JP2006166424A - オーディオ／ビデオ・ストリーミング・システム - Google Patents

Abstract

【課題】低レベル・プロトコルを利用して、非経路指定可能ネットワークにおけるコンテンツ配信を加速するためのシステムを提供する。
【解決手段】システムには、多重化プログラム・トランスポート・ストリーム（例えば、ＭＰＥＧ−２フォーマットによる）を受信して、トランスポート・ストリームからデータ・プログラム・ストリームを抽出するためのトランスポート・ストリーム・プロセッサが含まれている。データ・プログラム・ストリームには、第２のフォーマットによる（例えば、ＭＰＥＧ−４フォーマットによる）オーディオ／ビデオ・コンテンツが含まれている。パケット・ゼネレータが、インターネット・プロトコル（ＩＰ）・ベースのローカル・エリア・ネットワークを介した配信に備えて、データ・プログラム・ストリームのコンテンツをパケット化する。サービス品質管理のようなその他の機能も提供される。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般に、オーディオ／ビデオ・ビットストリームの配信に関するものであり、とりわけ、ユーザが選択可能なコンテンツに関するディジタル・ビデオ・ビットストリームを解析し、解析したコンテンツを含むパケット構造を生成することに関するものである。

オーディオ／ビデオ・ディスプレイのようなコンシューマ用装置に対して、ディジタル・ビデオ・ビットストリームを配信するための典型的なフレームワークにおいて、コンシューマ用装置は、正確に等時間間隔でデータを表示することを確実にするため、ビットストリームをバッファーに格納（バッファリング）する。しかし、こうしたバッファリングに関する問題の１つは、組み込み型装置（例えば、セット・トップ・ボックスまたはテレビジョン）には、一般に、データのバッファリングに必要なメモリまたは処理リソースが欠けているという点である。この問題は、とりわけ、組み込み型装置に多重化ビットストリームが同時に提示される場合に顕著になる。多重化ビットストリームは、ピクチャ・イン・ピクチャ、ディジタル・ビデオ録画等のような機能をサポートするのに必要になる可能性がある。

さらに、従来のディジタル・ビデオ・ストリーミング・システムでは、経路指定可能なネットワークにおける終端間の配信システムを管理するために、リアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）のようなアプリケーション・レベル・プロトコルを使用している。アプリケーション・レベル・プロトコルを利用するには、コンシューマまたはクライアント装置が、対応するプロトコル・スタックを含んでいる必要があり、これによって、組み込み型解決法のコスト及び複雑性が増すことになる。

本発明の目的は、低レベル・プロトコルを利用して、経路指定不可能（ルータを利用しない）ネットワークにおけるコンテンツ配信を加速するストリーミング・システムを提供することにある。

態様の１つにおいて、ストリーム・プロセッサには、トランスポート・ストリーム・プロセッサ、パケット・ゼネレータ、及び、ネットワーク・コントローラが含まれている。トランスポート・ストリーム・プロセッサは、ディジタル・ビデオ・ビットストリームを受信して、ディジタル・ビデオ・ビットストリームにフィルタ処理（フィルタリング）を施す。パケット・ゼネレータは、トランスポート・ストリーム・プロセッサと動作可能に連結されており、フィルタ処理されたディジタル・ビデオ・ビットストリームからパケット化ストリームを生成する。ネットワーク・コントローラは、パケット・ゼネレータと動作可能に連結されており、パケット化ストリームをローカル・エリア・ネットワークに供給する。

もう１つの態様において、ストリーム・プロセッサには、ディジタル・ビデオ・ビットストリームを受信して、ディジタル・ビデオ・ビットストリームにフィルタ処理を施す手段と、フィルタ処理が施されたディジタル・ビデオ・ビットストリームからパケット化ストリームを生成する手段と、パケット化ストリームをローカル・エリア・ネットワークに供給する手段が含まれている。

