JP2012114612A - Image delivery system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、映像配信システムに関し、特に映像データをエンコードして配信先に配信する映像配信システムに関する。 The present invention relates to a video distribution system, and more particularly to a video distribution system that encodes video data and distributes it to a distribution destination.
映像を配信するシステムの一例が特許文献1に記載されている。特許文献1に記載される映像配信システムは、複数の映像・音声エンコーダと、データパケット可変送出装置と、多重化装置と、モジュレータとから構成される。 An example of a system for distributing video is described in Patent Document 1. The video distribution system described in Patent Document 1 includes a plurality of video / audio encoders, a data packet variable transmission device, a multiplexing device, and a modulator.
個々の映像・音声エンコーダは、入力となる複数の映像・音声からMPEG2方式のデジタル信号圧縮技術を用いてパケットストリームを生成し、多重化装置へ送信する。データパケット可変送出装置は、画像データやプログラムデータ等のコンテンツデータからMPEG2方式のデータパケットを生成し、多重化装置へ送信する。多重化装置は、複数の映像・音声エンコーダおよびデータパケット可変送出装置から受信した複数のパケットストリームおよびデータパケットを多重化し、モジュレータへ送信する。モジュレータは、多重化装置の出力を変調して、衛星放送であれば衛星に、地上放送であれば放送局に、それぞれ送出する。 Each video / audio encoder generates a packet stream from a plurality of video / audio inputs using an MPEG2 digital signal compression technique, and transmits the packet stream to a multiplexing device. The data packet variable transmission device generates an MPEG2 data packet from content data such as image data and program data, and transmits it to the multiplexing device. The multiplexing device multiplexes a plurality of packet streams and data packets received from the plurality of video / audio encoders and the data packet variable transmission device, and transmits the multiplexed data to the modulator. The modulator modulates the output of the multiplexing device and sends it to the satellite for satellite broadcasting and to the broadcasting station for terrestrial broadcasting.
また上記のデータパケット可変送出装置は、複数のコンテンツデータをMPEG2方式のMPEG2トランスポートパケットに変換して複数のパケットファイルを作成するパケット化プロセッサと、上記複数のパケットファイルからの複数のパケットを多重化装置から入力される指定ビットレートになるように必要に応じてNULLパケットを追加して多重化するパケット送出プロセッサと、このパケット送出プロセッサで多重化されたMPEG2トランスポートパケットを設定レートにて送出するパケット送出ボードとを有する。 Also, the data packet variable transmission device includes a packetizing processor that converts a plurality of content data into MPEG2 transport packet of MPEG2 to create a plurality of packet files, and multiplexes a plurality of packets from the plurality of packet files. A packet transmission processor that adds and multiplexes NULL packets as necessary to achieve the specified bit rate input from the encoding device, and transmits MPEG2 transport packets multiplexed by this packet transmission processor at a set rate A packet transmission board.
上記多重化装置は、映像系のデータ量の変化を検知した場合に、データパケット可変送出装置に対して指定するビットレートを変化させる。データパケット可変送出装置は、コンテンツデータのパケット送出の多重化量を、指定ビットレートに基づいて変化させる。これにより、上記映像配信システムは、映像系のデータ量の変化に追随して効率良くコンテンツデータの送出を行うことができるとされている。 The multiplexing device changes the bit rate designated to the data packet variable transmission device when detecting a change in the video data amount. The data packet variable transmission device changes the multiplexing amount of content data packet transmission based on a specified bit rate. As a result, the video distribution system can efficiently transmit content data following changes in the video data amount.
一般に映像をエンコードすると、データ量が圧縮される。このとき、圧縮後のデータ量は映像の状況によって大きく変化する。例えば、高精細の動きの激しい映像はデータ量が多く、動きの無い映像であれば圧縮後のデータ量は少なくなる。従って、映像をエンコードして生成したパケットストリームを配信すると、配信ビットレートが激しく変動する。特許文献1には、画像データやプログラムデータ等のコンテンツデータのデータ量を一定ビットレートになるように制御することは記載されているが、映像系のデータ量を一定ビットレートになるように制御することは記載されていない。 In general, when an image is encoded, the amount of data is compressed. At this time, the amount of data after compression varies greatly depending on the situation of the video. For example, a high-definition video with a large amount of motion has a large amount of data, and a video without motion has a small amount of data after compression. Therefore, when a packet stream generated by encoding video is distributed, the distribution bit rate fluctuates drastically. Patent Document 1 describes that the amount of content data such as image data and program data is controlled to be a constant bit rate, but the amount of video data is controlled to be a constant bit rate. It is not described to do.
