JP2005341248A - ネットワーク型映像送信装置、ネットワーク型映像受信装置 - Google Patents

ネットワーク型映像送信装置、ネットワーク型映像受信装置 Download PDF

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Abstract

【課題】可変ビットレートで伝送されてきたストリーミングデータを再生する際に生じる可能性がある映像再生の一時的な停止を防止する。
【解決手段】ネットワーク型映像受信装置は、ネットワーク100に接続されたネットワーク型映像受信装置であり、ネットワーク100よりMPEG映像ストリームを受信する受信手段としてのネットワークIF107と、MPEG映像ストリームをバッファリングする所定容量のバッファ109と、ネットワークIF107により受信されたMPEG映像ストリームを、このMPEG映像ストリームより得た所定の再生時間の単位で前記バッファ109へ転送するバッファ転送部108と、バッファ109にバッファリングされたMPEG映像ストリームを元の映像信号にデコードするMPEGデコーダ110とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、例えばMPEG映像ストリームを送信するネットワーク型映像受信装置、及びそれを受信するネットワーク型映像受信装置に関する。
従来、ネットワークを介して映像を送受信する装置において、受信装置は、受信したデータを一定容量単位でデコーダに転送していた。
ところが、放送やAV入力からの映像をVBR(Variable Bit Rate)でエンコードして送受信する場合、ビットレートの低いデータが転送されている時点においては、一定量のデータを受信するのに時間がかかり、デコーダのためにデータを転送する間隔が空いたため、デコーダでデータがアンダーフローして映像表示が止まるなどの問題があった。
この種の技術の先行技術としては、例えばATM通信を行う上で、エンコード側(送信側)において、MPEGトランスポートパケットのタイムスタンプを読み取って、タイミングをはかり、パケットを送信することで、ATMにおけるネットワーク上の伝送の遅延揺らぎを低減する技術が開示されている(例えば特許文献1参照)。
特開平2001−16267号公報
しかしながら、上述した先行技術の場合、ATM特有のネットワーク上の伝送問題を、送信側で解決したものであり、基本的に可変ビットレートで伝送されるストリーミングデータには有効ではなく、ビットレートが大きく変わった場合に受信側で映像再生が一時的に停止する現象が生じるという問題があった。
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、可変ビットレートで伝送されてきたストリーミングデータを再生する際に、映像の再生が一時的に停止することのないネットワーク型映像送信装置、ネットワーク型映像受信装置を提供することを目的としている。
上記した課題を解決するために、本発明のネットワーク型映像受信装置は、ネットワークに接続されたネットワーク型映像受信装置において、前記ネットワークよりMPEG映像ストリームを受信する受信手段と、MPEG映像ストリームをバッファリングする所定容量のバッファと、前記受信手段により受信されたMPEG映像ストリームより生成した所定の再生時間の単位で前記バッファへ転送するバッファ転送部と、前記バッファにバッファリングされたMPEG映像ストリームを元の映像信号にデコードして再生するMPEGデコーダとを具備したことを特徴とする。
上記ネットワーク型映像受信装置において、バッファ転送部は、MPEG映像ストリームのタイムスタンプ情報から再生時間を生成する手段を備える。
上記ネットワーク型映像受信装置において、バッファ転送部は、MPEG映像ストリームのGOP(Group of Pictures)数から再生時間を生成する手段を備える。
上記ネットワーク型映像受信装置において、バッファ転送部は、MPEG映像ストリームの表示フレーム数から再生時間を生成する手段を備える。
本発明のネットワーク型映像送信装置は、送信対象の映像信号をエンコードしてMPEG映像ストリームを生成するエンコード手段と、前記エンコード手段によりエンコードされたMPEG映像ストリームを所定の再生時間の単位で前記ネットワークへ送信する送信手段とを具備したことを特徴とする。
本発明では、ネットワーク型映像受信装置において、ネットワークより受信されたMPEG映像ストリームを、このMPEG映像ストリームより生成した所定の再生時間の単位でバッファへ転送するので、バッファにおけるアンダーフローがなくなり、MPEGデコーダは、バッファからMPEG映像ストリームを常に読み出せるようになる。
以上説明したように本発明によれば、可変ビットレートで伝送されてきたストリーミングデータを再生する際、映像の再生が一時的に停止することがなくなる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明に係る第1実施形態のネットワーク型映像送受信システムの構成を示す図である。
