(57)【要約】共通入力ビットストリームから複数の異なるレートの出力ビットストリームを生成するための方法と装置を提供する。入力ビットストリームからオーバーヘッドデータ（３０）を抽出する。入力ビットストリームを部分的に復号する（６２）。その後、この少なくとも部分的に復号されたビットストリームは、異なるレート（６４Ａ、６４Ｂ、・・・、６４Ｎ）で再符号化され、レートが異なる多重の再符号化ビットストリーム（ストリーム１、ストリーム２、・・・、ストリームＮ）を生成する。オーバーヘッドデータ（３０）と各再符号化されたビットストリームとを組み合わせる（６０）ことによって、前記符号化されたビットストリームの多重バージョンを異なるレートで提供する。
2004533748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号化されたビットストリーム用トランスコーダ装置であって、
前記ビットストリームからオーバーヘッドデータを抽出するためデータプロセッサと、
前記ビットストリームを少なくとも部分的に復号するためのデコーダと、
レートが異なる多重の再符号化されたビットストリームを生成するために、少なくとも部分的に復号されたビットストリームを異なるレートで再符号化するためのレート制御プロセッサと、
オーバーヘッドデータを各再符号化されたビットストリームと組み合わせて、これによって、前記符号化されたビットストリームの多重バージョンを異なるレートで提供するためのマルチプレクサと、を含むトランスコーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記マルチプレクサは、前記多重バージョンをほぼ同時に提供する装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記符号化されたビットストリームは、圧縮された映像ビットストリームであり、
前記トランスコーダは、前記多重バージョンを異なるクライアントにほぼ同時に提供するためのストリーミング映像サーバに配置される装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、
前記符号化されたビットストリームは、圧縮された映像ビットストリームであり、
前記オーバーヘッドデータは、映像オブジェクトシーケンス（ＶＯＳ）、映像オブジェクト（ＶＯ）、映像オブジェクトレイヤ（ＶＯＬ）、映像オブジェクト面（ＶＯＰ）、映像オブジェクト面群（ＧＯＶ）、及び動きベクトル（ＭＶ）データの内、少なくとも１つのデータを含む、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、
前記オーバーヘッドデータは、前記符号化されたビットストリームに含まれるパケットヘッダから抽出される装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、
前記レート制御プロセッサは、前記少なくとも部分的に復号されたビットストリームを複数回再符号化して、前記多重の再符号化されたビットストリームを順次生成する装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、
前記レート制御プロセッサは、多重の再符号化されたビットストリーム毎に、別々に、前記少なくとも部分的に復号されたビットストリームを再符号化する装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、
前記符号化されたビットストリームは、第１レートで受信され、
前記レート制御プロセッサは、再符号化されたビットストリームの提供された数をＮとすると、前記第１レートの少なくともＮ倍の第２レートで動作し、
再符号化されたビットストリームは、全て、元の圧縮された映像ビットストリームとほぼ同時に提供される装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、
再符号化されたビットストリームのレートを生じさせない第１機能が、前記符号化されたビットストリームに一度だけ実行され、
前記レートを生じる第２機能が、各再符号化されたビットストリームに対して別々に実行される、装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、
