JP2006513607A - ジョイントビットレート制御 - Google Patents

Abstract

家庭内オーディオビジュアル配信システムのゲートウェイ１５が、第１から第３のエンコーダまたはトランスコーダ２０−２２を含んでおり、それら第１から第３のエンコーダまたはトランスコーダ２０−２２の各々が、それぞれのバッファ２３−２５と対応付けられている。エンコーダまたはトランスコーダとバッファとの各々の組合せは、異なる入力チャネルからの信号を処理する。バッファからのデータ信号は、ＥＤＦスケジューラ２６によって、送信装置１７を介した無線リンク上での送信のためにスケジューリングされる。ジョイントビットレートコントローラ２７は、エンコーダまたはトランスコーダが、バッファ２３−２５内に記憶された送信待ち状態のデータの量に依存するビットレート、とりわけそのデータの量と目標量との差に依存するビットレートを採用するように、それらエンコーダまたはトランスコーダを制御するよう設計されている。エンコーダまたはトランスコーダの出力ビットレートは、符号化されているコンテンツの複雑度にも依存する。チャネル変更のイベントまたは起動のイベントの後、スケジューラ２６は、適切なチャネルについてのデータを、その他のチャネルについてのデータに優先させて送信するように制御される。

Description

本発明は、オーディオビジュアルコンテンツの送信システム、およびその制御に用いる方法に関するものである。

家庭用オーディオビジュアル（ＡＶ）コンテンツ配信システムに関しては、様々な提案がある。ある家庭の随所に配された複数のディスプレイに無線リンクで接続された、中央ゲートウェイを有するシステムにより、設置およびコスト上の利点が実現されることが認められている。しかしながら、無線リンクを設けることは、多くの技術的課題をもたらしており、本発明は、それらの課題のいくつかに取り組もうとするものである。

ジョイントビットレート制御に関する背景情報は、アイントホーベンにあるフィリップス・リサーチ・ラボラトリーズのＧ．Ｊ．Ｋｅｅｓｍａｎによる「Ｍｕｌｔｉ−ｐｒｏｇｒａｍ ｖｉｄｅｏ ｄａｔａ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ（マルチプログラム・ビデオデータ圧縮）」、デルフト工科大学学位論文−ＩＳＢＮ ９０−７４４４５−２０−９より得ることができる。

本発明の第１の側面によれば、合計のチャネルレートが予測できない、少なくとも２つのチャネルを介してオーディオビジュアルコンテンツを配信する装置であって、各チャネルごとのコーダおよびデータバッファと、バッファからのデータの送信を制御し、正しく受信されていないと推定されるデータの再送信を規定するように設計された送信コントローラと、各コーダが、データ生成レートおよびデータ送信レートに少なくとも部分的に依存するレートでデータを供給するように、各コーダを制御するよう設計されたジョイントビットレートコントローラとを含む装置が提供される。

各コーダは、そのコーダが処理するように設計された信号の特性に応じて、エンコーダであってもよいし、トランスコーダであってもよい。データ生成レートおよびデータ送信レートの好ましい関数は、送信待ち状態のデータの量の関数として働く関数である。送信待ち状態のデータの量は、直接計測されてもよいし、データ送信レートやデータ生成レートといったような、他の計測されたパラメータから推定されてもよい。

これにより、動作環境に応じて動作パラメータを自動修正する、フレキシブルなシステムを提供することが可能となる。本発明の装置はまた、バッファリング遅延の効率的な利用法を提供する。このバッファリング遅延の効率的な利用法は、実施形態においては、バッファ条件に適合するように符号化の品質を調整するものである。このことは、各チャネル上の信号により、実質的に均一な画像品質が実現されることを可能とし、さらなるチャネルのサポートも可能とする。

コーダが、送信待ち状態のデータの量と目標量との差（好ましくは、その差と制御パラメータとの積）に部分的に依存するレートでデータを供給するように、コーダを制御することにより、良好な信頼性を得ることができる。

上記のジョイントビットレートコントローラは、好ましくは、各コーダの制御入力部に、使用される符号化の品質を直接決定する制御信号を適用するように設計される。しかしながら、それに代えて、上記のジョイントビットレートコントローラは、各コーダの制御入力部に、そのコーダの出力データレートを直接決定する制御信号を適用するように設計されてもよい。

