JP2002524982A - 情報分散システムの可変ビットレ−ト情報を処理する方法および装置 - Google Patents
情報分散システムの可変ビットレ−ト情報を処理する方法および装置Info
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Abstract
Description
クバンド幅アベイラビリティおよび/または分散チャネルバンド幅アベイラビリ
ティに応じて記憶された情報ストリ−ムの分配に適合する方法および装置に関す
るものである。
り有効に使用されるように圧縮される。例えば、カラ−動画符号標準化作業グル
−プ(MPEG)は、ディジタルデ−タ供給システムに関するいくつかの規格を
発表した。MPEG−1として公知の第1の規格は、ISO/IEC規格111
72と呼ばれ、参照してここに組み込まれている。MPEG−2として公知の第
2の規格は、ISO/IEC規格13818と呼ばれ、参照してここに組み込ま
れている。圧縮ディジタルビデオシステムは、最新テレビジョンシステム委員会
(ATSC)ディジタルテレビジョン規格文書A/53に記載され、参照してこ
こに組み込まれている。
ぞれの情報ストリ−ムを受信する他の用途では、ビデオ画質およびリンク(ネッ
トワ−ク)利用が最大にできるように可変ビットレ−ト(VBR)ストリ−ムを
使用することが望ましい。VBRストリ−ムの場合、このビットレ−トはビデオ
の複雑さで変動する。すなわち、より多くのビットが複合フレ−ムに与えられ、
より少ないビットが容易なコ−ドフレ−ムに与えられる。しかしながら、VBR
情報ストリ−ムのような“サ−ビング”は、費用効率の高いビデオサ−バを実現
する場合に実質的な挑戦を行う。主要な難点は、バンド幅に対する要求がチャネ
ル容量を超える場合に何が起きるを決定することである。
在使用されている。このようなシステムは、一般的には、各チャネルエンコ−ダ
のレ−トコントロ−ラを駆動する統計マルチプレクサを使用してチャネルのセッ
ト(すなわち、オ−ディオビジュアルプログラム)を一緒に符号化する。いかに
利用可能なビットが割り当てられるかについての全ての決定は、ビデオが送信直
前に符号化される場合に決定される。
め符号化された内容を供給するビデオサ−バの状況内で機能しなくて、一般的に
はそれについてのストリ−ムが所与のリンクを介して送信される必要がある制御
を全然有しない。したがって、このようなビデオサ−バは、供給されたストリ−
ムが必要とする最大ビットレ−トに基づいてディスクおよびリンクバンド幅を取
っておくことによってVBRストリ−ムを供給する。この技術は十分機能してい
るが、付加的画質は十分利用しきらないリンクバンド幅を犠牲にして供給される
。さらに、多数の加入者が単一大容量記憶装置(あるいは大容量記憶装置のアレ
イ)に記憶したシステムでは、特にVBRストリ−ムがディスクから引き出され
る場合、加入者の統合されたバンド幅要求によってディスクバンド幅(すなわち
、所与の時間に引き出すことができる最大デ−タ量)を上回ってもよい。
およびディスクバンド幅の両方を管理している間高品質情報ストリ−ムを供給す
る方法および装置を提供することが望ましいことが分かる。
つあるいはそれ以上の加入者に選択的に供給することによって多数の加入者ある
いはユ−ザ情報分散システムの状況内のリンクおよびディスクバンド幅利用の両
方を管理する方法および装置である。
報分散システムでは、本発明によるバンド幅利用を管理する方法は、情報分散シ
ステム内のバンド幅利用の指示を監視するステップと、通信リンクを介しておよ
び過剰利用が存在しないことを示すバンド幅利用の前記指示に応じて、第1の可
変ビットレ−ト情報ストリ−ムを複数の加入者の少なくとも1つに供給するステ
ップであって、第1の可変ビットレ−ト情報ストリ−ムが、公称第1の下位ビッ
トレ−トと公称第1の上位ビットレ−トとで変わり得るビットレ−トをこのスト
リ−ムと関連付けた、ステップと、通信リンクを介しておよび過剰利用が存在す
ることを示すバンド幅利用の指示に応じて、第2の可変ビットレ−ト情報ストリ
−ムを複数の加入者の少なくとも1つに供給するステップとを含み、第2の可変
ビットレ−ト情報ストリ−ムが、公称第2の下位ビットレ−トと公称第2の上位
ビットレ−トとで変わり得るビットレ−トをこのストリ−ムと関連付け、公称第
2の下位ビットレ−トが公称第1の下位ビットレ−トよりも小さく、かつ公称第
2の上位ビットレ−トが公称第1の上位ビットレ−トよりも小さい。
セスバンド幅利用指示の中の1つを含み、記憶装置は、第1および第2の可変ビ
ットレ−ト情報ストリ−ムを記憶するために使用される。
び最大情報品質が重要である、いかなる情報分散システムでも容易に利用できる
ことを明らかに理解する。
容易に理解できる。
同一の要素を示すために使用された。
話は本発明を実施するのに必要とされないことに注目しなければならない。
、対話式情報分散システム100は、通信リンクLINKを介して複数の加入者
装置40−1から40−nに情報を供給する情報プロバイダ装置5を含んでいる
。任意には、複数の加入者装置40−1から40−nは、バックチャネルBCを
介してメッセ−ジおよび他のコマンド(例えば、プログラムリクエスト)を情報
プロバイダ装置5に送信する。
