JP2008172685A - High quality video transfer apparatus using file server - Google Patents

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JP2007005742A
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Yutaka Ishibashi
豊 石橋
Masahito Yu
雅人 勇
Toyonori Fujiura
豊徳 藤浦
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Nagoya Institute of Technology NUC
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Nagoya Institute of Technology NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a conventional problem that deterioration in quality occurs for data discard or disturbance in data output time when only one video file exists in a transmission side and high-quality video reproduction is difficult for variations in a network condition. <P>SOLUTION: A plurality of video files whose contents are the same but amounts of information are different are disposed in the transmission side, while in a reception side, the video file to be dynamically transferred in response to the network condition is switched from one file to another by estimating throughput of the network from a transfer size and a transfer time of the video data received from the transmission side. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ファイルサーバを利用した高品質ビデオ転送装置に関するものである。   The present invention relates to a high quality video transfer apparatus using a file server.

従来、ネットワークを介してビデオデータを転送する際、受信側のビデオの出力において、ネットワークに余裕が無くデータの転送が間に合わない場合は、受信側で送られてきたデータを破棄する、または、ビデオの出力時間を調整することによりネットワーク状況の変化に耐えてきた。この詳細については、非特許文献1を参照されたい。そして、ビデオ再生途中においてデータを破棄する場合には、ビデオピクチャがスキップされるためビデオの出力がぎこちなくなり、また、出力時間を調整する場合には、ビデオが速く進んだり遅くなったりするため、見ている人に違和感を与える。さらに、受信側において、転送が間に合わず頻繁にデータが破棄されるほど、ネットワークに余裕が無いときに、情報量の多いデータを要求し続けることは、ネットワークに大きな負荷となる。
Y. Ishibashi, S. Tasaka, H. Ogawa, “Media Synchronization Quality of Reactive Control Schemes”, IEICE Trans. On Comm., Vol. E86-B, NO.10, Oct 2003.
Conventionally, when transferring video data over a network, if the network does not have enough time to output data on the receiving side's video output, the data sent on the receiving side is discarded, or the video Has withstood changes in network conditions by adjusting the output time. Refer to Non-Patent Document 1 for details. And when discarding data during video playback, the video picture is skipped and the video output becomes awkward, and when adjusting the output time, the video goes faster or slower, Gives the viewer a sense of incongruity Furthermore, on the receiving side, as data is frequently discarded due to insufficiency of transfer, continuing to request data with a large amount of information when there is not enough room in the network is a heavy load on the network.
Y. Ishibashi, S. Tasaka, H. Ogawa, “Media Synchronization Quality of Reactive Control Schemes”, IEICE Trans. On Comm., Vol. E86-B, NO.10, Oct 2003.

解決しようとする問題点は、送信側にビデオファイルが一つしか存在せず,ネットワーク状況の変化によって高品質なビデオ再生が困難なときには、データの破棄やデータの出力時間の乱れによる品質の劣化したビデオを再生し続けるしか手段がないという従来の問題点である。 The problem to be solved is that when there is only one video file on the sending side and high-quality video playback is difficult due to changes in the network conditions, the quality deteriorates due to data discarding or disturbance of the data output time. It is a conventional problem that there is no other way but to continue playing the video.

