JP2014086850A - 映像コンテンツ配信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】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おいて、映像コンテンツの符号化方式を視聴端末の現在位置から推定されるネットワーク環境に応じて最適化する。
【解決手段】変換方式選択部104において、再生能力反映部104bは、視聴端末2を収容する無線ネットワークの動画再生能力が不十分であると、符号化方式を動画エンコードから動画キャプチャに切り替える。位置情報取得部104cは、視聴端末2の現在位置に関する情報を取得する。エリア情報取得部104dは、無線ネットワークのエリア(無線カバレッジ)ごとに、無線リソースの空き状況や設備能力をエリア情報として取得する。再生能力推定部104eは、視聴端末2の現在位置情報を前記エリア情報と照合することで、視聴端末2を収容している無線ネットワークの動画再生能力を推定する。
【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、映像コンテンツの符号化方式を、視聴端末の現在位置から推定されるネットワーク環境に応じて最適化する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。特に動画コンテンツは、データ量が多いので圧縮効率の高いエンコード方式により符号化されるものの、依然として、その再生には多くの無線リソースが必要となり、またネットワークへの負担も大きい。
このような技術課題に関連して、特許文献1には、通信路が小さく、動画再生能力が低い携帯端末でもスムーズに動画配信を実現できるように、動画サーバと通信端末との間の通信速度を計測し、計測結果に基づいて単位時間当たりに送信可能な静止画枚数を計算し、動画を静止画の時系列として送信する技術が開示されている。
特許文献2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。
特開2003−309834号公報 特開2003−299060号公報
特許文献1では、通信速度の実測値に基づいて、動画から抽出して合成する静止画数(フレーム数)が決定されるので、通信速度を計測するために映像コンテンツ以外の余計なトラヒックを別途に発生させなければならない。
特許文献2では、映像コンテンツの視聴端末が無線式のモバイル端末であって、移動先で様々なネットワークに接続できる場合でも、接続先のネットワーク環境を推定することができない。したがって、動画配信に対応しているネットワークに接続していた視聴端末が移動し、移動先のネットワークが動画配信に対応していないような場合に、これを検知して符号化方式を動画エンコードから動画キャプチャに切り替えるといった適応的な制御に対応できなかった。
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、映像コンテンツの符号化方式を視聴端末の現在位置から推定されるネットワーク環境に応じて最適化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、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を選択する変換方式選択手段と、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ーフェースとを具備し、変換方式選択手段は、視聴端末の現在位置から推定される、当該視聴端末を収容する無線ネットワークが所定の動画再生能力を備えていないと、動画エンコードによる変換から動画キャプチャによる変換に切り替えさせる再生能力反映手段を含むことを特徴とする。
本発明によれば、視聴端末の現在位置に基づいて推定されたネットワーク環境が、動画配信に十分な無線リソースを提供できないことが判明すると、映像コンテンツの符号化方式が動画エンコードから動画キャプチャに切り替えられるので、視聴端末の現在位置におけるネットワーク環境に最適な符号化方式を、試験用のトラヒックを別途に発生させることなく選択できるようになる。
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。 遠隔操作反映部の動作を示したタイムチャートである。 遠隔操作中の視聴端末の画面遷移図である。 再生能力反映部の動作を示したタイムチャートである。 コンテンツ配信装置の他の構成を示した機能ブロック図である。
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、出力する地上デジタルチューナ、DVDレコーダあるいは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に準拠したインター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インターフェース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。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。
変換方式選択部104は、遠隔操作反映部104aおよび再生能力反映部104bを備え、前記映像コンテンツ変換部102が採用する符号化方式を、遠隔操作の内容または視聴端末2を収容する接続先の無線ネットワークの環境、特に動画再生能力に応じて選択する。すなわち、前記遠隔操作反映部104a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、符号化方式を動画エンコードから動画キャプチャに切り替える。前記再生能力反映部104bは、視聴端末2を収容する無線ネットワークの動画再生能力(無線リソースの空き状況や設備能力など)が不十分であると、符号化方式を動画エンコードから動画キャプチャに切り替える。
前記再生能力反映部104bにおいて、位置情報取得部104cは、視聴端末2の現在位置に関する情報を取得する。エリア情報取得部104dは、無線ネットワークのエリア(無線カバレッジ)ごとに、無線リソースの空き状況や設備能力をエリア情報として取得する。再生能力推定部104eは、視聴端末2の現在位置情報を前記エリア情報と照合することで、視聴端末2を収容している無線ネットワークの動画再生能力を推定する。
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、前記映像コンテンツ変換部102、遠隔操作反映部104aおよびリモコン信号処理部105の機能について説明する。
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インターフェース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では最大で10程度の伝送遅延を持って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る。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。
次いで、図6のタイムチャートを参照して、前記映像コンテンツ変換部102および再生能力反映部104bの機能について説明する。