憶装置20、具体的にはディスクアレイのような大容量記憶装置は、情報サ−バ
30によって発生された制御信号Cに応動する。制御信号Cは、情報サ−バ30
を介してそれぞれの1つあるいはそれ以上の加入者40に供給されるべきである
1つあるいはそれ以上の複数の記憶プログラムあるいは他の情報を示す。情報記
憶装置20は、引き出された情報ストリ−ムをそれぞれの1つあるいはそれ以上
の複数のデ−タ出力READに結合する。この情報サ−バ30は、引き出された
情報を情報記憶装置20の出力READから読み出す。
27号にChinらによって示され、その全体を参照してここに組み込まれる。
本発明で使用するのに適している多数のユ−ザにストリ−ムを供給するシステム
は、米国特許第5,671,377号にBleidtらによって示され、その全
体を参照してここに組み込まれる。本発明は、有利なことには、大きくて並列な
記憶装置、検索および分散システムを利用してもよいが、本発明はこのようなシ
ステムの使用を必要としないことに注目しなければならない。むしろ、本発明は
、任意の所与の時間量で引き出されるデ−タ量が非常に大きいので、ディスク(
および入出力)バンド幅管理がビデオオンデマンド用途およびビデオ供給用途に
おけるような決定的な考察事項になる任意の記憶装置に十分適している。
方法および装置は、1997年3月14日に出願された普通に譲渡された米国特
許出願第08/818,172号(代理人整理番号第533/11635号)に
Armstrongによって記載され、その全体を参照してここに組み込まれる
。
変調器30−3とを含みている。情報サ−バ30は、マイクロプロセッサおよび
他のサポ−ト回路(図示せず)も含みている。このバッファメモリ30−1は、
システムの各現加入者に対するVBRおよびCLBRストリ−ムの価値がある少
なくとも1つのサ−ビス期間(すなわち1エクステント)を保持できる。典型的
な実施形態は、2秒のサ−ビス期間を使用する。したがって、十分なディスクバ
ンド幅が利用可能であった場合、2秒のCLBRおよびVBRストリ−ムは、各
ユ−ザに対するものである。毎秒30フレ−ムのビデオの場合、各メモリ部は、
30フレ−ムのビデオおよび任意の関連オ−ディオ情報を保持する。マルチプレ
クサ30−2は、バッファメモリ30−1の適切な部分にアクセスするために直
接メモリアクセス(DMA)出力リンクテ−ブルを利用し、アクセス情報を多重
化し、多重化出力ストリ−ムを形成する。多重化出力ストリ−ムは、公知の方法
で変調器30−3によって変調し、通信リンクLINKを介して加入者に送信さ
れる。
チン300および(任意には)スイッチ最小ル−チン400を実行する手段を含
んでいる。これらのル−チンは図2から図4に関して下記により詳細に述べられ
る。手短に言えば、ディスクスケジュ−ラル−チン200は、ディスクバンド幅
に対する要求をモデル化し、何時この要求が利用可能なバンド幅を超えるかを予
想する。スイッチ決定ル−チン300は、共通出力リンクを共有する全てのスト
リ−ムによって発生された要求を分析し、何時サ−バがVBRストリ−ムとCL
BRストリ−ムとを切り替える必要があるかどうかを決定する。かつスイッチ最
小ル−チン400は、スイッチ決定ル−チン300で形成されたDMA出力テ−
ブルに“第2のパス”を供給し、システムの各ユ−ザがほぼ同じ量のサ−ビス低
下を“被る”ようにいかなる過剰なスイッチング遷移も取り除く。
とを含んでいる。このセットトップ端末42は、情報サ−バ30によって送信さ
れる情報ストリ−ムを受信し、復調する。セットトップ端末は、加入者リクエス
トのような情報もバックチャネルBCを介して情報サ−バ30に送信する。
(図示せず)を含んでいる。セットトップ端末42は、入力装置44に応動し、
情報サ−バ30によって供給された情報の対話式制御を行う。供給された情報は
、入力装置44、例えば、赤外線(IR)あるいは無線周波数(RF)遠隔制御
装置を介して加入者によって制御される。供給された情報、例えば、オ−ディオ
、ビデオ、スチ−ル写真、グラフィックス等は、テレビジョン、ビデオモニタ等
のようなディスプレイ装置46上に描写される。
−ディオビジュアルプログラミングあるいは他の情報に対するリクエストをバッ
クチャネルBC、具体的には4相位相偏移変調(QPSK)チャネルあるいは公
衆通信チャネルを介して加入者から受信する。加入者リクエストに応じて(ある
いは、予定された伝送時間で)、情報サ−バ30は、要求されたオ−ディオビジ
ュアルプログラミングあるいは他の情報を情報記憶装置20から引き出す。次に
、各々の要求する加入者に関連した引き出された情報ストリ−ムおよび適切な加
入者に関する引き出された情報ストリ−ムに関する端末識別番号(TID)は、
変調されるかあるいはさもなければ通信リンクを介して加入者に送信される通信
リンク情報ストリ−ムに組み込まれる。
振幅変調(QAM)伝送チャネルを介して加入者に伝送される。通信リンクLI
NKおよびバックチャネルBCは、相互に排他的なスペクトル領域に共通ファイ
バあるいはケ−ブルネットワ−クに搭載されてもよいことに注目すべきである。
通信リンクLINKおよびバックチャネルBCは、別個の通信ネットワ−クにも
搭載されてもよい。例えば、通信リンクLINKは、光ファイバ、ケ−ブルテレ