一般に映像配信システムにおける受信端末は、受信したデータをバッファに一旦蓄積し、バッファからデータを読み出して、所望の映像再生ビットレートで映像を再生している。バッファがあるため、或る程度の配信ビットレートの揺らぎは吸収できる。しかし、許容限度を超える配信ビットレートの変動が発生すると、所望の映像再生ビットレートを維持することができず、映像のカクつきが発生する。また、タイミングによっては、バッファの溢れが発生して映像情報が損失し、それが原因で再生映像にブロックノイズが発生する。 In general, a receiving terminal in a video distribution system temporarily stores received data in a buffer, reads the data from the buffer, and plays back video at a desired video playback bit rate. Since there is a buffer, a certain amount of fluctuation in the distribution bit rate can be absorbed. However, if the distribution bit rate fluctuates beyond the allowable limit, the desired video playback bit rate cannot be maintained, and the video is crumpled. Depending on the timing, the buffer overflows and video information is lost, which causes block noise in the reproduced video.
本発明の目的は、エンコードに伴う映像データ量の変化の影響を受けて配信ビットレートが大きく変動する、という課題を解決する映像配信システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a video distribution system that solves the problem that the distribution bit rate fluctuates greatly under the influence of a change in the amount of video data accompanying encoding.
本発明の一形態にかかる映像配信システムは、
映像データをエンコードし、パケット化して、設定された固定ビットレートで出力するエンコーダと、
上記エンコーダから出力されるパケットを配信先に配信する配信装置とを備える、という構成を採る。
A video distribution system according to an aspect of the present invention includes:
An encoder that encodes video data, packetizes it, and outputs it at a fixed bit rate,
A configuration is adopted in which a distribution device that distributes a packet output from the encoder to a distribution destination is provided.
本発明は上述のような構成を有するため、エンコード後の映像データ量が大きく変動しても一定のビットレートで配信を行うことが可能となる。 Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to perform distribution at a constant bit rate even if the amount of encoded video data varies greatly.
次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。以下では、MPEG2を使用した実施の形態について説明するが、映像コーデックはMPEG2に限定されず、本発明は任意の映像コーデックを使用することが可能である。
[第1の実施形態]
図1を参照すると、本発明の第1の実施形態にかかる映像配信システムは、リアルタイムエンコーダ10と、映像配信サーバ20と、受信端末30とから構成される。リアルタイムエンコーダ10と映像配信サーバ20と受信端末30は、インターネット等のネットワーク100を通じて相互に通信可能に接続されている。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, an embodiment using MPEG2 will be described. However, the video codec is not limited to MPEG2, and the present invention can use any video codec.
[First embodiment]
Referring to FIG. 1, the video distribution system according to the first embodiment of the present invention includes a real-
リアルタイムエンコーダ10は、カメラ11から出力される映像データを入力してエンコードし、パケット化して、設定された固定ビットレートで出力する機能を有する。リアルタイムエンコーダ10は、エンコード手段12とビットレート平滑化手段13とTSパケット化手段14とを有する。これらの各手段12〜14は、例えばコンピュータとプログラムとで実現することができる。プログラムは、磁気ディスク等の記録媒体に記録されて提供される。コンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、そのプログラムを実行することにより、コンピュータ上に上記の各手段12〜14を実現する。
The real-
