(57)【要約】ネットワークノードを介して複数のビデオビットストリームを適応的にストリーミングするための方法及び装置が開示される。具体的にはビデオビットストリームの少なくとも１つが帯域幅の制限又は利用可能性に応答して調整されるシステムが教示されており、調整のために選択されたビットストリームの選択は、ユーザ定義、サービスプロバイダ定義、利用状況の分析による定義、の少なくとも一つの優先順位リストに応答して行われる。
2013521743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のビットレートを有する第１のビットストリームを受信するステップと、
第２のビットレートを有する第２のビットストリームを受信するステップと、
前記第１のビットストリームと前記第２のビットストリームとの合計ビットレートを判定するステップと、
前記合計ビットストリームが閾値を超えたことに応答して前記第１のビットストリームの第１のコンテンツおよび前記第２のビットストリームの第２のコンテンツを判定するステップと、
前記第１のコンテンツが前記第２のコンテンツより優先順位が低いとの判定に応答して前記第１のビットストリームの前記第１のビットレートの調整を要求するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記優先順位はユーザによって決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記優先順位はサービスプロバイダによって決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記優先順位は利用状況の分析に応答して決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のビットレートが最小ビットレートに達したことに応答して、前記第２のビットレートの低減を要求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６】
前記優先順位は前記第１のコンテンツおよび前記第２のコンテンツの圧縮の品質に応答して決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のビットレートの前記調整は前記第１のビットストリームのビデオ品質を向上させるために、利用可能な帯域幅を有するネットワークノードに応答して要求される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
第１のビットレートを有する第１のビットストリームの信号ソースと、
第２のビットレートを有する第２のビットストリームの信号ソースと、
前記合計ビットストリームが閾値を超えることに応答して前記第１のビットストリームの第１の内容と前記第２のビットストリームの第２のコンテンツとを判定し、前記第１のコンテンツが前記第２のコンテンツより優先順位が低いとの判定に応答して前記第１のビットストリームの第１のビットレートの調整を要求するプロセッサと、
を含む、装置。
【請求項９】
前記優先順位はユーザによって決定される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記優先順位はサービスプロバイダによって決定される、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記優先順位は利用状況の分析に応答して決定される、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１のビットレートが最小ビットレートに達したことに応答して、前記第２のビットレートの低減を要求するステップをさらに含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記優先順位は前記第１のコンテンツおよび前記第２のコンテンツの圧縮の品質に応答して決定される、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１のビットレートの前記調整は、前記第１のビットストリームのビデオ品質を向上させるために、利用可能な帯域幅を有するネットワークノードドに応答して要求され、前記優先順位が低いことはより高品質な映像が必要とされることを示す、請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
第１のビットレートを有する第１のビットストリームを受信するステップと、
第２のビットレートを有する第２のビットストリームを受信するステップと、
前記第１のビットストリームと前記第２のビットストリームとの合計ビットレートを判定するステップと、
前記合計ビットストリームが閾値未満であること応答して前記第１のビットストリームの第１のコンテンツと前記第２のビットストリームの第２のコンテンツを判定するステップと、
前記第１のコンテンツが前記第２のコンテンツより優先順位が高いとの判定に応答して前記第１のビットストリームの前記第１のビットレートの調整を要求するステップと、