ビ、衛星あるいは地上放送ネットワ−ク等であってもよい。
である。例えば、通信リンクが100Mbpsの最大ビットレ−トをサポ−トで
きる場合、加入者に同時に供給された情報ストリ−ム(+暗号情報、ル−チング
情報等のような任意のオ−バ−ヘッド情報)のビットレ−トの和は、最大通信リ
ンクビットを超えてはならない。したがって、5Mbpsの固定ビットレ−ト情
報ストリ−ムの場合(オ−バ−ヘッドビットレ−ト利用を無視する)、最高20
の加入者をどんな時間間隔中でもサ−ビスできる。
デル化する。リンクバンド幅モデルは、ソフトウェアあるいはハ−ドウェアある
いはソフトウェアおよびハ−ドウェアの両方の組み合わせを含んでもよい。リン
クバンド幅モデルの目的は、最大“安全”ビットレ−ト利用閾値を超えたかどう
かを決定することにある。安全ビットレ−ト利用閾値は、予め規定されてもよい
しあるいは調整可能であってもよい。例えば、安全ビットレ−ト利用閾値は、通
信リンクの最大ビットレ−トのパ−センテ−ジ(例えば95%)あるいは実際の
ビットレ−ト(例えば、95Mbps)として規定されてもよい。
あるいは情報に対する加入者リクエストに応じてオ−ディオビジュアルプログラ
ミングおよび他の情報を加入者に供給する。オ−ディオビジュアルプログラミン
グおよび他の情報は、2つの別個のストリ−ムとして記憶装置内に記憶される。
トリ−ム、具体的には、個別の符号化フレ−ム(例えばビデオフレ−ム)の品質
あるいは忠実度レベルが比較的一定であるように符号化されたようなMPEG状
伝送ストリ−ムを含む。すなわち、VBRストリ−ムは、各ビデオフレ−ムの品
質あるいは忠実度(例えば、量子化ステップサイズおよび他のパラメ−タとして
規定される)比較的一定レベルに保持するように作動するレ−トコントロ−ラを
含む例えばMPEGエンコ−ダによって発生される。いくつかのフレ−ムは他の
フレ−ムよりも符号化するのにより多くのデ−タを必要とするので、このストリ
−ムのビットレ−トはもともと可変である。本発明の一実施形態では、この“品
質抑制”ストリ−ム(すなわち、VBRストリ−ム)のビットレ−トも、平均あ
るいは“タ−ゲット”デ−タレ−トの周りに中心にあるけれども、0.5Mbp
sから9.0Mbpsの比較的広いビットレ−トの範囲内に保持される。
R)ストリ−ム、具体的には符号化ストリ−ムのビットレ−トが比較的低いよう
に符号化されたMPEG状伝送ストリ−ムを含む。すなわち、CLBRストリ−
ムは、符号化ストリ−ムのビットレ−トを比較的に一定のレベルに保持するよう
に作動するレ−トコントロ−ラを含む例えばMPEGエンコ−ダによって発生さ
れる。本発明の一実施形態では、この“ビットレ−ト抑制”ストリ−ム(すなわ
ち、CLBRストリ−ム)のビットレ−トも、0.75Mbpsから1.5Mb
psの比較的低いビットレ−ト範囲内に保持される。
もよい。すなわち、VBRストリ−ムを発生するMPEG(あるいは他の)エン
コ−ダの出力は、ビットレ−トが例えばフレ−ム品質の変化を犠牲にして減少さ
れるように修正されてもよい。
記憶することによって、本発明は、ディスクバンド幅がサポ−トするどのストリ
−ム(好ましくはVBRストリ−ム)を読み出しもよい。理想的には、VBRス
トリ−ムおよびCLBRストリ−ムの両方は、各々のそれぞれの加入者のために
読み出されてもよい。ディスクバンド幅が任意の所与の時間にあまりにも低い場
合、1つあるいはそれ以上の加入者のためのストリ−ムの1つ(すなわち、CL
BRストリ−ム)だけを読み出す必要があることもある。
ステントの線図を示す。特に、図5は、上部行には0.5から9Mbpsの可変
ビットレ−トを有するVBRストリ−ムおよび下部行には0.75から1.5M
bpsのビットレ−トを有するCLBRストリ−ムを示す。この2行は時間の関
数として示されている。CLBRストリ−ムは“常に低いビットレ−ト”ストリ
−ムと称されるが、このビットレ−トはある程度変わることに注目しなければな
らない。
間エクステントに分割される。図5は、3つのこのようなエクステント(すなわ
ち、EXT1、EXT2およびEXT3)を示す。各時間エクステントは、シ−
ケンスヘッダあるいは符号化情報内フレ−ム(すなわち、Iフレ−ム)のような
複数のアクセスポイントを含む。VBRストリ−ムの1エクステント内のデ−タ
量が対応するCLBRエクステント内のデ−タ量よりもかなり大きいことに注目
しなければならない。したがって、対応するVBRストリ−ムとCLBRストリ
−ムとを切り替える際に役立つために、同期(すなわち、インデクシング情報)
および所定のアクセスポイントを使用した。図5に示したアクセスポイント(A
CCESS POINT)は、1秒に2回繰り返す画像のグル−プ(GOP)構
造を有する30フレ−ム/秒のビデオストリ−ムをとる。
チ”(例えば、バッファオ−バ−フロ−/アンダ−フロ−による、予測エラ−あ
るいは捕捉エラ−)を発生しないで入力できる場合、VBRあるいはCLBRス
トリ−ム内のポイントである。これらのアクセスポイントは、対応するVBRス
トリ−ムおよびCLBRストリ−ム内でフレ−ム毎あるいはヘッダ毎に基づいて
整列される。
すなわち、固有パケット識別あるいはPIDによって識別される)、ストリ−ム
