JP2007189437A - 映像配信システム及び映像配信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】特に同一の映像を複数の端末に配信する場合でも、システム全体の配信性能を向上させることが可能な映像配信システムを提供することにある。
【解決手段】ネットワークを介して配信サーバ20と複数の端末30A〜30Cとが接続されて、映像コンテンツの配信を行なう映像配信システムにおいて、複数の端末30A〜30Cから同一タイトルの映像コンテンツの配信要求がある場合に、配信サーバ20は、各端末30A〜30Cに対する映像データの配信タイミングの同期をとるように調整し、各端末30A〜30Cに同一映像データを効率的に配信する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、一般的にはネットワークを利用した映像配信システムに関する。
近年、インターネットを代表とするネットワークのブロードバンド化に伴って、特に映像コンテンツを配信する映像配信サービス(コンテンツ配信サービス)の実現化が推進されている(例えば、非特許文献1及び2を参照)。
ところで、一般的に、映像配信システムとしては、以下のような方式がある。第1の方式としては、配信サーバから、ユーザが操作する端末装置(以下単に端末と表記する場合がある)に映像データを伝送する場合に、その伝送速度を端末における映像の再生速度と同等にして、同期を取りながら伝送して再生(表示)するストリーミングサーバ方式などと呼ばれるものである。
この方式は、映像を受信して再生する端末側の通信バッファの容量が小さくて済むため、端末側のコストを低減できる。また、リアルタイム性が高いことから、例えばライブ中継などの映像配信等に有効である。しかし一方で、ビデオ・オン・デマンド(VOD)・システムのような蓄積された映像コンテンツを配信するシステムに適用する場合に、同一の映像コンテンツを要求するタイミングが異なる場合には、配信サーバ側のリアルタイム性能要求が高くなり、システムコストが上昇してしまう。また、端末側の通信バッファが小さいために、伝送回線のジッタなどの通信品質に対する要求が高くなり、QoS(quality of service)などを導入すると、システムコストが上昇してしまう問題がある。
第2の方式として、映像をファイルとして伝送し、端末側で一時的に蓄積した後に再生するという方式もある。この方式では、端末側に大容量の記憶媒体が必要となるが、ネットワークのジッタに対する通信品質の要求は相対的に低くて済む。配信サーバ側では、性能要求としてリアルタイム性は求められないが、要求の都度大容量のファイルを転送するため、メモリやディスクアクセスへの負荷が非常に大きくなり、性能向上を阻害していた。
雑誌"日経コミュニケーション"、2002年1月21日号、no.358、1月21日発行 雑誌"日経コミュニケーション"、2001年6月4日号、no.343、6月4日発行
近年の技術革新の傾向から、端末側の演算処理能力や、記憶媒体のコストは著しく低下してきている、また、配信サーバから端末までの伝送回線の容量拡大や、コスト低下も著しい。一方では、回線の通信品質については、ベストエフォート型と呼ばれるジッタについて性能保証のまったく無い仕様が主流となっている。
これらの背景から、映像を受信して再生する端末側では、映像データを一時的に蓄積する十分な記憶容量が可能であり、かつ、伝送回線が再生に必要な帯域を十分に上回る容量を有する映像システムの構築が可能になっている。このようなシステムでは、端末側の性能特性や要求に合わせて最適化して映像データを伝送するのでなく、配信サーバの送信効率を向上させる特性に合わせて伝送制御を実行することで、システム全体の配信性能を向上させることが可能である。
しかしながら、映像配信システムでは、同一のタイトルの映像コンテンツに対して、多数の端末から再生要求が発生することがある。このような場合でも、配信サーバの送信効率を向上させて、システム全体の配信性能を向上させることが望ましい。
本発明の目的は、特に同一の映像を複数の端末に配信する場合でも、システム全体の配信性能を向上させることが可能な映像配信システムを提供することにある。
本発明の観点は、複数の端末から同一タイトルの映像データの配信要求がある場合に、各端末に対する配信タイミングを調整し、配信サーバ側の負荷の軽減を図ることにより、結果としてシステム全体の配信性能を向上させる映像配信システムである。
