JP2006515450A - インデクスツリーからビットストリームを形成する方法 - Google Patents

Abstract

本発明はインデクスツリーからビットストリームを形成する方法に関する。インデクスツリーは複数の階層レベルを有しており、各レベルに１つまたは複数のインデクスノードが割り当てられている。インデクスノードはインデクスツリー内で１つまたは複数の所定の基準にしたがって分類されたインデクスデータを含む。本発明の方法では、インデクスノードのインデクスデータと、当該のインデクスノードの階層レベルよりも下位の階層レベルの１つまたは複数のノードのインデクスデータがビットストリーム内のどこにあるかという位置情報とがビットストリームへ挿入される。

Description

本発明はインデクスツリーからビットストリームを形成する方法、ビットストリーム形成に用いられる符号化方法および復号化方法、符号化装置および復号化装置に関する。

ユーザが行ったクエリに相応にビットストリームから所定の内容を読み出すとき、それがそもそもビットストリーム中に含まれているか否かを求めなければならないことが多い。ユーザ側で定義されるクエリは、クエリ言語、例えば文献［１］のＳＱＬまたは文献［２］のＸＰａｔｈなどによって形式化される。このとき、ビットストリーム全体を走査して所望の内容を探索するより、インデクスリストまたはインデクスツリーの記憶されているビットストリームの一部のみを走査するほうが有利である。

ビットストリームからデータを読み出す際の問題は、例えばＭＰＥＧ７−ＢｉＭフォーマットで表されるＸＭＬ言語（EXtensible Markup Language）で作成されたドキュメントにおいて発生する。ＸＭＬドキュメントのＭＰＥＧ７−ＢｉＭフォーマットについては文献［３］を参照されたい。この場合、形成されたビットストリームは複数の単位（アクセス単位）へ分割されるので、１つのビットストリームは複数のフラグメント（フラグメント更新単位）から成っていることになる。単位ごとに符号化が行われ、必要に応じてＭＰＥＧ７−ＢｉＭとして１つまたは複数の受信機へ送信される。

ＸＭＬドキュメントの情報を問い合わせることに関して複数のクエリ言語が公知であり、ドキュメント内の所定の情報を探索することができる。例えば前述のクエリ言語ＸＰａｔｈ（文献［２］を参照）が挙げられ、このＸＰａｔｈによればＸＭＬドキュメント内の所望の情報をフィルタリングするための選択基準が定義される。ここでのクエリの目的は、１つにはビットストリームの所定の単位が受信機にとって重要であるか否かを評価することであり、もう１つには所望の情報へのクエリによってＸＭＬドキュメントにアクセスすることである。ＭＰＥＧ７符号化プロセスではこれまで、ＸＭＬドキュメントのビットストリームの形成時に所定のエレメントへの自由なアクセスを可能にするメカニズムは設けられていなかった。したがってＭＰＥＧ７ビットストリームをエレメントの探索のために復号化しなければならない。つまりユーザはＸＭＬフォーマットのドキュメントを受け取り、これにクエリ言語ＸＰａｔｈでの探索をかけることになる。ＸＭＬドキュメントの復号化とこれに続く特定の内容の探索処理とにはきわめて時間がかかり、処理時間に重点の置かれる分野にとっては許容不能である。さらにデコーダ内のメモリが制限されているため、ビットストリームを完全に復号化できないという問題も発生しうる。しかも、復号化されたＸＭＬドキュメントで行われるＸＰａｔｈクエリの結果がネガティブであれば、その復号化のコストさえ無駄になってしまう。

文献［４］に記載されているＴＶＡ（TV-Anytime）では、データフラグメントの所定のエレメントへ自由にアクセス可能なインデクスストラクチャが使用されている。インデクスストラクチャは複数の部分から成っており、１つのドキュメントのインデクス化されたパス全体を格納したいわゆるキーインデクスリストを有している。クエリの際にはこのパスは順序どおりに相応のエントリが見出されるまでキーインデクスリストのパスと比較される。エントリに対してキーインデクスリストに記憶されている情報により、インデクスエントリの符号化後の記述ストリーム内の位置が求められる。キーインデクスリストを使用することにより、関心のないデータフラグメントを復号化する必要がなくなり、クエリに必要なメモリスペースも小さくて済む。しかしキーインデクスリストを直線的に探索していくとやはり時間がかかり、全てのインデクスパスの伝送には手間がかかる。