のユ−ザデ−タフィ−ルドあるいは他の部分内に含まれてもよい。インデクシン
グ情報の目的は、ストリ−ムスイッチング(すなわち、多重化)が内容連続性の
消失あるいは著しいア−ティファクト発生なしに実行できる。
は、単一のシ−クとともに読み出すことができるように記憶装置20内のディス
ク上に隣接して記憶される。十分なディスクバンド幅が利用可能でない場合、エ
クステントのCLBR部だけが読み出され、さもなければ、両方の構成要素が読
み出される。リンクバンド幅がVBRストリ−ムに役立たない場合、CLBRデ
−タが送信される。
トレ−ト値は、好ましくは所望の符号化品質レベルに対して選択される。エクス
テント時間は、シ−ク時間およびディスク性能(例えば、デ−タレ−ト)のよう
なディスクパラメ−タに基づいている。
200のフローチャートを示す。特に、ディスクスケジュ−ラル−チン200は
、記憶装置20を含む構成要素のバンド幅によって規定される最大レ−トで記憶
装置20から情報を読み出すために使用される。
た。サ−ビス期間は、ビデオ情報の全エクステントを再生するのに必要とされる
時間量である。典型的な実施形態では、この時間量は約2秒である。バイト数は
可変ビットレ−トストリ−ムの平均ビットレ−トによって決まるので、もちろん
1エクステント内には可変バイト数がある。
る利用可能なディスクバンド幅が計算されるステップ204に進む。次に、この
ル−チン200はステップ206に進む。
リ−ムとの切り替えの影響を減らすようにサ−ビス期間N中にディスクにアクセ
スする必要があるユ−ザを選別する。すなわち、ユ−ザは、何人かのユ−ザがV
BRストリ−ムに優先的に割り当てられる(他のユ−ザは任意にはCLBRスト
リ−ムに優先的に割り当てられる)優先順位付きリストにふるい分けられる。例
えば、現在VBRストリ−ムを受信するこれらのユ−ザは、優先的にVBRスト
リ−ムを受信し続けてもよいし、それによっていかなる切り替えア−ティファク
トも避ける。同様に、VBRストリ−ムからCLBRストリ−ムに非常に最新に
切り替えられるこれらのユ−ザは、優先的にCLBRストリ−ムに割り当てられ
、それによって付加的切り替えア−ティファクトを避ける。発明者は、ストリ−
ム切り替え動作によるア−ティファクトは下部ビットレ−トビデオストリ−ムに
関連した適度の品質低下よりも通常の視聴者に対してより好ましくない傾向があ
ることに注目する。次に、このル−チン200はステップ208に進む。
クステントおよびCLBRエクステントの両方にアクセスするのに次の優先順位
付きユ−ザ(ステップ206で発生されたリスト毎)に対して必要とされるディ
スクBWが計算される。次に、このル−チン200は、ステップ208に進む。
ビス期間累算ディスクBWに加算される。すなわち、累算サ−ビスBW可変は、
各サ−ビス期間(例えば、ステップ204で)ゼロに初期設定され、ステップ2
08に計算された量だけ増分される。次に、このル−チン200はステップ21
2に進む。
らの)使用可能なBWを超えるかどうかの問い合わせが行われる。ステップ21
2の問い合わせが肯定的に応答される場合、ル−チン200は、ステップ216
に進む。ステップ212の問い合わせが否定的に応答される場合、ル−チン20
0はステップ214に進む。
よびCLBRエクステントの両方は、ディスク(例えば記憶装置20)から引き
出される。次に、ル−チン200はステップ218に進む。
だけディスク(例えば、記憶装置20)から引き出される。次に、ル−チン20
0はステップ218に進む。
合わせが行われる。すなわち、優先順位付きユ−ザリストを形成するために各ユ
−ザがステップ206で選別したかどうかに関する問い合わせが行われる。ステ
ップ218の問い合わせが肯定的に応答される場合、ル−チン200は、終了さ
れるステップ222に進む。ステップ218の問い合わせが否定的に応答される
場合、優先順位付きリスト上の次のユ−ザが識別されるステップ220に進む。
次に、ステップ208から218は次のユーザのために繰り返される。
のバッファメモリ30−1に記憶される適切なストリ−ムを読み出す。すなわち
、加入者の各々は、バッファメモリ30−1の一部に割り当てられた。各加入者
に対する割り当てられた一部は、それぞれのCLBRストリ−ムおよび読み出さ
れる場合VBRストリ−ムの中の1つのエクステントを記憶するために使用され
る。
0のフローチャートを示す。特に、出力スイッチ決定ル−チン300は、サ−ビ
ス期間N−1(すなわち、図2のディスクスケジュ−ラル−チン200によって
処理されるサ−ビス期間より時間的に前に起こるサ−ビス期間)実行される。前
述のように、典型的な実施形態は、2秒のサ−ビス期間を使用する。したがって
、十分なディスクバンド幅が使用可能である場合、2秒のCLBRストリ−ムお
よびVBRストリ−ム各ユ−ザに対するものである。30フレ−ム/秒のビデオ
の場合、各メモリ部は、30フレ−ムのビデオおよびいかなる関連のオ−ディオ
情報も保有する。出力スイッチ決定ル−チン300は、バッファメモリ30−1
に記憶されたエクステント情報を(次に変調され、加入者に送信される)リンク
情報ストリ−ムに多重化するためのマルチプレクサ30−3に選択的に結合する
ために使用される。出力スイッチ決定ル−チン300は、通信リンクLINKの