本発明の観点に従った映像配信システムは、端末装置からの要求に応じて、配信対象の映像データを一時的に格納する記憶手段と、前記記憶手段に格納された映像データを読出して、要求対象の前記端末装置に伝送する伝送手段と、前記複数の端末装置から前記記憶手段に格納された同一の映像データに対する要求が発生したときに、前記各端末装置に対する映像データの伝送速度を変化させて、前記同一の映像データを前記各端末装置に伝送する配信タイミングを調整するように前記伝送手段を制御する制御手段とを備えた構成である。
本発明によれば、特に同一の映像を複数の端末に配信する場合でも、配信サーバ側の負荷の軽減を図ることにより、結果としてシステム全体の配信性能を向上させることができる。
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
(システムの構成)
図1は、本実施形態に関する映像配信システム1の要部を示すブロック図である。この映像配信システム1は、例えばビデオ・オン・デマンド・システムに適用するものである。
映像配信システム1は、図1に示すように、コンテンツサーバ10と、配信サーバ20と、複数(ここでは3台とする)の端末30A〜30Cとを有する。コンテンツサーバ10は、複数のタイトルの映像コンテンツのマスタファイルを管理する。ストレージ11は、コンテンツサーバ10により制御されるハードディスクドライブなどの記憶装置であり、映像コンテンツ12を構成する実際の映像データを格納している。
配信サーバ20は、複数の端末30A〜30Cに対して、要求された映像コンテンツ12を配信するサーバであり、同一の映像コンテンツ12Aを同時に配信するための負荷分散を担っている。ストレージ21は配信サーバ20により制御されるハードディスクドライブなどの記憶装置であり、通常では、コンテンツサーバ10により伝送された映像コンテンツ12Aを一時的にキャッシュする。なお、映像コンテンツ12Aは、多数のタイトルの映像コンテンツ12に含まれる1タイトル分の映像データを意味する。
各端末30A〜30Cはそれぞれ、配信サーバ20により配信された映像コンテンツを表示モニタ32A〜32Cの画面上に再生するための機能を有する。また、各端末30A〜30Cはそれぞれ、配信されたコンテンツの映像データを一時的に蓄積するための記憶媒体であるストレージ31A〜31Cを有する。ストレージ31A〜31Cは、例えばハードディスクドライブである。
コンテンツサーバ10、配信サーバ20、及び複数の端末30A〜30Cは、インターネットなどのネットワークに接続されている。また、本実施形態では、1台の配信サーバ20を想定しているが、負荷に応じて複数台の配信サーバが設置されて、多段に構成されている場合でもよい。
(映像コンテンツの配信手順)
以下図1及び図3のフローチャートを参照して、本実施形態のシステム1による映像コンテンツの基本的配信手順を説明する。
まず、ユーザは、端末30Aを操作して、表示モニタ32Aの画面上に表示されたコンテンツメニュから、要求対象の映像コンテンツを選択する。端末30Aは、ユーザが選択した映像コンテンツの配信を要求する配信要求を、ネットワークを介して配信サーバ20に行なう(配信要求100,S1)。
配信サーバ20は、要求対象の映像コンテンツ12Aがストレージ21に保存されている場合には、当該ストレージ21から読み込んで要求対象の映像コンテンツ12Aの映像データを端末30Aに配信する(配信130,S2のYES,S6)。
一方、要求対象の映像コンテンツ12Aがストレージ21には保存されていない場合には、配信サーバ20は、当該映像コンテンツ12Aの配信をコンテンツサーバ10に要求する(配信要求110,S3)。コンテンツサーバ10は、ストレージ11からマスタである映像コンテンツ12Aを読み込み、配信サーバ10に配信する(配信120,S4)。
配信サーバ20は、コンテンツサーバ10から配信された映像コンテンツ12Aをストレージ21に保存すると共に、保存できた映像データ分から端末30Aに配信を開始する(配信130,S5,S6)。端末30Aは、配信サーバ20からの映像コンテンツ12Aの映像データを受信すると、ストレージ31Aに保存すると共に再生処理を開始し、表示モニタ32Aの画面上に表示する。
(配信サーバ構成と動作)
