的な品質評価に基づき、レベルq0、q1、およびq2に対して、それぞれ、4.2、4.3、4.4と定義される。収益関数においては、デッドラインをミスすることに対するペナルティは、250に設定される。品質レベルを上昇させることに対するペナルティは、品質レベルが1または2だけ上昇する場合、それぞれ、0.125および1.25に設定される。品質レベルの低下については、ペナルティは、1または2レベルの低下に対して、それぞれ、0.25および2.5に設定される。
【００６５】
MDPにより計算された戦略の例が、図3に示される。水平軸は、前の品質レベルを表す。垂直軸は、相対進度値を表す。次のチャンクに対する品質レベルを選択するために、計算された戦略は、水平軸での前の品質レベルとともに、縦棒を見ることにより利用され、相対進度の現在値を用いて、最終的に縦棒のどの部分にあるかを決定する。アルゴリズムは、単純なルックアップ動作として実施されてもよく、ソフトウェアで実施されてもよい。
【００６６】
評価のために、「制御される」アルゴリズムが、「ベストエフォート」アルゴリズムと比較される。「制御される」アルゴリズムは、図3に示されるようなMDPを用いて計算された戦略に従う。「ベストエフォート」アルゴリズムは、最低の品質レベルで開始し、その後は、以下の戦略に従う。バッファ充足度が1/3未満であり、かつ、現在の品質レベルがq0でないならば、品質レベルを低下させる。バッファ充足度が2/3を超え、かつ、現在の品質レベルがq2でないならば、品質レベルを上昇させる。その他の場合は、同じ品質レベルを維持する。
【００６７】
0、1および2の、可能な品質レベルが、それぞれ、q0、q1およびq2に対して与えられた場合、図4に示されるように、すべての3つのテスト(「固定した」「変動する」および「変化する」)で、両方のアルゴリズムにより達成される平均の品質レベルは、「固定した」ネットワークのテストに関しては、ほぼ同じである。
【００６８】
しかしながら、2つのアルゴリズムの性能を比較する際には、平均の品質以外の決定要因、すなわち、そのデッドラインをミスするチャンクの割合、および品質レベルの変化の数が存在し、そのために、「ベストエフォート」アルゴリズムは、ここに提案する「制御された」アルゴリズムよりも性能が劣る。
【００６９】
図5aは、「固定した」テストでの、両方のアルゴリズムに対する平均の帯域幅の関数としての、デッドラインミスの割合を示す。図5bは、「変動する」テストでの、両方のアルゴリズムに対する平均の帯域幅の関数としての、デッドラインミスの割合を示す。図5cは、「変化する」テストでの、両方のアルゴリズムに対する平均の帯域幅の関数としての、デッドラインミスの割合を示す。
【００７０】
図5aに示されるように、アルゴリズムは、「固定した」テストでは、すべての帯域幅の値に対してほぼ同じ性能を示すが、一方で、図5bおよび図5cに示されるように、「変動する」および「変化する」のテストでは、「制御された」アルゴリズムは、「ベストエフォート」アルゴリズムより性能が優る。これは、以下のように説明することができる。
【００７１】
固定した帯域幅では、チャンクの送信時間は、品質レベルの間で著しく異なり、品質レベルの変化により、ほぼ間違いなく、送信時間は著しく変化する。したがって、クライアント装置のバッファ3が空になるとき、アルゴリズムは、デッドラインミスを回避するために、品質レベルを単に低下させる。「変動する」および「変化する」のテストでは、品質レベルの低下が、利用可能帯域幅の低下と同時に起こり、したがって、そのような段階の影響がより目立たなくなる場合がある。「制御された」アルゴリズムは、そのような状況のために作成され、より保守的な戦略を実行する。
【００７２】
図6aは、「固定した」テストでの、両方のアルゴリズムに対する平均の帯域幅に対する、品質レベルの変化の数を示す。図6bは、「変動する」テストでの、両方のアルゴリズムに対する平均の帯域幅に対する、品質レベルの変化の数を示す。図6cは、「変化する」テストでの、両方のアルゴリズムに対する平均の帯域幅に対する、品質レベルの変化の数を示す。
【００７３】
図6a〜図6cは、「固定した」、「変動する」および「変化する」のテストでは、品質レベルの変化の数は、「制御される」アルゴリズムに関してはかなり低いことを示す。
【００７４】
図7は、インターネットテレビまたはIPTV用に使用されるような、本発明の例示的な一実施形態の簡略化されたシステム50を示す。サーバ20が、1つまたは複数のクライアント装置10に、パケット交換ネットワーク30を介して接続されている。エンコーダ22は、サーバ20からクライアント装置10へのデジタルコンテンツのストリームの送信の前に、デジタルコンテンツのストリームを符号化する。エンコーダは、サーバ20の外部に、例えば、サードパーティのコンテンツソースにあってよく、または、例えばコンテンツがサーバ20に格納されるときは、サーバ20の内部にあってよい。
【００７５】
最適受信機戦略は、サーバ20で計算され、サーバ20からクライアント装置10へ送信され得る。これにより、最適受信機戦略を、例えば、エンコーダ属性またはネットワーク特性が変化したときに、更新することが可能になる。あるいは、最適受信機戦略は、デジタルコンテンツの送信に関係のない、別のサーバ23で計算される。このサーバ23は、最適受信機戦略をクライアント装置10に、直接またはサーバ20を介して送信することができる。最適受信機戦略が、オフラインで計算され、クライアント装置10にプリロードされることも可能である。
