JP2014072650A - 映像コンテンツ配信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンテンツの視聴端末からコンテンツプレーヤを遠隔操作できる映像コンテンツ配信システムにおいて、遠隔操作の内容を短い遅延時間で視聴映像に反映させる。
【解決手段】映像コンテンツ変換部１０２は、動画の映像コンテンツをネットワーク経由で視聴端末へ配信する際に、H.264エンコードにより動画の符号化データに変換する動画エンコード部１０２ａ、および動画キャプチャにより周期的に取得される静止画をJPEGエンコードによりJPEG画像の時系列に変換する動画キャプチャ部１０２ｂを含む。遠隔操作処理部１０４は、視聴端末２から送信された遠隔操作モードの開始要求に応答して動画キャプチャ部１０２ｂによる動画キャプチャを選択し、遠隔操作モードの終了要求に応答して動画エンコード部１０２ａによる動画エンコードを選択する。リモコン信号処理部１０５は、視聴端末２から受信したリモコン信号をコンテンツプレーヤ３へ転送する。
【選択図】図３

Description

本発明は、コンテンツプレーヤから出力された映像コンテンツを符号化してネットワーク経由で視聴端末へ配信する映像コンテンツ配信装置に係り、特に、視聴端末からコンテンツプレーヤを遠隔操作できる映像コンテンツ配信システムに好適な映像コンテンツ配信装置に関する。

デジタルコンテンツは、そのデータ量を減じるために予め符号化圧縮（エンコード）され、視聴端末において再生時にデコードされる。動画エンコードは一般的に処理負荷が重く、特にネットワーク経由でのコンテンツ配信では、圧縮率を高めるために処理負荷の重い高度な符号化方式が採用されるので、動画エンコードの処理時間長に起因した伝送遅延が生じ得る。

さらに、コンテンツ配信に割り当てられているネットワークの帯域が狭かったり、あるいはネットワークに輻輳が生じていたりして符号化データの伝送レートが低下すると、視聴端末では符号化データのデコード、再生を受信直後から開始することができず、所定量の符号化データがバッファに蓄積されるのを待ってからデコードを開始しなければならない。

このように、ネットワーク経由のコンテンツ配信では様々な要因で伝送遅延Tdが生じ得る。したがって、図６に例示したように、時刻t1でコンテンツプレーヤから出力された映像コンテンツは遅延時間Tdを持って時刻t11から視聴端末において再生され、それ以降、コンテンツプレーヤから出力される映像コンテンツは、視聴端末においてTd秒遅れで再生される。すなわち、視聴端末で再生される映像は、常にコンテンツプレーヤからTd秒前に出力された映像となる。なお、前記遅延時間Tdは、視聴端末の機能や性能に依存するものの、一般的に数秒ないし１０秒程度であり、図６は遅延時間Tdが１０秒の例を示している。

このような技術課題に関連して、特許文献１には、ライブ映像をリアルタイムでの動画配信に対応していない通信ネットワーク経由で配信するために、ライブ映像を静止画の時系列にエンコードし、擬似的な動画として配信する技術が開示されている。

特許文献２には、過去のユーザの視聴操作履歴を保持しておき、早送りや巻戻しなどの操作が行われた時点から数秒間については、現在再生に使用している再生データのトランスコード処理と平行して先読みデータを取得してトランスコード処理を行い、変換済みの先読みデータを作成して保存しておく技術が開示されている。

特許文献３には、映像コンテンツの配信開始時に映像が再生されるまでの待ち時間を短縮することを課題とし、映像コンテンツを最低限の画像品質しか保証されない基本レイヤと、基本レイヤのみをデコードした結果以上の画像品質を得ることができる拡張レイヤから構成し、映像コンテンツの配信開始時から基本レイヤの配信データ量が第１の目標量となるまでの間は、基本レイヤの配信ビットレートをそのエンコードビットレートよりも増大させ、その分、上位の拡張レイヤの配信ビットレートを減少させる技術が開示されている。

特開２００３−２９９０６０号公報 特開２００８−２０６０３９号公報 特開２０１０−２８５１６号公報

特許文献１では、動画の所望フレームが静止画として固定的に表示されるのみなので、動画の内容を把握することができない。

特許文献２では、先読みデータを記憶するための大きなメモリ容量が必要になるのみならず、例えば動画の再生中に番組録画の予約操作が行われて番組表が表示され、さらに録画時刻や録画チャンネルを選択するためにカーソルキーが操作された場合のように、先読みが不可能な操作には対応できない。