もう１つの態様において、ディジタル・ビデオ・ビットストリームを処理する方法には、トランスポート・ビットストリームを受信するステップが含まれている。この方法には、さらに、所定のプログラム識別子によってトランスポート・ビットストリームにフィルタ処理を施し、ビデオ・ビットストリームを生じさせるステップと、少なくとも１つのユーザ定義プログラム識別子によってビットストリームにフィルタ処理を施し、フィルタ処理が施されたビットストリームを生じさせるステップが含まれている。次に、フィルタ処理が施されたビットストリームをパケット化して、パケット化ストリームが生成される。

もう１つの実施態様において、パケット化ストリームの使用する方法には、ローカル・エリア・ネットワーク・インターフェイスから、第１のディジタル・ビデオ・プログラム・ストリームに対応する第１のデータ部分、及び、第２のディジタル・ビデオ・プログラム・ストリームに対応する第２のデータ部分を含むパケット化ストリームを受信するステップと、パケット化ストリームを第１のデータ部分と第２のデータ部分に解析するステップが含まれている。第１のデータ部分は、第１のデコーダに供給され、第２のデータ部分は、第２のデコーダに供給される。

本発明のさらなる特徴、その性質、及び、さまざまな利点については、添付の図面及び下記の詳細な説明からより明らかになるであろう。

添付の図面には、本発明のいくつかの実施態様が図示されており、詳細な説明と共に、本発明の原理を明らかにする働きをする。

次に、本発明のいくつかの実施の形態が示された添付の図に関連して、本発明のより詳細な説明を行うことにする。本発明は、多種多様な形態で実施することが可能であり、本明細書に記載の実施態様に限定されるものと解釈すべきではない。すなわち、これらの実施の形態は、本開示があらゆる点で詳細であるように、また、本開示によって、本発明が当該技術者に対して十分に伝えられるように提示されている。機能的な構成要素は、別個の機能ブロックで図示することが可能であるが、当該技術者には明らかなように、本明細書に解説の機能は、本明細書に詳細に図示される機能ブロックより多いか、または、少ない機能ブロックで実施することが可能である。

Ａ．システム概要
図１には、本発明の実施の形態のシステムが示されている。図示される実施の形態には、受信器１０５、ストリーム・プロセッサ１１５、及び、加入者宅内機器（ＣＰＥ）１２５が含まれている。受信器１０５は、広域ネットワーク１０２を介してコンテンツを受信する。広域ネットワーク１０２は、衛星または地上波放送網、有線テレビ放送網、または、データ網のような、ディジタル・ビデオの転送に適した任意のネットワークに相当する。

受信器１０５は、通信経路１０７（例えば、非同期直列インターフェイス）を介してストリーム・プロセッサ１１５にディジタル・ビデオ・ビットストリームを供給する。ある実施の形態では、受信器１０５は、複数のプログラムを含むＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリームをストリーム・プロセッサ１１５に供給する。すなわち、受信器１０５は、従来のＭＰＥＧ−２マルチ・プログラム・トランスポート・ストリーム（ＭＰＴＳ）をストリーム・プロセッサ１１５に供給する。ＭＰＴＳ内のプログラムの１つ以上には、任意データとして転送されるビデオ・コンテンツが含まれている。ある実施の形態では、ビデオ・コンテンツは、１つ以上のＭＰＥＧ−４圧縮ディジタル・ビデオ・ストリームに相当する。