を含む、方法。
【請求項１６】
前記優先順位はユーザによって決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記優先順位はサービスプロバイダによって決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記優先順位は利用状況の分析に応答して決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のビットレートが最大ビットレートに達したことに応答して、前記第２のビットレートの増加を要求するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記優先順位は前記第１のコンテンツおよび前記第２のコンテンツの圧縮の品質に応答して決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
第１のビットレートを有する第１のビットストリームの信号ソースと、
第２のビットレートを有する第２のビットストリームの信号ソースと、
前記合計ビットストリームが閾値未満であることに応答して前記第１のビットストリームの第１のコンテンツおよび前記第２のビットストリームの第２のコンテンツを判定し、前記第１のコンテンツが前記第２のコンテンツより優先順位が高いとの判定に応答して前記第１のビットストリームの前記第１のビットレートの調整を要求するプロセッサと、
を含む、装置。
【請求項２２】
前記優先順位はユーザによって決定される、請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記優先順位はサービスプロバイダによって決定される、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記優先順位は利用状況の分析に応答して決定される、請求項２１記載の装置。
【請求項２５】
前記第１のビットレートが最大ビットレートに達したことに応答して、前記第２のビットレートの調整を要求するステップをさらに含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２６】
前記優先順位は前記第１のコンテンツおよび前記第２のコンテンツの圧縮の品質に応答して決定される、請求項２１記載の装置。
【請求項２７】
第１のビットレートを有し第１のコンテンツを含む第１のビットストリームを受信するステップと、
帯域幅不足の指示に応答して前記第２のビットストリーム上の第２のコンテンツを示す情報を受信するための要求を送信するステップと、
前記情報を受信し、前記第２のコンテンツを表示するステップと、
前記第１のコンテンツが前記第２のコンテンツより優先順位が高いとの判定に応答して前記第１のビットストリームの第１のビットレートの調整を要求するステップと、
を含む、方法。
【請求項２８】
第１のビットレートを有し、第１のコンテンツを含む第１のビットストリームの信号ソースと、
受信帯域幅不足の指示に応答して第２のビットストリーム上の第２のコンテンツを示す情報を受信するための要求を送信し、前記情報を受信し、前記第２のコンテンツを表示し、前記第１のコンテンツが前記第２のコンテンツより優先順位が高いとの判定に応答して前記第１のビットストリームの前記第１のビットレートの調整を要求するためのプロセッサと、
を含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１０年３月５日に米国特許商標局に出願され、出願番号第６１／３１０９７５６１号が割り当てられた仮出願の優先権およびその仮出願から生じるすべての利益を主張する。
【０００２】
本発明は、ネットワークノードを介して複数のビデオビットストリームを適応的にストリーミングするための方法および装置に関する。装置は、複数のテレビジョンディスプレイまたはその他の表示装置で使用するためのセットトップボックスの形態であってもよい。より具体的には、本発明はネットワークノードを介して複数のビデオビットストリームを適応的にストリーミングするための方法及び装置に関し、かかる発明が開示されている。具体的には、ビデオビットストリームの少なくとも１つが帯域幅の制限や利用可能性に応じて調整されるシステムが教示されており、調整のために選択されたビットストリームの選択はユーザ定義、サービスプロバイダ定義、利用状況の分析による定義等の優先順位リストの少なくとも１つに応答して行われる。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、一般に、ネットワークノードを介して複数のビデオストリームをストリーミングするための装置及び方法に関し、ネットワークまたはネットワークノードは、限られた帯域幅を持つ。システムは、システムが不十分な、又は余分な帯域幅容量を持っているときに、複数のビデオビットストリームのビットレートを調整するように動作する。その方法および関連した装置は、家庭、教育、またはビジネス環境での使用に適しており、そこでは複数のビデオストリームがネットワーク化され、処理され、他のビデオストリームよりいくつかのビデオストリームについて再生品質のインテリジェントな選択をすることが望まれる。
