JP2002527957A - Mpegストリームの早送り早巻き戻しアルゴリズム - Google Patents
Mpegストリームの早送り早巻き戻しアルゴリズムInfo
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Abstract
Description
デオストリームの転送に関する。特に、ユーザの要求に応じて早送り動作と早巻
き戻し動作を効率的に実行する本技術。この技術は上記ストリームに含まれるM
PEGビデオファイルのバッファリングとつなぎ転送を利用してファイル間の切
替えに伴うネットワーク遅延を回避するものである。
てビデオ素材や音声素材などのマルチメディアの集まりを遠隔地に転送すること
にますます関心が高まっている。そのさらに将来性のあるアプリケーションの中
には、例えば、双方向テレビ(ITV)、オンデマンド動画、その他マルチメデ
ィアプッシュ技術がある。
トにサービスを提供するネットワークを通してサーバからビデオファイルを転送
する必要がある。例えば、ITVサーバは、双方向ビデオサービスを提供する際
、計算機装置、記憶装置および通信装置の集まりを利用して上記ファイルを転送
する。特定の双方向サービスが実施のために2つ以上のサーバを必要とする場合
もあれば、1つのサーバが2つ以上のサービスを実施する場合もある。サーバは
メディアクライアントの場所でのみ伸張を必要とする標準形式で圧縮された音声
及びビデオストリームを作成する。消費者による遠隔制御ボタンの押圧信号がサ
ービスアプリケーションにより解釈のためにサーバに返送される。この種類の構
成によれば、メディアクライアントは標準的なビデオカセットレコーダを操作す
るのとほぼ同様にして動画や他の種類の画像を見ることができる。
バからメディアクライアントにファイルをストリーミングする必要がある。しか
しながら、画像をストリーミングする際に、懸念されるデータネットワークプロ
トコルの問題がいくつか存在する。1つの問題はディジタルビデオデータストリ
ームがデータネットワーク化による様々な理由により引き起こされる遅延や伝送
誤りに非常に敏感であるという事実に関する。また、ディジタルビデオデータを
ストリーミングすることは、通常、現在存在するアクセスネットワーク技術の帯
域幅能力を超える伝送率を必要とする。
ると、急送ファイルは、動画の早送り(または早巻き戻し)再生に相当するフレ
ームのみが急送ファイルに保存されるような標準再生ファイルの短縮版を意味す
る。したがって、MPEGストリームデータは、本明細書においてそれぞれ1X
ファイル、RXファイル、FXファイルと省略された標準再生ファイルと、逆方
向急送ファイルと、順方向急送ファイルとを含むことができる。急送ファイル使
用の背後にある考えはネットワークとディスクの帯域幅を節約することである。
早送りおよび早巻き戻し画像の表示中にユーザに実際に示されるのはn個のフレ
ームあたり1個のフレームであるので、廃棄されるフレームも含めて全てのデー
タをクライアントに送ることは帯域幅の浪費である。したがって、標準再生ファ
イルを走査して各n番目のフレームを選択することにより、急送ファイルを形成
する。
イルに現れるIフレームのみを保存するようにしてもよい。Iフレームは画像間
に存在する冗長空間を搾り出すフレーム内符号化技術の結果発生する情報を含ん
でいる。したがって、急送ファイルの場合、nの値の選択は標準再生ファイルの
画像群の大きさに制限されることになる。
情報が維持される必要がある。この情報はメディアクライアントのコマンドに応
答して画像ファイル間の切替えの手助けをする。各画像ファイルは他の画像ファ
イルのレコードを含む関連データベースファイルを有している。例えば、1Xフ
ァイルは1X−FXレコードと1X−RXレコードを含むデータベースファイル
を有している。データベースファイルはファイル間の切替えに必要なリンク情報
を含んでいる。ファイルの各レコードは他のデータベースファイルに対するリン
クポインタを携えたフィールドを含んでいる。データベースファイル内のリンク
ポインタは各ストリームのフレーム番号によって索引付けされている。ユーザが
早送りボタン、早巻き戻しボタンあるいは再生ボタンを押すことによって別のフ
ァイルを要求すると、リンク情報により、現行ストリームの現行フレーム番号に
基づいて検索と表示を必要とする次のフレームを決定することができる。