したがって本発明の課題は、インデクスツリーからのビットストリームの形成方法を提供し、インデクスデータの探索を簡単かつ効率的に行えるようにすることである。

この課題は独立請求項の特徴部分に記載の構成により解決される。本発明の実施形態は従属請求項に記載されている。

本発明の方法で使用されるインデクスツリーは複数の階層レベルを有しており、各レベルに１つまたは複数のインデクスノードが割り当てられており、このインデクスノードは１つまたは複数の所定の基準にしたがってインデクスツリーとして分類されたインデクスデータを含む。ここで本発明の方法によれば、インデクスノードのインデクスデータと、それぞれのインデクスノードの階層レベルよりも下位の階層レベルの１つまたは複数のノードのインデクスデータがビットストリーム内のどこにあるかという位置情報とが、ビットストリームへ挿入される。下位のインデクスノードに関する付加的な情報を記憶することにより、探索に関連するインデクスノードへのジャンプが可能となるので、所定のインデクスデータの探索は著しく簡単化される。したがって格段に効率の良いインデクスデータのクエリおよび探索が保証される。

有利な実施形態では、インデクスツリーはツリーのノード上のデータの均一な分散を保証するＢツリー（バランスツリー）として構成されている。Ｂツリーの詳細については文献［５］に記載されている。

インデクスツリーのインデクスデータは任意の基準にしたがって、例えば辞書式に分類可能である。

別の有利な実施形態では、インデクスデータは深さ優先の順序で（DEPTHFIRSTで）ビットストリームへ挿入される。深さ優先方式を使用することにより、インデクスツリー内のインデクスデータはまずビットストリーム内で深い順に挿入され、これによりクエリに関する情報を相互に隣接して配置し、無関係な情報を効率的にジャンプすることができる。深さ優先方式の詳細については文献［６］に記載されている。

別の有利な実施形態では、インデクスデータはルートノードおよび複数のリーフノードから成るドキュメントストラクチャツリーのパスを含む。有利には、インデクスデータはパスのバリューインスタンスとドキュメントストラクチャツリーによって表されるドキュメント内でのバリューインスタンスの位置とを含む。さらに別の有利な実施形態では、インデクスデータはインデクスノード内のパスの数を含む。

この場合、パスはルートノードから始まりリーフノードへいたる絶対パスを含む。別の有利な実施形態では、パスは相対パスを含み、ここで各インデクスノードの相対パスはそれ以前にビットストリームに挿入された各インデクスノードまたは上位の階層レベルのインデクスノードのパスに相対するパスである。相対パスを使用することによりパスにおける共通性が利用される。なぜなら隣接するノードどうしはたいてい共通する部分を有するからである。このようにしてビットストリーム内のインデクスデータの格納に必要なメモリスペースを低減することができる。メモリスペースのさらなる低減は、当該の階層レベルの第１のノードとしてビットストリームへ挿入されるデータを有するインデクスノードのパスのシーケンスを、インデクスノード内のインデクスデータのシーケンスに対して反転させてビットストリームへ挿入することにより達成される。ここでは、階層レベルの第１のインデクスノードの最後のインデクスデータは、同じノードの最初のインデクスデータよりも次の階層レベルのインデクスノードのインデクスデータのほうに良く似ているという事実を考慮している。このため所定のケースでは、相対パスを用いることにより特に効率的な符号化が行われる。

別の有利な実施形態では、パスはＸＭＬドキュメントの記述エレメントを含む。ここでパスは特にＸＭＬドキュメントのＸＰａｔｈである。

別の有利な実施形態では、インデクスデータは所定の符号化プロセス、特にＭＰＥＧ符号化プロセスによりバイナリで符号化される。特に有利には符号化プロセスとしてＭＰＥＧ７プロセスが用いられる。