【０００４】
このセクションは以下で説明される本発明の様々な面に関係し得る技術の様々な態様を読者に紹介することを意図している。この議論は、本発明の様々な面の理解を容易にするための背景情報を読者に提供するのに役立つと考えられる。従って、これらの説明は、この意味で読まれるべきであり、先行技術の自認とされるべきではないことが理解されるべきである。
【０００５】
ネットワークベースのビデオストリーミングシステムでは、ネットワークノードで複数のビデオビットストリームが帯域幅を共有することができる。それらの全体のビットレートは、ノードの帯域幅容量を超えるか、またはそれ以下のいずれかである。前者の場合には、ネットワークの輻輳が発生する可能性があり、パケットの欠落や長いパケット遅延につながる。再生品質はこれらの要因によって大きく影響を受ける可能性がある。後者の場合、ノードで帯域幅リソースが使用され、視聴体験が最適では無くなる。
【０００６】
適応型ビットレート・ストリーミング（又は適応型ストリーミング）は、コンピュータネットワーク上でのマルチメディアのストリーミングに使用される技術である。過去にはほとんどのビデオストリーミング技術にＲＴＳＰなどのストリーミングプロトコルが利用されていたが、今日の適応型ストリーミング技術はほぼ例外なくＨＴＴＰに基づいており、インターネットなどの大規模な分散型のＨＴＴＰネットワーク上で効率的に動作するように設計されている。それはリアルタイムでユーザの帯域幅、ＣＰＵの能力を検出し、それに応じてビデオストリームの品質を調整することによって動作する。それには、単一のソースビデオを複数のビットレートでエンコードできるエンコーダを使用する必要がある。利用可能なリソースに応じて、プレイヤーのクライアントが異なるエンコーディングのストリーミングを切り替える。その結果バッファリングが縮小し、ハイエンドとローエンドの接続の両方で速い開始時間、及び良好な体験が得られる。
【０００７】
適応型ストリーミングシステムは、送信ビットレートを調整するために、コンテンツ・サーバに通知することにより、上記の問題に対処することが可能である。具体的には、ノードは、帯域幅不足の場合には１つ又は幾つかのビデオ番組のビットレートを減らし、帯域幅余剰の場合にはビットレートを上げることができる。適応型ビットレートストリーミングシステムは、ネットワークノードの帯域幅を決定し、その決定に応じてビデオストリームの品質を調整することで動作する。システムは、複数のビットレートで単一のソースビデオをエンコードできるエンコーダを必要とする。ノードはその利用可能なリソースに応じて、異なるエンコーディングのいずれかを要求又は選択する。この結果、スピードエンド(speed end)の接続と低速接続の両方において、バッファリングが殆ど無いかまたは全く無い、速い開始時間、最適な体験、等の望ましい品質が得られる。
【０００８】
ビデオビットストリームがすべて同じコンテンツサーバから来る場合には、ネットワークノードがサーバに通知し、サーバにスケーリングするコンテンツについて決定を下させることができる。ノードの要求を受け取ると、サーバが、それに応じて複数のビデオビットストリーム間で使用可能なビットレートを再配分することもできる。複数のビデオビットストリームが異なるコンテンツサーバから来る場合には、ネットワークノードは、一般的に用いられる別のアプローチを取ることが可能である。このアプローチでは、ノードは利用できる帯域幅を複数のビデオソース間で均等に分割する。一例として、ノードは４Ｍｂｐｓの利用可能な総ての帯域幅を２つの映像ソースの各々に２Ｍｂｐｓずつ割り当てることができる。その後、ノードは、更新レートの割り当てについて、対応するサーバに通知し、各サーバは、送信ビデオビットレートを順番に調整する。上述のアプローチの１つの問題は、それがビデオコンテンツを考慮に入れていないということである。その結果、このアプローチは、以下に説明するように不利な視聴体験または、次善のパフォーマンスにつながる可能性がある。例えば、ビデオビットストリームを消費する視聴者のグループがビデオコンテンツについて一組の好み、すなわち１つのコンテンツタイプが別のより好まれること、を持っていると仮定する。この場合には、異なる映像コンテンツのタイプ間で均等に帯域幅を割り当てることが視聴者の嗜好を充分に満たさないことは明らかである。
【０００９】
複数のビットストリームが受信されている場合、システムは、帯域幅の使用を最適化すべく調整するためにビデオビットストリームを任意に選択するかもしれないが、このようなやり方は次善のパフォーマンスにつながるか又はユーザの不利な視聴体験につながる可能性が有る。ネットワークノードにとっては所定の基準に基づいてビットレートを調整するためにビデオビットストリームをインテリジェントに選択することが望ましいであろう。本明細書に記載の本発明は、この課題および／またはその他の課題に対処する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、映像コンテンツの複数のストリームを受信し、ネットワークデバイスにそれを提供するだけでなく、予め定められた基準に応じて、ビデオストリームのビットレートを適応的に調整するための装置及び関連した方法に関する。この本発明の他の態様は、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