本発明のビデオ転送装置は、送信側に情報量の異なる同じコンテンツのビデオファイルを複数配置し、受信側にて、送信側から受信したビデオデータの転送サイズと転送時間からネットワークのスループットを推定することにより、ネットワーク状況に応じて動的に転送するビデオファイルを切替えることを特徴としており、
送信側計算機で事前に情報量の異なる同じコンテンツのビデオファイルを複数用意(図1参照)し、その複数のビデオファイルのデータ構造情報を、受信側にて、送信側からビデオデータより先に取得する。また、ネットワーク状況を知るために、受信側にて、ビデオデータを要求する毎に、ビデオデータの転送サイズと転送時間を測定し、両計算機間のネットワークのスループットを推定する。これにより、ネットワーク状況に応じて動的にビデオファイルの切替えを可能にし、ランダムなデータの破棄やスキップを未然に防止するようにした。
上記したことは次のように行われる。
送信側計算機において、情報量の異なる複数の同じ内容のビデオファイルを配置する。これらのファイルは、SNR解像度、空間的解像度、時間的解像度などを変化させてあらかじめ作成されたファイルとする。また、ビデオ切替の際のノイズ発生を防止するため、ビデオピクチャ群毎に切替処理を行う。これらのファイルを瞬時に切替えるため、データ構造情報(ビデオの平均ビットレートとビデオファイルの先頭バイトからのビデオピクチャ群毎の先頭バイトの位置を記した情報)を事前に作成し、送信側に配置する。そのため、要求中のビデオデータが、ビデオピクチャ群の途中であるならば、そのビデオピクチャ群の最後のデータまで要求した後、取得したデータ構造情報を参照して、切替えるファイルの次に要求すべきビデオピクチャ群の先頭バイトの位置からの要求に変更する。ただし、各ビデオ間でビデオピクチャ群の数が一致しない場合(時間的解像度を変化させたファイルを用いる場合など)、各ビデオファイルの切替後の出力が乱れないような、ビデオピクチャ群の構成や制御ファイルによる調整が必要である。
受信側計算機において、ビデオの再生開始前にデータ構造情報を取得する。そして、送信側にビデオデータを要求する毎に、そのビデオデータの転送サイズと転送時間(受信側が送信側にビデオデータを要求してから、そのデータを受信側に取得するまでの往復転送時間)を測定し、一定時間T毎に両計算機間のネットワークのスループットを推定する(推定スループットと呼ぶ。測定された転送サイズを転送時間で割ったものの平均)。ネットワークに余裕が無くなると、転送されるビデオデータの転送時間が大きくなり、推定スループットが要求中のビデオの平均ビットレートを下回る。このとき、読み出すビデオを現在要求しているビデオよりも情報量の少ない低品質なビデオに切替える。逆に、現在要求しているビデオよりも高品質なビデオの平均ビットレートを上回る推定スループットが、安全のため、一定時間T period以上観測された場合には、ネットワークに余裕があると判断し、高品質なビデオへ切替える。ただし、該当する高品質、低品質なビデオが複数ある場合は、推定スループットと全てのビデオの平均ビットレートを比較し、転送可能なもので最も高品質なものと切替える。
The video transfer apparatus of the present invention arranges a plurality of video files of the same content with different information amounts on the transmission side, and estimates the network throughput from the transfer size and transfer time of the video data received from the transmission side on the reception side. By switching the video file to be transferred dynamically according to the network status,
Prepare multiple video files of the same content with different amounts of information in advance on the sending computer (see Fig. 1), and obtain data structure information of the multiple video files from the sending side before the video data on the receiving side. To do. In addition, in order to know the network status, each time video data is requested on the receiving side, the video data transfer size and transfer time are measured, and the network throughput between the two computers is estimated. As a result, video files can be switched dynamically according to the network conditions, and random data discarding and skipping can be prevented.
The above is done as follows.
In the transmission side computer, a plurality of video files having the same content and different information amounts are arranged. These files are files created in advance by changing the SNR resolution, spatial resolution, temporal resolution, and the like. Also, switching processing is performed for each video picture group in order to prevent noise generation during video switching. Data structure information (information describing the average bit rate of video and the position of the first byte of each video picture group from the first byte of the video file) is created in advance and placed on the transmission side in order to instantly switch between these files To do. Therefore, if the requested video data is in the middle of a video picture group, after requesting to the last data of the video picture group, it should be requested next to the file to be switched with reference to the acquired data structure information The request is changed from the position of the first byte of the video picture group. However, if the number of video picture groups does not match between videos (for example, when using files with different temporal resolutions), the video picture group configuration or Adjustment by the control file is necessary.
In the receiving computer, data structure information is acquired before the start of video playback. Each time video data is requested from the transmitting side, the transfer size and transfer time of the video data (round-trip transfer time from when the receiving side requests video data to the transmitting side until the data is acquired by the receiving side) And estimate the network throughput between both computers at a fixed time T (referred to as estimated throughput, the average of the measured transfer size divided by the transfer time). When there is no room in the network, the transfer time of the video data to be transferred increases, and the estimated throughput falls below the average bit rate of the requested video. At this time, the video to be read is switched to a low-quality video that has a smaller amount of information than the currently requested video. Conversely, if the estimated throughput that exceeds the average bit rate of the higher quality video than the currently requested video is observed for a certain period of time for safety, it is determined that the network has room, Switch to high quality video. However, if there are multiple corresponding high-quality and low-quality videos, the estimated throughput and the average bit rate of all the videos are compared, and the transferable one is switched to the highest-quality one.