再生能力反映部104bにおいて、位置情報取得部104cは、視聴端末2が自身のGPS機能等で測位した現在位置をネットワーク経由で定期的に取得する。なお、視聴端末2を収容する基地局の位置に基づいて現在位置を推定できるのであれば、これらの位置推定機能を備えたネットワーク上のノード(サーバ)から現在位置を定期的に取得するようにしても良い。
エリア情報取得部104dは、無線ネットワークのエリア(無線カバレッジ)ごとに、無線リソースの空き状況や設備能力などをエリア情報として取得する。これらのエリア情報は、ネットワーク上のノード(サーバ)で収集・管理されており、エリア情報取得部104dは、当該ノードからエリア情報を定期的に取得する
ここでは、視聴端末2を収容している無線ネットワークの帯域に余裕があり、コンテンツプレーヤ3から出力されている映像コンテンツが、前記動画エンコード部102aによりエンコードされて視聴端末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インターフェース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。
その後、視聴端末2が別のエリアへ移動して他の無線基地局に収容されると、前記再生能力推定部104eにより、視聴端末2の移動後の現在位置が前記エリア情報と照合される。そして、移動先の無線ネットワークが混雑していたり、または設備能力が低いために動画配信に必要な無線リソースを確保することが難しかったりする、動画キャプチャへの切替要求が前記映像コンテンツ変換部102へ通知される。
変換部102では前記切替要求に応答して、動画エンコード部102aが動画エンコードを停止し、動画キャプチャ部102bが、動画コンテンツを周期的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、キャプチャ画像が周期的に更新表示されるようになる。
その後、時刻t22において動画再生能力が回復し、これが前記再生能力反映部104bで認識されると、映像コンテンツ変換部102に対して、符号化方式を動画キャプチャから動画エンコードに切り替える要求が出力される。前記変換部102では、前記切替要求に応答して、動画キャプチャ部102bが動画キャプチャを停止し、動画エンコード部102aが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、視聴端末2を収容する無線ネットワークにおいて無線リソースが不足したり、そもそも設備能力が低いために動画配信に必要な無線リソースを確保できなかったりすると、映像コンテンツの符号化方式が動画エンコードから動画キャプチャに切り替えられる。したがって、無線リソースの更なる消費を抑えながら、映像コンテンツの内容を、常時よりは低品質となるものの継続して視聴できるようになる。
なお、上記の実施形態では、コンテンツ配信装置1が視聴端末2の現在位置情報および無線ネットワークに関するエリア情報を取得し、視聴端末2を収容する無線ネットワークの動画再生能力が十分に高いか否かを判定するものとして説明した。しかしながら、本発明はこれのみに限定されるものではなく、ネットワーク上のノードが各視聴端末2の現在位置情報およびエリア情報を収集、照合することで各視聴端末2を収容する無線ネットワークの動画再生能力を推定し、この推定結果を各コンテンツ配信装置1へ通知するようにしても良い。
このようにすれば、視聴端末2から現在位置の情報を取得する機能、無線ネットワークのエリア情報を取得して蓄積する機能、および視聴端末2の現在位置をエリア情報と照合することで視聴端末2を収容する無線ネットワークの動画再生能力を推定する機能を、ネットワーク上の1ないし少数のノードに集約できる。
したがって、図7に示したように、コンテンツ配信装置1には上記の各機能に代えて、前記ノードから動画再生能力を定期的に取得する再生能力情報取得部104fのみを設け、前記再生能力反映部104aは、前記取得した動画再生能力の情報に応答して符号化方式を選択すれば良いので、その処理負荷を軽減でき、必要なメモリ容量を少なくできるようになる。
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モニタ,5…Wi-Fiルータ,6…Adminサーバ,101…無線LANインターフェース,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…変換方式選択部,104a…遠隔操作反映部,104b…再生能力反映部,104c…位置情報取得部,104d…エリア情報取得部,104e…再生能力推定部,104f…再生能力情報取得部,105…リモコン信号処理部,106…暗号化部

Claims (7)

  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、
    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を選択する変換方式選択手段と、
    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ーフェースとを具備し、
    前記変換方式選択手段は、視聴端末の現在位置から推定される、当該視聴端末を収容する無線ネットワークが所定の動画再生能力を備えていないと、前記動画エンコードによる変換から動画キャプチャによる変換に切り替えさせる再生能力反映手段を含むことを特徴とする映像コンテンツ配信装置。
  2. 前記再生能力反映手段は、
    視聴端末の現在位置を取得する位置情報取得手段と、
    無線ネットワークの状況を無線エリアごとにエリア情報として取得するエリア情報取得手段と、
    前記視聴端末の現在位置情報を前記エリア情報と照合し、前記接続先ネットワークの動画再生能力を推定する再生能力推定手段とを含む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. 前記再生能力反映手段は、ネットワーク上のサーバから、視聴端末の接続先ネットワークの動画再生能力を取得する再生能力情報取得手段を含む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。
  4. 前記エリア情報が、無線リソースの利用状況および/または設備能力を含む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。
  5. 前記変換方式選択手段は、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による変換から動画キャプチャによる変換に切り替えさせる遠隔操作反映手段をさらに含むことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の映像コンテンツ配信装置。
  6. 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請求項5に記載の映像コンテンツ配信装置。
  7. 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5または6に記載の映像コンテンツ配信装置。
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