エンコード手段12は、カメラ11から出力される映像データをエンコードする機能を有する。エンコード方式は任意である。例えば、MPEG2方式のデジタル信号圧縮技術を使用することができる。エンコード手段12は、エンコードした結果のデータ(エンコードデータ)をビットレート平滑化手段13へ出力する。
The
ビットレート平滑化手段13は、設定される固定ビットレートにほぼ一致するように、リアルタイムエンコーダ10の映像ビットレートを平滑化する機能を有する。設定される固定ビットレートは、エンコード手段12の出力ビットレートの最大値よりも所定量(例えば予め設定された余裕分)だけ大きな値に設定されている。ビットレート平滑化手段13は、設定された単位時間毎に、エンコード手段12から出力されるエンコードデータの単位時間当たりのデータ量と上記固定ビットレートに応じて定まる基準データ量とを比較して、不足するデータ量を算出する。そして、この算出したデータ量に相当するNULLデータをエンコードデータにPaddingするためのデータとして出力する。上記単位時間は任意であり、例えば1秒、または1秒より短い時間、または1秒より長い時間としても良い。
The bit rate smoothing means 13 has a function of smoothing the video bit rate of the real-
TSパケット化手段14は、エンコード手段12から出力されるエンコードデータとビットレート平滑化手段13から出力されるNULLデータとを入力し、これらのデータをパケット化し、TSパケットとして出力する。TSパケット化手段14は、エンコードデータとNULLデータをエンコード手段12およびビットレート平滑化手段13から直接に受信しても良いし、何らかの記憶装置(例えばFIFOバッファ)を介して受信しても良い。
The
映像配信サーバ20は、リアルタイムエンコーダ10から出力されるTSパケットをネットワーク100を通じて受信し、ネットワーク100を通じて配信先である受信端末30に配信する機能を有する。映像配信サーバ20の配信ビットレートは固定である。映像配信サーバ20は、リアルタイムエンコーダ10の過去所定期間(例えば5秒)の平均ビットレートを配信ビットレートとする。本実施形態では、リアルタイムエンコーダ10の送信ビットレートはほぼ固定なので、映像配信サーバ20の配信ビットレートもほぼ固定となる。
The
受信端末30は、映像配信サーバ20からネットワーク100経由で配信されるデータを受信し、再生する装置である。受信端末30は、パーソナルコンピュータや携帯端末などで構成される。
The
次に図2を参照して、本実施形態の動作の概略を説明する。 Next, the outline of the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG.
リアルタイムエンコーダ10は、カメラ11の映像データをエンコードし、パケット化して、固定ビットレートで、ネットワーク100を通じて映像配信サーバ20へ送信する。このとき、リアルタイムエンコーダ10は、図2の吹き出しF1で模式的に示すように、エンコード手段12の出力データ量が激しく変動したとしても、ビットレート平滑化手段13によりNULLデータを適宜挿入することで、TSパケット化手段14により生成されるTSパケットのデータ量(リアルタイムエンコーダ10の映像ビットレート)は一定になる。
The real-
映像配信サーバ20は、リアルタイムエンコーダ10から受信する過去一定期間の平均ビットレートを配信ビットレートに設定する。この結果、図2の吹き出しF2で模式的に示すように、映像配信サーバ20の配信ビットレートは一定になる。
The
映像配信サーバ200は、上記の一定の配信ビットレートで、リアルタイムエンコーダ10から受信した映像を受信端末30へ配信する(図2のF3)。この結果、受信端末30の受信バッファ量が均一になり、安定した再生が行われる(図2のF4)。
The video distribution server 200 distributes the video received from the real-
次に図3を参照して、本実施形態の動作をより詳細に説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described in more detail with reference to FIG.
カメラ11から映像データが出力されると、リアルタイムエンコーダ10のエンコード手段12は、その映像データをエンコードする(A11)。次に、ビットレート平滑化手段13は、エンコードされたデータに対してビットレート平滑化処理を行う(A12)。次に、TSパケット化手段14は、ビットレート平滑化処理後のデータをパケット化し、映像配信サーバ20へ送出する(A13)。
When video data is output from the
映像配信サーバ20は、データを受信し、図示しない記憶装置に蓄積する(A20)。
The
他方、受信端末30は起動すると(A30)、一旦、映像配信受信待ち状態となった後、
映像配信サーバ20に対して映像配信を要求する(A31)。
On the other hand, when the receiving
A video distribution request is made to the video distribution server 20 (A31).
映像配信サーバ20は、受信端末30からの要求に対して、映像データから算出された映像ビットレート(一例では、5秒分の平均ビットレート)で、映像の配信を開始する(A21)。受信端末30は、配信映像を受信し、再生処理を行う(A32)。
In response to the request from the receiving
次に、図4を参照して、リアルタイムエンコーダ10における映像ビットレートの平滑化処理の詳細を説明する。
Next, the details of the video bit rate smoothing process in the real-
リアルタイムエンコーダ10のビットレート平滑化手段13には、予め、固定ビットレートとサンプリング間隔とが設定されている(図4のA130)。 A fixed bit rate and a sampling interval are set in advance in the bit rate smoothing means 13 of the real-time encoder 10 (A130 in FIG. 4).
