(57)【要約】【課題】情報処理装置（受信側）にフィードバックのための仕組みを作り込むことなく、通信ネットワークの帯域変動が起きてから速やかに動画データのデータレート調整が可能である動画データ配信装置等を提供すること。【解決手段】動画データを一定区ずつバースト的に送出し、該送出が完了するまでに要した時間に基づいて直近の帯域を計算して、該計算の結果を次回送出する一定区間の動画データのデータレート調整へ反映する。【選択図】図１
2009188735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保存された動画データを読み出す手段と、
動画データのデータレートを送信レートに合わせて調整する手段と、
動画データを送信する手段と、
送信時における送信レートを計測して前記調整する手段の動作へと反映する手段と
を具備する動画データ配信装置であって、
動画データを一定区ずつバースト的に送出し、該送出が完了するまでに要した時間に基づいて直近の帯域を計算して、該計算の結果を次回送出する一定区間の動画データのデータレート調整へ反映することを特徴とする動画データ配信装置。
【請求項２】
動画データを単一データレートのＭＰＥＧ４として符号化して保存部に格納しておき、前記調整する手段は保存部からＭＰＥＧ４の一定区間分を読み出し、当該ＭＰＥＧ４のフレームを間引くことでデータレートが最新送信レート以下になるように調整することを特徴とする請求項１記載の動画データ配信装置。
【請求項３】
動画データを複数のビットレートのＨ．２６４／ＡＶＣとして符号化して、それら全てを保存部に格納しておき、前記調整する手段は保存部から最新送信レート以下のビットレートであるＨ．２６４／ＡＶＣを選択してその一定区間分を読み出すことを特徴とする請求項１記載の動画データ配信装置。
【請求項４】
動画データを複数レイヤのＨ．２６４／ＳＶＣとして階層符号化した上で、全レイヤを保存部に格納しておき、前記調整する手段は保存部からデータレートが最新送信レート以下で、かつ、画質が最高となる基本レイヤおよび拡張レイヤの組み合わせを選択してその一定区間分を読み出すことを特徴とする請求項１記載の動画データ配信装置。
【請求項５】
保存された動画データを読み出すステップと、
動画データのデータレートを送信レートに合わせて調整するステップと、
動画データを送信するステップと、
送信時における送信レートを計測して前記調整ステップの動作へと反映するステップと
を有する動画データ配信方法であって、
動画データを一定区ずつバースト的に送出し、該送出が完了するまでに要した時間に基づいて直近の帯域を計算して、該計算の結果を次回送出する一定区間の動画データのデータレート調整へ反映することを特徴とする動画データ配信方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載の動画データ配信装置と、
動画データを受信する手段と動画データを再生する手段を具備する情報処理装置とを
両装置での送受信レートが同一であり動画データの到達保証がされる通信手段で接続することを特徴とする動画データ配信システム。
【請求項７】
送受信レートが同一であり動画データの到達保証がされる通信手段としてＴＣＰを用いることを特徴とする請求項５記載の動画データ配信システム。
【請求項８】
コンピュータに、保存された動画データを読み出す処理と、
動画データのデータレートを送信レートに合わせて調整する処理と、
動画データを送信する処理と、
送信時における送信レートを計測して前記調整ステップの動作へと反映する処理と
を実行させるプログラムであって、
動画データを一定区ずつバースト的に送出し、該送出が完了するまでに要した時間に基づいて直近の帯域を計算して、該計算の結果を次回送出する一定区間の動画データのデータレート調整へ反映する処理を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は動画データを配信する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、記憶容量の増大、中央処理装置の速度向上など、情報処理装置の処理能力は進化している。特に、後者の中央処理装置の速度は、広く知られるムーアの法則では一年半毎に倍速になると言われている。このような処理能力の向上に伴って、コンピュータが扱うデータの種類も、情報処理装置の黎明期にはテキストデータ程度だったものが、画像データ、音声データ、動画データへと広がり、複雑化および大容量化の一途を辿っている。特に動画データに関しては、視聴者への訴求力が高いこと等から、今後はより利用が広がっていくものと思われる。