本発明の一態様によれば、第１のビットレートを有する第１のビットストリームを受信するステップと、第２のビットレートを有する第２のビットストリームを受信するステップと、前記第１のビットストリームと前記第２のビットストリームとの合計ビットレートを判定するステップと、前記合計ビットストリームが閾値を超えたことに応答して前記第１のビットストリームの第１のコンテンツおよび前記第２のビットストリームの第２のコンテンツを判定するステップと、前記第１のコンテンツが前記第２のコンテンツより優先順位が低いとの判定に応じて前記第１のビットストリームの前記第１のビットレートの調整を要求するステップと、を含む方法が開示される。
【００１２】
本発明の追加の態様は、優先順位がユーザ、サービスプロバイダの少なくとも一方によって、利用状況の分析に応じて決定することができるときに関する。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、装置が開示されており、該装置は、第１のビットレートを有する第１のビットストリームの信号ソースと、第２のビットレートを有する第２のビットストリームの信号ソースと、第１のビットストリームと第２のビットストリームとの合計ビットストリームが閾値を超えたことに応答して前記第１のビットストリームの第１のコンテンツおよび前記第２のビットストリームの第２のコンテンツを判定し、前記第１のコンテンツが前記第２のコンテンツより優先順位が低いとの判定に応じて、前記第１のビットストリームの前記第１のビットレートの調整を要求するプロセッサと、を含む。
【００１４】
さらに、本発明は、前記第１のビットストリームのビデオ品質を向上させるために、利用可能な帯域幅を有するネットワークノードに応じて第１のビットレートの調整が要求され、前記優先順位が低いことがより高品質のビデオが要求されていることを示しているときに応答する方法を含んでもよい。
【００１５】
本発明の別の態様は、第１のビットレートを有する第１のビットストリームを受信するステップと、第２のビットレートを有する第２のビットストリームを受信するステップと、前記第１のビットストリームと前記第２のビットストリームとの合計ビットレートを判定するステップと、前記合計ビットストリームが閾値未満であることに応答して前記第１のビットストリームの第１のコンテンツおよび前記第２のビットストリームの第２のコンテンツを判定するステップと、前記第１のコンテンツが第２のコンテンツより優先順位が高いとの判定に応答して前記第１のビットストリームの前記第１のビットレートの調整を求めるステップと、を含む方法を含むことができる。
【００１６】
本発明の別の態様は、第１のビットレートを有する第１のビットストリームの信号ソースと、第２のビットレートを有する第２のビットストリームの信号ソースと、第１のビットストリームと第２のビットストリームとの合計ビットストリームが閾値を未満であることに応答して前記第１のビットストリームの第１のコンテンツと前記第２のビットストリームの第２のコンテンツを判定し、前記第１のコンテンツが前記第２のコンテンツより優先順位が高いとの判定に応じて、前記第１のビットストリームの前記第１のビットレートの調整を要求するプロセッサと、を含む装置を含むことができる。
【００１７】
本発明のこれらおよび他の態様は、添付の図面に示された発明の好ましい実施形態を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本発明の上記および他の特徴及び利点、それらを達成する方法は、添付図面と併せて本発明の実施形態の以下の説明を参照することによって、より明らかになり、本発明はより良く理解されるであろう。
【００１９】
【図１】本発明の態様を実施するシステムの一実施形態の図である。
【図２】本発明による例示的な方法のフローチャートである。
【図３】本発明による例示的な方法のフローチャートである。
【００２０】
本明細書で示された例示は、本発明の好ましい実施形態を示しており、そのような例示は、いかなる方法でも本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本明細書に記載したように、本発明は、ネットワークノードまたはネットワーク・ゲートウェイデバイス等のネットワークやネットワークの一部の利用可能な帯域幅に応答して圧縮されたビデオコンテンツを受信し、コンテンツの圧縮率を調整するための装置及び関連する方法を提供する。さらに、本発明は、多くの既存のメディアトランスポートフォーマットからこの機能のサポートの不足を認識し、適応型ストリーミングアプリケーション内でこの機能の実装を容易にするための高レベルの変更を記述している。
【００２２】
