JP2016178356A - 通信装置、通信システム、受信制御方法およびプログラム - Google Patents
通信装置、通信システム、受信制御方法およびプログラム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】映像の受信に使用可能な通信ネットワークの帯域幅が狭い場合でも、ユーザが注視している映像をその帯域幅の範囲内で高品質の映像として適切に受信して表示させる。
【解決手段】端末は、表示画面上の注視位置を検知する注視位置検知部61と、表示画面のレイアウト情報と検知された注視位置とに基づいて、ユーザが注視している映像を判定する注視映像判定部62と、受信帯域幅を推定する受信帯域幅推定部63と、表示画面の中でユーザが注視している映像の受信に使用する帯域幅が、ユーザが注視していない映像の受信に使用する帯域幅よりも大きくなるように、推定された受信帯域幅の範囲内で各映像の受信に使用する帯域幅を割り当てる帯域幅割り当て部64と、受信する各映像の品質に関わる品質パラメータを、各映像に割り当てられた帯域幅の大きさに基づいて決定する品質パラメータ決定部65と、を備える。
【選択図】図6
【解決手段】端末は、表示画面上の注視位置を検知する注視位置検知部61と、表示画面のレイアウト情報と検知された注視位置とに基づいて、ユーザが注視している映像を判定する注視映像判定部62と、受信帯域幅を推定する受信帯域幅推定部63と、表示画面の中でユーザが注視している映像の受信に使用する帯域幅が、ユーザが注視していない映像の受信に使用する帯域幅よりも大きくなるように、推定された受信帯域幅の範囲内で各映像の受信に使用する帯域幅を割り当てる帯域幅割り当て部64と、受信する各映像の品質に関わる品質パラメータを、各映像に割り当てられた帯域幅の大きさに基づいて決定する品質パラメータ決定部65と、を備える。
【選択図】図6
Description
本発明は、通信装置、通信システム、受信制御方法およびプログラムに関する。
インターネットなどの通信ネットワークを利用して双方向コミュニケーションを実現する通信システムの一つとして、地理的に離れた拠点間での遠隔会議を可能にするテレビ会議システムが普及している。テレビ会議システムでは、通信ネットワークに接続された各拠点の通信装置同士で通信を行い、ある拠点のカメラやマイクにより収集された映像や音声を他拠点の表示装置やスピーカから出力することにより、遠隔会議を実現している。
テレビ会議システムにより多拠点間の遠隔会議を行う場合、各拠点の表示装置に、複数の他拠点からの映像を一画面内に含む表示画面を表示させることが多い。この場合、各拠点の通信装置は複数の他拠点からの映像を一度に受信することになるが、すべての映像を高い品質で受信しようとすると、受信側の通信ネットワークの帯域幅が不足する懸念がある。そこで、表示画面を参照しているユーザの視線方向を検出し、視線方向にある映像の品質を高め、視線方向にない映像の品質を低減させることで、通信ネットワークにできるだけ負担をかけずに、ユーザが注視している映像を高品質で表示できるようにすることが提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
なお、ここでいう通信ネットワークの帯域幅とは、通信に用いる周波数の範囲を意味するのではなく、通信ネットワークの伝送路容量(ビットレート:bps)、つまり通信ネットワークのデータ伝送能力(単位時間あたりにどれだけのデータ量を伝送できるか)を意味する。通信ネットワークの帯域幅は、通信ネットワークの状態によってしばしば変動する。以下においても、「帯域幅」の用語はこの意味で使用する。
特許文献1に記載の技術は、検出した視線方向にある映像を最高品質(最高の解像度および画像伝送速度)で転送する構成である。このため、受信側の通信ネットワークの状態によっては、最高品質で転送された映像を適切に受信することができず、映像の遅延や停止、映像フレームのスキップなどが生じて、ユーザが注視している映像を却って見づらいものとしてしまう懸念がある。