前記符号化されたビットストリームは、圧縮された映像ビットストリームであり、
前記第１機能は、可変長復号と逆量子化の内、少なくとも１つを含み、
前記第２機能は、再量子化、可変長符号化、及び動き補償の内、少なくとも１つを含む装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置であって、
前記レート制御プロセッサには、並列に動作して前記多重の再符号化されたビットストリームを生成する複数のエンコーダが含まれる装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置であって、
前記再符号化されたビットストリームは、可変ビットレートストリームとして提供される装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置であって、
前記再符号化されたビットストリームは、一定ビットレートストリームとして提供される装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の装置であって、
前記レート制御プロセッサのプロセッササイクルが、モニタされ、
レート制御動作を完了するのに利用可能な処理サイクルの数が、そうしなければ不足する場合、少なくとも１つの処理ステップが省略される装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置であって、
前記符号化されたビットストリームは、圧縮された映像ビットストリームであり、
レート制御動作を完了するのに利用可能な処理サイクルの数が、そうしなければ不足する場合、動き補償ステップとＤＣＴステップの内、少なくとも１つが、双方向に予測される（Ｂ）フレームに対して省略される、装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の装置であって、レート制御プロセッサは、
前記少なくとも部分的に復号されたビットストリームを複数回再符号化して、順次前記多重の再符号化されたビットストリームを生成し、
前記多重の再符号化されたビットストリーム全てより少なくなるように、前記少なくとも１つの処理ステップを選択的に省略する、装置。
【請求項１７】
共通入力ビットストリームから複数の異なるレートの出力ビットストリームを提供するための方法であって、
前記入力ビットストリームからオーバーヘッドデータを抽出する段階と、
前記入力ビットストリームを部分的に復号する段階と、
レートが異なる多重の再符号化されたビットストリームを生成するために、少なくとも部分的に復号されたビットストリームを異なるレートで再符号化する段階と、
オーバーヘッドデータを各再符号化されたビットストリームと組み合わせて、これによって、前記符号化されたビットストリームの多重バージョンを異なるレートで提供する段階と、を含む方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
前記組み合わせる段階は、前記多重バージョンをほぼ同時に提供する方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法であって、
前記多重バージョンは、サーバから複数の異なるクライアントに同時に提供される方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の方法であって、
前記入力ビットストリームは、圧縮された映像ビットストリームを含み、
前記オーバーヘッドデータは、映像オブジェクトシーケンス（ＶＯＳ）、映像オブジェクト（ＶＯ）、映像オブジェクトレイヤ（ＶＯＬ）、映像オブジェクト面（ＶＯＰ）、映像オブジェクト面群（ＧＯＶ）、及び動きベクトル（ＭＶ）データの内、少なくとも１つのデータを含む、方法。
【請求項２１】
請求項１７に記載の方法であって、
前記オーバーヘッドデータは、前記符号化されたビットストリームに含まれるパケットヘッダから抽出される方法。
【請求項２２】
請求項１７に記載の方法であって、
前記再符号化段階は、前記少なくとも部分的に復号されたビットストリームを複数回再符号化して、前記多重の再符号化されたビットストリームを順次生成する方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、