ネットワークベースのビデオストリーミングシステムでは、複数のビデオビットストリームは、例えば、家の中の複数の視聴者が同時に別のストリーミングビデオプログラムを見ることができるホームゲートウェイ等のいくつかのネットワークノードで帯域幅を共有することができる。これらのビデオビットストリームが集約された全体のビットレートがネットワークノードの帯域幅容量を超えた場合、ネットワークの輻輳が発生する可能性がある。一方で、集約されたビットレートが、ノードの帯域幅容量を下回っているときには、利用可能なリソースは十分に活用されない。適応型ストリーミングシステムでは、いくつかのビデオソースのビットレートを動的に変更することによって両方の問題を解決することができる。残る問題は、ビットレートを調整するために適切なビデオソースをどのようにして選択するかという点である。このようなデバイスは、高度なユーザインタフェース、複数のコーディングフォーマットのいずれかでエンコードするコンテンツの受信しデコードする能力、帯域幅の決定に応答して、ネットワーク上にリクエストを送信する能力のみならず、Ｗｅｂページ、音声コンテンツ及び他のデジタル番組を受信するなどの高度な機能を含んでもよい。
【００２３】
本発明は、好ましい設計を有するものとして説明したが、本発明は、本開示の趣旨および範囲内で変更することができる。したがって、本願は、その一般的な原理を用いて、本発明の任意の変形、使用、又は変更を包含することを意図している。記述された第１の実施形態は、ビデオコンテンツを受信し、処理するように構成されているが、例えば、本発明は、オーディオ、データ、またはマルチメディアコンテンツに適用して同様に望ましい結果を得ることができる。さらに、本出願は、となる、添付の特許請求の範囲内に収まるような、本発明が属する技術分野における既知の又は慣行内に入るような本開示からの変更をも包含することを意図している。
【００２４】
図１に本発明（１００）の態様を実体化するシステムの実施形態の図を示す。図１を参照すると、典型的なマルチストリームビデオシステム（１００）が示されている。システムは、多数のサーバ（１１０、１２０、１３０）からの多数のビデオストリーム（ｐＡ、ｐＢ、ｐＣ）を受け取る。これらのビデオストリーム（ｐＡ、ｐＢ、ｐＶ）はネットワーク（１４０）を介してホームゲートウェイ（１６０）に送信される。ホームゲートウェイ（１６０）は、ホームネットワーク（１５０）へのゲートウェイとして動作し、これらのプログラムストリームをプロセスし、テレビ（１７０）、パーソナルコンピュータ（１８０）、セットトップボックス（１９０）、およびその他のネットワーク対応デバイスなどの多様なデバイスに接続するように動作することができる。
【００２５】
ホームゲートウェイ（１６０）または同様の装置は、例えば毎秒４メガビットの限られた帯域幅を有している。したがって、この例のためのオーバーヘッドを無視して、ホームゲートウェイは毎秒２メガビットの２つのビデオビットストリーム（ｐＡ、ｐＢ）を受信してルーティングすることが可能である。第三のビットストリーム（ｐＣ）が要求される例では、ホームゲートウェイ（１６０）は第３の要求されたビットストリーム（ｐＣ）を処理するために使用可能な帯域幅を持たない。このように、ホームゲートウェイ（１６０）は例えば、ホームゲートウェイがサーバｓＣ（１３０）から１メガビットビットストリームｓＣを受け取ることができるように、サーバｓＢ（１２０）が１メガビットのビットストリームを提供開始することを要求する必要がある。しかしながら、どのビットストリームが低減されるかを任意に決定するシステムの代わりに、サービスプロバイダまたはユーザがどのビットストリームが低ビットレートで受信されて開始されるかの優先順位を付けたい場合がある。たとえば、ユーザがニュース番組や子供向け番組よりも、映画やスポーツイベントをより高いビットレートで、したがって、より高いビデオ品質で受信したい場合がある。さらに、サービスプロバイダは、特定のビデオコンテンツが他のタイプのコンテンツより品質の低下が少なく良く圧縮されることを認識することができる。例えば、アニメーションのプログラムはスポーツイベントより良く圧縮することができる。
【００２６】
ホームゲートウェイ（１６０）は、ネットワークルータ、光ファイバーマルチプレクサ等とすることができる。ホームゲートウェイは、ネットワーク（１４０）からの第１のビデオストリーム（ｐＡ）とネットワークから第２のビデオストリーム（ｐＢ）を受け取るように動作する。これらのビデオストリームは、同じサーバから送られても良くまたは別のサーバによって送られても良い。ビデオストリームは、同じサーバ・プロバイダから発していても良く、又は異なるサービスプロバイダから発していても良い。ホームゲートウェイは、第１のビデオストリームと第２のビデオストリームによって利用される合計帯域幅を決定する。利用帯域幅の合計が許容される最大帯域幅より大きい場合には、少なくとも１つの信号の少なくとも１つのビットレートを小さくする必要がある。