【０００３】
また、情報処理装置の種類も多岐に渡るようになっている。近年では一般的な個人が所有するものに限ってみても、パーソナルコンピュータを始めとして、携帯電話やポーブルメディアプレーヤおよびポータブルゲーム機など、様々な種類の情報処理装置が存在している。また、これらの情報処理装置は有線や無線などの通信ネットワークによって相互接続されるのが一般的となりつつある。
【０００４】
以上のように、動画のデータの広がり、および、情報処理装置の多彩化と相互接続が一般的になるにつれて、普及しつつあるのが、情報処理装置（送信側）から情報処理装置（受信側）へと動画データを配信しながら情報処理装置（受信側）で動画データを再生するシステムである。
【０００５】
例えば、携帯電話事業者サーバ上の動画データを携帯電話に配信しながらその携帯電話で当該動画データを再生する、ＷＥＢサーバ上の動画データをＷＥＢブラウザに配信しながらＷＥＢブラウザで当該動画データを再生する、というシステムがこれに該当する。
【０００６】
これらの場合に特に問題となるのが通信ネットワークの帯域の不安定さである。通信ネットワークの帯域が保証される場合であれば、データレート（単位時間当たりのデータ量）が一定である動画データを配信することが可能であるが、一般的な通信ネットワークは帯域保証がなく不安定であり、このような場合にはデータレートが一定である動画データを配信することは出来ない。仮にデータレートが一定である動画データを配信した場合、通信帯域が狭まった際に、動画データの情報処理装置（受信側）への到着が再生タイミングに間に合わなくなり再生停止する等の問題が生じる。
【０００７】
通信ネットワークの最も狭まった場合の帯域を予測した上で当該帯域以下の固定データレートの動画を配信するという方法も考え得るが、帯域予測は困難であるし、仮に帯域予測が出来て当該帯域以下の固定データレートの動画を配信した場合には逆に帯域が広まった際に帯域を十分に使うことが出来なくなるという問題が生じる。
【０００８】
以上の問題を解決するために、帯域測定のための情報を情報処理装置（受信側）において収集して、当該情報を情報処理装置（送信側）にフィードバックした上で、情報処理装置（送信側）で動画データのデータレートを適応的に調整する方式が提案されている。例えば、次のような方法が提案されている。
【０００９】
１．情報処理装置（受信側）において一定区間分の動画データを溜めておくためのバッファを用意する。
【００１０】
２．情報処理装置（受信側）は到着した動画データを当該バッファに格納しながら、平行して当該バッファに溜まっている動画データを再生する。
【００１１】
３．情報処理装置（受信側）は当該バッファに溜まっている動画データの量を監視して、当該量が多くなった場合には通信帯域が広まったと判断してデータレートを上げることを情報処理装置（送信側）に要求する。逆に、当該量が少なくなった場合には通信帯域が狭まったと判断して動画データのデータレートを下げることを情報処理装置（送信側）に要求する。
【００１２】
このような方式を用いることで、帯域保障されない通信ネットワーク経由で動画データを配信する場合にも、動画データの情報処理装置（受信側）への到着が再生タイミングに間に合わないことがなくなり、停止することなく再生出来るようになる。
【００１３】
関連技術として、様々な通信状況、通信設定の中でリアルタイム性のあるストリームデータを伝送する場合において、受信局側からのフィードバックを必要とせず、更に送信局側において、通信環境の変化に対する反応速度の速いトランスレート制御や誤り耐性制御などのデータ形式の変更制御を行う技術が提案されている。その構成は、送信装置は、送信すべきストリームデータの符号化速度を変更する符号化速度変更部における符号化速度を制御する符号化速度管理部、および、誤り耐性をパケットに付加する誤り耐性付加部における誤り耐性を制御する誤り耐性管理部と、通信媒体の通信状況を測定する通信路状況測定部とを備えている。符号化速度管理部および誤り耐性管理部は、通信路状況測定部において送達確認パケットに基づいて測定される通信状況に基づいて制御を行う（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