表示されることは保証していない。簡単に言えば、正しいフレームが選択される
けれども、これらのフレームはネットワーク遅延のために表示される前に大きく
遅延する恐れがある。メディアクライアントの画面上の不快な“一時的中断”は
そのような遅延の結果である。
付の図面を参照することができる。
20、バッファリングシステム30およびカウンタ40により、画像転送システ
ム10は、メディアクライアント60からの1つ以上のメディア要求61に応じ
てネットワークサーバ50からメディアクライアント60にMPEGストリーム
データ80を配信できるようになっている。メディア要求61は画像転送システ
ム10の配信状態を連続配信かあるいは過渡的配信のどちらかに設定する。この
好ましい実施例はバッファリングシステムとカウンタとがクライアントにより維
持されたデータ構造であるソフトウェア内にある。
にバッファリングシステム30内の集合バッファ35に対してMPEGストリー
ムデータ80を書き込む機会として連続配信状態を一般に使用する。連続配信と
は、画像転送システム10が最後に要求のあったファイルを配信し始めたために
メディアクライアントが要求を行わないことを意味し、過渡的配信とはメディア
クライアントが現在配信中のファイルと異なるファイルの配信を要求しているこ
とを意味する。したがって、画像転送システム10は、メディアクライアント6
0に対して1X、FXまたはRXファイルを配信する際に連続配信状態で動作す
る。同様に、メディアクライアント60がサーバに現行ファイルから要求ファイ
ルへの切替えを要求すると、画像転送システム10は過渡的配信状態で動作する
。したがって、画像転送システム10は上述したファイルの配信だけでなく、以
下のファイル間切替え、すなわち、FX−1X、1X−FX、RX−FX、RX
−1X、FX−RXおよび1X−RXファイル間切替えの効率的な実行も可能で
ある。
なっているが、過渡的配信時にはMPEGストリームデータ80は現行ファイル
と、後に説明するつなぎIフレームと、次の要求ファイルとからなっている。
する。メディアクライアント60により実際に受信されたデータの内容は要求さ
れたものと異なっているかもしれないが、画像転送システム10はそのようなデ
ータの中に計数可能なIフレームが含まれていることを保証している。したがっ
て、カウンタ40は連続配信時と過渡的配信時の両期間に配信されたIフレーム
を追跡する。これにより、1XファイルとFXファイルがメディアクライアント
60に配信されると、カウンタ40が各Iフレームにつき増分し、RXファイル
がメディアクライアント60に配信されると、カウンタ40が各Iフレームにつ
き減分する。後に説明するカウンタ調整をさらに行うことにより、画像転送シス
テム10はより複雑なファイル間切替えを実行することも可能である。したがっ
て、転送コントローラ20は、配信状態とカウンタ40に基づいてMPEGスト
リームデータ80をサーバ50からメディアクライアント60に経路指定するこ
とができる。
ている。クライアントは再生バッファ、早送りバッファおよび早巻き戻しバッフ
ァとして機能する複数のバッファ空間を維持している。再生バッファは標準再生
ファイル(1Xファイル)に相当するフレームデータを含んでいる。早送りバッ
ファは早送り再生に関係するデータを含んでいる。このデータは早送りへの切替
えを容易にするよう連続的にキャッシュされる。早巻き戻しバッファは早巻き戻
し再生に関係するデータを含んでいる。このデータは早巻き戻しへの切替えを容
易にするよう連続的にキャッシュされる。具体的に、バッファリングシステム3
0は、画像転送システム10の配信状態とファイルとに応じて転送バッファ34
か集合バッファ35かあるいはその両方にMPEGストリームデータ80を格納
するバッファ書込み機構33を有している。また、バッファリングシステム30
は、転送バッファ34からMPEGストリームデータ80を読み出すとともに集
合バッファ35からつなぎIフレーム70を読み出すバッファ読出し機構31を
有している。なお、上記つなぎIフレーム70は連続配信時に格納される。好ま
しくは、バッファ読出し機構31はさらにメディアクライアント60に対してデ
ータを配信することが可能であり、そのデータはIフレームまたは完全ファイル
としてバッファ34および35に格納されたりそこから取り出されることができ
る。重要なことは、必要な場合に、メディアクライアントのソフトウェアがデー