上述した課題を解決するため、本発明は、通信ネットワークを介して複数の映像を受信し、受信した複数の映像を一画面内に含む表示画面を表示装置に表示させる通信装置であって、前記表示画面上でユーザが注視している注視位置を検知する注視位置検知部と、前記表示画面における複数の映像の位置関係を表すレイアウト情報と、検知された前記注視位置とに基づいて、前記表示画面に含まれる複数の映像のうち、ユーザが注視している映像を判定する注視映像判定部と、映像の受信に使用可能な前記通信ネットワークの帯域幅を表す受信帯域幅を推定する受信帯域幅推定部と、前記表示画面に含まれる複数の映像のうち、ユーザが注視している映像の受信に使用する帯域幅が、ユーザが注視していない映像の受信に使用する帯域幅よりも大きくなるように、推定された前記受信帯域幅の範囲内で各映像の受信に使用する帯域幅を割り当てる帯域幅割り当て部と、受信する各映像の品質に関わる品質パラメータを、各映像に割り当てられた帯域幅の大きさに基づいて決定する品質パラメータ決定部と、を備える。
本発明によれば、映像の受信に使用可能な通信ネットワークの帯域幅が狭い場合でも、ユーザが注視している映像をその帯域幅の範囲内でより品質が高い映像として適切に受信して表示させることができる。
以下に添付図面を参照して、本発明に係る通信装置、通信システム、受信制御方法およびプログラムの実施形態を詳細に説明する。以下では、本発明を適用した通信システムの一例として、地理的に離れた拠点間での遠隔会議を可能にするテレビ会議システムを例示する。このテレビ会議システムでは、各拠点に配置されたテレビ会議用端末(以下、「端末」と表記する)が通信ネットワークを利用した通信を行うことにより遠隔会議を実現する。ただし、本発明が適用可能な通信システムはこの例に限らない。本発明は、複数の通信装置の間で映像を送受信する各種の通信システム、および、この通信システムで用いられる各種の通信装置に対して、広く適用可能である。
図1は、本実施形態のテレビ会議システム1の概略構成図である。本実施形態のテレビ会議システム1は、図1に示すように、各拠点に配置された端末10(「通信装置」に相当)と、中継サーバ20(「中継装置」に相当)とが、通信ネットワーク30を介して接続された構成である。通信ネットワーク30は、例えば、インターネットやLAN(Local Area Network)などのネットワーク技術を単独または組み合わせて構築される。この通信ネットワーク30には、有線だけでなく、WiFi(Wireless Fidelity)やBluetooth(登録商標)などの無線による通信が行われる箇所が含まれていてもよい。
テレビ会議システム1に含まれる端末10の数は、会議に参加する拠点数に対応する。本実施形態では、一例として、拠点A〜Dの4拠点間での遠隔会議を行うことを想定し、4つの端末10が通信ネットワーク30に接続されているものとする。なお、各端末10の登録や管理、会議に参加する各拠点の端末10がテレビ会議システム1にログインする処理、各拠点の端末10間で通信を行うためのセッションを確立する処理などは、例えば特開2014−209299号公報などに開示された公知の技術を用いることができるので、ここでは詳細な説明は省略する。
端末10は、他拠点の端末10との間でのデータの送受信や、受信したデータの出力制御などを行う。ここで扱われるデータは、カメラにより撮影された各拠点の映像や、マイクにより収録された各拠点の音声などである。端末10間の映像や音声のデータ伝送は、中継サーバ20を介して行われる。なお、端末10は、テレビ会議システム1に専用の専用端末であってもよいし、PC(パーソナルコンピュータ)やスマートフォン、タブレット端末などの汎用端末であってもよい。これらの汎用端末は、後述の端末用プログラムをインストールすることによって、アプリケーションの一つとして端末10の機能を実現する。
端末10には、図1に示すように、他拠点の端末10から中継サーバ20を介して送信された映像を表示する表示装置40と、端末10のユーザの視線方向を検出する視線検出装置50とが、有線または無線により接続されている。なお、図1では便宜上、拠点Aの端末10のみに表示装置40と視線検出装置50とが接続された様子を図示しているが、拠点B〜Dの他の拠点の端末10にも同様に、表示装置40と視線検出装置50とが接続される。
中継サーバ20は、各拠点の端末10間における映像や音声のデータ伝送を中継するサーバコンピュータである。本実施形態においては、各拠点の端末10が送信する映像のデータは、例えばH.264/SVCフォーマットなどのスケーラブルな符号化フォーマットで符号化されているものとする。中継サーバ20は、受信側の端末10から送信される後述の受信要求に従って、送信元の端末10によりスケーラブルに符号化されて送信された映像のデータを、受信側の端末10で要求している品質のデータに変換して受信側の端末10に転送する機能を持つ。