前記再符号化段階は、多重の再符号化されたビットストリーム毎に、別々に、前記少なくとも部分的に復号されたビットストリームを再符号化する方法。
【請求項２４】
請求項１７に記載の方法であって、
前記符号化されたビットストリームは、第１レートで受信され、
前記再符号化段階は、再符号化されたビットストリームの提供された数をＮとすると、前記第１レートの少なくともＮ倍の第２レートで動作し、
再符号化されたビットストリームは、全て、元の圧縮された映像ビットストリームとほぼ同時に提供される、方法。
【請求項２５】
請求項１７に記載の方法であって、
再符号化されたビットストリームのレートを生じさせない第１機能が、前記符号化されたビットストリームに一度だけ実行され、
前記レートを生じる第２機能が、各再符号化されたビットストリームに対して別々に実行される、方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法であって、
前記入力ビットストリームは、圧縮された映像ビットストリームを含み、
前記第１機能は、可変長復号と逆量子化の内、少なくとも１つを含み、
前記第２機能は、再量子化、可変長符号化、及び動き補償の内、少なくとも１つを含む、方法。
【請求項２７】
請求項１７に記載の方法であって、
前記再符号化されたビットストリームは、可変ビットレートストリームとして提供される方法。
【請求項２８】
請求項１７に記載の方法であって、
前記再符号化されたビットストリームは、一定ビットレートストリームとして提供される方法。
【請求項２９】
請求項１７に記載の方法であって、
前記再符号化段階の処理サイクルが、モニタされ、
再符号化動作を完了するのに利用可能な処理サイクルの数が、そうしなければ不足する場合、少なくとも１つの再符号化段階が省略される、方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法であって、
前記入力ビットストリームは、圧縮された映像ビットストリームであり、
再符号化動作を完了するのに利用可能な処理サイクルの数が、そうしなければ不足する場合、動き補償ステップとＤＣＴステップの内、少なくとも１つが、双方向に予測される（Ｂ）フレームに対して省略される、方法。
【請求項３１】
請求項２９に記載の方法であって、再符号化段階は、
前記少なくとも部分的に復号されたビットストリームを複数回再符号化して、順次前記多重の再符号化されたビットストリームを生成し、
前記多重の再符号化されたビットストリーム全てより少なくなるように、前記少なくとも１つの処理ステップを選択的に省略する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像、音声及び／又はマルチメディア等のデータ信号の多重レートトランスコーディングに関し、特に、本発明は、インターネット又は衛星もしくはケーブルテレビシステム等のネットワークを介したサーバからクライアントへのデータのストリーミングに適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
本発明について、本明細書では、圧縮された映像用途の多重レートトランスコーダに関して述べるが、本発明による概念は、多重レートで同じデータを提供することが必要なあらゆるタイプのデジタルデータストリームに適用可能なものである。従って、本発明及び添付の請求項は、本明細書に具体的に開示される映像応用例に限定されない。
【０００３】
殆どのネットワーク用途は、主に２つの要素に分割できる。これらは、クライアントとサーバである。クライアントとサーバの例は、非常に多い。特に、ストリーミングには、インターネット等のネットワークを介したサーバからクライアントへの映画の送信、又は音声及び／もしくは他のマルチメディアフォーマット等、他のコンテンツの送信を伴う。ストリーミングは、クライアントが、映画（又は他のコンテンツ）を全部受信するまで待ってから上映するのではなく、ネットワークから到着次第、上映する点において、単なるファイル転送とは異なる。リアルタイムストリームは、一対一（ユニキャスト）又は一対多数（マルチキャスト）で送信し得る。ユニキャストにおいて、クライアントが、サーバに接触して映画を要求すると、サーバは、要求された映画に関する情報をクライアントに応答する。そして、実際の映画ストリームが、クライアントに送出される。マルチキャストの場合、映画の各ストリームの１コピーが、ネットワークの各支流を介して一斉送信される。クライアントは、マルチキャストに参加することによって、そのストリームを受信する。全ての経路がマルチキャスティングをサポートするわけではない。