図1に示すように、この第1実施形態のネットワーク型映像送受信システムは、MPEG映像ストリームを無線あるいは有線等のネットワーク100へ送信するネットワーク型映像送信装置101と、このネットワーク型映像送信装置101によってネットワーク100へ送信されたMPEG映像ストリームを受信して再生するネットワーク型映像受信装置106とから構成されている。
ネットワーク型映像送信装置101は、チューナ102、AV入力端子103を備えたMPEGエンコーダ104、ネットワークインタフェース105(以下ネットワークIF105と称す)などを有しており、例えば無線LAN等の無線ネットワークを介してMPEG映像ストリームを送信する。
チューナ102は、例えば地上波デジタルテレビチューナ、BSデジタルチューナ、CSデジタルチューナ等であり、無線放送された番組の映像コンテンツをアンテナ等を介して受信する。
AV入力端子103は、DVDビデオプレーヤ、ビデオカメラ、VHSビデオ録画・再生装置等の他の映像コンテンツ出力源より映像コンテンツが入力される端子である。
MPEGエンコーダ104は、チューナ102より入力されるアナログ映像信号、デジタル映像信号等の映像信号をMPEG−2映像ストリーム等の伝送型映像コンテンツデータの形式へエンコードを行う。エンコードとはデータを一定の規則に基づいて符号化することであり、エンコードを行うソフトウェア、ハードウェアをエンコーダという。エンコーダは、例えばデータの圧縮や暗号化等を行う。この例のMPEG−2映像ストリーム等のエンコードでは、例えば送信対象がビデオ信号等のアナログ信号の場合、信号のデジタル化と共にデータの圧縮、暗号化が行われる。
ネットワークIF105は、例えば無線LANインタフェース、有線LANインタフェース等であり、MPEGエンコーダ104より入力されるMPEG映像ストリームデータを無線、あるいは有線のネットワーク100へ送信する。
ネットワーク型映像送信装置101は、チューナ102より入力されるアナログ映像信号、デジタル映像信号等の映像信号をMPEG−2映像ストリーム等の伝送型映像コンテンツデータの形式へエンコードを行う。エンコードとはデータを一定の規則に基づいて符号化することであり、エンコードを行うソフトウェア、ハードウェアをエンコーダという。エンコーダは、例えばデータの圧縮や暗号化等を行う。この例のMPEG−2映像ストリーム等のエンコードでは、例えば送信対象がビデオ信号等のアナログ信号の場合、信号のデジタル化と共にデータの圧縮、暗号化が行われる。
ネットワークIF105は、例えば無線LANインタフェース、有線LANインタフェース等であり、MPEGエンコーダ104より入力されるMPEG映像ストリームデータを無線、あるいは有線のネットワーク100へ送信する。
ネットワーク型映像送信装置101は、チューナ102より受信された番組の映像コンテンツ、またはAV入力端子103より入力された映像コンテンツをMPEGエンコーダ104によりMPEGエンコードを行い、ネットワークIF105により、ネットワーク100へ送信する。
ネットワーク型映像受信装置106は、ネットワーク100を介して送信されたMPEG映像ストリームを受信する。ネットワーク型映像受信装置106は、ネットワーク型映像送信装置101のネットワークIF105によってネットワーク100へ送信されたMPEG映像ストリームを、ネットワーク100よりネットワークIF107が受信し、バッファ転送部108を送る。
バッファ転送部108は、ネットワークIF107より受け取ったMPEG映像ストリームを所定の時間間隔の単位でバッファ109に転送する。バッファ転送部108は、CPU、メモリ等を備えており、データを転送するタイミングを決めるための演算を行う。
バッファ109は、バッファ転送部108から転送されたデータを自身の容量が許す限り逐次バッファリング(蓄積)する。MPEGデコーダ110は、バッファ109にバッファリングされたMPEG映像ストリームをMPEGデコードして、再生用の映像信号、例えばアナログ映像信号等にして、例えばモニタ等の映像および音声の入力端子へ出力する。デコードとは、エンコードされたデータを元に戻すことをいう。なお、デジタル入力端子がある映像再生装置には、デジタル信号で出力しても良い。
すなわち、このネットワーク型映像送受信システムのネットワーク型映像受信装置106は、ネットワーク100よりMPEG映像ストリームを受信する受信手段としてのネットワークIF107と、MPEG映像ストリームをバッファリングする所定容量のバッファ109と、ネットワークIF107により受信されたMPEG映像ストリームを、このMPEG映像ストリームより得た所定の再生時間の単位でバッファ109へ転送するバッファ転送部108と、バッファ109にバッファリングされたMPEG映像ストリームを元の映像信号にデコードするMPEGデコーダ110とを備える。