タ検索機能を実行できることに気付くことである。また、他の一般的に知られて
いる技術を利用してバッファリングされたデータを格納したり取り出すことも可
能である。
ァ34を介してメディアクライアント60に経路指定し、FXファイルを直接に
メディアクライアント60に経路指定することによりメディアクライアント60
に対するデータ配信を行う。したがって、メディア要求61がFXファイルを配
信する要求からなっていれば、MPEGストリームデータ80はFXファイルか
ら構成され、転送コントローラ20はFXファイルに含まれるIフレームを格納
のためにバッファ書込み機構33に経路指定するとともに閲覧のためにメディア
クライアント60に直接に経路指定する。メディア要求61が1Xファイルを配
信する要求からなっている場合は、転送コントローラ20は1X完全ファイルを
格納と閲覧のために転送バッファ34とバッファ読出し機構31を介してバッフ
ァ書込み機構33に経路指定する。最後に、メディア要求61がRXファイルを
配信する要求からなっている場合は、転送コントローラ20はRXファイルに含
まれるIフレームを格納と閲覧のために転送バッファ34とバッファ読出し機構
31を介してバッファ書込み機構33に経路指定する。
レーム70を配信することが必要になる。しかしながら、メディア要求61がF
Xファイルの配信から1Xファイルの配信へ切り替える要求であれば、転送コン
トローラ20は、集合バッファ35に含まれるデータにアクセスすることなく、
MPEGストリームデータ80に含まれるつなぎIフレーム70'をスローモー
ション速度でメディアクライアント60に直接に配信する。他の全ての切替え時
には、バッファ読出し機構31は、要求されたファイルが利用可能になるまで集
合バッファ35に含まれるつなぎIフレーム70をクライアント60に配信する
。バッファリングされたMPEGストリームデータのつなぎ配信により、画像転
送システム10がネットワーク化遅延に伴う一般的な問題を回避することができ
る。例えば、メディア要求61が1Xファイルの配信からFXファイルの配信へ
切り替える要求である場合、MPEGストリームデータ80は1XファイルとF
Xファイルの両方を含んでいる。そのような場合、バッファ読出し機構31は、
FXファイルが利用可能になるまで集合バッファ35に含まれるつなぎIフレー
ム70をメディアクライアント60に早送り速度で配信する。1X−FXおよび
1X−RX切替えには早送り速度シミュレーションが必要である一方、FX−1
XおよびRX−1X切替えにはスローモーションシミュレーションが必要である
。
ラ20はカウンタ40を利用して要求ファイル内の開始位置を選択する。画像転
送システム10がRXファイルの配信へあるいはRXファイルの配信から切り替
えているときは常に、転送コントローラ20は集合バッファ35からメディアク
ライアント60に配信されたつなぎIフレームの数に関してカウンタ40を調整
する。この調整は同じフレームが複数回配信されることによるものである。すな
わち、メディア要求61がRXファイルの配信へ切り替える要求である場合には
、転送コントローラ20は配信されたつなぎIフレーム70の数だけカウンタ4
0の値を減算し、メディア要求61がRXファイルの配信から切り替える要求で
ある場合には、転送コントローラ20は配信されたつなぎIフレーム70の数だ
けカウンタ40の値を加算する。FX−1Xおよび1X−FX切替えの場合には
カウンタ調整は必要ない。
に転送される。
る。
フレームが早巻き戻しバッファbrに逆順で(すなわち、スタック方式で)コピ
ーされる。
替えが発生する。この切替え時に、以下の動作が発生する。
ピーされる。
フレームを含んでいる。
準再生速度をシミュレートする。
。
。これらは主にIフレームを含んでいる。
れる。
。
。
れる。
ムが全て再生されると、標準再生がbpから再開する。
れる。
。
。
れる。
したが、当業者であれば、特許請求の範囲で規定した発明の範囲から逸脱するこ
となく、様々な変更が可能でありかつ発明の構成要素を同等物と置き換え可能で
あることは理解できるであろう。さらに、本発明の本質的範囲から逸脱すること
なく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させる変形が行われてもよい
。したがって、本発明は本発明を実行するために現時点で熟慮された最良の形態