送信コントローラがＥＤＦ（ｅａｒｌｉｅｓｔ ｄｅａｄｌｉｎｅ ｆｉｒｓｔ）スケジューラであれば、良好な結果が得られる。

本発明の第２の側面によれば、合計のチャネルレートが予測できない、少なくとも２つのチャネルを介してオーディオビジュアルコンテンツを配信する方法であって、各チャネルごとにコーダおよびデータバッファを提供する工程と、バッファからのデータの送信を制御し、正しく受信されていないと推定されるデータの再送信を制御する工程と、各コーダが、データ生成レートおよびデータ送信レートに少なくとも部分的に依存するレートでデータを供給するように、各コーダを制御する工程とを含む方法が提供される。

以下、単なる例として、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

図１を参照して、ある家庭１０に、第１から第４のテレビセット１１から１４が与えられており、各セットがそれぞれのリモートコントローラＲＣを有しているとする。セットトップボックス（ＳＴＢ）の形態のゲートウェイ１５が、ビデオ源１６に接続されている。このビデオ源１６は、限定的でないいくつかの例を挙げると、衛星放送用パラボラアンテナ、従来型のアンテナ、ケーブルテレビ源、またはインターネットテレビ源であってもよい。この例では、ゲートウェイ１５は、４つの出力チャネルを有しており、それらのうちの２つは、それぞれの同軸ケーブルにより第１および第４のテレビセットに配線されており、２つは、電波送受信装置１７へと供給されている。第２および第３のテレビセット１２および１３は、それぞれ付随の電波送受信装置１８および１９を有しており、これらの電波送受信装置１８および１９は、それぞれ、電波送受信装置１７を介してゲートウェイ１５と通信するように動作可能なものである。電波送受信装置１８および１９は、処理資源またはその他のハードウェアをあまり多くは含んでいないので、「シンクライアント（ｔｈｉｎ ｃｌｉｅｎｔ）」と呼ぶことができる。その代わり、ハードディスクドライブ、ブロードバンド用モデム、強力なプロセッサ、および相当量の固体メモリが、ゲートウェイ内に付与されており、このゲートウェイが、すべてのプロセッサ集約アプリケーションを実行する。さらなる追加の固定型または携帯型の電波送受信装置（図示せず）が、ゲートウェイ１５のさらなる追加の出力チャネルを受けるように、配されていてもよい。ゲートウェイ１５は、ＳＴＢに代えて、サーバとして構成されていてもよい。

この例は、ビデオ源が、デジタル符号化された信号ではなく、アナログ出力信号を有しているケースに関する例である。

無線チャネルの構成要素が、図２に示されている。ゲートウェイ１５は、直列接続されたそれぞれのエンコーダ２０、２１、２２とバッファ２３、２４、２５とを含む、３つのチャネルを備えている。１つのチャネルに対するオーディオ信号およびビデオ信号は、対応のエンコーダ２０−２２内において別個に符号化され、その後、符号化された信号が一緒にされて多重化される。このことは、各チャネル内に別個のオーディオエンコーダとビデオエンコーダとを設けることによって、達成されてもよい。符号化処理の結果、オーディオビジュアル信号のデジタル圧縮がなされる。

バッファ２３−２５の出力部は、スケジューラ２６の各入力部に接続されており、スケジューラ２６の出力部は、送受信装置１７に接続されている。エンコーダ２０−２２は、ジョイントビットレートコントローラ（ＪＢＲＣ）２７によって制御される。エンコーダ２０−２２は、それぞれ、アナログ入力信号をＭＰＥＧ−２の形式に符号化する。各エンコーダ２０−２２は、量子化ステップサイズの制御入力部を含んでいる。ＪＢＲＣによってその入力部に適用された信号は、量子化ステップサイズを決定し、したがって出力信号における符号化の品質を決定する。そのため、この入力をＱ入力と呼ぶ。出力ビットレートは、コンテンツの複雑度、およびＱ制御入力に依存する。あるいは、品質の制御は、別の制御入力を用いて行われてもよい。