【０００４】
ケーブル又は衛星テレビ加入者等のクライアントは、通常、一度に１つのサーバと通信を行なう。例えば、クライアント端末は、要求をサーバに送信して（ユニキャスト）、サーバからストリームを受信する（ユニキャストとマルチキャスト双方共）。任意の与えられた時間においてサーバから見ると、サーバにとって、複数のクライアントと通信を行なうことは、普通のことである。例えば、ユニキャストにおいて、サーバは、異なるクライアントに同時にストリームを送出し、また、マルチキャストにおいて、複数のクライアントは、サーバによって一斉送信されたストリームを受信する。
【０００５】
最近の映像圧縮技術における進歩によって、生の映像材料のサイズは、画像品質を損なうことなく、ＭＰＥＧ１、２、４（ＭＰＥＧは、動画開発作業グループ（Ｍｏｖｉｎｇ＿Ｐｉｃｔｕｒｅ＿Ｅｘｐｅｒｔｓ＿Ｇｒｏｕｐ）によって公表された標準）やＩＴＵ-Ｔ．Ｈ．２６１、３、３＋、又はＬ（ＩＴＵ標準は、国際電気通信連合によって公表された標準）等の圧縮技術を用いることによって、大幅に低減し得る。従って、将来、サーバ側において利用可能な予め圧縮された映像材料の量が、大幅に増えることが期待されている。従って、サーバは、異なるクライアントの帯域幅要求条件に対応するために、サーバ側に記憶される予め圧縮された映像材料のレートを調整する能力を持つ必要がある。トランスコーダは、この問題を解決するための１つのオプションである。自明のことであるが、トランスコーダは、予め圧縮されたビットストリームを異なるフォーマットの他のビットストリームに変換するための装置である。このような異なるフォーマットには、分解能、ビットレート、及び他の変数パラメータを含み得る。本発明は、単一の入力ストリームをレート変換して、複数の異なるレートの出力ストリームを供給するトランスコーダを提供する。
【０００６】
例えば、クライアント（例：加入者の自宅でテレビ放送を受信するためのセットトップボックス）が、映画を要求する場合、クライアント側のネットワーク状態に関する情報を提供することも多い。そして、サーバは、要求された映画の予め圧縮されたストリームを、クライアント側に適する帯域幅でトランスコードし得る。しかしながら、解決すべき問題は、サーバが、異なるクライアントから同じ映画に対する複数の要求を受信し得るということである。更に、クライアント側の帯域幅は、大きく異なる可能性がある。例えば、５６Ｋｂ／ｓの電話モデムと数Ｍｂ／ｓのケーブルモデムとでは、サーバからのデータを受信する能力が異なる。従って、サーバ側で単一の圧縮された映像ビットストリームが、異なるレートで幾つかの異なる新しいストリームにトランスコードされると有利である。単純明快な解決策は、異なるトランスコーダを用いて、クライアントの要求に応じて、異なるレートで同じ入力映像ストリームをトランスコードすることである。しかしながら、この解決策は、サーバが、サービスを提供するクライアントと同じ数のトランスコーダを持つ必要があるため、実用的ではなく、この場合、コストが法外なものになる。
【０００７】
他の解決策としては、サーバ側の１つのトランスコーダが、異なるクライアントが要求する回数だけ、同じ映像ストリームを、一度に１つ処理する場合である。すなわち、１つのクライアントによる要求をサーバが完了する前に、残りのクライアントは、待機しなければならない。従って、１つのサーバと複数のサービスの問題を解決するためには、システム運営者が、トランスコーダのインストール数を増やすか、又は、クライアントが、要求済みのサービス（例えば、映画）を受信する順番を待たねばならないかのいずれかである。更に、上述の２つの解決策による場合、トランスコーダの機能ブロック全てを、同じ映像ビットストリームに対する各要求に対して、実装する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