ストリーム・プロセッサ１１５は、ＭＴＰＳを受信し、ビットストリームにフィルタリングを施す。フィルタリングは、ユーザ定義されるか、または、ユーザ構成可能である。すなわち、ＣＰＥ１２５のユーザは、フィルタリングが施される、１つ以上のプログラム・ストリームを選択することが可能である。ストリーム・プロセッサ１１５は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）１１７を介してＣＰＥ１２５からコマンドを受信する。ストリーム・プロセッサ１１５は、次に、選択されたストリームを抽出するか、または、フィルタリングを施し、ＬＡＮ１１７による転送に備えて、そのストリームをパケット化する。ある実施の形態では、ローカル・エリア・ネットワークは、イーサネット・ベースのＬＡＮである。当該技術者には明らかなように、ＬＡＮ１１７は、ケーブル無線周波数（ＲＦ）データ網を含む、他のネットワーク・タイプまたはトポロジでも良い。ストリーム・プロセッサ１１５は、ＣＰＥ１２５がストリームを復号するために全プロトコル・スタックを含む必要がないように、選択されたストリームをパケット化する。さらに後述するように、ストリーム・プロセッサ１１５は、ヘッダ情報のほとんどないイーサネット・フレームに１つ以上のプログラム・ストリームを組み込む。この構造の利点は、ＣＰＥ１２５が、複数のネットワーク・スタック・レイヤーにわたってイーサネット・フレーム・ペイロードの処理を行う必要がないという点である。ある実施の形態では、イーサネット・フレーム・ペイロードを、バッファリングまたはオーバヘッドをほとんど伴わずに、レイヤー２でＣＰＥ１２５によって処理することが可能である。当該技術者には明らかなように、選択されたストリームは、表示、記憶等のため、ビデオ・デコーダ・ハードウェア／ソフトウェアに直接供給することが可能である。

ＣＰＥ１２５は、テレビジョン・モニタのようなディスプレイ装置とすることが可能である。図示された実施の形態において、ＣＰＥ１２５には、ＬＡＮ１１７と連結するための従来のネットワーク・インターフェイス（例えば、イーサネット・インターフェイス）が含まれている。

Ｂ・ストリーム処理
図２には、ストリーム・プロセッサ１１５がさらに詳細に示されている。図示される実施の形態には、トランスポート・ストリーム（ＴＳ）・プロセッサ２０５、パケット・ゼネレータ２１０、ネットワーク・コントローラ２１５、バッファ管理モジュール２２０、メモリ２２５、サービス品質（ＱＯＳ）・モジュール２３０、及び、レジスタ２４０が含まれている。

ＴＳプロセッサ２０５は、通信経路１０７からビットストリームを受信し、１つ以上のプログラム識別子（ＰＩＤ）によってビットストリームにフィルタリングを施す。ＰＩＤは、従来の技術であり、ＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリームにおいて、トランスポート・ストリームにおいて多重化されている複数のプログラムを識別するものである。ある実施の形態では、１つ以上のプログラムが、ＭＰＥＧ−４コンテンツを含むデータ・プログラムである。すなわち、ＭＰＥＧ−２ペイロードには、従来のＭＰＥＧ−４コンテンツがカプセル化されている。ＭＰＥＧ−４コンテンツは、埋め込み／セグメント化（すなわち、単一のＭＰＥＧ−４パケットを複数のＭＰＥＧ−２ペイロードに分割すること）を行うかまたは行うことなく、ＭＰＥＧ−２ペイロード内に納まるように構成することが可能である。

ＴＳプロセッサ２０５は、フィルタリングを施したディジタル・ビデオ・ビットストリームを出力としてパケット・ゼネレータ２１０に供給する。パケット・ゼネレータ２１０は、１つ以上のストリ−ムをパケット化して、パケット化ストリームを生成する。パケット化ストリームには、ＬＡＮでの転送に適したヘッダを含むことが可能である。通常、パケット化ストリームには、複数のローカルＣＰＥ装置がコンテンツを使用し、ストリーム・プロセッサ１１５に制御コマンドを伝えることを可能にする、経路指定不可能な（ルータに対応しない）送信元／宛先アドレス（すなわち、プライベート・アドレス）が含まれている。

ネットワーク・コントローラ２１５は、イーサネット・インターフェイスのような従来のネットワーク・インターフェイスに相当する。図示される実施の形態の場合、ネットワーク・コントローラ２１５は、ＬＡＮ１１７にパケット化ストリームを供給し、バッファ管理モジュール２２０、メモリ２２５、及び、ＱＯＳモジュール２３０と連係動作して、パケット化ストリームの等時間間隔の配信を保証する。例えば、ＱＯＳモジュール２３０は、レイヤー２のサービス品質機能を実施して、十分な帯域幅割り当て、及び、ＣＰＥ１２５へのパケット到着を確実にする。ＣＰＥ１２５は、一般に、届いたビデオ・コンテンツをバッファリングするためのメモリが欠けているので、メモリ２２５を利用して、ＣＰＥ１２５へ送信する前に、パケットをバッファリングすることが可能である。