関連技術として、サーバクライアント間のデータ送受信における最適なレート制御を可能とする技術が提案されている。その構成は、連続データ送信開始から受信確認応答（ａｃｋ）の受信までの期間の計測値に基づいて最大スループットを算出し、送信ビットレートの制御を行う。すなわち、データ送受信に対する寄与のないデータ送受信非実行期間を省いたデータ送受信期間に基づいて算出される最大スループット、あるいは、クライアントで計測される連続送信パケットの受信間隔に基づいて算出した最大スループットに相当する最大許容ビットレートを上限としたレート制御を行う（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−１２９２７７号公報
【特許文献２】特開２００６−２７９２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
情報処理装置（受信側）から情報処理装置（送信側）へのフィードバックにより、動画データのデータレート調整を行う仕組みでは、帯域変動が起きてから動画データのデータレート調整を行うまでに時間がかかる。また、フィードバックのための仕組みを情報処理装置（受信側）に作りこまなければならない、という問題がある。
【００１６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、情報処理装置（受信側）にフィードバックのための仕組みを作り込むことなく、帯域変動後の速やかな動画データのデータレート調整が出来る動画データ配信装置、動画データ配信システム、動画データ配信方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の動画データ配信装置は、保存された動画データを読み出す手段と、
動画データのデータレートを送信レートに合わせて調整する手段と、
動画データを送信する手段と、
送信時における送信レートを計測して前記調整する手段の動作へと反映する手段と
を具備する動画データ配信装置であって、
動画データを一定区ずつバースト的に送出し、該送出が完了するまでに要した時間に基づいて直近の帯域を計算して、該計算の結果を次回送出する一定区間の動画データのデータレート調整へ反映することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の動画データ配信方法は、保存された動画データを読み出すステップと、
動画データのデータレートを送信レートに合わせて調整するステップと、
動画データを送信するステップと、
送信時における送信レートを計測して前記調整ステップの動作へと反映するステップと
を有する動画データ配信方法であって、
動画データを一定区ずつバースト的に送出し、該送出が完了するまでに要した時間に基づいて直近の帯域を計算して、該計算の結果を次回送出する一定区間の動画データのデータレート調整へ反映することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のプログラムは、コンピュータに、保存された動画データを読み出す処理と、
動画データのデータレートを送信レートに合わせて調整する処理と、
動画データを送信する処理と、
送信時における送信レートを計測して前記調整ステップの動作へと反映する処理と
を実行させるプログラムであって、
動画データを一定区ずつバースト的に送出し、該送出が完了するまでに要した時間に基づいて直近の帯域を計算して、該計算の結果を次回送出する一定区間の動画データのデータレート調整へ反映する処理を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、情報処理装置（受信側）にはフィードバックのための特別な仕組みを作りこむ必要がなく、情報処理装置間で動画データ配信中に通信ネットワークの帯域が変動した場合に、帯域変動が起きた後に速やかに動画データのデータレート調整をすることで、情報処理装置（受信側）での映像再生を継続することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明の最良の実施形態における動画データ配信システムの構成を示すブロック図である。この図１を参照して、本実施形態のシステム構成について詳述する。
【００２２】