前述のビットストリームを形成する方法のほか、本発明は、インデクスツリー内のデータストラクチャのデータエレメントをインデクス化するデータストラクチャの符号化方法に関する。本発明では上述のインデクスツリーからのビットストリームの形成方法にしたがって、符号化データストリームの一部であるビットストリームが形成される。また本発明は、上述のデータストラクチャの符号化方法によって符号化されたデータストラクチャを復号化できるように構成されているデータストラクチャの復号化方法に関する。

また本発明は、上述のデータストラクチャの符号化方法およびデータストラクチャの復号化方法を含むデータストラクチャの符号化および復号化方法にも関する。

さらに本発明は、上述のデータストラクチャの符号化方法を実行可能な符号化装置と、上述のデータストラクチャの復号化方法を実行可能な復号化装置とに関する。本発明はさらに、上述のデータストラクチャの符号化および復号化方法を実行可能な符号化および復号化装置にも関する。

本発明を図示し、以下に詳細に説明する。図１には本発明の方法に使用されるインデクスツリーの例が示されている。図２には図１のインデクスツリーの部分図が示されている。図３には図１のインデクスツリーから本発明の方法により形成されたビットストリームが示されている。図４にはインデクスデータが辞書式に配列され、ドキュメントストラクチャツリーのパスとなっている簡単なインデクスツリーが示されている。図５には第２の階層レベルのパスの一部が相対パスとなっているインデクスツリーが示されている。図６には第２の階層レベルのパスの全てが相対パスとなっているインデクスツリーが示されている。図７には図４のインデクスツリーの変形形態が示されている。

図１には本発明の方法で使用されるインデクスツリーが示されている。これはデータのインデクス化にしばしば用いられるいわゆるＢツリー（バランスツリー）である。Ｂツリーの構造は例えば文献［５］に記載されている。Ｂツリーは均一なストラクチャを有しているので、エントリ数を考慮してもサーチを線形の計算コストのみで行えるようになる。

インデクスツリーは複数のノード１〜１０を有しており、ノードには１つまたは複数インデクスデータがいわゆるキーの形式で記憶されている。この実施例ではインデクスデータはＸＭＬドキュメントの記述ツリーのいわゆるＸＰａｔｈである。ＸＰａｔｈについての説明は文献［２］に記載されている。ＸＰａｔｈはＸＭＬドキュメントの記述ツリーのルートノードからＸＭＬドキュメントの記述ツリーの個々のリーフノードへ通じている。この実施例で使用される記述ツリーでは、リーフノードとして単純な内容を有するＸＭＬエレメントと全てのＸＭＬ属性とが使用される。図１に示されているインデクスツリーのインデクスデータはＸＭＬ記述ツリーのルート‐リーフパスを有する。

ＸＰａｔｈは図１のインデクスツリー内で一連の大文字および小文字として表され、辞書式に配列されている。各文字はＸＭＬ記述ツリーのエレメント名を表している。例えばノード１のパスMDMVUFACNはMPEG7/Description/MultimediaContent/Video/UsageInformation/FinancialResults/AccountItem/Costtype/Nameを意味する。このノードにはパスのほかＸＭＬドキュメントの当該のパスが発生するバリューインスタンスも記憶されている。この実施例では、インデクスノード１のパスMDMVFACNはインスタンス"Total for Production"および"Broadcast"で２回発生する。これに対してインデクスノード２のパスMDMVUAFAcはインスタンス"EUR"で１回だけ発生する。

図１のインデクスツリー内でのインデクスノードのナンバリング順は本発明の方法を用いてインデクスデータをビットストリームに挿入する際のシーケンスに相応する。ここでのシーケンスは文献［６］に記載されているいわゆる深さ優先方式である。インデクスデータをビットストリームへ深さ優先の順序で挿入することにより、インデクスデータへのアクセスが簡単化される。なぜならインデクスデータのサーチの際に無関係な情報をジャンプすることができるからである。