クライアントの要求条件に応じて、ユーザ（クライアント）集団に対して、異なるビットレートでサービスを同時に提供し得る信頼度が高く又コスト効率の良いトランスコーディングの解決策を、提供することには利点がある。本発明は、上述の及び他の利点を有する多重レートトランスコーディングの解決策を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に基づき、符号化されたビットストリーム用のトランスコーダ装置が提供される。データプロセッサが、ビットストリームからオーバーヘッドデータを抽出する。デコーダが、少なくとも部分的にビットストリームを復号するために提供される。レート制御プロセッサが、レートが異なる多重の再符号化されたビットストリームを生成するために、少なくとも部分的に復号されたビットストリームを異なるレートで再符号化する。マルチプレクサが、オーバーヘッドデータを各再符号化されたビットストリームと組み合わせて、これによって、符号化されたビットストリームの多重バージョンを異なるレートで提供する。
【００１０】
好適な実施形態において、マルチプレクサは、符号化されたビットストリームの多重バージョンをほぼ同時に提供する。符号化されたビットストリームは、圧縮された映像ビットストリームであってよく、トランスコーダは、映像ビットストリームの多重バージョンを異なるクライアントに異なるレートでほぼ同時に提供するためのストリーミング映像サーバに配置される。
【００１１】
符号化されたビットストリームが、圧縮された映像ビットストリームである実施例では、オーバーヘッドデータは、映像オブジェクトシーケンス（ＶＯＳ）、映像オブジェクト（ＶＯ）、映像オブジェクトレイヤ（ＶＯＬ）、映像オブジェクト面（ＶＯＰ）、映像オブジェクト面群（ＧＯＶ）、及び動きベクトル（ＭＶ）データの内、少なくとも１つのデータを含み得る。オーバーヘッドデータは、例えば、符号化されたビットストリームに含まれるパケットヘッダから抽出し得る。本明細書で用いられるＶＯ、ＶＯＬ、ＶＯＰ、及びＧＯＶ等の幾つかの用語は、ＭＰＥＧ−４等の特定の標準に固有のものであるが、それによって具現化された概念は、他の標準にも存在し得るものである。従って、特定の標準に存在する用語を本明細書中や請求項において用いても、その標準に限定するものではなく、本発明に基づくあらゆる標準又は手法に適用可能であると広く解釈すべきものである。
【００１２】
１つの実施形態において、レート制御プロセッサは、少なくとも部分的に復号されたビットストリームを複数回再符号化して、多重の再符号化されたビットストリームを順次生成する。更に具体的には、レート制御プロセッサは、少なくとも部分的に復号されたビットストリームを、多重の再符号化されたビットストリーム毎に、別々に、再符号化し得る。通常、符号化されたビットストリームは、第１レートで受信される。レート制御プロセッサは、再符号化されたビットストリームの提供された数をＮとすると、第１レートの少なくともＮ倍の第２レートで動作し得る。このようにして、再符号化されたビットストリームは、全て、元の圧縮された映像ビットストリームとほぼ同時に提供される。
【００１３】
ある有利な実施形態において、再符号化されたビットストリームのレートを生じさせない第１機能が、符号化されたビットストリームに一度だけ実行される。そのレートを生じる第２機能が、各再符号化されたビットストリームに対して別々に実行される。
【００１４】
符号化されたビットストリームが、圧縮された映像ビットストリームである実施形態において、第１機能は、可変長復号と逆量子化の内、少なくとも１つを含み得る。第２機能は、再量子化、可変長符号化、及び動き補償の内、少なくとも１つを含み得る。
【００１５】
レート制御プロセッサは、並列に動作し多重の再符号化されたビットストリームを生成する複数のエンコーダを含み得る。再符号化されたビットストリームは、クライアントの要求条件に応じて、可変ビットレートストリーム及び／又は一定ビットレートストリームとして提供し得る。
【００１６】
複数の異なるレートの出力ストリームを効率的に提供するために、レート制御プロセッサのプロセッササイクルをモニタでき、また、レート制御動作を完了するのに利用可能な処理サイクルの数が、そうしなければ不足する場合、少なくとも１つの処理ステップを省略できる。例えば、符号化されたビットストリームが、圧縮された映像ビットストリームを含む場合、レート制御動作を完了するのに利用可能な処理サイクルの数が、そうしなければ不足する場合、動き補償ステップと離散コサイン変換（ＤＣＴ）ステップの内、少なくとも１つが、双方向に予測される（Ｂ）フレームに対して、省略し得る。