バンド幅の利用を最大にするのに役立つように使用可能なVBRストリ−ムおよ
びCLBRストリ−ムをバッファメモリ30−1から選択する。
てバッファメモリ30−1の直接メモリアクセス(DMA)で使用するための例
えば出力テ−ブルで使用するのに適切な値を選択するために使用される。DMA
出力テ−ブルは、システムの各アクティブ加入者に関連したDMA制御コマンド
のリストを含む。各DMA制御コマンドは、メモリのそれぞれの部分のポインタ
(例えば、ユ−ザに送信されるストリ−ムのアクセスポイント)と、読み出され
るメモリ量を識別する持続時間パラメ−タ(例えば、デ−タ時間あるいはデ−タ
量)と、識別デ−タが読み出されるべきレ−トを識別するビットレ−トパラメ−
タとを含む。
ル間隔が例えば平均ビデオフレ−ム(例えば、33ミリ秒)を近似する複数のフ
レ−ム間隔に分割されるステップ304に進む。選択されたフレ−ム間隔は重要
でないので、単にこの間隔はエクステント間隔に比べて比較的短くあるべきであ
る。次に、ル−チン300はステップ306に進む。
者に供給される出力情報に対応する出力リンクが選択される。次に、ル−チン3
00はステップ308に進む。
ザに対する現在の全パケットが計算される。この計算は、各CLBRストリ−ム
およびVBRストリ−ム内に記憶された例えばメタデ−タで実行されてもよい。
前述されるように、メタデ−タは、ストリ−ム内のフレ−ムのサイズ、ストリ−
ムの中への適切なエントリポイントのような情報と、関連CLBRストリ−ムお
よびVBRストリ−ム内の関連フレ−ムの相対位置を規定するフレ−ム同期情報
とを含んでいる。次に、ル−チン300はステップ310に進む。
ンクレ−トに等しいかどうかに関する問い合わせが行われる。すなわち、特定の
出力リンクに対する全パケットレ−トが全ユ−ザに対する現フレ−ム間隔にわた
るこの出力リンクに対する最大デ−タレ−トを超えるかどうかに関する問い合わ
せが行われる。ステップ310の問い合わせが肯定的に応答される場合、ル−チ
ン300はステップ312に進む。ステップ310の問い合わせが否定的に応答
される場合、ル−チン300はステップ318に進む。
入者がCLBRストリ−ムを使用した場合、リンクビットレ−トが最大リンクビ
ットレ−トよりも非常に低いように選択されるので、常に少なくとも1つのVB
Rユ−ザがいることに注目すべきである。このように、少なくとも1つの加入者
は常にVBRストリ−ムを使用できる。次に、ル−チン300はステップ314
に進む。
れたバッファメモリ30−1の一部は、記憶されたVBRストリ−ム内の前のア
クセスポイントが探索されるまで、一時的に逆向きに走査される。これは、スト
リ−ムが著しいア−ティファクトの発生しないで入力されてもよいVBRストリ
−ム内のポイント(すなわち、シ−ケンスヘッダあるいはIフレ−ム)である。
同様に、VBRストリ−ムに関連したCLBRストリ−ムはこの点で入力できる
ので、VBRストリ−ム(あるいはCLBRストリ−ム)内のメタデ−タは、C
LBRストリ−ム内のアクセスポイントを識別するために使用できる。次に、ル
−チン300はステップ316に進む。
(対応するアクセスポイントの)CLBRストリ−ムに切り替えるスイッチ決定
が行われる。すなわち、ストリ−ムを探索されたアクセスポイントに整列させた
後、VBRストリ−ムとCLBRストリ−ムとのスイッチが行われる。このよう
に、図1のマルチプレクサ30−3は、探索されたアクセスポイントの多重出力
ストリ−ムにVBRストリ−ムを含むことを停止する(およびCLBRストリ−
ムを含むことを開始する)。次に、ル−チン300はステップ308に進む。
たデ−タを送信するのに必要なバンド幅を減少させる方へ向けられることに注目
しなければならない。しかしながら、本発明の目的は使用可能なリンクバンド幅
を最大に利用することにあるので、いかなる使用可能なバンド幅(可能である場
合)も使用することは望ましい。このバンド幅の再獲得はステップ318から3
26で生じる。
が使用可能なリンクバンド幅を“補充”できる関連VBRストリ−ムを有するか
どうかに関する問い合わせが行われる。すなわち、使用可能なリンクバンド幅が
再獲得できるようにVBRストリ−ムはCLBRストリ−ムに取って代わること
ができるか?ステップ318の問い合わせが否定的に応答される場合、ル−チン
300はステップ328に進む。ステップ318の問い合わせが肯定的に応答さ
れる場合、ル−チン300はステップ320に進む。
トリ−ムを有するCLBRユ−ザの1人が(1人以上でもよい)、選択される。
次いでル−チン300は、ステップ322に進む。
てられたバッファメモリ30−1の一部は、記憶されたCLBRストリ−ム内の
次のアクセスポイントが探索されるまで、一時的に逆向きに走査される。これは
、ストリ−ムが著しいア−ティファクトの発生しないで入力されてもよいVBR
ストリ−ム内のポイント(すなわち、シ−ケンスヘッダあるいはIフレ−ム)で
ある。同様に、VBRストリ−ムに関連したCLBRストリ−ムはこの点で入力
できるので、VBRストリ−ム(あるいはCLBRストリ−ム)内のメタデ−タ
は、CLBRストリ−ム内のアクセスポイントを識別するために使用できる。次
に、ル−チン300はステップ324に進む。