従来の方式では、ネットワークの混雑によりデータの到着が遅れた場合には、ビデオの再生中にビデオピクチャがスキップする場合やその出力間隔が変わる場合がある。本発明の方式では、そのような場合に、情報量の少ないビデオデータへ要求を切替えることにより、転送されるビデオデータがネットワークに大きな負荷とならないよう調節し、かつ、データ到着の遅れによるビデオピクチャのスキップの発生を防ぎ、出力品質を高く維持する。   In the conventional method, when the arrival of data is delayed due to network congestion, a video picture may be skipped during video playback or its output interval may change. In the method of the present invention, in such a case, the request is switched to video data with a small amount of information, so that the transferred video data is adjusted so as not to be a heavy load on the network, and the video picture due to the delay of data arrival Prevents the occurrence of skipping and maintains high output quality.

以下,本発明を具体化した実施例について図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明の構造は図1に示すとおりである。
ビデオデータを蓄積し、受信側の要求に応じて送信する送信側計算機と、それを読み出す受信側計算機からなる。送信側計算機はファイルサーバとして動作させる。
・ ビデオ切替システムは、データ構造情報(ファイルを切替えるための情報)を送信側から取得する(図1参照)。
・ 受信側計算機において、ビデオデータの読み出し毎に、その転送時間と転送サイズを測定し、
T毎にネットワークのスループットを推定する。
The structure of the present invention is as shown in FIG.
It consists of a transmitting computer that stores video data and transmits it in response to a request from the receiving side, and a receiving computer that reads it out. The sending computer is operated as a file server.
The video switching system acquires data structure information (information for switching files) from the transmission side (see FIG. 1).
・ At the receiving computer, measure the transfer time and transfer size each time video data is read.
Estimate network throughput every T.

・そのスループットが読み出し中のビデオの平均ビットレートを下回る場合、読み出し中のビデオより低品質なビデオが存在する場合には、その低品質なビデオに切替える。     If the throughput is below the average bit rate of the video being read, switch to the low quality video if there is a video of lower quality than the video being read.

・そのスループットが送信側に存在する読み出し中のビデオよりも高品質なビデオの平均ビットレートを上回る場合が一定時間T period
以上続いた場合、その高品質なビデオに切替える。
・ (2)においてビデオ切替が必要な場合には、取得したデータ構造情報を参照し、ビデオピクチャ群毎にビデオファイルを切替える。
A period when the throughput exceeds the average bit rate of high-quality video compared to the video being read that exists on the transmission side for a certain period of time T period
If it continues, switch to the high quality video.
When the video switching is necessary in (2), the acquired data structure information is referred to and the video file is switched for each video picture group.

本発明は、ビデオだけではなく、音声/音楽などのリアルタイム性が求められる用途に適用可能である。また(1)において、2種類以上の任意の種類のデータを準備することが可能である。(3)において、ビデオピクチャ群毎ではなく、ビデオピクチャ毎に切替を行うことも可能である。   The present invention is applicable not only to video but also to applications that require real-time performance such as voice / music. In (1), it is possible to prepare two or more types of arbitrary data. In (3), switching can be performed for each video picture instead of for each video picture group.

本発明は、ビデオや、音声/音楽などのリアルタイム性が求められる用途等の分野に利用可能である。   The present invention can be used in fields such as video and voice / music that require real-time performance.

本発明の構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of this invention.

Claims (1)

送信側に情報量の異なる同じコンテンツのビデオファイルを複数配置し、受信側にて、送信側から受信したビデオデータの転送サイズと転送時間からネットワークのスループットを推定することにより、ネットワーク状況に応じて動的に転送するビデオファイルを切替えることを特徴とするビデオ転送装置。 Depending on the network situation, multiple video files of the same content with different amounts of information are placed on the sending side, and the network throughput is estimated from the transfer size and transfer time of the video data received from the sending side on the receiving side. A video transfer apparatus characterized by dynamically switching video files to be transferred.
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