【００１７】
他の最適化手法において、レート制御プロセッサは、多重の再符号化されたビットストリーム全てより少ない数のストリームに対して、少なくとも１つの処理ステップを選択的に省略する一方で、少なくとも部分的に復号されたビットストリームを複数回再符号化して、順次多重の再符号化されたビットストリームを生成するために実現し得る。
【００１８】
対応する方法も提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明によれば、圧縮された映像ビットストリーム等の単一の入力ビットストリームから異なるレートで符号化された複数のビットストリームを同時に提供するためのトランスコーダ装置が提供される。
【００２０】
本発明の基本的な概念は、多重レートのトランスコーダを提供することである。このトランスコーダは、単一の圧縮された映像ビットストリームを入力として受取ることができ、また、異なるクライアントの要求に対して異なるレートでほぼ同時に多重のストリームを生成できる。
【００２１】
図１は、クライアント１２が、通信経路１４を介して、サーバと通信を行なう簡単なネットワーク応用例を示す。このようなクライアント−サーバ・ネットワークは、当該分野では公知である。クライアントが、一度に１つのサーバと通信を行ない、通常、サーバに要求を送信し、応答として情報データストリームを受信する一方で、サーバは、通常、同時に複数のクライアントと通信を行なう。このことは、図２に示すが、この場合、サーバ１０は、例えば、インターネット１６を介して、複数のクライアント１２Ａ、１２Ｂ、・・・、１２Ｃと通信を行なう。クライアントは、限定するものではないが、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、無線インターネット機器、テレビのセットトップボックス、販売時点情報収集端末、賭博端末、家電機器、写真複写機、プリンタ、産業機器、車両システム等、異なる数多くの機器のいずれであってもよい。通常、異なるクライアント（セットトップボックス等、一般的な同じタイプのものも含む）は、処理能力やサーバからのデータ受信に対する要求条件が異なる。このようなデータは、産業界全般の標準に適合するパケット化されたデータストリームの形態でサーバからクライアントへ通信されることが多い。このような標準の１例には、圧縮されたデジタル映像信号の通信用に動画開発作業グループによって公表されたものがあり、ＭＰＥＧ―２として知られている。他の標準も存在しており、また、新しい標準が、現在も開発中であり、本発明は、このような伝送標準のいずれにも限定されない。
【００２２】
テレビの実施形態において、これは本発明の１つの応用例であるが、クライアント（例えば、ケーブルや衛星テレビ加入者）が、映画を要求する場合がある。この要求の１部として、サーバは、通信経路のクライアント側におけるネットワーク状態に関する情報を受信することができ、そして、要求された映画をクライアント側の帯域幅で搬送する予め圧縮されたストリームをトランスコードし得る。サーバが、異なるクライアントから同じ映画に対して複数の要求を受信する場合で、各クライアントの帯域幅要求条件が異なる場合、トランスコーダは、要求された様々な帯域幅で、その映画の複数のインスタンスを提供する必要がある。
【００２３】
この問題に対する単純明快な解決策は、図３に示すように、異なるクライアントによって要求された時、同じ入力映像ストリームを異なるレートでトランスコードすることである。この解決策の不利な点は、サーバが、サービスを提供するクライアントと同じ数の異なるトランスコーダを持つ必要があるということである。
【００２４】
他の解決策は、サーバのトランスコーダが、一度に１つずつではあるが、異なるクライアントから要求された回数だけ同じ映像ストリームを処理することである。このような実施形態において、サーバが、１つのクライアントによる要求を完了する前に、残りのクライアントは、要求された映画や他の要求されたサービスを見るために、それぞれの順番を待つ必要がある。このような実施形態を図４に示すが、この場合、トランスコーダ２０は、まず、圧縮された映像ビットストリームからストリーム１を提供して、次に、遅延２２の後、ストリーム２を提供し、そして、他の遅延２２（又は介在する要求に応じて一連の遅延）の後、ストリームＮを提供し、以下同様に行なう。このこともまた、要求と同時にリアルタイムにサービスが提供されないため、現実的な解決策ではない。