ここで、ネットワーク型映像送信装置101において、送信対象の映像信号をMPEGエンコーダ104がVBR(Variable Bit Rate:可変ビットレート)でエンコードした場合を考える。
VBRでエンコードすることにより、例えば動きの少ない場面では、映像のビットレートを抑えることができるので、ネットワーク100の利用帯域を抑えることが可能となり、ネットワーク帯域が狭い場合にも映像伝送が可能となる。
図2を参照して送信データをVBRでエンコードした場合のビットレートと時間の関係について説明する。
図2に示すように、送信対象の映像信号について、時刻t0よりエンコードを開始し、しばらく高ビットレートでエンコードしていたが、時刻t1直前から低ビットレートでエンコードするようになり時刻t2までエンコードしたものとする。ネットワーク型映像送信装置101は、ネットワークIF105により、MPEG映像ストリームをある単位で送信することを繰り返す。
ネットワーク型映像受信装置106は、ネットワークIF107により送信されたMPEG映像ストリームをある単位で受信することを繰り返すため、受信ビットレートは平均するとほぼ図2と同様になる。
従来、受信装置では、受信された映像ストリームをバッファ転送部が、ある一定の容量単位でバッファへ転送していたため、バッファのデータが一定容量に達するのがそれぞれ時刻t1と時刻t2だとすると、時刻t1から時刻t2の間の時間間隔が空くため、MPEGデコーダの内部バッファがアンダーフローして映像の再生が一時停止する等の問題が生じた。
そこで、このネットワーク型映像送受信システムでは、バッファ転送部108がバッファ109へのデータの転送を、ある一定の再生時間単位で転送することで、バッアァ109よりデータが一定時間間隔でMPEGデコーダ110へ転送される。これにより、アンダーフローの問題を解決できる。一定再生時間間隔は、以下の情報のいずれか一つを受信された映像ストリームのデータより取得して生成する。
(1)MPEGストリーム内のDTS(Decoding Time Stamp)を取得する。
(2)PTS(Presentation Time Stamp)を取得する。
(3)SCR(System Clock Reference)を取得する。
(4)PCR(Program Clock Reference)を取得する。
以下、バッファ転送部108において、一定の時間間隔の単位でデータをバッファ109へ転送する第1動作例〜第3動作例について説明する。
まず、図3、図4を参照してMPEG映像ストリームのタイムスタンプ(1)のDTSあるいは(2)のPTSを用いる第1動作例について説明する。
この第1の動作例の場合、バッファ転送部108では、図3に示すように、まず、CPUが再生時間の和Tとして0を代入、つまりメモリにT=0を設定する(S101)。
そして、ネットワークIF107により受信されたMPEG映像ストリームがバッファ転送部108に送られてくると、CPUは、MPEG映像ストリームを受け取り(S102)、メモリに展開して、MPEG映像ストリームよりタイムスタンプを取得する。そして、CPUは、取得したタイムスタンプを基に再生時間(T1)を取得する(S103)。
CPUは、取得した再生時間(T1)をメモリに設定する(S104)。つまり、メモリ上の再生時間の和Tに、取得した再生時間(T1)を加える(T=T+T1)。
メモリに再生時間(T1)を加算した後、CPUは、ストリーム再生時間の和Tが予め設定されている閾値を越えたか否かを判定する(S105)。
ストリーム再生時間の和Tが閾値を越えていなければ(S105のNO)、CPUは、処理をS102へ戻し、次のストリームデータを受け取り、上記処理を繰り返す。
また、ストリーム再生時間の和Tが閾値を越えると(S105のYES)、CPUは、受け取ったMPEG映像ストリームをその単位でバッファ109へ転送する(S106)。
すなわち、この第1動作例では、バッファ転送部108が、バッファ109へのデータの転送を、一定の再生時間単位で転送することでバッファ109より一定時間間隔でデータがMPEGデコーダ110に転送されるので、映像の再生が一時停止する等の原因となるバッファ109におけるアンダーフローの発生を防止することができる。
図4では、時刻t1から時刻t2の間でも、予め設定された閾値で決められた再生時間の単位で一回のデータがバッファ転送部108よりバッファ109へ転送されることになり、映像停止等の問題は起こらないことになる。
次に、図5、図6を参照してMPEG映像ストリームのGOP(Group of Pictures)を用いる第2動作例について説明する。
この第2動作例の場合、バッファ転送部108では、図5に示すように、まず、CPUがGOP数の和Gに0を代入、つまりメモリにG=0を設定する(S201)。
そして、ネットワークIF107により受信されたMPEG映像ストリームがバッファ転送部108に送られてくると、CPUは、MPEG映像ストリームを受け取り(S202)、メモリに展開して、MPEG映像ストリームよりGOPヘッダを検出し、検出したGOPヘッダの数(G1)をカウント(計数)する(S203)。