として図面に例示するとともに詳細説明で説明した特定の実施形態に限定される
ものではなく、特許請求の説明の範囲内に従うあらゆる実施形態を含むものであ
ることが意図されている。
を示すデータフロー図である。
信を示すデータフロー図である。
Claims (27)
- 【請求項1】 転送システムの配信状態を設定するメディア要求に応じてI
フレームを含んでいるMPEGストリームデータをメディアクライアントに配信
する転送システムであって、 配信されたIフレームの数を追跡するカウンタと、 上記MPEGストリームデータを格納するバッファリングシステムと、 上記配信状態と上記カウンタに基づいて上記MPEGストリームデータを上記
メディアクライアントに経路指定する転送コントローラとを備えている転送シス
テム。 - 【請求項2】 上記メディア要求は上記配信状態を連続配信に設定する請求
項1記載の転送システム。 - 【請求項3】 上記バッファリングシステムは 集合バッファと、 上記MPEGストリームデータを上記集合バッファに格納するバッファ書込み
機構とを備えている請求項2記載の転送システム。 - 【請求項4】 上記メディア要求は上記MPEGストリームデータが順方向
急送ファイルを備えるように該順方向急送ファイルを配信する要求であって、 上記転送コントローラは上記順方向急送ファイルに含まれる上記Iフレームを
上記バッファ書込み機構に経路指定するとともに上記メディアクライアントに直
接経路指定する請求項3記載の転送システム。 - 【請求項5】 上記バッファリングシステムは 上記バッファ書込み機構から上記MPEGストリームデータを受け取る転送バ
ッファと、 上記転送バッファに含まれている上記MPEGストリームデータを読み出して
、該MPEGストリームデータを上記メディアクライアントに配信するバッファ
読出し機構とをさらに備えている請求項3記載の転送システム。 - 【請求項6】 上記メディア要求は上記MPEGストリームデータが標準再
生ファイルを備えるように該標準再生ファイルを配信する要求であって、 上記転送コントローラは上記標準再生ファイルを上記バッファ書込み機構に経
路指定する請求項5記載の転送システム。 - 【請求項7】 上記メディア要求は上記MPEGストリームデータが逆方向
急送ファイルを備えるように上記逆方向急送ファイルを配信する要求であって、 上記転送コントローラは上記逆方向急送ファイルに含まれる上記Iフレームを
上記バッファ書込み機構に経路指定する請求項5記載の転送システム。 - 【請求項8】 上記メディア要求は上記配信状態を過渡的配信に設定する請
求項1記載の転送システム。 - 【請求項9】 上記メディア要求は上記MPEGストリームデータが順方向
急送ファイルと標準再生ファイルとを備えるように上記順方向急送ファイルの配
信から上記標準再生ファイルの配信へ切り替える要求であって、 上記転送コントローラは上記標準再生ファイルが利用可能になるまで上記順方
向急送ファイルに含まれるつなぎIフレームをスローモーションで上記メディア
クライアントに配信する請求項8記載の転送システム。 - 【請求項10】 上記バッファリングシステムは つなぎIフレームを含んだ集合バッファと、 上記つなぎIフレームを読み出し、該つなぎIフレームを上記メディアクライ
アントに配信するバッファ読出し機構とを備えている請求項8記載の転送システ
ム。 - 【請求項11】 上記メディア要求は上記MPEGビデオデータが標準再生
ファイルと順方向急送ファイルを備えるように上記標準再生ファイルの配信から
上記順方向急送ファイルの配信へ切り替える要求であって、 上記バッファ読出し機構は上記順方向急送ファイルが利用可能になるまで上記
集合バッファに含まれる上記つなぎIフレームを上記メディアクライアントに早
送り速度で配信する請求項10記載の転送システム。 - 【請求項12】 上記転送コントローラは上記カウンタを上記集合バッファ
から上記メディアクライアントに配信される上記つなぎIフレームの数に関して
調整する請求項10記載の転送システム。 - 【請求項13】 上記メディア要求は巻き戻し急送ファイルの配信へ切り替
える要求であって、上記転送コントローラは上記カウンタを上記つなぎIフレー
ムの数だけ減算する請求項12記載の転送システム。 - 【請求項14】 上記メディア要求は上記MPEGストリームデータが標準
再生ファイルと上記逆方向急送ファイルとを備えるように上記標準再生ファイル