スケジューラ２６は、プレゼンテーションのために送信されるべきデータの送信を、その他のデータの送信よりも優先させる、修正ＥＤＦ（ｅａｒｌｉｅｓｔ ｄｅａｄｌｉｎｅ ｆｉｒｓｔ）アルゴリズムに従って動作する。電波送受信装置１８および１９の各々は、それぞれのバッファ２８、２９とそれぞれのデコーダ３０、３１とを、直列接続で含んでいる。さらなる追加の電波送受信装置３２も同様に、直列接続されたバッファ３３とデコーダとを含んでいる。

電波送受信装置１７は、電波データフレームを単一の周波数でパケット送信するように、動作可能なものである（たとえば、８０２．１１ａを用いて送信する）。各データフレームは、受信装置１８、１９、３２のうちの特定の１つに向けられたものである。受信装置１８、１９、３２は、自己に向けてアドレス指定されていないデータフレームを破棄する。一般的には、データフレームは、それぞれ同一の持続時間を有する。しかしながら、１つのデータフレーム内に含まれるデータビット数は、送信装置１７と、適切な受信装置１８、１９、３２との間の、送信パスの特性に依存する。送信パスがより好適でない特性を有している場合には、その送信パスを介して送信されるデータフレーム内に含まれるデータビットはより少なくなり、その逆もまた同様である。したがって、異なる受信装置１８、１９、３２に対して、異なる最大送信レートが存在するかもしれない。送信装置１７からより遠隔にある受信装置１８、１９、３２では、その受信装置に送信されるフレーム内のより多くのビットがエラー訂正に利用されるので、瞬時ごとに受信することのできるビットはより少なくなる。

受信装置１８、１９、３２において適切に受信されたデータフレームの通知が、対応の受信装置から送信装置１７への低帯域幅のチャネルを用いて行われる。適切に受信されなかったデータフレームの再送信は、任意の適当な手法で行われる。この低帯域幅のチャネルは、ゲートウェイ１５における処理のための、遠隔（リモート）制御信号を担っていてもよい。あるいは、これらの信号は、別個にやりとりされてもよい。チャネルは、無線チャネルであってもよいし、たとえば既に存在する電気供給ケーブルを利用してもよい。

システム内におけるバッファリングの最大量は、メモリの量と、低速再生時において知覚し得る品質の低下を制限したいという欲求とにより、制限される。この実施形態では、１０秒のバッファリング遅延を用いる。１つのチャネルに対するバッファリング遅延は、ゲートウェイ１５内のバッファと、受信装置１８、１９、３２内の対応のバッファとの間で分けられる。

図３は、３つの別個のアナログビデオ源（たとえばテレビのチャネル（チャンネル））について、エンコーダにより生成されたビデオデータに関する送信バッファ状態を示し、それぞれチャネル１、２、および３とラベル付けしたグラフである。この図は、時刻ｔ＝１０におけるバッファ状態を図示している。データの復号が意図されている時刻を、デッドライン時刻と呼ぶことする。横軸には、曲線で表されるデータについてのデッドライン時刻が、ｔ＝２０から、現在テレビ上に表示されているデータに対応するｔ＝１０まで示されている。デッドライン時刻ｔ＝２０に関するデータは、デコーダ２０−２２により新たに復号される。ある特定の時間においてバッファ２３−２５内に存在するデータの量は、累積量として示されている。すなわち、チャネル３の線上のある１点に対して付与された値は、対応のデッドライン時刻を有するデータの合計量を与える。

システムの動的な挙動は、図中の曲線（横軸上のマーカーを含む）が右方へと徐々に進むことを思い描くことにより、理解することができる。丸記号を付した位置において、エンコーダ２０−２２によりデータが生成される。垂直な破線で示された位置において、データがスケジューラ２６により消費される。任意の所与の時刻において、スケジューラ２６は、バッファ２３−２５のうちの１つの前方より、最も早いデッドラインを有するデータを送信するための選択を行う。各チャネルは、同等に扱われる。いくつかのデータは、再送信を伴ってまたは再送信を伴わずに適切な受信装置１８、１９、３２によって認識されるまで、バッファ内においてスケジューラ位置の右方に存する。