次に、図2及び図4のフローチャートを参照して、本実施形態の配信サーバ20の構成及び配信手順を説明する。
配信サーバ20は、配信タイミングなどの配信制御または映像伝送制御を行なう配信制御部200、通信バッファ210、および通信セッション220A〜220Cの各機能を有する。これらの各機能は、配信サーバ20のCPUなどのハードウェアと共に、プログラム及びメモリ上に確保された記憶領域により実現される。
通信バッファ210は、ストレージ21から読み込まれた映像データを一時的に保存するためのバッファであり、メモリ上に確保された記憶領域である。通信セッション220A〜220Cはそれぞれ、端末30A〜30C毎に生成されて、映像伝送に必要な通信の開始から終了までを管理する機能である。
以下図4のフローチャートを参照して、配信サーバ20による配信手順を説明する。
ここでは、配信サーバ20は、既にコンテンツサーバ10から配信対象の映像コンテンツ12Aを提供されて、ストレージ21に保存している状態である。
まず、ユーザは、端末30Aを操作して、表示モニタ32Aの画面上に表示されたコンテンツメニュから、要求対象の映像コンテンツを選択する。端末30Aは、ユーザが選択した映像コンテンツの配信を要求する配信要求(140)を、ネットワークを介して配信サーバ20に行なう(ステップS11)。
配信サーバ20では、配信制御部200は、端末30Aからの配信要求に応じて、メモリ上に通信バッファ210を確保する(ステップS12)。配信制御部200は、ストレージ21から配信要求の映像コンテンツ12Aの再生開始位置の映像データ12Pから読み込み、通信バッファ210に格納する(ステップS13)。
次に、配信制御部200は、端末30Aとの通信を開始及び終了するまでを管理する通信セッション220Aを生成する(ステップS14)。配信制御部200は、通信セッション220Aにより、通信バッファ210から取得した映像データ12Pの伝送(130)、即ち配信を開始する(ステップS15)。
ここで、端末30A以外の端末30B,30Cから、同一映像コンテンツ12Aに対する配信要求(140)があると、配信制御部200は、同一通信バッファ210をアクセスする通信セッション220B,220Cを生成する(ステップS16のYES,S19)。当然ながら、端末30A以外に、端末30Bのみから同一映像コンテンツ12Aに対する配信要求があった場合には、配信制御部200は、同一通信バッファ210をアクセスする通信セッション220Bのみを生成することになる。
一方、端末30A以外から配信要求がない場合には、配信制御部200は、順次ストレージ21から通信バッファ210に映像データから読み込み、端末30Aに対して配信を継続する(ステップS16のNO,S17,S18)。端末30Aは、配信サーバ20からの映像コンテンツ12Aの映像データを受信すると、ストレージ31Aに保存すると共に再生処理を開始し、表示モニタ32Aの画面上に表示する。
また、端末30A以外の端末30B,30Cから配信要求があった場合には、配信制御部200は、通信セッション220Bにより、通信セッション220Aと同一の通信バッファ210から取得した映像データ12Pの伝送(130)、即ち端末30Bに対する配信を開始する(ステップS15)。同様に、配信制御部200は、通信セッション220Cにより、通信セッション220Aと同一の通信バッファ210から取得した映像データ12Pの伝送(130)、即ち端末30Cに対する配信を開始する(ステップS15)。
配信制御部200は、順次ストレージ21から通信バッファ210に映像データから読み込み、端末30Aと同様に、端末30B,30Cに対して配信を継続する(ステップS16のNO,S17,S18)。これにより、端末30Aと同様に、端末30B,30Cはそれぞれ、配信サーバ20から同一の映像コンテンツ12Aの映像データを受信し、ストレージ31B,31Cに保存すると共に再生処理を開始し、表示モニタ32B,32Cの画面上に表示することになる。
以上のように本実施形態の配信サーバによれば、複数の端末30A〜30Cから同一の映像コンテンツ12Aに対する要求が発生した場合、各端末30A〜30Cに対する通信セッション220A〜220Cは、共通の通信バッファ210を利用して映像データを各端末30A〜30Cに伝送する。これにより、共通の通信バッファ210を利用するため、ストレージ21から映像データを読み込む時間を大幅に軽減することができる。