CPUは、カウントしたGOPヘッダの数(G1)をメモリに設定する(S204)。つまり、メモリ上のGOP数の和Gに、カウントしたGOP数(G1)を加える(G=G+G1)。
メモリにGOP数(G1)を加算した後、CPUは、GOP数の和Gが予め設定されている閾値を越えたか否かを判定する(S205)。
GOP数の和Gが閾値を越えていなければ(S205のNO)、CPUは、処理をS102へ戻し、次のストリームデータを受け取り、上記処理を繰り返す。
一方、GOP数の和Gが閾値を越えると(S205のYES)、CPUは、受け取ったMPEG映像ストリームをその単位でバッファ109へ転送する(S206)。
すなわち、この第2動作例では、バッファ転送部108が、バッファ109へのデータの転送を、一定のGOP数の単位で転送することでバッファ109より一定時間間隔でデータがMPEGデコーダ110に転送されるので、アンダーフローの発生を防止することができる。
GOPは、NTSCでは一般に約0.5秒の映像データを含んでいるため、バッファ転送部108が1GOP単位でデータをバッファ109に転送する場合、約0.5秒ごとにデータが転送されることになる。
図6では、時刻t1から時刻t2の間にGOP2からGOP5の4つのGOPが存在するため、バッファ転送部108は、一回データを(t2-t1)/4単位にバッファ109に転送することになり、映像停止等の問題は起こらないことになる。
映像データが、例えばDVDビデオ等の場合にはGOPの先頭には必ずシーケンスヘッダが存在するため、GOP境界の取得は、一般にMPEGストリームのタイムスタンプ情報を取得するより容易である。
次に、図7を参照してMPEG映像ストリームの表示フレームを用いる第3動作例について説明する。
この第3動作例の場合、バッファ転送部108では、図7に示すように、まず、CPUが表示フレーム数の和Fに0を代入、つまりメモリにF=0を設定する(S301)。
そして、ネットワークIF107により受信されたMPEG映像ストリームがバッファ転送部108に送られてくると、CPUは、MPEG映像ストリームを受け取り(S302)、メモリに展開して、MPEG映像ストリームよりフレームの境界を検出し、検出したフレームの数(F1)をカウント(計数)する(S303)。
CPUは、カウントした表示フレーム数(F1)をメモリに設定する(S304)。つまり、メモリ上の表示フレーム数の和Fに、カウントしたフレーム数(F1)を加える(F=F+F1)。
メモリに表示フレーム数(F1)を加算した後、CPUは、表示フレーム数の和Fが予め設定されている閾値を越えたか否かを判定する(S305)。
表示フレーム数の和Fが閾値を越えていなければ(S305のNO)、CPUは、処理をS102へ戻し、次のストリームデータを受け取り、上記処理を繰り返す。
一方、表示フレーム数の和Fが閾値を越えると(S305のYES)、CPUは、受け取ったMPEG映像ストリームをその単位でバッファ109へ転送する(S306)。
すなわち、この第3動作例では、バッファ転送部108が、バッファ109へのデータの転送を、一定の表示フレーム数の単位で転送することでバッファ109より一定時間間隔でデータがMPEGデコーダ110に転送されるので、アンダーフローの発生を防止することができる。
NTSCの場合、1秒間に約30フレームの画面が表示されるため、例えばバッファ転送部108が15フレーム単位でデータをバッファ109に転送するものとすると、約0.5秒単位でデータがバッファ109に転送されることになる。フレーム数の取得は、一般にGOP境界の取得より処理が複雑になるが、映像ストリームがGOP構成をとらない場合にも対応可能となる。
このようにこの第1実施形態のネットワーク型映像送受信システムによれば、バッファ転送部108がバッファ109へのデータの転送を、ある一定の再生時間単位、ある一定のGOP数単位、ある一定のフレーム数単位で転送することで、バッファ109からはデータが一定時間間隔でMPEGデコーダ110に転送されるようになり、VBRの場合にバッファ109へのデータの転送間隔が開くことにより生じた映像の一時停止等の不具合を解消することができる。
次に、図8を参照して本発明に係る第2実施形態のネットワーク型映像送受信システムを説明する。なお上記第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
図8に示すように、この第2実施形態のネットワーク型映像送受信システムのネットワーク型映像送信装置101は、チューナ102、AV入力端子103を備えたMPEGエンコーダ104、転送制御部111、ネットワークインタフェース105(以下ネットワークIF105と称す)などを有しており、例えば無線LAN、有線LAN等のネットワーク100を介してMPEG映像ストリームをネットワーク型映像受信装置107へ送信する。