図３に示されたシステムは、ある所与の時点において、３つのエンコーダ２０−２２のすべてが同一のデッドライン時刻（すなわちｔ＝２０）を有するデータを生成しているので、定常状態にあると言える。ここで、３つすべてのチャネルに関して、端から端までの遅延の合計が、最大遅延に到達している。この遅延は、１０秒に等しい（ｔ＝１０とｔ＝２０との間の時間差）。ある所与のデッドライン時刻に関して、チャネルについて生成されるデータの量は、ＪＢＲＣ２７によって制御される。これにより、将来における曲線の高さが決定される。

そのような定常状態においては、ＪＢＲＣ２７は、ＬＯＯＳＥモードで動作する。ここで、各エンコーダ２０−２２のＱ入力部には、同一の制御信号が適用され、それにより、各チャネル上で、均一な品質の符号化がなされる。ＬＯＯＳＥモードでは、ＪＢＲＣ２７は、ゲートウェイ１５内の各チャネルについて２０％のバッファ遅延を達成する（残りの８０％は、受信装置１８、１９、３２が担う）ことを目標として、エンコーダ２０−２２の制御を行う。このバッファリング条件は、チャネルの品質低下に対する良好な許容誤差を与える。バッファ遅延が合計１０秒である場合には、ゲートウェイ１５内に２秒分のデータ（合計量の２０％に相当）を記憶することが目標とされる。このことは、
Ｑ_ｎｅｗ＝Ｑ_ｏｌｄ−Ａ（Ｄ_ｂｕｆｆ−Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}） 式（１）
との式（１）に従って、Ｑ制御入力を毎秒１回更新することによって実現される。ここで、Ｑ_ｎｅｗは次のＱの値であり、Ｑ_ｏｌｄは現在の値であり、Ｄ_ｂｕｆｆはゲートウェイバッファ２３−２５内にあるデータの合計量（単位：秒）であり、Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}は目標のバッファ充足度（単位：秒）である。Ａは、制御パラメータである。Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}は、ゲートウェイにおける目標のバッファ充足度に、アクティブなチャネルの数を掛け合わせた値として計算されてもよい。

式（１）は、実際のバッファ充足度と目標のバッファ充足度との差を計算する式であるので、バッファ充足度は、上記に代えて、バイト、フレーム、またはその他の任意の尺度によって計測されてもよい。この例では、目標のバッファ充足度は、再生時間の目標値に対応するデータ量（またはその他の尺度）の見積値を用いて、計算する必要があるかもしれない。

Ａの値は、バッファ充足度の変化に対するシステムの反応速度を決定する。出力チャネルレート（すなわち、再送信を考慮に入れた、送信装置１７からのデータのスループット）の変更、およびエンコーダ２０−２２によって符号化されたコンテンツの複雑度の変更によって、変化を生じさせることができる。制御入力は、符号化の品質に影響を与える一方、出力ビットレートには影響を与えないので、平均的の複雑度がより高いコンテンツは、より高い平均データレートを結果としてもたらす。しかしながら、式（１）のため、動作条件が我々の時間をチャージしている状態においてさえも、システムは、自然と目標のバッファ充足度へと向かう。また、エンコーダ２０−２２のそれぞれに同一のＱ制御信号が適用されるので、受信装置１８、１９、３２のそれぞれにおいて知覚される画像品質は、最適化される。

図３の上記の説明は、定常状態、すなわち受信装置１８、１９、３２のすべてが、自己の選択されたテレビチャネルについてのデータを、比較的長い時間に亘って受信している状態に関する説明である。受信装置１８と対応付けられたテレビ１２のユーザーが、適当なリモートコントローラＲＣを用いてビデオ源のチャネルを変更すると、定常状態が覆される。これに応答して、そのチャネルに対するデータバッファ（すなわち、ゲートウェイ１５にあるデータバッファと、受信装置１８にあるデータバッファ）のデータが空とされ、ゲートウェイにおいて、別のテレビチャネルが設定される。チャネル変更のイベントの直後、その後なるべく早く受信装置１８が再生動作を始めることができるよう、システム内において、バッファリングの最小量が設定される。図４は、チャネル１についてチャネル変更のイベントが行われた直後（ここでも時刻ｔ＝１０秒）における、送信バッファの状態の一例を示した図である。図３と同様に、チャネル３の曲線の高さは、送信バッファ２２、２３内にある対応のデッドラインを有するデータの合計量を表す。