即ち、通常では、通信セッション220A〜220Cの生成に伴って、通信バッファをメモリ上に確保してストレージ21から映像データを読み込むことになる。これに対して、本実施形態の方式であれば、共通の通信バッファ210を利用することで、通信バッファをメモリ上に確保してストレージ21から映像データを読み込む処理を効率化することができる。従って、配信サーバ20は、ストレージ21のアクセス負荷を軽減できることになる。
また、通信バッファは、通常のネットワークのジッタを解消するためだけではなく、各端末からのアクセス回線の速度差や、映像コンテンツを要求するタイミングの違いを吸収するために使用できる。このため、通信バッファとして、端末側で映像コンテンツを再生する再生時間に換算して、数分から数十分程度の容量を確保することが望ましい。さらに、各端末からのアクセス回線が、少なくとも映像コンテンツの再生速度より早い回線容量を持っていることを前提とすると、端末側のストレージ31A〜31Cに保存される映像データは増大し、安定した再生に必要なマージンを確保できる。通常では、各端末30A〜30Cは、それらの配信状態を配信サーバ20に通知する機能を有する。
以上のように本実施形態によれば、複数の端末30A〜30Cから同一の映像コンテンツ12Aに対する要求が発生した場合、配信サーバ20の配信に伴う負荷の軽減を図ることができる。これにより、結果として映像配信システム全体の配信性能を向上させることができる。
(本実施形態の具体的適用例)
以下図5及び図6を参照して、本実施形態の配信サーバ20による配信方法を適用した具体例を説明する。
ここで、各端末30A〜30Cのストレージ31A〜31Cは、十分な記憶容量を有する。また、配信サーバ20と各端末30A〜30Cとを接続しているアクセス回線は、各端末30A〜30Cが映像コンテンツを再生する再生速度よりも高速の伝送速度を有することを前提としている。換言すれば、配信サーバ20からの送信から端末のストレージへのダウンロードまでの時間(速度)が、端末の実再生時間より短時間(高速)である。
図5は、配信サーバ20の配信制御部200が、メモリ上に確保した通信バッファ210に、ストレージ21から読み込んだ映像データ12Pを示す。この映像データ12Pにおいて、P1〜P7は、各端末30A〜30Cでの再生の順番に相当する例えばフレーム番号である。
まず、配信制御部200は、端末30Aから配信要求があると、メモリ上に通信バッファ210を確保し、図5に示すように、ストレージ21から配信要求の映像コンテンツ12Aの映像データ12Pを格納する。次に、配信制御部200は、通信セッション220Aを生成し、通信バッファ210から映像データ12Pの伝送を開始する。
即ち、図6に示すように、通信バッファ210からフレームP1,P2,P3の順に映像データ12Pが、端末30Aに伝送される。図6において、Ttは、配信サーバ20から各端末30A〜30Cに伝送される映像データの伝送時間を意味する。また、Rtは、各端末30A〜30Cでの映像データの再生時間を意味する。即ち、伝送される各フレームP1,P2,P3の伝送時間Ttは、ストレージ31A〜31Cに格納されて、表示モニタ32A〜32Cの画面上に再生される再生時間Rtよりも短時間(高速)である。
次に、端末30Aとは遅れたタイミングで、端末30B,30Cから、同一映像コンテンツ12Aに対する配信要求が発生すると、配信制御部200は、それらの配信タイミングに応じて同一通信バッファ210をアクセスする通信セッション220B,220Cを生成する。これにより、図6に示すように、配信制御部200は、通信セッション220B,220Cにより、通信バッファ210から端末30B,30Cのそれぞれに対して映像データ12Pの伝送を開始する。図6では、端末30Cからの配信要求が3端末の中で最も遅いタイミングで行なわれているので、端末30CのフレームP1の配信タイミングが最も遅いタイミングとなっている。
次に、配信制御部200は、各端末30A〜30Cに対応する通信セッション220A〜220Cによる映像データの伝送時間に一時的な差をつけて、例えばフレームP4の配信タイミングで、各端末30A〜30Cに対する配信タイミングの同期を取るように制御する。具体的には、配信制御部200は、図6に示すように、配信タイミングが最も遅い端末30Cの配信タイミングに同期するように、他の端末30A,30Bに対する配信タイミングを遅くするように調整する。即ち、最もタイミングの早い端末30Aに対しては、フレームP4の配信を時間Tc1だけ遅らせる。同様に、端末30Bに対しては、フレームP4の配信を時間Tc2だけ遅らせる。