許容される最大帯域幅は、ホームゲートウェイ（１６０）によって容易化され得る最大の帯域幅などのハードリミットであるか、又はデータ、管理、または補助的な情報のためのいくらかの利用可能な帯域幅を残してそのようなビデオビットストリームに許可される最大帯域幅などのソフトリミットであり得る。ホームゲートウェイ（１６０）が最大帯域幅を超過したと判定した場合、またはビットストリームが受け入れられたとすると超過しているであろうと判定した場合には、ホームゲートウェイ（１６０）は、第１のビットストリームのコンテンツと第２のビットストリームのコンテンツを判定する。たとえば、第１のビットストリームのコンテンツがスポーツ番組で、第２のビットストリームのコンテンツがアニメーション番組かもしれない。ホームゲートウェイは、ユーザ定義の優先順位リストに照らしてこれらの番組タイプのそれぞれを比較する。ユーザは、番組のタイプを望ましさの尺度で評価したリストを作成する。これは、ユーザが、帯域幅の制限に達したとき他のタイプより高い解像度で特定のタイプの番組を受信することを望んでいることを示している。この例では、ユーザは、アニメーション番組に対してスポーツ番組を優先して選択した。ホームゲートウェイ（１６０）はこの情報を使用してアニメーション番組を担う第２のビットストリームは、ビットレートを小さくする必要があると判定する。ホームゲートウェイ（１６０）は、第２のビットストリームのビットレートを低減するか、低いビットレートで第２のビットストリームの別のバージョンを提供するように、第２のビットストリームを送信するサーバに要求を送信する。あるいはまた、サーバは、異なるビットレートの多数のビットストリームで番組を送信することができ、ホームゲートウェイ（１６０）は、その番組を担う異なるビットストリームに切り替える必要があるのみであるかも知れない。ホームゲートウェイ（１６０）は、サーバへの希望のビットレートを送信するか、またはサーバが単に所定の単位でビットレートを下げることもできる。
【００２７】
あるいは、サービスプロバイダは、他のものより特定のタイプの番組をスケーリングすることを望むかもしれない。例えば、サービスプロバイダは、音楽番組や子供向け番組に対してプライムタイムのネットワークテレビやスポーツイベントが、スケーリングされたとき、視聴者が望ましくない視聴体験を記していることを過去の経験から知っているかも知れない。また、サービスプロバイダは、アニメーション番組が望ましくない画像の乱れが殆ど、または全く無く容易に圧縮され、アイスホッケーのように速いペースのスポーツ番組は、容易に圧縮されず、画像の乱れが容易に認識されることに気が付くかも知れない。サービスプロバイダは番組ランキングのリストをホームゲートウェイ（１６０）に提供することができ、提供されたリストはサービスプロバイダによって決定された基準に従って、ビットレートの低減または増加を比較し、要求するために使用される。
【００２８】
また、リストは自動的にホームゲートウェイ（１６０）によって生成されてもよい。ホームゲートウェイは、ホームネットワーク上で視聴されているコンテンツの種類を調べ、使用状況の統計情報を生成しても良い。ユーザが、子供向けの番組より映画をかなり多く視ている場合は、ホームゲートウェイは、ユーザが子供向けの番組のそれより高品質の映画のビットストリームを望んでいることを仮定してもよい。このように、ビットレートの低減が要求される場合には、子供向け番組は、映画より低い優先順位を有している。このリストはユーザによって変更されたり、影響を及ぼされるかも知れない。たとえば、ユーザが優先順位が低い特定の番組を見ており、ユーザが高品質のビデオを希望する場合は、ユーザ入力を受信することができ、現在の番組は、一時的または永続的に、優先順位リストの上位に移動される。
【００２９】
異なるビデオコンテンツは圧縮 “容易性”の面で異なる特性を示す。具体的には、異なるコンテンツタイプのビデオシーケンスは、多くの場合、同一レベルの視覚的な品質レベルに到達するために、異なる圧縮ビットレートを必要とする。したがって、映像コンテンツの特性差を無視して、各ビデオソースに等しいビットレートを割り当てると、他のビデオソースがビットレートが飽和状態となる原因で割り当てられたビットレートを無駄にする一方、いくつかのビデオソースでは、ビットレート不足のために貧弱な圧縮品質が生じることがある。そのため、ビデオビットストリーム全体の平均画質は最適化されない。
【００３０】
図１に示された代表的な実施例を再び検討すると、住宅において、３人の視聴者、ｖＡ、ｖＢ、およびｖＣがそれぞれ同時にストリーミングビデオプログラムｐＡ、ｐＢ、ｐＣを視ている。これらのビデオプログラムは、コンテンツサーバｓＡ、ｓＢ、ｓＣから来ており、すべてが同時にホームゲートウェイ（ハウス内に常駐する１６００ノード）を通過する。さらに、各コンテンツサーバは、同一ビデオコンテンツのエンコードされたビデオビットストリームの異なるコピー間で切り替えることができ、要求されたネットワークのビットレートに一番合った平均ビットレートを持つバージョンを流し出すという点で、適応型ストリーミングが可能であることを前提としている。ビデオビットストリームｐＡ、ｐＢ、ｐＣがゲートウェイの帯域幅容量を超えた、または以下である結合ビットレートでゲートウェイにストリーミングされている場合は、ゲートウェイが１つまたは複数のビデオソースのビットレートを選択的に縮小するか、または高めることができる。それは以下の２つの基準に従って行うことができる。