見て取れるように、現段階において、送信バッファ２２内に、デッドラインが現在の時刻に非常に近い（ｔ＝１０秒）データがある。スケジューラ２６は、チャネル２または３のデータを考慮する前に、まず、ｔ＝１０に近いすべてのチャネル１のデータを送出する。これにより、スケジューラ位置が移動して、チャネル２またはチャネル３のためのバッファが、チャネル１における最も早いデッドラインのデータよりも早いデッドラインを有するデータを含むようになるまでの期間のために、必要なだけの大きさの利用可能なチャネル帯域幅が、チャネル１に割り当てられる。

チャネル１に対して、エンコーダ２０は、依然として現在の時間に非常に近いデッドラインを有するデータを挿入する。しかしながら、受信装置１８では、減速させられた再生が用いられ、そのことは、チャネル１における挿入点を、その他のチャネルにおける挿入点に近付くように徐々に移動させる。減速させられた再生は、オーディオビジュアルデータが消費されている間において、エンコーダとデコーダとの間の、バッファリング遅延の累積（すなわち、再生時間の観点からのデータ量の増加）を生じさせる。最終的には、図３に示したような定常状態に到達する。スイッチオンのイベントは、当然ながら最初にバッファを空にすることは必要としないが、実質的には同じ手法で取り扱われる。バッファがシステムに亘って分配されるということは、ＤＳＰの制約による遅延が、コンテンツの再生に悪影響を及ぼすことなく生じることも可能とする。

通常、チャネル変更のイベント後も、ＬＯＯＳＥ制御が維持されて、新たなチャネルが均一な品質Ｑで符号化される。このことが、送信レートよりも高いレートでのデータの生成を結果としてもたらす場合には、ゲートウェイのバッファの充足度がより高くなり、Ｑは、式（１）によって、より低い点へ向かって漸減的に制御される。新たなチャネルはスケジューラ内において最も高い優先度を有するので、複雑なコンテンツを有するチャネルへの変更は、新たなチャネルにおけるすべてのデータを直ちに送信させる一方、その他のチャネルについては、ゲートウェイでのより多くのバッファリングを結果としてもたらす。

ゲートウェイ１５において、受信装置１８、１９、３２内のバッファに記憶されたデータの量がある閾値（たとえば、１つの受信装置につき５秒分）よりも少ないという特定がなされると、ＪＢＲＣ２７は、ＴＩＧＨＴモードに入る。この特定は、任意の適当な手法で行われてよい。たとえば、この特定は、ゲートウェイのバッファ２３−２５内にあるデータの量から、受信装置１８、１９、３２におけるデータの量を推定することによって行われ得る。たとえば、短い時間の間に２つ以上のチャネルが変更された場合に、このＴＩＧＨＴモードに突入し得る。

ＴＩＧＨＴモードでの動作の際には、エンコーダ２０−２２のＱ入力部に適用される制御信号は、別の手法で計算される。ＴＩＧＨＴモードでの動作は、品質よりもむしろ出力ビットレートが重要なパラメータとされる、デジタル放送において見られる動作により類似している。目標は、各エンコーダ２０−２２が指定されたビットレート（エンコーダごとに異なるビットレートであってもよい）でデータを供給するように、各エンコーダ２０−２２を制御することである。各エンコーダについて目標のビットレートが設定され、ＪＢＲＣ２７は、そのビットレートを可能な限り精確に実現しようとする。以下、理解を助けるための説明を行う。

目標のビットレートは、コンテンツの複雑度に依存する。１つの単純な実施形態では、すべての受信装置１８、１９、３２が、送信装置１７から同一の距離にあり、等しい最大送信データレートが得られると仮定される。ＴＩＧＨＴモードでは、ＪＢＲＣ２７が目標とするのは、エンコーダ２０−２２により生成されるデータの量を制限して、エンコーダがデータを生成するよりも高いレートで送信装置１７がデータを送信するようにすることである。