レジスタ２４０には、所定の構成情報並びにユーザ定義の構成情報が納められている。レジスタ２４０は、他の機能的構成要素と構成情報を伝達する。例えば、ＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリーム内で転送されるＭＰＥＧ−４コンテンツのＰＩＤは、システム構成設定によってあらかじめ決めておくことが可能である。一方、ＭＰＥＧ−４コンテンツのＰＩＤは、ユーザがさまざまな方法で定義することも可能である。例えば、ＣＰＥ１２５は、レジスタ２４０にＰＩＤ選択情報を伝えて、プログラム・ストリームを変更させる（例えば、チャネルを変更させる）ことが可能である。

図３には、本発明の実施の形態のトランスポート・ストリーム・プロセッサが示されている。図示される実施の形態には、ＭＰＥＧプロセッサ３０５、第１のプログラム識別子（ＰＩＤ）フィルタ３１０、及び、第２のＰＩＤフィルタ３１５が含まれている。ＭＰＥＧプロセッサ３０５、及び、第１及び第２のＰＩＤフィルタ３１０、３１５は、それぞれ、レジスタ２４０によって供給される制御信号と通信可能に連結されている。ＭＰＥＧプロセッサ３０５は、ＭＰＴＳビットストリームを受信し、ビットストリームを１つ以上のパケット化要素ストリームに復号する。パケット化要素ストリームは、次に、ＭＰＴＳを分離する第１のＰＩＤフィルタ３１０によって処理される。第１のＰＩＤフィルタは、ＭＰＥＧ−４コンテンツを伝送するプログラム・チャネルのデータを抽出する。残りのプログラム・ストリームは、ＭＰＥＧ出力に送られる。第２のＰＩＤフィルタ３１５は、ユーザ定義のＰＩＤ情報に基づいてＭＰＥＧ−４コンテンツを解析し、解析したコンテンツを出力として送り出す。

Ｃ．パケット構造
図４には、本発明の実施の形態に用いられる典型的なパケット構造が示されている。図中に、ＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリーム・パケット４０５が示されている。ＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリーム・パケット４０５には、ＭＰＥＧ−２ヘッダ４１０と、インターネット・プロトコル（ＩＰ）・データ・ペイロード４１５が含まれている。ＭＰＥＧ−２ヘッダ４１０は、さらに、ＰＩＤ４１７のようなフィールドに分割することが可能である。ＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリーム・パケット４０５のＩＰデータ・ペイロード４１５部分には、１つ以上のＭＰＥＧ−４パケット４２０、４３０が含まれている。

図において、第１のＭＰＥＧ−４パケット４２０は、第１のプログラムからのオーディオ／ビデオ・コンテンツに相当し、第２のＭＰＥＧ−４パケット４３０は、第２のプログラムからのオーディオ／ビデオ・コンテンツに相当する。ＭＰＥＧ−４パケットも、ヘッダ情をも含んでいる。ヘッダ情報は、ＰＩＤ４２２、４３２のようなフィールドに分割することが可能である。ＭＰＥＧ−４パケット・ペイロード部分４２４、４３４は、ＣＰＥ１２５への転送に備えて、ＩＰパケットに配列される。

ＩＰパケットには、通常、ローカル・エリア・ネットワーク外において経路指定不可能なイーサネット／ＩＰヘッダ４４０が含まれている。ＩＰパケットには、ディスプレイ装置のような１つ以上のＣＰＥ装置に転送されるデータ・ペイロードとして、ＭＰＥＧ−４パケット・ペイロード部分４２４、４３４も含まれている。