特許文献３では、映像コンテンツの配信開始時に映像が再生されるまでの待ち時間は短縮できるものの、映像コンテンツの配信中に早送りや巻き戻しの操作あるいは番組録画の予約操作が行われても、これらの操作に対する映像の応答遅延を改善することができない。

一方、映像・音声をデジタル信号で伝送する通信インタフェースの標準規格としてHDMI（High-Definition Multimedia Interface）が普及している。このHDMI規格にはCEC（Consumer Electronics Control：家電制御）と呼ばれる相互機器制御機能が用意されており、HDMIで接続されたコンテンツプレーヤに対しては、CECコマンドを利用することで、視聴端末からネットワーク経由での遠隔操作が可能になる。

ここで、ネットワーク経由でのコンテンツ配信には上記のような伝送遅延が生じるものの、CECコマンドによる遠隔操作には伝送遅延が実質的に生じない。したがって、図６に例示したように、時刻t13において視聴端末がリモコン操作され、その操作内容に応答したリモコン信号が送出されると、コンテンツプレーヤの出力映像には前記リモコン操作が直ちに反映される。しかしながら、リモコン操作の反映された出力映像が視聴端末において再生されるまでには前記Td秒（ここでは、１０秒）の遅延があるので、視聴端末の映像上に前記リモコン操作が反映されるのは時刻t23以降となってしまう。

したがって、例えばコンテンツプレーヤがDVDレコーダであり、前記リモコン操作が録画予約であると、番組表上でのチャンネル選択や時刻選択のためのカーソル操作にTd秒の遅延が生じてしまい、操作性が極めて悪いという技術課題があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、視聴端末からの遠隔操作の内容を短い遅延時間で視聴映像に反映させることができる映像コンテンツ配信装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、コンテンツプレーヤから出力される映像コンテンツをネットワーク経由で視聴端末へ配信する映像コンテンツ配信装置において、映像コンテンツをエンコードする動画エンコード手段と、映像コンテンツを周期的にキャプチャして静止画像の時系列に変換するキャプチャ手段と、視聴端末から受信した遠隔操作モード要求に応答して、動画エンコード手段およびキャプチャ手段のいずれかを選択する遠隔操作処理手段と、動画エンコード手段またはキャプチャ手段の出力をネットワーク経由で配信するインタフェースとを具備した。また、前記遠隔操作処理手段は、遠隔操作モードの開始要求に応答してキャプチャ手段を選択し、終了要求に応答して動画エンコード手段を選択するようにした。

本発明によれば、視聴端末から送出された遠隔操作モード要求が検知されると、映像コンテンツをネットワーク配信用に変換する際の方式が、動画エンコードから動画キャプチャに切り換えられて静止画の時系列が配信されるので、処理負荷の大きな動画エンコードが不要となって伝送遅延が短縮される。さらに、視聴端末側でも再生コンテンツが動画から静止画の時系列に切り替わることにより、一定量のデータがバッファされるのを待つことなく直ちに再生を開始できるので、ここでの遅延時間も短縮される。この結果、遠隔操作の内容を短い遅延時間で視聴映像の出力映像に反映させることが可能になる。

本発明のコンテンツ配信装置を含むコンテンツ配信システムのブロック図である。 コンテンツプレーヤからの要求に基づいて映像コンテンツの配信が開始されるまでの手順を示したシーケンスフローである。 コンテンツ配信装置の主要部の構成を示した機能ブロック図である。 本発明の一実施形態の動作を示したタイムチャートである。 本発明の一実施形態における視聴端末の画面遷移図である。 映像コンテンツの配信における遅延を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明のコンテンツ配信装置を含むコンテンツ配信システムの構成を示したブロック図である。

各ユーザの宅内には、映像や音声のデジタルコンテンツ（以下、映像コンテンツで総称する）を再生、出力するDVDレコーダやデジタルビデオカメラ等のコンテンツプレーヤ３と、これらの映像コンテンツを宅内で視聴するためのTVモニタ４と、前記コンテンツプレーヤ３とインターネットとの間で、映像コンテンツや後述するリモコン信号の送受を制御するコンテンツ配信装置１と、このコンテンツ配信装置１に無線LAN接続され、経路制御やNAT機能を提供するWi-Fiルータ５とが配備される。前記コンテンツプレーヤ３およびTVモニタ４とコンテンツ配信装置１とは、HDMIに準拠したインタフェースおよびケーブルにより接続されている。