このことは、
Ｒ_{ｔｏｔａｌ}＝Ｒ_ｅｓｔ−Ａ（Ｄ_ｂｕｆｆ） 式（２）
と公式化できる。ここで、Ａは制御パラメータである。

エンコーダ２０−２２により現在生成されているデータがスケジューラに到達する時刻は将来の時刻であるので、その時刻におけるチャネルレートは不明である。そのため、送信チャネルレートＲ_ｅｓｔは、以前のチャネル特性に基づいて推定される。この推定は、過去１０分間に亘る平均チャネルレートを計算し、その推定を毎分更新することによって行われてもよい。しかしながら、これに代えて、多くの他の方法を用いることもできる。その後、推定されたチャネルレートＲ_ｅｓｔから、送信バッファ内のデータの合計量Ｄ_ｂｕｆｆに比例する値を差し引くことにより、合計のチャネルレートＲ_{ｔｏｔａｌ}が計算される。Ｄ_ｂｕｆｆは、図３の、チャネル３の線の下のスケジューラ位置で画定された領域の面積であり、任意の都合のよい手法で計算することができる。

まず、画像品質Ｑ_ｉが、
Ｑ_ｉ＝Ｒ_ｉ／Ｘ_ｉ 式（３）
のように、チャネルレートＲ_ｉおよびコンテンツの複雑度Ｘ_ｉと関連付けられると仮定する。ＪＢＲＣ２７がチャネルのコンテンツの複雑度を特定する動作の仕方は、従来型の動作の仕方である。画像品質は、すべてのチャネルについて均一であることが求められるので、
Ｑ_ｉ＝Ｑ 式（４）
である。ここでＱは、すべてのチャネルについて同一である目標品質である。Ｑ_ｉは、あるチャネルについての瞬時ごとの品質制御入力である。実際の複雑度は推定された複雑度とは異なるので、目標のビットレートを実現するために、Ｑ_ｉの各値は、ＪＢＲＣ２７によって動的に調整される（したがって、Ｑの値とはわずかに異なる）。個々のチャネルレートの合計は、合計のレートに等しくなるはずであり、
Ｓｕｍ（Ｒ_ｉ）＝Ｒ_{ｔｏｔａｌ} 式（５）
である。これらの式を解くと、チャネルレートＲ_ｉは
Ｒ_ｉ＝Ｒ_{ｔｏｔａｌ}×（Ｘ_ｉ／ｓｕｍ（Ｘ_ｉ）） 式（６）
均一な目標品質Ｑは
Ｑ＝Ｒ_ｉ／Ｘ_ｉ＝Ｒ_{ｔｏｔａｌ}／Ｓｕｍ（Ｘ_ｉ） 式（７）
となる。使用されているエンコーダのタイプによっては、量子化ステップサイズの入力部その他の品質制御入力部、またはエンコーダ２０−２２のビットレート入力部への、適切な制御信号の適用によって、制御が実現されてもよい。ここで、ｓｕｍ（Ｘ_ｉ）は、種々の異なるチャネルの複雑度の合計である。

異なる受信装置へのパスは異なるパスであるかもしれないので、データフレーム内において送信可能なデータの量もそれに応じて異なるかもしれない。このことは、より高度な以下の実施形態により可能とされる。ここで、データ送信時間の合計量は限られているので、個々のチャネル間での割当帯域幅のトレードオフが変動する。説明として、近隣の受信装置のためにチャネル１に与えられるデータフレームは、より遠方の受信装置のためにチャネル２に与えられる場合よりも、多くのデータを担っているかもしれない。チャネル１および２のデータの複雑度が等しい場合に、フレームをチャネル１に与えることが、最大の画像品質の増加をもたらす。したがって、受信装置１８、１９、３２のそれぞれについて、チャネルレートの推定が別個に行われる。その結果、あるクライアントが時間の１００％についてチャネルを占めている場合に、そのクライアントにデータを送信するのに利用できるであろうチャネルレートを表す、推定レートＲ_{ｅｓｔ，ｉ}が得られる。Ｒ_{ｅｓｔ，ｉ}は、チャネル効率（すなわち、再送信されたデータフレームも含めて送信されたデータおよびエラービットの数に対する、うまく収束させられたデータビットの数の比）の尺度であると捉えることができる。