MPEGエンコーダ104は、チューナ102より受信された放送またはAV入力端子103より入力された映像信号をMPEGエンコードし、転送制御部111に転送する。
転送制御部111は、MPEGエンコーダ104より転送されたデータを、一定表示時間単位、一定GOP数単位または一定フレーム数単位でネットワークIF105へ転送する。ネットワークIF105は、転送制御部111から転送されてきたデータの単位でMPEG映像ストリームをネットワーク100へ送信する。
ネットワーク型映像受信装置106では、ネットワークIF107により送信されたMPEG映像ストリームを、ネットワークIF107により受信し、受信データ単位でバッファ転送部108に転送する。バッファ転送部108は、転送されてきたデータの単位でそのままバッファ109へ転送する。MPEGデコーダ110は、バッファ109のMPEG映像ストリームをMPEGデコードしてアナログ映像として出力する。
なお、送信側で、MPEG映像ストリームを時間単位で送信するので、受信側のバッファ転送部108は、既存のものを用いても良く、また、上記第1実施形態のものを用いても良い。
このようにこの第2実施形態のネットワーク型映像送受信システムによれば、ネットワーク型映像送信装置101が、一定表示時間単位、一定GOP数単位、一定フレーム数単位のいずれかの単位でMPEG映像ストリームデータを送信し、ネットワーク型映像受信装置106は、受信したデータの単位を保ったままバッファ109にデータを転送することで、映像データのバッファ109への転送間隔が開くことによる映像停止等の問題を解決でき、これにより、視聴者は、途切れることなく再生される映像を視聴できる。
このように送信側に、データ転送のタイミングをとる転送制御部111を配置することで、ネットワーク100上で転送制御による遅延が生じる可能性はあるものの送信側でストリームを生成するので、ネットワーク型映像送信装置101が主導権を握りMPEG映像ストリームを所望の再生時間間隔に区切って送信することができる。
本発明に係る第1実施形態のネットワーク型映像送受信システムの構成を示す図。 送信データをVBRでエンコードした場合のビットレートと時間の関係を示す図。 MPEG映像ストリームのタイムスタンプを用いる第1動作例を示すフローチャート。 図3の第1動作例を説明するための図。 MPEG映像ストリームのGOPを用いる第2動作例を示すフローチャート。 図5の第2動作例を説明するための図。 MPEG映像ストリームのフレーム数を用いる第3動作例を示すフローチャート。 本発明に係る第2実施形態のネットワーク型映像送受信システムの構成を示す図。
符号の説明
100…ネットワーク、101…ネットワーク型映像送信装置、102…チューナ、103…AV入力端子、104…エンコーダ、105…ネットワークインタフェース、106…ネットワーク型映像受信装置、107…ネットワーク型映像受信装置、108…バッファ転送部、109…バッアァ、110…デコーダ、111…転送制御部、105…送信側のネットワークIF、107…受信側のネットワークIF。

Claims (5)

  1. ネットワークに接続されたネットワーク型映像受信装置において、
    前記ネットワークよりMPEG映像ストリームを受信する受信手段と、
    MPEG映像ストリームをバッファリングする所定容量のバッファと、
    前記受信手段により受信されたMPEG映像ストリームより生成した所定の再生時間の単位で前記バッファへ転送するバッファ転送部と、
    前記バッファにバッファリングされたMPEG映像ストリームを元の映像信号にデコードして再生するMPEGデコーダと
    を具備したことを特徴とするネットワーク型映像受信装置。
  2. 請求項1記載のネットワーク型映像受信装置において、
    前記バッファ転送部は、
    前記MPEG映像ストリームのタイムスタンプ情報から再生時間を生成する手段を具備したことを特徴とするネットワーク型映像受信装置。
  3. 請求項1記載のネットワーク型映像受信装置において、
    前記バッファ転送部は、
    前記MPEG映像ストリームのGOP(Group of Pictures)数から再生時間を生成する手段を具備したことを特徴とするネットワーク型映像受信装置。
  4. 前記バッファ転送部は、
    前記MPEG映像ストリームの表示フレーム数から再生時間を生成する手段を具備したことを特徴とするネットワーク型映像受信装置。
  5. 映像信号をMPEG映像ストリームに変換してネットワークへ送信するネットワーク型映像送信装置において、
    送信対象の映像信号をエンコードしてMPEG映像ストリームを生成するエンコード手段と、
    前記エンコード手段によりエンコードされたMPEG映像ストリームを所定の再生時間の単位で前記ネットワークへ送信する送信手段と
    を具備したことを特徴とするネットワーク型映像送信装置。
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