インターネット上には、認証用のAdminサーバ６が配置され、映像コンテンツを視聴するユーザは、自身のスマートフォンやパーソナルコンピュータ等の視聴端末２から、3G，WiMAX（登録商標）あるいはWi-Fi（登録商標）等の公衆網を経由してAdminサーバ６へアクセスすることで前記コンテンツ配信装置１との間にUDPの通信セッションを確立し、前記コンテンツプレーヤ３から映像コンテンツを配信される。

ここでは、初期登録および初期設定が既に完了しているものとし、コンテンツ配信装置１に固有の機器IDおよび各視聴端末２に実装されている再生アプリに固有の再生アプリIDが予めAdminサーバ６に登録済みであり、コンテンツ配信装置１とWi-Fiルータ５との間には無線LAN接続が確立されているものとして説明を始める。

図２は、視聴端末２からの要求に基づいて映像コンテンツの配信が開始されるまでの手順を示したシーケンスフローである。

時刻t1において、視聴端末２に実装されている再生アプリが起動されると、この再生アプリからadminサーバ６のhttpsサーバ機能部へ機器一覧取得要求が前記再生アプリIDと共に送信される。時刻t2では、予め再生アプリIDと紐付けられているコンテンツ配信装置１の機器IDの一覧が返信される。

時刻t3において、視聴端末２のディスプレイ上に一覧表示された機器IDの一つ（ここでは、コンテンツ配信装置１）が選択されると、当該コンテンツ配信装置１のグローバルIPアドレスおよびポート番号に関する問い合わせ要求が、視聴端末２からadminサーバ６へ送信される。時刻t4では、adminサーバ６から視聴端末２へ、前記要求されたコンテンツ配信装置１のグローバルIPアドレスおよびポート番号が通知される。

時刻t5では、視聴端末２からadminサーバ６のhttpsサーバ機能部およびUDPサーバ機能部へ、前記コンテンツ配信装置１のグローバルIPアドレスおよびポート番号をパラメータとして送信要求が通知される。時刻t6では、adminサーバ６からコンテンツ配信装置１へ送信要求が通知される。時刻t7では、コンテンツ配信装置１からadminサーバ６のUDPサーバ機能部へ、視聴端末２のグローバルIPアドレスおよびポート番号の問い合わせ要求が通知される。時刻t8では、adminサーバ６からコンテンツ配信装置１へ、視聴端末２のグローバルIPアドレスおよびポート番号が通知される。

時刻t9では、コンテンツ配信装置１からadminサーバ６のUDPサーバ機能部へ送信要求応答が通知される。時刻t10では、adminサーバ６からコンテンツ配信装置１へ、送信要求応答が前記グローバルIPアドレス、ポート番号および秘密鍵と共に通知される。時刻t11では、adminサーバ６から視聴端末２の再生アプリへ、送信要求応答がコンテンツ配信装置１のグローバルIPアドレス、ポート番号および秘密鍵と共に通知される。時刻t12では、視聴端末２の再生アプリとコンテンツ配信装置１との間にホールパンチングによりUDPコネクションが確立される。

時刻t13では、視聴端末２の再生アプリからコンテンツ配信装置１へストリーミング開始要求が通知される。コンテンツ配信装置１では、前記ストリーミング開始要求に応答して、前記コンテンツプレーヤ３から出力された映像コンテンツの符号化データを前記秘密鍵で暗号化し、前記コンテンツ配信装置１のグローバルIPアドレスおよびポート番号を宛先として配信する。視聴端末２では、受信データを秘密鍵で解除し、更にデコードして再生する。なお、暗号化の不要な映像コンテンツについては、暗号化されずに配信される。

図３は、本発明に係る前記コンテンツ配信装置１の主要部の構成を示した機能ブロック図であり、ここでは、本発明の説明に不要な構成は図示が省略されている。なお、ここでは映像コンテンツという表現を、「音声を含む映像」、「映像（画像）のみ」、「音声のみ」の総称として用いている。

HDMI切換部１０３は、コンテンツプレーヤ３からHDMIフォーマットで出力された映像コンテンツの出力先を、宅内視聴用のTVモニタ４または映像コンテンツ変換部１０２のいずれかに、後から接続した方を優先する、いわゆる"後勝ち"により切り換える。

映像コンテンツ変換部１０２は、動画の映像コンテンツをネットワーク経由で視聴端末２へ配信する際に、H.264 (H.264/MPEG-4 AVC) エンコードにより動画の符号化データに変換する動画エンコード部１０２ａ、および動画キャプチャにより周期的に間引き取得される静止画をJPEGエンコードによりJPEG画像の時系列に変換する動画キャプチャ部１０２ｂを含む。