ら(対応するアクセスポイントの)VBRストリ−ムに切り替えるスイッチ決定
が行われる。すなわち、ストリ−ムを探索されたアクセスポイントに整列させた
後、VBRストリ−ムとCLBRストリ−ムとのスイッチが行われる。このよう
に、図1のマルチプレクサ30−3は、探索されたアクセスポイントの多重出力
ストリ−ムにCLBRストリ−ムを含むことを停止する(およびVBRストリ−
ムを含むことを開始する)。次に、ル−チン300はステップ308に進む。
に対して、VBRストリ−ムの前のアクセスポイントがステップ314で探索さ
れることに注目しなければならない。これは、ステップ322に関連したステッ
プがビットレ−トを増加させる方に向けられる対して、ステップ314に関連し
たステップがビットレ−トを減らす方へ向けられているためである。したがって
、ステップ322で次のアクセスポイントを探索することによって、情報を繰り
返す(すなわち、出力ストリ−ムの情報をコピ−する)ことによってビットバジ
ェットを超える可能性が回避される。
問い合わせが行われる。ステップ328の問い合わせが肯定的に応答された場合
、ル−チン300は、次の出力リンクが選択されたステップ330およびステッ
プ308に進む。ステップ328の問い合わせが否定的に応答された場合、ル−
チン300はステップ332に進む。
隔があるかどうかに関する問い合わせが行われる。ステップ332の問い合わせ
が肯定的に応答された場合、ル−チン300は、現スケジュ−ル間隔内の次のフ
レ−ム間隔が選択されるステップ334およびステップ308(次のフレ−ム間
隔の第1の出力リンクが選択される)に進む。ステップ332の問い合わせが否
定的に応答された場合、ル−チン300は、終了されるステップ336に進む。
接に実行されてもよいことに注目しなければならない。しかしながら、メタデ−
タは十分なインデクシング情報を示すので、メタデ−タを使用して適切なストリ
−ムロケ−ションを探し、バッファメモリ30−1の中でインデックスすること
は好ましい(及び不変である)。
、前のスケジュ−ル間隔に関連したDMAテ−ブル)は、現スケジュ−ル間隔が
利用可能なリンクバンド幅を最大に利用するように修正された。しかしながら、
ル−チン300はVBRストリ−ムとCLBRストリ−ムとの好ましくない前後
スイッチングを(多数のスケジュ−ル間隔にわたって)生じ得るので、単一ユ−
ザがこのようなスイッチングを過度に全然受けないように好ましくないスイッチ
ングを“除去”するように選択ストリ−ムを処理することは望ましいかもしれな
い。したがって、ステップ336で出る代わりに、図3のル−チン300は、任
意にはいま図4を参照して説明される最小ル−チン400に進んでもよい。
−チン400を示す。特に、図4は、単一ユ−ザによって経験されるようにCL
BRストリ−ムとVBRストリ−ムとの過度のスイッチングを最少にすることを
目的としている最小ル−チン400を示す。前述のように、CLBRストリ−ム
とVBRストリ−ムとの前後のスイッチングは、(VBRストリ−ムの特性に比
べると)幾分低下したCLBRストリ−ムの特性よりもより好ましくないと発明
者に考察されるア−ティファクトを発生する。
ム間隔が選択されるステップ406に進む。次に、このル−チン400はステッ
プ408に進む。
者に供給される出力情報ストリ−ムに対応する出力リンクが選択される。次に、
ル−チン400はステップ410に進む。ステップ410で、第1の複数のユ−
ザは、その後の検査のために選択される。次に、ル−チン400は、選択された
ユ−ザがCLBR−VBR−CLBRのスイッチング遷移を経験するかどうかに
関する問い合わせが行われるステップ412に進む。すなわち、単一フレ−ム間
隔内で、選択されたユ−ザがCLBRストリ−ムとVBRストリ−ムとを切り替
え、CLBRストリ−ムに戻り、それによって2つの好ましくないスイッチング
事象を経験するかどうかに関する問い合わせが行われる。ステップ412の問い
合わせが否定的に応答される場合、ル−チンはステップ416に進む。問い合わ
せが肯定的に応答される場合、ル−チン400はステップ414に進む。
ムのVBR部は、VBRに対応するCLBRストリ−ムに取って代わられる。す
なわち、ステップ412で識別された3つのストリ−ムセグメント(CLBR−
VBR−CLBR)がある場合、VBRエクステントは、ユ−ザが2つのスイッ
チング事象を経験しないように対応するCLBRエクステントに取って代わられ
る。次に、ル−チン400はステップ416に進む。
問い合わせが行われる。ステップ416の問い合わせが肯定的に応答される場合
、ル−チン400は、次のユ−ザが選択されるステップ418およびステップ4
12に進む。ステップ416の問い合わせが否定的に応答される場合、このル−
チン400はステップ420に進む。
する問い合わせが行われる。ステップ420の問い合わせが肯定的に応答される
場合、ル−チン400は、次の出力リンクが選択されるステップ422およびス
テップ410に進む。ステップ420の問い合わせが否定的に応答される場合、
このル−チン400はステップ424に進む。
に残っているかどうかに関する問い合わせが行われる。ステップ424の問い合
わせが肯定的に応答される場合、ル−チン400は、次のフレ−ム間隔が選択さ