このような制御により、配信サーバ20は、同一の映像コンテンツ12Aに対して、異なるタイミングで要求をしている各端末30A〜30Cに対して、あるタイミングで各端末30A〜30Cに対する配信タイミングの同期を取るように伝送制御を行なう。
なお、本具体例では、各端末30A,30Bでは、配信タイミングの同期を取るために、配信時間に差がつけられても、それぞれの再生処理には影響が発生しない程度のタイミング調整が実行される。
以上のように、共通の通信バッファ210を利用した配信タイミングの同期を取る伝送制御により、ストレージ21に対するアクセス頻度の軽減化、メモリのアクセス頻度の軽減化、及びアクセスするメモリ領域の近接化によるメモリキャッシュのヒット率向上などの効果以外に、共通の通信バッファ210のマージンが大きくなるため、当該バッファ容量を相対的に減少させることが可能となる。これにより、他の映像コンテンツや、要求タイミングが大きく異なる端末に対する配信のための通信バッファとして、メモリ上の記憶領域を配分することができる。従って、結果として配信サーバ20の配信効率を向上させることができる。
さらに、別の具体例として、配信サーバ20は、例えば端末30Aから配信要求があったときに、伝送を開始する一定時間だけ、要求対象の映像コンテンツ以外に、別に用意された映像コンテンツ(広告など)を伝送する制御を実行する。これにより、一定時間内に、異なるタイミングで配信要求を行なう端末30B,30Cに対して、伝送開始のタイミングの同期を取ることができる。
この場合、端末30Aでは、ユーザが映像コンテンツを選択し、配信サーバ20に要求を送信した後に、配信を開始するまでの一定時間だけ、表示モニタ32Aの画面上には、事前に配信された広告映像などが表示される。配信サーバ20は、この広告映像と共に、配信開始までの残り時間の目安を示すデータを表示モニタ32Aの画面上に表示させてもよい。これにより、ユーザは待ち時間の目安を確認できるため、配信サーバ20に繋がらないので諦めるといったビジネス上の機会損失を避けることができる。
そして、一定時間経過後に、配信サーバ20は、要求対象の映像コンテンツの配信を開始する。これにより、端末30Aでは、要求対象の映像コンテンツが、表示モニタ32Aの画面上に再生される。
また、別の具体例として、配信サーバ20は、同一映像コンテンツを要求する端末が一定数(ここでは3台)になるまで待機し、端末30A〜30Cから全ての要求があった時点から配信タイミングの同期を取りながら、同一映像コンテンツの伝送を開始する。
なお、この具体例の場合でも、配信サーバ20は、待機時間だけ広告映像などを配信してもよい。また、配信サーバ20は、待機時間には制限をつけて、制限時間を経過したら、同一映像コンテンツを要求する端末が一定数を満たさない場合でも、配信を開始する制御でもよい。
以上のように、同一映像コンテンツに対して多数のユーザがアクセスしてきても、待ち時間を調整することで配信の同期性を高めることができるため、結果として配信サーバ20の配信効率を向上させることができる。また、相対的に配信サーバ20の負荷を軽減できるため、配信数を増大させることができる。また、配信サーバ20の負荷が少ないときは、同期が取れなくても配信開始することで、待ち時間と配信可能数のバランスを取ることができる。換言すれば、ユーザの要求数に応じて待ち時間を変えることで、配信サーバ20の負荷が低いときにはなるべく待ち時間を少なくする。一方、配信サーバ20の負荷が高いときでも、どれくらい待てば再生が始まるかを案内することで、配信サーバにつながらないから見るのをやめてしまうといった機会損失減らすことができる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
本発明の実施形態に関する映像配信システムの要部を示すブロック図。 本実施形態に関する配信サーバの要部を示すブロック図。 本実施形態に関する基本的配信手順を説明するためのフローチャート。 本実施形態に関する配信サーバの配信手順を説明するためのフローチャート。 本実施形態に関する配信サーバによる伝送制御の具体例を説明するための図。 本実施形態に関する配信サーバによる伝送制御の具体例を説明するためのタイミングチャート。
符号の説明