図2は、ある拠点のユーザが端末10およびこれに接続された表示装置40と視線検出装置50を用いてテレビ会議を実施している様子を示す図である。テレビ会議が行われている間、各拠点の表示装置40には、図2に示すように、他拠点から送信される複数の映像を一画面内に含む表示画面DSが表示される。例えば拠点Aの端末10に接続された表示装置40には、拠点B〜Dの3つの拠点の映像を一画面内に含む表示画面DSが表示される。また、この表示画面DSを見ながら会議を行っているユーザと正対する位置(図2の例では表示装置40の上部)には、視線検出装置50が設置されている。
視線検出装置50は、ユーザの視線方向を検出する装置である。視線方向を検出する技術は公知技術であるため詳細な説明を省略するが、例えば特開2007−136000号公報に記載されているように、赤外線が照射されたユーザの眼球の画像を解析して視線方向を検出する技術を用いることができる。視線検出装置50により検出されたユーザの視線方向は、端末10に入力される。端末10では、事前のキャリブレーションにより設定されるユーザの視線方向と表示装置40の表示画面DS上の位置との対応関係を用いて、視線検出装置50により検出されたユーザの視線方向から、ユーザが表示画面DS上で注視している注視位置を検知することができる。キャリブレーションは、例えば、表示装置40の表示画面DS上の離散した位置にマーカを順次表示してそれをユーザに注視させ、そのときに視線検出装置50が検出した視線方向とマーカの位置とから、ユーザの視線方向と表示画面DS上の位置との対応関係を求める処理である。
本実施形態の端末10は、表示装置40に表示される表示画面DS内の複数の映像の位置関係を表すレイアウト情報と、この表示画面DS上のユーザの注視位置とに基づいて、表示画面DSに含まれている複数の映像のうち、どの映像をユーザが注視しているかを判定する。そして、当該端末10が映像を受信するために使用可能な通信ネットワーク30の帯域幅を表す受信帯域幅を推定し、その受信帯域幅の範囲内で、表示画面DSに含まれる各映像の受信に使用する帯域幅を割り当てる。このとき、ユーザが注視している映像の受信に使用する帯域幅が、ユーザが注視していない映像の受信に使用する帯域幅よりも大きくなるように、各映像の受信に使用する帯域幅を割り当てる。
また、本実施形態の端末10は、例えば、受信に使用する帯域幅と受信する映像の品質に関わる品質パラメータとを対応付けた帯域・品質対応テーブルなどを参照し、表示画面DSに含まれる各映像に対して割り当てた帯域幅に基づいて、各映像の品質パラメータを決定する。ここで品質パラメータとは、例えば、映像の解像度、フレームレート、伝送速度などであり、これらのうち少なくとも一つを決定する。なお、品質パラメータはこれらに限らず、例えば映像を静止画として受信するか否か、カラーの映像として受信するかモノクロの映像として受信するかなど、映像の品質に関わる他のパラメータを含んでいてもよい。そして、端末10は、表示画面DSに含まれる各映像について、決定した品質パラメータを指定した受信要求を中継サーバ20に送信する。その結果、表示画面DSに含まれる各映像が、受信要求で指定した品質パラメータに応じて変換されて(つまり受信側で要求する品質で)中継サーバ20から端末10に転送される。
本実施形態の端末10は、テレビ会議が実施されている間、上述した処理を繰り返し行うことにより、通信ネットワーク30の状態変化により受信帯域幅が変動して、受信帯域幅が狭くなった場合であっても、表示画面DSの中でユーザが注視している映像をそのときの受信帯域幅の範囲内で高品質の映像として適切に受信し、表示装置40に表示させることができる。
次に、本実施形態のテレビ会議システム1における端末10および中継サーバ20のハードウェア構成について説明する。図3は、端末10のハードウェア構成の一例を示すブロック図であり、図4は、中継サーバ20のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