図２には図１のインデクスツリーの一部が示されている。これについて、ツリーのインデクスデータを問い合わせる実施例に則して説明する。これはＸＰａｔｈのMDMVUADDAN（MPEG7/Description/MultimediaContent/Video/UsageInformation/Availability/Dissemination/Disseminator/Agent/Name）がバリューインスタンス"Discovery"を含むか否かのクエリ、つまりMDMVUADDAN="Discovery"のクエリである。探索すべき列MDMVUADDANは辞書式に検べるとインデクスノード１のＸＰａｔｈのMDMVUFACNよりも小さいので、インデクスノード２へアクセスされる。さらに辞書式に検べ、インデクスノード２のエントリMDMVUAFAcよりも小さいので、インデクスノード２の左方に位置するインデクスノード３へ移行する。インデクスノード３は２つのＸＰａｔｈであるMDMVUAAtおよびMDMVUADFhを含む。探索すべき列はこの２つのＸＰａｔｈのあいだに存在しており、次の階層レベルでインデクスノード４とインデクスノード６とのあいだに存在するインデクスノード５へ移行する。このインデクスノードは第１のエレメントとして探索されているＸＰａｔｈのMDMVUADDANとバリューインスタンスDiscoveryとを含む。これによりインデクスノード５で該当するバリューインスタンスが見出され、インデクス化されたＸＭＬドキュメント内の相応のエレメントの位置が得られる。ビットストリーム内のインデクスノードは深さ優先の順序で挿入されていることにより、他の全てのノードはサーチの際に無視されるかまたはジャンプされる。このためインデクスツリーにおけるエレメントサーチが簡単化される。

以下に、本発明の方法にしたがってインデクスデータをビットストリームへ挿入する実施例を詳細に説明する。図３に本発明の方法で形成されるビットストリームの一部が示されている。図３ではわかりやすくするためにインデクスノードに番号が付されているが、この番号はビットストリームとともに伝送されるわけではない。詳細には図３にはインデクスノード１，３の内容が示されている。各ノードは第１のエレメントとしてエントリの数、すなわちノード内に記憶されているＸＰａｔｈの数を有する。インデクスノード１ではこの値は１であり、インデクスノード３では２である。次にエントリに対するキーすなわちＸＰａｔｈと、このＸＰａｔｈがＸＭＬドキュメント内に有するインスタンス化の回数すなわちバリューインスタンスの数とが続く。インデクスノード１のＸＰａｔｈのMDMVUAFCNでは、例えば、ＸＭＬドキュメント内で２つのバリューインスタンス"Total for Production"および"Broadcast"によってパスが発生するのでインスタンス化の回数は２である。さらにバリューインスタンスごとにＸＭＬドキュメント内のバリューインスタンスの位置がビットストリームへ挿入される。本発明の方法ではこれらの情報のほか、ビットストリーム内のどの位置に下位の階層レベルのノードのインデクスデータに結合されたインデクスデータが存在しているかが、特に瞬時位置に対する相対位置offsetとして挿入される。これにより探索すべきクエリに無関係なノードをジャンプすることができる。

以下に１つのノードから下位の階層レベルのノード（子ノード）への分岐の様子を説明する。本発明の方法で注意すべきは、１つの階層レベルの第１の子ノードの位置に関する情報は記憶しなくてよいということである。なぜなら第１の子ノードはビットストリーム内で次に読み込まれるからである。図３からわかるように、インデクスノード１ではインデクスノード１０の位置offset(10)のみに関して、インデクスノード３に対してインデクスノード５，６の位置offset(5)およびoffset(6)に関して記憶される。例えばクエリで探索される情報が辞書式にノード１のＸＰａｔｈよりも大きい場合には、ただちにノード１０へのジャンプが行われるので、インデクスノード２およびインデクスノード２から分岐しているノードを走査する必要はなくなる。これにより効率的なサーチが可能となる。