式（２）および（３）は、この形態でも成り立つと考えられる。しかしながら、この形態では、合計のレートが、異なる種々のチャネルによる媒体の共用の仕方に依存する（たとえば、１つの低いレートのチャネルが、ほとんどの時間においてチャネルを占めている場合、Ｒ_{ｔｏｔａｌ}は比較的低くなる）ので、式（４）は成り立たない。このことを考慮に入れるために、ある特定のチャネルが媒体へのアクセスを有する時間部分を指す、パラメータＮ_ｉが導入される。たとえば、チャネル１が送信チャネルの５０％を占めている場合には、Ｎ_ｉは０．５である。また、
Ｓｕｍ（Ｎ_ｉ）＝１ 式（８）
である。Ｒ_{ｅｓｔ，ｉ}の定義は、チャネル１が時間の１００％についてチャネルを占めていると想定したものであったので、個々のチャネルレートＲ_ｉは、
Ｒ_ｉ＝Ｎ_ｉ×Ｒ_{ｅｓｔ，ｉ} 式（９）
により、Ｎ_ｉおよびＲ_{ｅｓｔ，ｉ}と関連付けられる。以上の式を組み合わせると、Ｒ_ｉは、
Ｒ_ｉ＝Ｘ_ｉ／Ｓｕｍ（Ｘ_ｉ／Ｒ_{ｅｓｔ，ｉ}） 式（１０）
となる。これより、目標のＱは、
Ｑ＝１／Ｓｕｍ（Ｘ_ｉ／Ｒ_{ｅｓｔ，ｉ}） 式（１１）
として計算することができる。通常の条件下では、上記の実施形態のシステムは、時間に亘っても、各受信装置１８、１９、３２間に亘っても、均一な画像品質を提供することを目標としている。しかしながら、臨界条件下においては、残りの受信装置において許容できる性能を提供し続けるために、１つまたはそれより多い受信装置でのサービスを完全にシャットダウンする決定がなされるかもしれない。スケジューラ２６は、様々な受信装置１８、１９、３２に対する送信レートを、継続的に監視するように設計されている。送信レートの計算は、再送信を考慮に入れたものである。あるチャネルについての送信レートが閾値未満に下落したことが検出されると、そのチャネル上でのデータフレームの送信が停止される。その後、対応の受信装置１８、１９、３２が、テレビ上に適当なメッセージを表示させる。ゲートウェイ１５にある対応のバッファに記憶されている、停止させられたチャネルのためのデータは、そのデータについてのデッドライン時刻が経過すると削除される。この特徴は、ある不適切に（ゲートウェイ１５からその受信装置へのパスに関して不適切に）配された受信装置が、チャネルの帯域幅の妥当でない配分を得て、それによりその他のチャネルの品質に悪影響を与えることを防止する。その後、リンクの品質が、テスト用パケットを送信することによって監視される。たとえば送信レートを閾値と比較することによって、その送信レートが再び満足なレートであると特定されると、そのチャネル上での送信が再開される。

本発明が適用される家庭用ＡＶコンテンツ配信システムの模式図 図１のシステムの、いくつかの特定の構成要素の実施形態を示した図 定常状態にある図２のエンコーダステーションにおける、バッファの充足度を示したグラフ チャネル変更状態の直後のエンコーダステーションにおける、バッファの充足度を示したグラフ

Claims (25)