1…映像配信システム、10…コンテンツサーバ、
11,21,31A〜31C…ストレージ、20…配信サーバ、
30A〜30C…端末装置(端末)、32A〜32C…表示モニタ、
200…配信制御部、210…通信バッファ、220A〜220C…通信セッション。

Claims (8)

  1. ネットワークを介して複数の端末装置に対して、映像データを配信する映像配信システムにおいて、
    前記端末装置からの要求に応じて、配信対象の映像データを一時的に格納する記憶手段と、
    前記記憶手段に格納された映像データを読出して、要求対象の前記端末装置に伝送する伝送手段と、
    前記複数の端末装置から前記記憶手段に格納された同一の映像データに対する要求が発生したときに、前記各端末装置に対する映像データの伝送速度を変化させて、前記同一の映像データを前記各端末装置に伝送する配信タイミングを調整するように前記伝送手段を制御する制御手段と
    を具備したことを特徴とする映像配信システム。
  2. 前記制御手段は、
    前記複数の端末装置の中で、配信時間が最も遅れている端末装置に対する配信タイミングに同期させるように前記伝送手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の映像配信システム。
  3. 前記制御手段は、
    同一の映像データに対する要求のタイミングが異なる前記複数の端末装置に対して、要求対象の映像データを伝送する前の待機時間を確保するために予め用意した映像データを伝送し、
    前記要求対象の各端末装置に対する映像データの伝送開始タイミングの同期を取り、前記各端末装置に対する配信タイミングを同期させるように前記伝送手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の映像配信システム。
  4. 前記制御手段は、
    同一の映像データに対して複数の端末装置からの要求が発生するまで一定時間だけ待機し、
    前記要求対象の各端末装置に対する映像データの伝送開始タイミングの同期を取り、前記各端末装置に対する配信タイミングを同期させるように前記伝送手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の映像配信システム。
  5. 前記制御手段は、
    同一の映像データに対して要求を行なう端末装置の数が一定数を満たすまで待機し、
    前記要求対象の各端末装置に対する映像データの伝送開始タイミングの同期を取り、前記各端末装置に対する配信タイミングを同期させるように前記伝送手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の映像配信システム。
  6. 前記制御手段は、
    前記映像データをタイトル毎に保管するコンテンツサーバから、配信対象のタイトルの映像データを受信して格納する記憶手段を有する配信サーバであり、
    前記端末装置から要求されたタイトルの映像データを前記記憶手段に読み込みながら、前記伝送手段を制御して前記記憶手段から前記端末装置に対して映像データを配信するように構成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の映像配信システム。
  7. ネットワークを介して複数の端末装置に対して、映像データを配信する映像配信システムに適用する配信方法であって、
    前記端末装置からの要求に応じて、配信対象の映像データを一時的に格納する記憶領域を確保するステップと、
    前記記憶領域に格納された映像データを読出して、要求対象の前記端末装置に伝送するための配信を開始するステップと、
    前記複数の端末装置から前記記憶領域に格納された同一の映像データに対する要求が発生したときに、前記各端末装置に対する映像データの伝送速度を変化させて、前記同一の映像データを前記各端末装置に配信するタイミングを調整するステップと
    を有する手順を実行することを特徴とする映像配信方法。
  8. 前記調整ステップは、
    複数の端末装置の中で、配信時間が最も遅れている端末装置に対する配信タイミングに同期させるように調整して配信することを特徴とする請求項7に記載の映像配信方法。
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