暗号化部１０６は、前記H.264フォーマットの符号化データまたはJPEG画像の時系列を前記秘密鍵で暗号化する。無線LANインタフェース１０１は、前記Wi-Fiルータ５との間に無線LAN接続を確立し、前記暗号化された符号化データまたはJPEG画像の時系列をネットワーク経由で視聴端末２へ配信する。

遠隔操作処理部１０４は、視聴端末２から送信された遠隔操作モード要求に応答して、前記動画エンコード部１０２ａおよび動画キャプチャ部１０２ｂのいずれかによる変換を選択する。リモコン信号処理部１０５は、視聴端末２から受信したリモコン信号をCECコマンドに変換して前記コンテンツプレーヤ３へ転送する。

次いで、図４のタイムチャートおよび図５に示した視聴端末２の画面遷移図を参照して、本発明の一実施形態の動作を説明する。ここでは、前記遅延時間Tdが１０秒であり、コンテンツプレーヤ３から出力されている動画の映像コンテンツが視聴端末２で視聴中の状態から説明を始める。

時刻t1でコンテンツプレーヤ３から出力された映像コンテンツ（動画）は、コンテンツ配信装置１のHDMI切換部１０３により変換部１０２へ送られ、その動画エンコード部１０２ａにおいてH.264エンコードにより符号化データに変換された後、前記暗号化部１０６により暗号化される。暗号化された符号化データは、無線LANインタフェース１０１からWi-Fiルータ５およびインターネット経由で視聴端末２へ配信される。

視聴端末２では、受信された符号化データが復号されてバッファリングされ、時刻t11で所定量のバッファリングが完了するとデコードが開始される。その結果、視聴端末２では１０秒遅れで映像コンテンツのストリーミング再生が開始されることになる。

その後、映像コンテンツのストリーミング再生中に、時刻t13において、図５(a)に示したように視聴ユーザにより視聴端末２の画面がタップされると遠隔操作モードが起動され、コンテンツ配信装置１へ遠隔操作モードの開始要求が送信される。ここでは、視聴端末２からコンテンツ配信装置１へストリーミング停止要求メッセージが送信され、さらに静止画モードを指定したストリーミング開始要求メッセージが送信される。

コンテンツ配信装置１の変換部１０２では、動画エンコード部１０２ａが前記ストリーミング停止要求メッセージに応答して前記動画エンコードを停止し、動画キャプチャ部１０２ｂが前記静止画モードを指定したストリーミング開始要求メッセージに応答して、動画コンテンツを周期的（例えば、４秒）にキャプチャして得られる静止画をJPEGエンコードによりJPEG画像の時系列に変換する。その結果、変換部１０２から出力される映像コンテンツが、前記H.264エンコードで符号化された動画から、前記JPEGエンコードされたJPEG画像の時系列に切り替わり、視聴端末２のディスプレイでは、キャプチャ画像が０．５秒ないし１秒周期で更新表示されるようになる。

このとき、前記動画キャプチャ部１０２ｂの処理負荷は、前記動画エンコード部１０２ａの処理負荷に較べて十分に軽いので、コンテンツプレーヤ３から出力された映像コンテンツが視聴端末２で再生されるまでの伝送遅延が大幅に短縮され、例えば略３秒程度となる。したがって、視聴端末２では時刻t13以降、コンテンツプレーヤ３から出力される映像コンテンツを、動画としてではなく静止画の時系列としてではあるものの、リアルタイムに近い感覚で視聴できるようになる。

一方、視聴端末２のディスプレイでは、前記遠隔操作モードが起動されると、図５(b)に示したように、前記キャプチャ画像の画面上部にリモコンメニューが重畳表示される。ここで再生操作ボタンがタップされると、同図(c)に示したように、画面下部に「早戻し」、「一時停止」、「再生」、「停止」、「早送り」の各ボタンスイッチが重畳表示され、いずれかのボタンがタップされると、そのボタンに応じたリモコン信号がコンテンツ配信装置１を経由してコンテンツプレーヤ３へ送信される。前記コンテンツプレーヤ３では、受信されたリモコン信号が前記リモコン信号処理部１０５によりコンテンツプレーヤ３へ転送される。