次の表にビットストリーム内のノードごとにどのような情報が記憶されるかをもういちど示す。

本発明の方法によって形成されるビットストリームは受信機へ送信され、相応に図２に則して説明したクエリが読み出される。問い合わされたＸＰａｔｈとインデクスノード内のエントリとが比較され、探索されているバリューインスタンスを有する相応のＸＰａｔｈが見出されるまで、または分類中に該当するＸＰａｔｈがないことが判明するまで、所定のノード情報がビットストリームから読み出される。後者のケースでは所望の情報がインデクスドキュメントのなかには存在しないことになる。

以下に図４〜図７に則して、辞書式に配列されたエントリを有する簡単なインデクスツリーによって本発明の方法の別の実施例を説明する。図４には本発明の方法により符号化されるインデクスツリーが示されており、このツリーはノードＫ１〜Ｋ４を有する。ここでノードＫ１を親ノードとし、ノードＫ１から分岐するノードＫ２〜Ｋ４を子ノードとする。エントリはドキュメントストラクチャツリーのパスである。ビットストリームとしてパスの全長を伝送することに代えて、いわゆる相対パスを伝送すべきインデクスノードに記憶する。ここでのパスは親ノードの先行して伝送されたパスまたは当該のノードの先行して伝送されたパスに対して相対的である。

ビットストリームへの相対パスの挿入の様子が図５に示されている。ここで“．”は相対パスに関してステップ１つぶん戻ることを意味する。ノードＫ１ではエントリ“ＡＥ”に対して先行のエントリＡＣＢに対する相対パス“．．Ｅ”が伝送される。子ノードＫ１〜Ｋ３ではそれぞれ第２のエントリおよび第３のエントリとして各子ノードの第１のパスに対する相対パスが伝送される。

図５の実施例では、子ノードＫ２，Ｋ３，Ｋ４の第１のパスＡＡ，ＡＣＣ，ＡＥＦに対して完全な絶対パスが伝送される。また親ノードＫ１のパスに対する相対パスとして子ノードの第１のパスを伝送することもできる。このことが図６に示されている。第１の子ノードおよび第２の子ノードのパスＡＡ，ＡＣＣに代えて、相対パス“．．Ａ”，“．Ｃ”が伝送される。第３の子ノードのパス“ＡＥＦ”に代えて親ノードの第２のパスに対する相対パス“Ｆ”が伝送される。パスはここでは有利にはビットストリームでのバイト表示で格納される。

相対パスを使用することによりビットストリームのデータ量は大幅に低減される。なぜならパスを記憶する際にパス内の共通要素が活用され、必要なメモリスペースが小さくなるからである。特に相対パスではパスのそれぞれの共通部分を一度伝送するだけでよい。

本発明の別の実施例では、第１の子ノードＫ２に対してインデクスノードのエントリを配列する際に、図４とは逆の順序が使用される。これにより先行の親ノードＫ１に最も類似したエントリが子ノードＫ２の最初に位置することになる。したがってインデクスツリーを相応に構成しさえすれば相対パスを大幅に短縮し、メモリスペースを低減することができる。

パスは前述のＸＭＬ記述ツリーのＸＰａｔｈである。このパスは例えばＭＰＥＧ７符号化プロセスによりバイナリ符号化される。特に文献［３］に記載されているバイナリ符号化プロセスが使用される。バイナリ符号化プロセスを使用することにより、テキスト表現に比べて伝送すべきビット数を低減することができる。

文献リスト
［１］http://dx1.hrz.unidortmund.de:8001/doc1/hrz/sqlref/sqloracle.html
［２］http://www.w3.org/TR/xpath
［３］ISO/IEC 15938-1 Multimedia Content Description Interface-Part 1: Systems, Geneva 2002
［４］TV-Anytime Specification Series S-3 on Metadata, Part-B, Version 13
［５］http://www.public.asu.edu/~peterjn/btree
［６］http://www.generation5.org/simple search.shtml