【００３１】
この場合、視聴者が映像コンテンツタイプの嗜好に関してゲートウェイに指示する。例えば、考えられる好みのリストは次のようになる。
【００３２】
スポーツ  >  映画  >  ニュース  >  漫画  >  ホームコメディ
このような視聴者の入力がない場合、ゲートウェイは自動的に視聴者の視聴習慣を分析することによって、おそらく時間をかけて、好みのリストを構築することができる。たとえば、より多く視聴されたコンテンツタイプには高い選択順位が与えられる。
【００３３】
選択リストでは、ゲートウェイノードは、レート調整のためのビデオソースをよりインテリジェントに選択することができる。
【００３４】
ａ．利用可能な帯域幅が十分でない場合、ノードは、帯域幅の制約が満たされるまで、最初にそのビットレート規模を縮小するために選択順位が最低のコンテンツタイプのビデオソースを選択し、続いてその次に選択順位が低いもの、というように、ビデオソースを選択することができる。
【００３５】
ｂ．余分な帯域幅がある場合、そのノードは、使用可能な帯域幅が完全に占有されるまで、最初にそのビットレードを高めるために最も選択順位の高いコンテンツタイプのビデオソースを選択し、続いてその次に選択順位の高いもの、というように、ビデオソースを選択することができる。
【００３６】
この基準では、結果として、視聴者は利用可能なネットワークリソースによって可能な限りの最高の品質の良好な映像コンテンツを見ることができる。またユーザ、またはサービスプロバイダが、番組のための最小ビットレートを定義するかもしれない。この例では、最も優先度の低い番組は、最小ビットレートまで低減され、優先順位が二番目に低い番組のビットレートは、帯域幅の要件を満たすように低減される。
【００３７】
異なるビデオコンテンツは異なる圧縮の “容易性”を示す。統計多重化（Ｓｔａｔｍｕｘ）は、複数のビデオシーケンスが組み合わせた一定のビットレートを持つように符号化されるとき、この多様性を活用するためにエンコードの段階で一般的に使用される手法である。統計多重化により、毎回利用可能なビットレートがその視覚的品質を向上させることができるシーケンスのみに与えられるように、概念的にはビットレートがそれらの “容易性”指標に応じて、ビデオシーケンス全体に不均等に割り振られる。このようにして得られた符号化利得はしばしば “統計多重化ゲイン”と呼ばれる。 統計多重化原理は、同様にすべてのビデオビットストリーム全体の（平均）再生品質を向上させるためにゲートウェイノードによって採用することができる。ゲートウェイノードが現在のビットレートでの各ビデオビットストリームの“容易性”についての知識を持っているなら、インテリジェントなソースの選択を行うことができる。
【００３８】
ａ．利用可能な帯域幅が十分でない場合、ノードは、そのビットストリームの品質が、すべてのソースの間でレートの低減の量による影響が最も少なくなるように、そのビットレートを低下させるために “最も容易な”レベルのビットストリームを選択することができる。調整後の合計ビットレートが、帯域幅の容量以内になるまで、ノードはそのつど、このルールに従う。
【００３９】
ｂ．余分な帯域幅がある場合、ノードはそのビットストリームの品質が全てのソース中で最も向上するように、そのビットレートを高めるために“最も難しい”レベルのビットストリームを選択することができる。利用可能な帯域幅が完全に占有されるまで、ノードはその都度、このルールに従う。
【００４０】
この基準により、その結果として、視聴者が聴取しているすべての映像コンテンツの平均の品質が最適化される。
【００４１】
ネットワークノードがビデオビットストリームの “容易性”の情報を取得するためのいくつかの方法がある。（１）クライアント側では、ビデオビットストリームが完全に解析され、デコードされた場合、そのような情報が最も簡便利用可能である。そのため、ゲートウェイノードにとって、クライアントからの情報を収集することが可能である。（２）ゲートウェイが、ビデオビットストリームを部分的に構文解析し分析して推定値を得る。（３）コンテンツサーバが情報を提供する。統計多重化ゲインは映像コンテンツセットが多様化するほど大きくなることは注目に値する。将来的には、ＭＰＥＧ−２、Ｈ．２６４、ＳＶＣ、ＭＶＣ、ＵｌｔｒａＨＤ等のより多くのビデオコンテンツタイプが開発されて共存すると予想される。それにより例えば、映像コンテンツの多様性が大きくなり、それによって使用ケースの統計多重化ゲインが増加する。既存の規格をサポートするために、トランスポートパケットヘッダ内に、現在のビットレートでのビデオビットストリームのための、レート対ビジュアル歪の比率を示す値が格納されたフィールドを追加することができ、ビデオビットストリームは、パケットが属するトランスポートストリームによって運ばれる。
【００４２】