本実施形態の動画配信システムは、動画データ配信元の情報処理装置Ａおよび動画データ配信先の情報処理装置Ｂを含む。情報処理装置Ａと情報処理装置Ｂは通信ネットワーク１００を介して接続される。（情報処理装置Ａ、情報処理装置Ｂ、通信ネットワーク１００）の組み合わせとしては、（携帯電話事業者サーバ、携帯電話、３Ｇ網）や（ＷＥＢサーバ、ＷＥＢブラウザ、インターネット）および（ＩＰＴＶサーバ、ＩＰＴＶ端末、映像配信網）といった動画データ配信が行える任意の組み合わせを想定すればよい。
【００２３】
情報処理装置Ａは、調整部１０−１と保存部１０−２と送信部１０−３および計測部１０−４を具備する。保存部１０−２は動画データを保存する手段として機能する。調整部１０−１は動画データのデータレートを送信レートに合わせて調整する手段として機能する。送信部１０−３は動画データを情報処理装置Ｂへと送信する手段として機能する。計測部１０−４は送信レートを測定して前記調整部１０−１に供給する手段として機能する。
【００２４】
情報処理装置Ｂは、受信部１１−１と再生部１１−２を具備する。受信部１１−１は情報処理装置Ａから送信された動画データを受信する手段として機能する。再生部１１−２は受信した動画データを再生する手段として機能する。
【００２５】
次に、本発明の最良の実施形態の動作について、図１を参照しながら詳述する。
情報処理装置Ａの調整部１０−１は接続１−ａを通して動画データ保存部１０−２から動画データの一定区間分（例えば数秒分）を読み出す。この際に調整部１０−１は計測部１０−４により計測（後述）された最新の送信レートに合わせて動画データのデータレート調整を行う。データレート調整の方法として様々なものが考えられるが２種類に大別される。単一のデータレートで保存部１０−２に保存しておいた動画データを調整部１０−２で読み出しながらそれを動的にデータレート調整する方法（ａ）、および、保存部１０−２に複数のデータレートの動画データを保存しておいた上で調整部１０−１で送信レートに合致したものを選択して読み出す方法（ｂ）、の２種類である。それぞれの方法の具体例を以下に示す。
【００２６】
（方法ａの例）ＭＰＥＧ４フレームレート調整方式
動画データを単一データレートのＭＰＥＧ４として符号化して保存部１０−２に格納しておく。調整部２０−１は接続１−ａを通して保存部２０−２からＭＰＥＧ４の一定区間分（例えば数秒分）を読み出す。その上で、調整部２０−１は当該ＭＰＥＧ４のフレームを間引くことでデータレートが最新送信レート以下になるように調整する。動作例を図２に示す。
【００２７】
（方法ｂの例）Ｈ．２６４／ＡＶＣビットレート選択方式
動画データを複数のビットレートのＨ．２６４／ＡＶＣとして符号化して、それら全てを保存部１０−２に格納しておく。調整部１０−１は接続１−ａを通して保存部２０−２から「最新送信レート以下のビットレートであるＨ．２６４／ＡＶＣ」を選択してその一定区間分（例えば数秒分）を読み出す。動作例を図３に示す。
【００２８】
（方法ｂの例）Ｈ．２６４／ＳＶＣレイヤ選択方式
Ｈ．２６４／ＳＶＣを用いると動画データを複数レイヤ（基本レイヤ＋幾つかの拡張レイヤ）に階層符号化した上で、基本レイヤに組み合わせる拡張レイヤを選択することで、画質とデータレートを調整することが可能になる。本方式では動画データを複数レイヤのＨ．２６４／ＳＶＣとして階層符号化した上で、全レイヤを保存部１０−２に格納しておく。調整部１０−１は接続１−ａを通して保存部２０−２から「データレートが最新送信レート以下で、かつ、画質が最高となる（基本レイヤ＋幾つかの拡張レイヤ）の組み合わせ」を選択してその一定区間分（例えば数秒分）を読み出す。動作例を図４に示す。
【００２９】
情報処理装置Ａの調整部１０−１は送信レートに合わせて調整した動画データを接続１−ｂを通して送信部１０−３に供給する。送信部１０−３は供給された動画データを通信ネットワーク１００上の接続１−ｃを通して情報処理装置Ｂの受信部１１−１へと送信する。受信部１１−１は受信した動画データを接続１−ｄを通して再生部１１−２に供給する。再生部１１−２は供給された動画データに対してバッファリングやデコードといった処理を必要に応じて行った上で再生する。
【００３０】
このとき、情報処理装置Ａの送信部１０−３から情報処理装置Ｂの受信部１１−１への接続１−ｃを通しての動画データ送信を行うに際しては、送信部１０−３の送信レートと受信部１１−１の受信レートが等しくなるように送信フロー制御を行う。
【００３１】