れるステップ422およびステップ408に進む。ステップ424の問い合わせ
が否定的に応答される場合、このル−チン400は、出されるステップ426に
進む。
100内のユ−ザあるいは加入者がCLBRストリ−ムとVBRストリ−ムとの
このような過度のスイッチングにより不愉快なア−ティファクトおよび/または
望ましくないア−ティファクトを経験しないように過度のスイッチング遷移の“
平滑化”を生じる。
む。すなわち、1)単位がパケット/秒のこのファイルに対する最小、平均およ
び最大ビデオビットレ−ト。サ−バはユ−ザに十分な出力リンクバンド幅がある
ことを検証する必要があるので、これは、何時ユ−ザが最初にファイルの再生を
開始するかを知るのに役に立つ。2)単位がパケット/秒のオ−ディオビットレ
−ト。
力に多重化される場合を必要とされるだけである。ビデオから別々にオ−ディオ
デ−タを記憶することは、空間を必要とし、VBRストリ−ムとCLBRストリ
−ムとの切り替えの際にこの問題のいくつかを解決する。
の情報を含んでいた。すなわち、1)単位がパケット/秒のエクステントに対す
る平均ビデオパケットレ−ト。2)フレ−ムレ−ト。このフレ−ムレ−トは、デ
コ−ダによってフレ−ムの消費をモデル化し、各出力フレ−ム時間に対するパケ
ットレ−トを計算するために使用される。3)このエクステントのアクセスポイ
ント数。
ンスヘッダあるいはIフレ−ム)に対する下記の情報を含んだ。すなわち、1)
このアクセスポイントの第1のCLBRパケットのポインタ(例えば、オフセッ
トあるいは絶対アドレス指定パケット数)。2)このアクセスポイントの第1の
VBRパケットのポインタ(パケット数)。3)このシ−ケンスのフレ−ム数。
4)単位がパケット/秒のこのシ−ケンスに対する平均ビデオパケットレ−ト。
5)単位がパケット/秒のこのシ−ケンスのフレ−ムパケットレ−ト当たりの最
大値。6)フレ−ムレ−ト。これは、フレ−ムレ−トが毎シ−ケンスヘッダで変
更することを許される場合に必要とされるだけである。7)(a)このアクセス
ポイントがシ−ケンスヘッダで開始するかあるいは(b)このアクセスポイント
がポイント内のスプライスを示すかあるいは(c)このアクセスポイントがポイ
ント外のスプライスを示すことを指示する単一ビットフラグ。
報を含んだ。すなわち、1)このフレ−ムの第1のパケットのポインタ(パケッ
ト数)。2)このフレ−ムが属するアクセスポイントのインデックス。各フレ−
ムは可変サイズであるので、高速送りあるいは巻き戻しから通常の再生へ切り替
える場合にエントリポイントを計算することは単純分割であり得ない。各アクセ
スポイントは可変のフレ−ム数であるので、アクセスポイントの中でのインデッ
クスはエラ−を生じる。その代わりに、開始位置は、フレ−ムで計算され、この
インデックスは、特定のフレ−ムをこのインデックスを含むアクセスポイントを
マッピングするために使用される。
給することによってリンク利用およびビデオ画質の両方を最大にする。さらに、
このような最大値は、(MPEG状ストリ−ムの場合)伝送パケットレベル以下
のVBRストリ−ムあるいはCLBRストリ−ムを処理しないで得られる。大量
のユ−ザ要求の下でさえ、1つあるいはそれ以上のストリ−ムのビデオ画質は、
著しい可視的ア−ティファクトなしに(すなわち、“グリッチ”なしに)減らす
ことができる。このように、(一般的にはディスクバンド幅よりもより高価であ
る)高価なリンクバンド幅は、“パケット分岐”あるいは他の望ましくない技術
に頼らないで保持することができる。
れているが、当業者は、これらの教示をなお組み込む多数の他の変更された実施
形態を容易に案出できるものである。
フローチャートを示す。
ーチャートを示す。
ーチャートを示す。
の線図を示す。
Claims (16)
- 【請求項1】 情報分散システムにおいて、装置は、 各々が可変ビットレ−ト(VBR)符号化ストリ−ムおよび対応するほぼ一定
の低いビットレ−ト(CLBR)符号化ストリ−ムによって示されている複数の
プログラムを記憶する記憶装置(20)と、 前記プログラムの少なくとも1つを前記記憶装置から引き出し、多重化情報ス
トリ−ムを形成するサ−バ(20)と、 有限バンド幅を有し、前記多重化情報ストリ−ムを送信する通信リンク(LI
NK)とを含み、 前記サ−バが、各引き出されたプログラムに対して、前記引き出されたプログ
ラムを示す前記VBR符号化ストリ−ムを優先的に多重化し、 前記サ−バが、不十分な通信リンクバンド幅の条件に応じて、少なくとも1つ
の引き出されたプログラムに対して、前記少なくとも1つの引き出されたプログ
ラムを示す前記CLBR符号化ストリ−ムの少なくとも一部を多重化する装置。 - 【請求項2】 前記サ−バが、各引き出されたプログラムに対して、前記引
き出されたプログラムを示す前記VBR符号化ストリ−ムおよび前記CLBR符
号化ストリ−ムの各々を前記記憶装置から優先的に引き出し、 前記サ−バが、不十分な記憶装置バンド幅の条件に応じて、少なくとも1つの
引き出されたプログラムに対して、前記少なくとも1つの引き出されたプログラ
ムを示す前記CLBR符号化ストリ−ムだけを引き出す請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記不十分な通信リンクバンド幅の状態が、前記情報ストリ