【００７６】
図8は、プロセッサ5を使用して、最適受信機戦略を計算し、送信機6を使用して、最適受信機戦略をクライアント装置10に送信するように構成された、本発明の例示的な一実施形態のサーバ20、23を示す。
【００７７】
図9は、インターネットテレビまたはIPTVのシステムのような、本発明の例示的な一実施形態のシステム50での方法を示す。この方法は、エンコーダの属性を取得するステップ1001と、ネットワーク属性を推定するステップ1002とを含む。エンコーダ属性およびネットワーク属性は、1003でMDPモデルを定義するために使用される。1004でMDPが解かれ、その結果得られた最適受信機戦略が、1005で、クライアント装置10のコントローラ2に格納される。任意で、最適受信機戦略が、サーバ20、23で生成される場合、サーバ20、23は、1006で、最適受信機戦略をクライアント装置10に送信する。ブロック1001〜1005の順序は、図9で示されるものと異なっていてもよい。例えば、1001および1002は、一方が他方の後で実行され得る。
【００７８】
図10は、本発明の例示的な実施形態のサーバ20での方法を示す。この方法は、エンコーダの属性を取得するステップ1001と、ネットワーク属性を推定するステップ1002とを含む。エンコーダ属性およびネットワーク属性は、1003でMDPモデルを定義するために使用される。1004でMDPが解かれ、その結果得られた最適受信機戦略が、1006で、クライアント装置10に送信される。ブロック1001〜1005の順序は、図10で示されるものと異なっていてもよい。例えば、1001および1002は、一方が他方の後で実行され得る。
【００７９】
図11は、本発明の例示的な一実施形態のクライアント装置10での方法を示す。2001で、クライアント装置の受信機1が、データのチャンクを受信する。2002で、データのチャンクが、デコーダ4または他の任意のビデオ処理アプリケーション/モジュールによる、さらなる処理のために、バッファに格納される。ネットワーク30の現在の利用可能帯域幅が、2003で推定され、2004でコントローラ2に提供される。コントローラは、2008で、データの次のチャンクについて、品質レベルが何であるべきかを計算する。これに、コントローラは、2007で受信され、1005でコントローラ2に格納された最適受信機戦略を使用する。計算された品質レベルは、2005で、例えば、品質レベルの表現を含むデータを提供することにより、受信機に信号で送信される。受信機は、2006でサーバ20に、データの次のチャンクに対する要求を送信するために、品質レベルを使用する。この要求は、コントローラ2により計算されるような所望の品質レベルを含む。ブロックの順序は、あるブロックからの結果が、別のブロックでの処理に適時に利用可能である限りにおいて、図11で示されるものと異なってよい。
【００８０】
任意の1つの実施形態に関して説明したどの特徴も、単独で、または説明した他の特徴と組み合わせて使用することができ、さらには、他の任意の実施形態、または他の任意の実施形態の任意の組み合わせの、1つまたは複数の特徴と組み合わせて使用することもできることを理解されたい。本発明の1つの実施形態は、コンピュータシステムとともに使用するためのプログラムプロダクトとして実装され得る。プログラムプロダクトのプログラムは、(本明細書で説明した方法を含む)諸実施形態の機能を定義し、種々のコンピュータ読取可能な記憶媒体に含まれ得る。例示的なコンピュータ読取可能な記憶媒体は、以下のものに限らないが、(i)情報がそこに永続的に格納される、書込み不可能な記憶媒体(例えば、CD-ROMドライブにより読出し可能なCD-ROMディスク、ROMチップ、または任意のタイプの固体不揮発性半導体メモリなどの、コンピュータ内のリードオンリーメモリデバイス)、および、(ii)変更可能な情報がそこに格納される、書込み可能な記憶媒体(例えば、ディスケットドライブ内のフロッピー（登録商標）ディスク、またはハードディスクドライブ、または任意のタイプの固体ランダムアクセス半導体メモリ、またはフラッシュメモリ)を含む。さらに、本発明は、上述の実施形態に限定されず、それは、添付の特許請求の範囲の範囲内で変更され得る。
【符号の説明】
【００８１】
1  受信機モジュール、受信機
2  コントローラ
3  バッファ、受信機バッファ、クライアントバッファ
4  デコーダ
5  プロセッサ
6  送信機
10  クライアント装置
20  サーバ
22  エンコーダ
23  サーバ
30  パケット交換ネットワーク、ネットワーク
50  システム
101  コンテンツデータ
102  受信データ
103  矢印
201  推定データ
202、203  矢印
1001  取得するステップ、ブロック
1002  推定するステップ、ブロック
1003、1004、1005、1006  ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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