Ｄ．方法
図５には、本発明の実施の形態のディジタル・ビデオ・ビットストリームを処理する方法が示されている。図示される実施の形態は、第１のＰＩＤを有するデータについて、ビットストリームにフィルタリングを施すステップ（５０５）から開始される。第１のＰＩＤは、ＭＰＥＧ−４または別のフォーマットによる他のオーディオ／ビデオ・コンテンツを含むデータ・トランスポート・プログラムのＰＩＤに相当する。次に、１つ以上のユーザ定義ＰＩＤ５１２を有するデータについて、ビットストリームにフィルタリングを施して（５１０）、ＭＰＥＧ−４コンテンツ・ストリームが生成される。ＭＰＥＧ−４コンテンツ・ストリームは、パケット化され（５１５）、ローカル・エリア・ネットワークを介して１つ以上のＣＰＥ装置に配信される。パケット化ストリームには、従来の「ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ ｓｅｒｖｉｃｅ」（ＤｉｆｆＳｅｒｖ）を利用したパケット優先のような、サービス品質機能を含むことが可能である。

オーディオ／ビデオ・ストリーミング・システムの実施の形態について説明してきたが（例証を意図したものであって、限定するものではない）、以上の教示に鑑みて、当該技術者であれば、修正及び変更を加えることが可能であるという点に留意されたい。従って、言うまでもなく、開示の本発明の特定の実施の形態において加えられる変更は、付属の請求項及び同等物によって規定される本発明の範囲及び精神に含まれる。

本発明の実施態様の１つによるシステム図である。 本発明の実施態様の１つによるストリーム・プロセッサを例示した図である。 本発明の実施態様の１つによるトランスポート・ストリーム・プロセッサを示した図である。 本発明の実施態様の１つに用いられる典型的なパケット構造を例示した図である。 本発明の実施態様の１つによるディジタル・ビデオ・ビットストリームを処理するための方法を示した図である。

符号の説明

１０２ 広域ネットワーク
１０５ 受信器
１０７ 通信経路
１１５ ストリーム・プロセッサ
１１７ ローカル・エリア・ネットワーク
１２５ 加入者宅内機器
２０５ TSプロセッサ
２１０ パケット・ゼネレータ
２１５ ネットワーク・コントローラ
２２０ バッファ管理モジュール
２２５ メモリ
２３０ ＱＯＳモジュール
２４０ レジスタ
３０５ ＭＰＥＧプロセッサ
３１０ 第１のＰＩＤフィルタ
３１５ 第２のＰＩＤフィルタ
４０５ ＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリーム・パケット
４１０ ＭＰＥＧ−２ヘッダ
４１５ ＩＰデータ・ペイロード
４１７ ＰＩＤ
４２０ ＭＰＥＧ−４パケット
４２２ ＰＩＤ
４２４ ＭＰＥＧ−４パケット・ペイロード部分
４３０ ＭＰＥＧ−４パケット
４３２ ＰＩＤ
４３４ ＭＰＥＧ−４パケット・ペイロード部分
４４０ イーサネット／ＩＰヘッダ

Claims (19)