1. 合計のチャネルレートが予測できない、少なくとも２つのチャネルを介してオーディオビジュアルコンテンツを配信する装置であって、各チャネルごとのコーダおよびデータバッファと、前記バッファからのデータの送信を制御し、正しく受信されていないと推定されるデータの再送信を規定するように設計された送信コントローラと、前記コーダの各々が、データ生成レートおよびデータ送信レートに少なくとも部分的に依存するレートでデータを供給するように、前記コーダの各々を制御するよう設計されたジョイントビットレートコントローラとを含むことを特徴とする装置。
2. 前記コーダが、送信待ち状態のデータの量に部分的に依存するレートでデータを供給するように、制御されることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記コーダが、前記送信待ち状態のデータの量と目標量との差に部分的に依存するレートでデータを供給するように、制御されることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 前記コーダが、前記差と制御パラメータとの積に依存するレートでデータを供給するように、制御されることを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 前記ジョイントビットレートコントローラは、各コーダが、該コーダに供給される信号の複雑度に部分的に依存するレートでデータを供給するように、各コーダを制御するよう設計されていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の装置。
6. 前記ジョイントビットレートコントローラは、各コーダが、平均データ送信レートおよび平均データ生成レートに部分的に依存するレートでデータを供給するように、各コーダを制御するよう設計されていることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の装置。
7. 前記ジョイントビットレートコントローラは、前記コーダが、将来の適切な時間における推定チャネルレートにも依存するレートでデータを供給するように、該コーダを制御するよう設計されていることを特徴とする請求項５記載の装置。
8. 前記推定チャネルレートが、履歴的なチャネルレートデータから計算されることを特徴とする請求項６記載の装置。
9. 前記ジョイントビットレートコントローラは、コーダが、該コーダと対応付けられているチャネルの特性に部分的に依存するレートでデータを供給するように、該コーダを制御するよう設計されていることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の装置。
10. 前記ジョイントビットレートコントローラは、前記コーダが、該コーダと対応付けられているチャネルのチャネルレートに部分的に依存するレートでデータを供給するように、該コーダを制御するよう設計されていることを特徴とする請求項９記載の装置。
11. 前記チャネルレートが、送信された単位の合計数に対する送信されたデータビットの割合から計算されることを特徴とする請求項１０記載の装置。
12. 前記ジョイントビットレートコントローラが、各コーダの制御入力部に、使用される符号化の品質を直接決定する制御信号を適用するように設計されていることを特徴とする請求項１から１１いずれか１項記載の装置。
13. 前記ジョイントビットレートコントローラが、各コーダの制御入力部に、該コーダの出力データレートを直接決定する制御信号を適用するように設計されていることを特徴とする請求項１から１１いずれか１項記載の装置。
14. 前記送信コントローラが、ＥＤＦ（ｅａｒｌｉｅｓｔ ｄｅａｄｌｉｎｅ ｆｉｒｓｔ）スケジューラであることを特徴とする請求項１から１３いずれか１項記載の装置。
15. 合計のチャネルレートが予測できない、少なくとも２つのチャネルを介してオーディオビジュアルコンテンツを配信する方法であって、各チャネルごとにコーダおよびデータバッファを提供する工程と、前記バッファからのデータの送信を制御し、正しく受信されていないと推定されるデータの再送信を制御する工程と、前記コーダの各々が、データ生成レートおよびデータ送信レートに少なくとも部分的に依存するレートでデータを供給するように、前記コーダの各々を制御する工程とを含むことを特徴とする方法。
16. 前記制御する工程は、前記コーダが、送信待ち状態のデータの量に部分的に依存するレートでデータを供給するように、該コーダを制御する工程を含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
17. 前記制御する工程は、前記コーダが、前記送信待ち状態のデータの量と目標量との差に部分的に依存するレートでデータを供給するように、該コーダを制御する工程を含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
18. 前記制御する工程は、前記コーダが、前記差と制御パラメータとの積に依存するレートでデータを供給するように、該コーダを制御する工程を含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
19. 前記制御する工程は、前記コーダが、該コーダに供給される信号の複雑度に部分的に依存するレートでデータを供給するように、該コーダを制御する工程を含むことを特徴とする請求項１５から１８いずれか１項記載の方法。
20. 前記制御する工程は、前記コーダが、平均データ送信レートおよび平均データ生成レートに部分的に依存するレートでデータを供給するように、該コーダを制御する工程を含むことを特徴とする請求項１５から１９いずれか１項記載の方法。
21. 前記制御する工程は、前記コーダが、将来の適切な時間における推定チャネルレートにも依存するレートでデータを供給するように、該コーダを制御する工程を含むことを特徴とする請求項１５から２０いずれか１項記載の方法。
22. 前記推定チャネルレートを、履歴的なチャネルレートデータから計算する工程を含むことを特徴とする請求項１５から２１いずれか１項記載の方法。
23. 前記制御する工程は、前記コーダが、該コーダと対応付けられているチャネルの特性に部分的に依存するレートでデータを供給するように、該コーダを制御する工程を含むことを特徴とする請求項１５から２２いずれか１項記載の方法。
24. 前記制御する工程は、前記コーダが、該コーダと対応付けられているチャネルのチャネルレートに部分的に依存するレートでデータを供給するように、該コーダを制御する工程を含むことを特徴とする請求項２３記載の方法。
25. 送信された単位の合計数に対する送信されたデータビットの割合から、前記チャネルレートを計算する工程を含むことを特徴とする請求項２４記載の方法。

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