端末10は、図3に示すように、端末10全体の動作を制御するCPU(Central Processing Unit)101、IPL(Initial Program Loader)などのCPU101の駆動に用いられるプログラムを記憶したROM(Read Only Memory)102、CPU101のワークエリアとして使用されるRAM(Random Access Memory)103、端末用プログラム、画像データや音声データなどの各種データを記憶するフラッシュメモリ104、CPU101の制御に従ってフラッシュメモリ104に対する各種データの読み出しや書き込みを制御するSSD(Solid State Drive)105、記録メディア106に対するデータの読み出しや書き込み(記憶)を制御するメディアドライブ107、通信相手となる他の端末10を選択する場合などに操作される操作ボタン108、端末10の電源のオン/オフを切り換えるための電源スイッチ109、通信ネットワーク30を利用してデータ伝送をするためのネットワークI/F(Interface)111を備えている。
また、端末10は、CPU101の制御に従って被写体を撮像して画像データを得る内蔵型のカメラ112、このカメラ112の駆動を制御する撮像素子I/F113、音声を入力する内蔵型のマイク114、音声を出力する内蔵型のスピーカ115、CPU101の制御に従ってマイク114およびスピーカ115との間で音声信号の入出力を処理する音声入出力I/F116、CPU101の制御に従って表示装置40に表示する映像のデータを伝送するディスプレイI/F117、各種の外部機器を接続するための外部機器接続I/F118、端末10の各種機能の異常を知らせるアラームランプ119、および上記各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバスなどのバスライン110を備えている。
上述した視線検出装置50は、例えば外付けの外部機器として、外部機器接続I/F118に接続される。また、表示装置40は、端末10に外付けされる液晶パネルやプロジェクタなどの投影装置を想定するが、端末10に内蔵された構成であってもよい。なお、図3に示す端末10のハードウェア構成はあくまで一例であり、上記以外の他のハードウェアが追加されていてもよい。
上述した端末用プログラムは、例えばフラッシュメモリ104に格納され、CPU101の制御によりRAM103上に読み出されて実行される。なお、端末用プログラムを格納するメモリは不揮発性メモリであればよく、フラッシュメモリ104に限らず、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM)などを用いてもよい。また、端末用プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルによって、コンピュータで読み取り可能な記録媒体である記録メディア106に記録されて提供されるようにしてもよい。また、端末用プログラムは、ROM102などに予め格納された組み込みプログラムとして提供されるようにしてもよい。
中継サーバ20は、図4に示すように、中継サーバ20全体の動作を制御するCPU201、IPLなどのCPU201の駆動に用いられるプログラムを記憶したROM202、CPU201のワークエリアとして使用されるRAM203、中継サーバ用プログラムなどの各種データを記憶するHD(hard Disc)204、CPU201の制御に従ってHD204に対する各種データの読み出しまたは書き込みを制御するHDD(HD Drive)205、記録メディア206に対するデータの読み出しや書き込み(記憶)を制御するメディアドライブ207、各種情報を表示するディスプレイ208、通信ネットワーク30を利用してデータ伝送をするためのネットワークI/F209、キーボード211、マウス212、着脱可能な記録媒体の一例としてのCD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)213に対する各種データの読み出しまたは書き込みを制御するCD−ROMドライブ214、および上記各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバスなどのバスライン210を備えている。
上述した中継サーバ用プログラムは、例えばHD204に格納され、CPU201の制御によりRAM203上に読み出されて実行される。また、中継サーバ用プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルによって、記録メディア206やCD−ROM213などのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されるようにしてもよい。また、中継サーバ用プログラムは、ROM202などに予め格納された組み込みプログラムとして提供されるようにしてもよい。