本発明の方法に使用されるインデクスツリーを示す図である。 図１のインデクスツリーの部分図である。 本発明の方法により形成されたビットストリームを示す図である。 ドキュメントストラクチャツリーのパスとなっているインデクスツリーを示す図である。 第２の階層レベルのパスの一部が相対パスとなっているインデクスツリーを示す図である。 第２の階層レベルのパスの全てが相対パスとなっているインデクスツリーを示す図である。 図４のインデクスツリーの変形形態を示す図である。

Claims (20)

1. 複数の階層レベルを有しており、各レベルに１つまたは複数のインデクスノード（Ｋ１〜Ｋ４）が割り当てられており、該インデクスノードはインデクスツリー内で１つまたは複数の所定の基準にしたがって分類されたインデクスデータを含む
   インデクスツリーからビットストリームを形成する方法において、
   インデクスノード（Ｋ１〜Ｋ４）のインデクスデータと
   それぞれのインデクスノードの階層レベルよりも下位の階層レベルの１つまたは複数のノードのインデクスデータがビットストリーム内のどこにあるかという位置情報と
   をビットストリームへ挿入する
   ことを特徴とするインデクスツリーからビットストリームを形成する方法。
2. インデクスツリーはＢツリー（バランスツリー）である、請求項１記載の方法。
3. インデクスデータはインデクスツリー内で辞書式に分類されている、請求項１または２記載の方法。
4. インデクスデータを深さ優先の順序でビットストリームへ挿入する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. インデクスデータは少なくとも１つのルートノードおよび複数のリーフノードから成るドキュメントストラクチャツリーのパスを含む、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. インデクスデータはパスのバリューインスタンスとドキュメントストラクチャツリーによって表されるドキュメント内でのバリューインスタンスの位置とを含む、請求項５記載の方法。
7. インデクスデータはインデクスノード（Ｋ１〜Ｋ４）内のパスの数を含む、請求項５または６記載の方法。
8. パスはルートノードから始まりリーフノードへいたる絶対パスを含む、請求項５から７までのいずれか１項記載の方法。
9. パスは相対パスを含み、ここで各インデクスノードの相対パスは各インデクスノードまたは上位の階層レベルのインデクスノードで以前にビットストリームに挿入されたパスに相対するパスである、請求項５から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 当該の階層レベルの第１のインデクスノードとしてビットストリームへ挿入されるインデクスデータを有するノードのパスのシーケンスを、インデクスノード内のインデクスデータのシーケンスに対して反転させてビットストリームへ挿入する、請求項９記載の方法。
11. パスはＸＭＬドキュメントの記述エレメントを含む、請求項５から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. パスはＸＭＬドキュメントのＸＰａｔｈである、請求項１１記載の方法。
13. インデクスデータを所定の符号化プロセス、例えばＭＰＥＧ符号化プロセスによりバイナリで符号化する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
14. 符号化プロセスはＭＰＥＧ７符号化プロセスである、請求項１３記載の方法。
15. インデクスツリー内のデータストラクチャのデータエレメントをインデクス化する
    データストラクチャの符号化方法において、
    請求項１から１４までのいずれか１項記載のインデクスツリーからビットストリームを形成する方法にしたがって符号化データストリームの一部であるビットストリームを形成する
    ことを特徴とするデータストラクチャの符号化方法。
16. 請求項１５に記載のデータストラクチャの符号化方法によって符号化されたデータストラクチャを復号化できるように構成されていることを特徴とするデータストラクチャの復号化方法。
17. 請求項１５に記載のデータストラクチャの符号化方法および請求項１６記載のデータストラクチャの復号化方法を含むことを特徴とするデータストラクチャの符号化および復号化方法。
18. 請求項１５記載のデータストラクチャの符号化方法を実行可能であることを特徴とする符号化装置。
19. 請求項１６記載のデータストラクチャの復号化方法を実行可能であることを特徴とする復号化装置。
20. 請求項１７記載のデータストラクチャの符号化および復号化方法を実行可能であることを特徴とする符号化および復号化装置。

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