本発明の別の実施形態は、ネットワークの管理機能が少なくとも１つのネットワーク対応デバイスによって実行される仮想ホームゲートウェイを伴っても良い。たとえば、デバイスがネットワークの帯域不足をエラー表示するビデオビットストリームを受信することができる。これらの表示は、失われたパケット、遅延、過剰なバッファリング等を含むことができる。次に、デバイスは他のネットワークデバイスがビデオビットストリームを受信しているか、どのようなビットレートであるか、どのようなコンテンツであるかを判定するために他のネットワークデバイスにポーリングすることができる。次に、デバイスは、どのビットストリームを低減すべきかを決定するために、この情報を優先順位リストと比較することができる。次にデバイスは、最も低い優先度のビットストリームを送信しているサーバに、そのビットストリームのビットレートを下げることを要求することもできる。あるいは、デバイスは、優先順位の低いビットストリームを受信している他のネットワークデバイスに、サーバからの低減を要求するように要求することもできる。
【００４３】
次に図２を参照すると、その帯域幅が不足している場合のネットワークノードの動作（２００）の代表的な実施形態が示されている。サブルーチンは、少なくとも１つのビットストリームセッションを検出した後に開始される（２０５）。サブルーチンが開始され（２０５）、次にすべての着信ビデオビットストリームの現在の合計ビットレートを計算した（２１０）後、合計が使用可能な帯域幅を超えた場合（２１５）、ビットレート低減量が決定される（２３０）。利用可能な帯域幅を超えていない場合、システムはすべてのストリーミングセッションが終了したか否かについて判定する（２２０）。そうであれば、サブルーチンを終了し（２２５）、別のビットストリームセッションを待つ。少なくとも１つのビットストリームセッションが残っている場合、サブルーチンは、ステップ（２１０）に戻る。ビットレートの低減量が決定されると、一例では、システムは選択順位が最も低いビットストリームを決定するために優先順位リストを照会する（２３５）。別の例では、システムは低減するビットストリームを決定するために最小のレート対視覚的歪み比率２４０のビデオを見つけるためにパケットのヘッダーをチェックする（２４０）。次に、サブルーチンはすべてのビデオセッション（２４５）が終了しているか否かを判定する。そうであれば、サブルーチンを終了（２２５）し、別のビットストリームセッションを待つ。少なくとも１つのビットストリームセッションが残っている場合は、サブルーチンは選択されたビットストリームのビットレートを計算されたビットレート低減量で低減するための要求をビデオコンテンツサーバに送信する（２５０）。サブルーチンは、ステップ（２１０）に戻る。
【００４４】
図３は、帯域幅の余剰があるとき、ネットワークまたはネットワークゲートウェイが従う操作を示す。図３を参照すると、帯域幅に余剰が有るときのネットワークノードの動作（３００）の代表的な実施形態が示されている。サブルーチンは、少なくとも１つのビットストリームセッションを検出した後に開始する（３０５）。サブルーチンが開始され（３０５）、次にすべての着信ビデオビットストリームの現在の合計ビットレートを算出した（３１０）後、合計が使用可能な帯域幅の閾値より小さい場合（３１５）、ビットレートの増加量が決定される（３３０）。利用可能な帯域幅を超えていない場合、システムはすべてのストリーミングセッションが終了したか否かを判定する（３２０）。そうであれば、サブルーチンは終了（３２５）し、別のビットストリームセッションを待つ。少なくとも１つのビットストリームセッションが残っている場合、サブルーチンは、ステップ（３１０）に戻る。ビットレートの増加量が決定されると、一例では、システムは最も好ましいビットストリームを決定するために選択順位リストを照会する（３３５）。別の例では、システムは増加するビットストリームを決定するため（３４０）、最大のレート対視覚的歪み比率を有するビデオを見つけるためにパケットのヘッダーをチェックする（３４０）。その後サブルーチンは、すべてのビデオセッションが終了したか否かを判定する（３４５）。そうであれば、サブルーチンは終了し（３２５）、別のビットストリームセッションを待つ。少なくとも１つのビットストリームセッションが残っている場合は、サブルーチンは選択されたビットストリームのビットレートを計算されたビットレート低減量で低減するためにビデオコンテンツサーバに要求を送信する（３５０）。次に、サブルーチンは、ステップ（３１０）に戻る。
【００４５】
本発明を特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明の範囲内に入る変更ができることが理解されよう。例えば、様々な処理ステップは、別々にまたは組み合わせて実装してもよく、汎用または専用のデータ処理ハードウェアで実装するようにしてもよい。
【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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