−ム時間エクステントを多重化する前に複数の情報ストリ−ム時間エクステント
のバンド幅要件を計算することによって決定される請求項1に記載の装置。 - 【請求項4】 前記サ−バが、多重化CLBR符号化ストリ−ムが不十分な
通信リンクバンド幅の条件を作成しないで対応するVBR符号化ストリ−ムで取
り換えることができる決定に応じて、前記多重化CLBR符号化ストリ−ムを前
記対応するVBR符号化ストリ−ムと取り換える請求項3に記載の装置。 - 【請求項5】 前記不十分な記憶装置バンド幅の状態が、、前記プログラム
を引き出す前に複数の情報ストリ−ム時間エクステントのバンド幅要件を計算す
ることによって決定される請求項2に記載の装置。 - 【請求項6】 前記サ−バが、VBR符号化ストリ−ムが不十分な記憶装置
バンド幅の条件を作成しないで前記記憶装置からさらに引き出されることができ
る決定に応じて、前記VBR符号化ストリ−ムを前記記憶装置から引き出す請求
項5に記載の装置。 - 【請求項7】 前記VBR符号化ストリ−ムおよび前記CLBR符号化スト
リ−ムが、前記プログラムを示す品質抑制符号化ストリ−ムおよび前記プログラ
ムを示すビットレ−ト抑制符号化ストリ−ムをそれぞれ含む請求項1に記載の装
置。 - 【請求項8】 各プログラムに対して、代表的なVBR符号化ストリ−ムお
よびCLBR符号化ストリ−ムが、対応する複数の時間エクステントに分割され
、前記時間エクステントが、前記それぞれのVBR符号化ストリ−ムとCLBR
符号化ストリ−ムとの遷移に適しているそれぞれのストリ−ムアクセスを規定す
る請求項7に記載の装置。 - 【請求項9】 前記プログラムが少なくともビデオ情報を含み、かつ前記対
応する複数の時間エクステントが、画像グル−プ(GOP)境界およびフレ−ム
境界の1つによって規定される請求項8に記載の装置。 - 【請求項10】 ディスクバンド幅に対する要求をモデル化し、何時前記要
求が利用可能なディスクバンド幅を超えるかを推定し、かつ前記サ−バに不十分
な記憶装置バンド幅の前記条件の指示を供給するディスクスケジュ−ラ(200
)をさらに含む請求項2に記載の装置。 - 【請求項11】 情報を通信リンクに供給する情報サ−バを含む情報分散シ
ステムにおいて、リンクバンド幅を管理する方法であって、 リンクバンド幅の指示を監視するステップと、 前記通信リンクを介しておよび過剰利用が存在しないことを示すバンド幅利用
の前記指示に応じて、第1の可変ビットレ−ト情報ストリ−ム(UBR)を複数
の加入者の少なくとも1つに供給するステップであって、前記第1の可変ビット
レ−ト情報ストリ−ムが、公称第1の下位ビットレ−トと公称第1の上位ビット
レ−トとの間で変わり得るビットレ−トをこのストリ−ムと関連付けた、ステッ
プと、 前記通信リンクを介しておよび過剰利用が存在することを示すバンド幅利用の
前記指示に応じて、第2の可変ビットレ−ト情報ストリ−ム(CLBR)を複数
の加入者の少なくとも1つに供給するステップと を含み、前記第2の可変ビットレ−ト情報ストリ−ムが、公称第2の下位ビッ
トレ−トと公称第2の上位ビットレ−トとの間で変わり得るビットレ−トをこの
ストリ−ムと関連付け、前記公称第2の下位ビットレ−トが前記公称第1の下位
ビットレ−トよりも小さく、かつ前記公称第2の上位ビットレ−トが前記公称第
1の上位ビットレ−トよりも小さいリンクバンド幅を管理する方法。 - 【請求項12】 前記バンド幅利用の前記指示が、通信リンクバンド幅利用
及び記憶装置アクセスバンド幅利用指示の中の1つを含み、前記記憶装置が、前
記第1および第2の可変ビットレ−ト情報ストリ−ムを記憶するために使用され
る請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 前記第1および第2の可変ビットレ−ト情報ストリ−ムが
、プログラムを示す品質抑制符号化ストリ−ムおよび前記プログラムを示すビッ
トレ−ト抑制符号化ストリ−ムをそれぞれ含み、前記公称第1の上位ビットレ−
トと前記公称第1の下位ビットレ−トとの差が、前記公称第2の上位ビットレ−
トと前記公称第2の下位ビットレ−トとの差よりも大きい請求項12に記載の方
法。 - 【請求項14】 前記第1および第2の可変ビットレ−ト情報ストリ−ムの
各々が、対応する複数の時間エクステントに分割され、前記時間エクステントが
、供給された第1の可変ビットレ−ト情報ストリ−ムと供給された第2の可変ビ
ットレ−ト情報ストリ−ムとの遷移に適しているそれぞれのストリ−ムアクセス
ポイントを規定する請求項13に記載の方法。 - 【請求項15】 前記第1の可変ビットレ−ト情報ストリ−ムが、プログラ
ムを示す可変ビットレ−ト(VBR)符号化ストリ−ムを含み、かつ前記第2の
可変ビットレ−ト情報ストリ−ムが、前記プログラムを示す対応するほぼ一定の
低いビットレ−ト(CLBR)符号化ストリ−ムを含む請求項11に記載の方法
。 - 【請求項16】 前記第2の可変ビットレ−ト情報ストリ−ムが、前記第1
の可変ビットレ−ト情報ストリ−ムによって変換することによって生成される請
求項15に記載の方法。
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