【００２５】
本発明は、映像ビットストリーム等の単一の圧縮されたビットストリームを処理し、複数のクライアントからの要求時、異なるレートで同時に多数のストリームをそこから生成する多重レートトランスコーダを提供することによって、上述した問題を克服する。図５は、本発明に基づく多重レートトランスコーダの１つの可能なアーキテクチャを示す。予め圧縮された映像ビットストリームが到着したと仮定する。このストリームは、ヘッダプロセッサ３０と可変長デコーダ３２に供給される（ビットストリームが可変長パケットを含むと仮定する）。ヘッダプロセッサ３０において、映像オブジェクトシーケンス（ＶＯＳ）、映像オブジェクト（ＶＯ）、映像オブジェクトレイヤ（ＶＯＬ）、映像オブジェクト面群（ＧＯＶ）、及び映像オブジェクト面（ＶＯＰ）等、予め圧縮された映像ビットストリームのヘッダセグメントは、一度だけ走査され、生成される様々な異なるレートのストリームと、マルチプレクサ６０において、その後多重化される。
【００２６】
次に、映像処理のマクロブロック（ＭＢ）（ＭＢは、例えば、広く利用可能なＭＰＥＧ−２仕様で定義される）レベルにおいて、動きベクトル（ＭＶ）フィールドは、再利用されるため、単に新しいストリームに複製し得る。このことは、ブロック３０に示すが、ブロック３０は、ＭＶフィールドが、上述したヘッダ情報と同様に扱われることを示す。
【００２７】
説明のために、Ｎ個のクライアントによる要求に応じて、Ｎ個の異なるレートでＮ個のストリームを生成する必要があると仮定する。ＭＢ／ブロックレベルにおいて、量子化器（Ｑ（ｉ））４２、逆量子化器（ＤｅＱ（ｉ））４６、可変長コーダ（ＶＬＣ）４４、レート制御サブシステム３６、離散コサイン変換プロセッサ（ＤＣＴ）５６、及び逆ＤＣＴ（ＩＤＣＴ）５０、並びに、動き補償エンジン（ＭＣ）５４を含む陰影表示の機能ブロックは、Ｎ回動作し、各要求レートに対しては、一回ずつ動作する。図５に示すように、レート制御機能は、プロセッサ４０によって制御されるが、このプロセッサ４０は、当該分野で公知のマイクロプロセッサであってよい。本発明と関連した用途に用い得るレート制御プロセッサの例は、１９９８年１１月２８日に出願された共有米国特許出願第０９／１９８、８６７号、表題“画像タイプに関する事前知識が無い場合のＭＰＥＧトランスコーダ用レート制御”に開示されている。
【００２８】
可変長デコーダ（ＶＬＤ）３２や逆量子化器（ＤｅＱ）３８等の平易な機能ブロックは、本発明に基づき、一度だけ実行される。具体的には、圧縮されたビットの各入力ＭＢが、ＶＬＤ３２及びＤｅＱ３８を通過する。ＭＢは、フレーム内モードであれば、ゲート４０を介して、量子化ブロック（Ｑ（ｉ））４２に直接渡される。フレーム間モードであれば、ＤＣＴ領域のＭＢは、最初に、ゲート４０を介して、動き補正されるが、ゲート４０は、ＤｅＱ（ｉ）４６、加算器４８、及びＩＤＣＴ５０によって処理された後のフレームバッファ５２に記憶された以前のフレームから量子化エラーを受信し、その後、ＭＢは、従来通り、動き補償器（ＭＣ）５４及びＤＣＴ５６によって処理される。レート制御３６は、プロセッサ３４からの信号に基づき、クライアントｉによって要求された各新しいレートに対して、そのＭＢに新しい量子化係数Ｑ（ｉ）を割当てる。量子化係数エラーは、４４において、可変長コード化されるが、４４は、新しいストリームを新しいレートで生成する。動き補償段用のフィードバックループにおいて、４６で逆量子化された係数エラーが、４８の係数エラーから減算され、各異なるレートのストリームに対して１つずつ、フレームバッファ５２に記憶される。動き補償では、ＶＬＤから復号された同じ動きベクトル（ＭＶ）フィールドが用いられるが、異なる新しいストリームに対しては、異なる基準（量子化エラー）フレームが用いられることに留意されたい。
【００２９】
提案した多重レートトランスコーダの様々な新しい特徴は、次の通りである。
１．多重レートトランスコーダは、ＭＰＥＧ１、２、４、及びＨ．２６１、３、３＋、Ｌ等、ほとんど全ての映像コーディング標準に適用可能である。
【００３０】