フロー制御の方法としては様々な方法が考えられるが、送信部１０−３から受信部１１−１に動画データの最小送信単位（例えばＲＴＰ）が到着するごとに受信部１１−１から送信部１０−３にＡＣＫ（受信確認）を返信することにして、送信部１０−３ではＡＣＫを待ってから次の最小送信単位を送る、という手法が考えられる。また、通信プロトコルにＴＣＰを用いることが出来る場合は、ＴＣＰのスライディング・ウィンドウ制御により、送信部１０−３の送信レートと受信部１１−１の受信レートは等しくなる。このように送信部１０−３の送信レートと受信部１１−１の受信レートが等しい状況では、両レートは通信路１−ｃの通信帯域より小さくなる。したがって、この状況においては、送信レート以下に調整したデータレートの動画データを情報処理装置Ａの送信部１０−３より配信している限りは、当該動画データは情報処理装置Ｂの受信部１１−１に著しく遅延することなく到着する。
【００３２】
送信部１０−３の送信レートを計測する手段が計測部１０−４である。計測部１０−４は送信部１０−３が動画データの一定区間分（例えば数秒分）を送信し終えるのに要した時間を送信部１０−３から接続１−ｅを介して入手した上で、当該所要時間で当該動画データのサイズを割ることにより最新の送信レートを求める。計測部１０−４は求まった送信レートを接続１−ｆを通して調整部１０−１へと供給する。調整部１０−１は動画データの一定区間分の次回の読み出しに際して、この最新の送信レートに応じたデータレートの調整を行う。
【００３３】
以上の処理を動画データ全体の配信を完了するまで繰り返す（動作例を図５に示す）。
【００３４】
以上、説明したとおり、情報処理装置Ａから情報処理装置Ｂへの動画データ配信は、情報処理装置Ａにおける送信レートと情報処理装置Ｂでの受信レートが等しい状態で行われ、その場合には両レートは情報処理装置間の通信ネットワークの通信帯域以下となる。したがって、情報処理装置Ａにおいて送信レート以下になるよう動画データのデータレートを調整しながら送信すれば、それはその時点での通信ネットワークの帯域において著しく遅延することなく情報処理装置Ｂに到着することになり、情報処理装置Ｂでは再生することが出来る。なお、この場合、データレート調整に関係する処理は情報処理装置Ａだけで可能であり、情報処理装置Ｂによるフィードバック等の処理は必要ない。
【００３５】
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。例えば、情報処理装置Ａ、情報処理装置Ｂの機能を実現するためのプログラムを情報処理装置Ａ、情報処理装置Ｂに読込ませて実行することにより情報処理装置Ａ、情報処理装置Ｂの機能を実現する処理を行ってもよい。さらに、そのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であるＣＤ−ＲＯＭまたは光磁気ディスクなどを介して、または伝送媒体であるインターネット、電話回線などを介して伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。また、追加の装置により機能が分散されて実現される形態も本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係るシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るデータレート調整の方式例１を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るデータレート調整の方式例２を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るデータレート調整の方式例３を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の動作例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０    情報処理装置Ａ
１０−１    調整部
１０−２    保存部
１０−３    送信部
１０−４    計測部
１１    情報処理装置Ｂ
１１−１    受信部
１１−２    再生部
【図１】
2009188735.tif 000003
【図２】
2009188735.tif 000004
【図３】
2009188735.tif 000005
【図４】
2009188735.tif 000006
【図５】
2009188735.tif 000007