固定ビットレートは、外部からリアルタイムエンコーダ10に入力して記憶させても良いし、リアルタイムエンコーダ10が自動的に算出して記憶するようにしても良い。例えば、ビットレート平滑化手段13は、エンコード手段12から出力されるエンコードデータに基づいて固定ビットレートを算出し、記憶するようにしても良い。その際、ビットレート平滑化手段13は、エンコード手段12から出力されるエンコードデータの単位時間当たりの平均ビットレートを算出し、この算出した平均ビットレートに所定の余裕度を加算した値を固定ビットレートとして算出してよい。固定ビットレートの算出は、一度だけ行うようにしても良いし、定期的に見直すようにしても良い。
The fixed bit rate may be input to the real-
サンプリング間隔は、外部からリアルタイムエンコーダ10に入力して記憶させても良いし、リアルタイムエンコーダ10が自動的に算出して記憶するようにしても良い。
The sampling interval may be input to the real-
ビットレート平滑化手段13は、設定されたサンプリング間隔で、実データの容量とその時点における期待データ容量とを比較する(図4のA131)。実データの容量とは、エンコーダ12から出力されるエンコードデータの容量のことである。期待データ容量とは、エンコーダ12から上記固定ビットレートでエンコードデータが出力されると仮定した場合のエンコードデータの容量のことである。
The bit rate smoothing means 13 compares the actual data capacity with the expected data capacity at that time at the set sampling interval (A131 in FIG. 4). The actual data capacity refers to the capacity of encoded data output from the
ビットレート平滑化手段13は、期待データ容量から実データ容量を差し引いた残りの容量を不足容量として計算し、この不足容量分のNULLデータを発生(挿入)する(図4のA132)。例えば、ビットレート平滑化手段13は、サンプリング周期の開始時点で、内部のカウンタを0にリセットし、エンコード手段12からmバイトのエンコードデータが出力される毎に上記カウンタをmだけカウントアップする。そして、ビットレート平滑化手段13は、サンプリング周期の終了時点のカウンタの値を実データ容量とし、期待データ容量から減算して、不足容量を算出する。 The bit rate smoothing means 13 calculates the remaining capacity obtained by subtracting the actual data capacity from the expected data capacity as an insufficient capacity, and generates (inserts) NULL data corresponding to the insufficient capacity (A132 in FIG. 4). For example, the bit rate smoothing means 13 resets the internal counter to 0 at the start of the sampling period, and counts up the counter by m each time m bytes of encoded data is output from the encoding means 12. Then, the bit rate smoothing means 13 uses the counter value at the end of the sampling period as the actual data capacity, and subtracts it from the expected data capacity to calculate the insufficient capacity.
ビットレート平滑化手段13は、上記のA131、A132の処理を繰り返し実行する(図4のA133)。 The bit rate smoothing means 13 repeatedly executes the above processes A131 and A132 (A133 in FIG. 4).
このように本実施形態によれば、映像配信サーバ20は、一定のビットレートで映像データを配信することができる。その理由は、リアルタイムエンコーダ10側の送出映像ビットレートが一定化されているためである。
Thus, according to this embodiment, the
また本実施形態によれば、映像配信サーバ20の配信ビットレートが一定化することにより、受信端末30側における再生バッファの揺れが生じなくなり、滑らかな映像の再生が可能になる。
Further, according to the present embodiment, since the distribution bit rate of the
また本実施形態によれば、リアルタイムエンコーダ10は、パケット化の前のエンコードデータに対してNULLデータを追加しているため、パケット化以後の処理を簡素化することができる。
In addition, according to the present embodiment, the real-
以上の実施の形態では、配信するデータは、カメラ11で撮影された映像データとした。しかし、本発明における配信データはそれに限定されるものではない。カメラ11で撮影された映像データに加えて、カメラ11で録音された音声データを配信データとしても良い。また、カメラ11以外の手段で撮影された映像データおよび音声データを配信データとしても良い。
In the above embodiment, the data to be distributed is video data captured by the
また以上の実施の形態は、映像配信サーバ20は、1台のリアルタイムエンコーダ10から受信した映像データを受信端末30に配信するようにしている。しかし、本発明はそのような構成に限定されない。例えば図5に示すように、映像配信サーバ20は、複数のリアルタイムエンコーダ10から受信した映像データを受信端末30に配信するようにしても良い。
In the above embodiment, the
10…リアルタイムエンコーダ
11…カメラ
12…エンコード手段
13…ビットレート平滑手段
14…TSパケット化手段
20…映像配信サーバ
30…受信端末
100…ネットワーク
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記エンコーダから出力されるパケットを配信先に配信する配信装置とを備えることを特徴とする映像配信システム。 An encoder that encodes video data, packetizes it, and outputs it at a fixed bit rate,
A video distribution system comprising: a distribution device that distributes a packet output from the encoder to a distribution destination.