同様に、前記リモコンメニューのカーソルボタン「↑」がタップされると、同図(d)に示したように、画面下部にカーソルの移動方向を示す複数の矢印ボタンが重畳表示され、いずれかのボタンがタップされると、そのボタンに応じたリモコン信号がコンテンツプレーヤ３へ送信される。

同様に、前記リモコンメニューのチャンネルボタン「ch」がタップされると、同図(e)に示したように、画面全面にチャネルボタンが重畳表示され、いずれかのチャネルボタンがタップされると、そのボタンに応じたリモコン信号がコンテンツプレーヤ３へ送信される。

同様に、前記リモコンメニューのファンクションボタン「btn」がタップされると、同図(f)に示したように、画面下部に各種のファンクションボタンが重畳表示され、いずれかのボタンがタップされると、そのボタンに応じたリモコン信号がコンテンツプレーヤ３へ送信される。

その後、時刻t22において、視聴端末２の画面が再びタップされるか、あるいは所定のボタンがタップされるなどして遠隔操作モードの終了が要求されると、視聴端末２の動作モードが遠隔操作モードから動画再生モードに切り替わり、コンテンツ配信装置１へ遠隔操作モードの終了要求が送信される。ここでは、視聴端末２からコンテンツ配信装置１へストリーミング停止要求メッセージが送信され、さらに動画を指定したストリーミング開始要求メッセージが送信される。

コンテンツ配信装置１の変換部１０２では、動画キャプチャ部１０２ｂが前記ストリーミング停止要求メッセージに応答して動画キャプチャを停止し、動画エンコード部１０２ａが前記動画再生モードを指定したストリーミング開始要求メッセージに応答して動画エンコードを再開する。その結果、変換部１０２から出力される映像コンテンツが、JPEGエンコードされた静止画の時系列からH.264エンコードされた動画に切り替われる。

本実施形態によれば、コンテンツ配信装置１では、視聴端末２から送信された遠隔操作モード要求が検知されると、映像コンテンツをネットワーク配信用に符号化する際のエンコード方式が、動画エンコードからJPEGエンコードに切り換えられ、JPEG画像の時系列が配信されるので、処理負荷の大きな動画エンコードが不要となって遅延時間が短縮される。

さらに、視聴端末２で再生されるコンテンツが動画から静止画の時系列に切り替わることにより、動画のストリーミング再生には不可欠であった符号化データのバッファリングが不要となって直ちに再生を開始できる。したがって、遠隔操作の内容を短い遅延時間で視聴映像に反映させることが可能になる。

１…コンテンツ配信装置，２…視聴端末，３…コンテンツプレーヤ，４…TV，５…Wi-Fiルータ，６…Adminサーバ，１０１…無線LANインタフェース，１０２…映像コンテンツ変換部，１０２ａ…動画エンコード部，１０２ｂ…動画キャプチャ部，１０３…HDMI切換部，１０４…遠隔操作処理部，１０５…リモコン信号処理部，１０６…暗号化部

Claims (4)

1. コンテンツプレーヤから出力される動画の映像コンテンツをネットワーク経由で視聴端末へ配信する映像コンテンツ配信装置において、
   映像コンテンツをエンコードして動画の符号化データに変換する動画エンコード手段と、
   映像コンテンツを周期的にキャプチャして静止画像の時系列に変換する動画キャプチャ手段と、
   視聴端末から受信した遠隔操作モード要求に応答して、前記動画エンコード手段および動画キャプチャ手段のいずれかによる変換を選択する遠隔操作処理手段と、
   前記変換後の映像コンテンツをネットワーク経由で配信するインタフェースとを具備し、
   前記遠隔操作処理手段は、遠隔操作モードの開始要求に応答して前記動画キャプチャ手段を選択し、終了要求に応答して前記動画エンコード手段を選択することを特徴とする映像コンテンツ配信装置。
2. 前記遠隔操作モード中に、視聴端末から受信したリモコン信号を前記コンテンツプレーヤへ転送するリモコン信号処理手段を具備したことを特徴とする請求項１に記載の映像コンテンツ配信装置。
3. 前記コンテンツプレーヤとHDMIインタフェースにより接続され、
   前記リモコン信号処理手段は、前記リモコン信号をHDMIのCECコマンドに変換してコンテンツプレーヤへ転送することを特徴とする請求項２に記載の映像コンテンツ配信装置。
4. 前記動画エンコード手段による動画エンコードにより生じる伝送遅延が、前記動画キャプチャ手段による動画キャプチャにより生じる伝送遅延よりも長いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の映像コンテンツ配信装置。