の配信から切り替える要求をさらに備えており、 上記バッファ読出し機構は上記逆方向急送ファイルが利用可能になるまで上記
集合バッファに含まれる上記つなぎIフレームを上記メディアクライアントに早
送り速度で配信する請求項13記載の転送システム。 - 【請求項15】 上記メディア要求は上記MPEGストリームデータが順方
向急送ファイルと上記逆方向急送ファイルとを備えるように上記順方向急送ファ
イルの配信から切り替える要求をさらに備えており、 上記バッファ読出し機構は上記逆方向急送ファイルが利用可能になるまで上記
集合バッファに含まれる上記つなぎIフレームを上記メディアクライアントに配
信する請求項13記載の転送システム。 - 【請求項16】 上記メディア要求は巻き戻し急送ファイルの配信から切り
替える要求であって、上記転送コントローラは上記カウンタを上記つなぎIフレ
ームの数だけ加算する請求項12記載の転送システム。 - 【請求項17】 上記メディア要求は上記MPEGストリームデータが上記
逆方向急送ファイルと標準再生ファイルとを備えるように上記標準再生ファイル
の配信へ切り替える要求をさらに備えており、 上記バッファ読出し機構は上記標準再生ファイルが利用可能になるまで上記集
合バッファに含まれる上記つなぎIフレームを上記メディアクライアントにスロ
ーモーションで配信する請求項16記載の転送システム。 - 【請求項18】 上記メディア要求は上記MPEGストリームデータが上記
逆方向急送ファイルと順方向急送ファイルとを備えるように上記順方向急送ファ
イルの配信へ切り替える要求をさらに備えており、 上記バッファ読出し機構は上記順方向急送ファイルが利用可能になるまで上記
集合バッファに含まれる上記つなぎIフレームを上記メディアクライアントに配
信する請求項16記載の転送システム。 - 【請求項19】 配信状態を設定するメディア要求に応じてIフレームを含
んでいるMPEGストリームデータをメディアクライアントに配信する方法であ
って、 配信されたIフレームの数を追跡する工程と、 上記MPEGストリームデータを集合バッファに格納する工程と、 上記配信状態と上記配信されたIフレームの数に基づいて上記MPEGストリ
ームデータを上記メディアクライアントに経路指定する工程とを備えている方法
。 - 【請求項20】 上記メディア要求は上記配信状態を連続配信に設定する請
求項19記載の方法。 - 【請求項21】 上記メディア要求は上記MPEGストリームデータが順方
向急送ファイルを備えるように該順方向急送ファイルを配信する要求であって、 上記経路指定工程は 上記順方向急送ファイルに含まれる上記Iフレームを上記集合バッファに経路
指定する工程と、 上記順方向急送ファイルに含まれる上記Iフレームを上記メディアクライアン
トに直接経路指定する工程とを備えている請求項20記載の方法。 - 【請求項22】 上記経路指定工程は 上記MPEGストリームデータを転送バッファに格納する工程と、 該転送バッファに含まれている上記MPEGストリームデータを読み出す工程
と、 該MPEGストリームデータを上記メディアクライアントに配信する工程とを
備えている請求項20記載の方法。 - 【請求項23】 上記メディア要求は上記MPEGストリームデータが標準
再生ファイルを備えるように該標準再生ファイルを配信する要求である請求項2
2記載の方法。 - 【請求項24】 上記メディア要求は上記MPEGストリームデータが逆方
向急送ファイルに含まれる上記Iフレームを備えるように上記逆方向急送ファイ
ルを配信する要求である請求項22記載の方法。 - 【請求項25】 上記メディア要求は上記配信状態を過渡的配信に設定する
請求項19記載の方法。 - 【請求項26】 上記メディア要求は上記MPEGストリームデータが順方
向急送ファイルと標準再生ファイルを備えるように上記順方向急送ファイルの配
信から上記標準再生ファイルの配信へ切り替える要求であって、 上記経路指定工程は上記標準再生ファイルが利用可能になるまで上記順方向急
送ファイルに含まれるつなぎIフレームをスローモーションで配信する工程を備
えている請求項25記載の方法。 - 【請求項27】 上記集合バッファはつなぎIフレームを含んでおり、上記
経路指定工程は上記つなぎIフレームを上記メディアクライアントに配信する工
程を備えている請求項25記載の方法。
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