前記映像データをエンコードするエンコード手段と、
設定された単位時間毎に、前記エンコード手段から出力されるエンコードデータの単位時間当たりのデータ量が前記固定ビットレートに応じて定まる基準データ量に比べて不足するデータ量を算出し、該算出したデータ量のNULLデータを出力するビットレート平滑化手段と、
前記エンコード手段から出力されるエンコードデータと前記ビットレート平滑化手段から出力されるNULLデータをパケット化して出力するパケット化手段とを有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。 The encoder is
An encoding means for encoding the video data;
For each set unit time, the data amount per unit time of the encoded data output from the encoding means is calculated to be insufficient compared to the reference data amount determined according to the fixed bit rate. Bit rate smoothing means for outputting NULL data of a data amount;
The video distribution system according to claim 1, further comprising: packetizing means for packetizing and outputting encoded data output from the encoding means and NULL data output from the bit rate smoothing means.
ことを特徴とする請求項2に記載の映像配信システム。 3. The video distribution system according to claim 2, wherein the fixed bit rate is set to a value larger by a predetermined amount than the maximum value of the output bit rate of the encoding means.
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の映像配信システム。 4. The video distribution system according to claim 1, wherein the video data is data output from a camera.
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の映像配信システム。 The video distribution system according to claim 1, comprising a plurality of the encoders.
前記エンコーダが、映像データをエンコードし、パケット化して、設定された固定ビットレートで出力し、
前記配信装置が、前記エンコーダから出力されるパケットを配信先に配信する
ことを特徴とする映像配信システム。 A video distribution method in a video distribution system comprising an encoder and a distribution device,
The encoder encodes video data, packetizes it, and outputs it at a set fixed bit rate,
The video distribution system, wherein the distribution device distributes a packet output from the encoder to a distribution destination.
設定された単位時間毎に、前記エンコード手段から出力されるエンコードデータの単位時間当たりのデータ量が固定ビットレートに応じて定まる基準データ量に比べて不足するデータ量を算出し、該算出したデータ量のNULLデータを出力するビットレート平滑化手段と、
前記エンコード手段から出力されるエンコードデータと前記ビットレート平滑化手段から出力されるNULLデータをパケット化して出力するパケット化手段とを有することを特徴とするエンコーダ。 Encoding means for encoding video data;
For each set unit time, the data amount per unit time of the encoded data output from the encoding means is calculated to be insufficient compared to a reference data amount determined according to a fixed bit rate, and the calculated data Bit rate smoothing means for outputting a quantity of NULL data;
An encoder comprising: encoding data output from the encoding means; and packetizing means for packetizing and outputting NULL data output from the bit rate smoothing means.
映像データをエンコードするエンコード手段と、
設定された単位時間毎に、前記エンコード手段から出力されるエンコードデータの単位時間当たりのデータ量が固定ビットレートに応じて定まる基準データ量に比べて不足するデータ量を算出し、該算出したデータ量のNULLデータを出力するビットレート平滑化手段と、
前記エンコード手段から出力されるエンコードデータと前記ビットレート平滑化手段から出力されるNULLデータをパケット化して出力するパケット化手段と
して機能させるためのプログラム。 Computer
Encoding means for encoding video data;
For each set unit time, the data amount per unit time of the encoded data output from the encoding means is calculated to be insufficient compared to a reference data amount determined according to a fixed bit rate, and the calculated data Bit rate smoothing means for outputting a quantity of NULL data;
A program for functioning as packetizing means for packetizing and outputting encoded data output from the encoding means and NULL data output from the bit rate smoothing means.
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JP2021022856A (en) * | 2019-07-29 | 2021-02-18 | Toa株式会社 | Camera system and live image distribution method |
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