２．提案した多重レートトランスコーダの原理は、１つの復号動作と多重の符号化動作である。この原理は、ＭＶフィールドを再利用する又はしないカスケード接続のトランスコーダや、様々なショートカットを有するトランスコーダ等、ほとんど全てのトランスコーダアーキテクチャに用い得る。例えば、図６において、入力ＭＢは、デコーダ６２によって一回だけ復号されるが、異なるエンコーダ６４Ａ、６４Ｂ、・・・、６４Ｎによって再符号化され、マルチプレクサ６０において、ヘッダプロセッサ３０からの共通ヘッダデータと多重化された後、異なるストリームになる。
【００３１】
３．出力ストリームは、クライアントの要求に応じて、一定ビットレート（ＣＢＲ）又は可変ビットレート（ＶＢＲ）のいずれでもよい。
４．限定されたＣＰＵサイクル内において、多重レートトランスコーダは、図５の機能ブロックにおける幾つかを放棄するように選択し得る。例えば、ＣＰＵサイクルが不足するならば、ＤＣＴ５６、ＭＣ５４、フレームバッファ５２、ＩＤＣＴ５０、加算器４８、及び／又はＤｅＱ（ｉ）４６等の機能ブロックの内、１つ以上が、双方向に予測される（Ｂ）フレームに対して実行されず、このことによって、極めて多くのＣＰＵサイクルが節約される。Ｂフレームは、決して基準フレームとして用いられないため、全体的な映像品質が、大きな影響を受けることはなく、また、エラーが伝播することもない。また、多重レートトランスコーダは、優先順位に応じて、異なるストリームに対して、選択的に機能ブロックの幾つかの実行を停止し得る。
【００３２】
従来技術による解決策に優る本発明による多重レートトランスコーダの様々な利点は、次の通りである。
１．サーバは、同時に異なるレートで多重の新しいストリームを提供し得る。
【００３３】
２．ヘッダセグメント（ＶＯＳ、ＶＯ、ＶＯＬ、ＧＯＶ、及びＶＯＰ）は、一度だけ走査され、複製されて直接異なる新しいストリームになる。
３．ＶＬＤやＤｅＱ等の機能ブロックの復号は、異なるレートで異なるストリームに対して一度実行するだけでよい。
【００３４】
４．多重レートトランスコーダは、異なるストリームに対して、全ての又は幾つかの機能ブロックを実行するように選択できる。
以上、本発明は、単一の入力ストリームから異なるレートで多重の出力ストリームを供給する多重レートトランスコーダを提供するものである。出力ストリームは、既に利用可能なエンコーダ構造を複製せずに、同時に提供される。入力ストリームの共通処理が、異なる出力ストリーム全てに対して可能な程度に行なわれる。Ｎ個の出力ストリーム全てに共通ではない処理機能が、本質的に単一のストリームを処理するのに要するレートのＮ倍のレートで実行でき、従って、全てのストリームが、リアルタイムで提供できる。ハードウェアやソフトウェアの要求条件は、従来技術による多重トランスコーダの解決策と比較して低減され、また、処理要求条件は、単一のトランスコーダの解決策と比較して低減される。
【００３５】
本発明について、その特定の実施形態に基づき説明したが、上記請求項に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更や変形をそれに対して成し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】クライアントサーバネットワークのブロック図。
【図２】複数のクライアントが、インターネット等のネットワークを介して同じサーバによってサービスが提供される概念を示す図。
【図３】複数のトランスコーダを用いて、同様な複数の出力ストリームを圧縮された映像ビットストリームから提供する従来技術による実施例を示すブロック図。
【図４】１つのトランスコーダを用いて、順次、同じ圧縮された映像ビットストリームを処理する従来技術による実施例を示すブロック図。
【図５】異なるレートの多重のストリームが、入力として提供された圧縮された映像ビットストリームから同時に生成される、本発明を示すブロック図。
【図６】マクロブロックが、一回だけ復号され、異なるエンコーダによって再符号化され、異なるレートで複数のストリームを提供する実施形態を示すブロック図。
【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５】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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