1. ディジタル・ビデオ・ビットストリームを受信して、前記ディジタル・ビデオ・ビットストリームにフィルタリングを行うトランスポート・ストリーム・プロセッサと、
   前記トランスポート・ストリーム・プロセッサと動作可能に連結されて、前記フィルタリングがされたディジタル・ビデオ・ビットストリームからパケット化ストリームを生成するパケット・ゼネレータと、
   前記パケット・ゼネレータと動作可能に連結されて、ローカル・エリア・ネットワークに前記パケット化ストリームを供給するネットワーク・コントローラと、を備えるストリーム・プロセッサ。
2. 前記パケット・ゼネレータが、前記ディジタル・ビデオ・ビットストリームのパケットのデータ・ペイロード部分からＭＰＥＧ−４コンテンツを抽出する請求項１に記載のストリーム・プロセッサ。
3. 前記トランスポート・ストリーム・プロセッサが、前記ディジタル・ビデオ・ビットストリームから第１のデータ・ペイロードを解析する第１のプログラム識別子フィルタを備える請求項１に記載のストリーム・プロセッサ。
4. 前記トランスポート・ストリーム・プロセッサが、前記第１のデータ・ペイロードから第２のデータ・ペイロードを解析する第２のプログラム識別子フィルタを備える請求項３に記載のストリーム・プロセッサ。
5. 前記第１のデータ・ペイロードに、第１のプログラムに関連したディジタル・ビデオが含まれることと、前記第２のデータ・ペイロードに、第２のプログラムに関連したディジタル・ビデオが含まれる請求項４に記載のストリーム・プロセッサ。
6. 前記ディジタル・ビデオ・ビットストリームにＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリームが含まれる請求項１に記載のストリーム・プロセッサ。
7. 前記パケット化ストリームに、イーサネット・ヘッダ及びＭＰＥＧ−４コンテンツが含まれる請求項１に記載のストリーム・プロセッサ。
8. 前記パケット化ストリームに、少なくとも第１のプログラム及び第２のプログラムに関連したディジタル・ビデオが含まれることを特徴とする、請求項７に記載のストリーム・プロセッサ。
9. 前記ネットワーク・コントローラと動作可能に連結されて、帯域幅及びジッターの管理の少なくとも一方を供給するサービス品質モジュールを備える請求項１に記載のストリーム・プロセッサ。
10. ディジタル・ビデオ・ビットストリームを受信して、前記ディジタル・ビデオ・ビットストリームにフィルタリングを行う手段と、
    前記フィルタリングがされたディジタル・ビデオ・ビットストリームからパケット化ストリームを生成する手段と、
    前記パケット化ストリームをローカル・エリア・ネットワークに供給する手段と、を備えるストリーム・プロセッサ。
11. ディジタル・ビデオ・ビットストリームを処理する方法であって、
    トランスポート・ビットストリームを受信するステップと、
    所定のプログラム識別子によって前記トランスポート・ビットストリームにフィルタリングを行い、ビデオ・ビットストリームを生成するステップと、
    少なくとも１つのユーザ定義プログラム識別子によって前記ビデオ・ビットストリームにフィルタリングを行い、フィルタリングがされたビットストリームを生成するステップと、
    前記フィルタリングがされたビットストリームをパケット化して、パケット化ストリームを生成するステップと、を有する処理方法。
12. 前記パケット化ストリームにヘッダ情報を挿入するステップと、
    前記パケット化ストリームをローカル・エリア・ネットワークに供給するステップと、を有する請求項１１に記載の処理方法。
13. 前記トランスポート・ビットストリームにＭＰＥＧ−２ディジタル・ビデオ・ビットストリームが含まれる請求項１１に記載の処理方法。
14. 前記所定のプログラム識別子が、データ・ペイロード・ストリームに相当する請求項１１に記載の方法。
15. 前記少なくとも１つのユーザ定義プログラム識別子が、少なくとも１つのＭＰＥＧ−４コンテンツ・ストリームに相当する請求項１１に記載の方法。
16. ヘッダ情報を含むパケット化ストリームを処理する方法であって、
    ローカル・エリア・ネットワークから、第１のディジタル・ビデオ・プログラム・ストリームに対応する第１のデータ部分、及び、第２のディジタル・ビデオ・プログラム・ストリームに対応する第２のデータ部分を含む前記パケット化ストリームを受信するステップと、
    前記パケット化ストリームを第１及び第２のデータ部分に解析するステップと、
    前記第１のデータ部分を第１のデコーダに供給するステップと、
    前記第２のデータ部分を第２のデコーダに供給するステップと、を有する処理方法。
17. 前記第１及び第２のデータ部分は、それぞれ、サイズが７４６オクテットである請求項１６に記載の処理方法。
18. 前記第１及び第２のデコーダの少なくとも一方によって、ディスプレイ装置に、対応するビデオ・プログラム・ストリームが供給される請求項１６に記載の処理方法。
19. 前記第１及び第２のデコーダの少なくとも一方によって、記憶装置に、対応するビデオ・プログラム・ストリームが供給される請求項１６に記載の処理方法。

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