なお、着脱可能な記録媒体の他の例としては、CD−R(Compact Disc Recordable)、DVD(Digital Versatile Disk)、ブルーレイディスクなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体が挙げられる。上述した各種のプログラムは、これらの記録媒体に記録されて提供されるようにしてもよい。
次に、端末10の機能構成について説明する。図5は、端末10の機能的な構成例を示すブロック図であり、図6は、端末10が備える受信設定モジュール60の詳細を示すブロック図である。
端末10は、図5に示すように、送受信部11、操作入力受付部12、撮像部13、表示制御部14、音声入力部15、音声出力部16、視線情報取得部17、ネットワーク情報取得部18、記憶・読出処理部19、および受信設定モジュール60を備える。これら各部は、例えば、図3に示したフラッシュメモリ104からRAM103上に展開された端末用プログラムをCPU101が実行することにより実現される機能である。また、端末10は、例えば、図3に示したRAM103およびフラッシュメモリ104によって構成される記憶部1000を有している。
記憶部1000には、受信に使用する帯域幅と受信する映像の品質に関わる品質パラメータとを対応付けた帯域・品質対応テーブル1100が格納されている。この帯域・品質対応テーブル1100は、予め作成され、例えば端末10の出荷時、あるいは端末10の機能をアップデートする際に、記憶部1000に格納される。また、記憶部1000は、他拠点の端末10から中継サーバ20を介して送信された映像や音声のデータを一時的に保持する受信バッファとしても用いられる。
送受信部11は、通信ネットワーク30を介して、中継サーバ20との間で各種データの送受信を行う。送受信部11は、例えば、図3に示したネットワークI/F111およびCPU101によって実現される。
操作入力受付部12は、端末10を使用するユーザによる各種の操作入力を受け付ける。操作入力受付部12は、例えば、図3に示した操作ボタン108、電源スイッチ109、およびCPU101によって実現される。
撮像部13は、端末10が設置されている拠点の映像を撮影する。撮像部13により撮影された映像は、例えばH.264/SVCフォーマットなどのスケーラブルな符号化フォーマットで符号化され、送受信部11から中継サーバ20へと送信される。撮像部13は、例えば、図3に示したカメラ112、撮像素子I/F113、およびCPU101によって実現される。
表示制御部14は、送受信部11により受信されて復号化された複数の他拠点の映像を一画面内に含む表示画面DSの描画処理などを行い、処理したデータを表示装置40に受け渡すことにより、図2に示したような表示画面DSを表示装置40に表示させる。また、表示制御部14は、受信設定モジュール60からの要求に応じて、表示画面DSにおける複数の映像の位置関係を表すレイアウト情報を、受信設定モジュール60に受け渡す機能を持つ。表示制御部14は、例えば、図3に示したディスプレイI/F117およびCPU101によって実現される。
音声入力部15は、端末10が設置されている拠点の音声を入力する。音声入力部15により入力された音声は、例えばPCM(Pulse Code Modulation)などの任意の符号化フォーマットで符号化され、送受信部11から中継サーバ20へと送信される。音声入力部15は、例えば、図3に示したマイク114、音声入出力I/F116、およびCPU101によって実現される。
音声出力部16は、送受信部11により受信されて復号化された他拠点の音声を再生出力する。音声出力部16は、例えば、図3に示したスピーカ115、音声入出力I/F116、およびCPU101によって実現される。
視線情報取得部17は、受信設定モジュール60からの要求に応じて、視線検出装置50により検出されたユーザの視線方向を表す視線情報を視線検出装置50から取得し、受信設定モジュール60に受け渡す。視線情報取得部17は、例えば、図3に示した外部機器接続I/F118およびCPU101によって実現される。
ネットワーク情報取得部18は、受信設定モジュール60からの要求に応じて、端末10が各種データを送受信するために利用している通信ネットワーク30のネットワーク状態に関するネットワーク情報を取得し、受信設定モジュール60に受け渡す。このネットワーク情報には、映像、音声、その他のデータについて、端末10が送信および受信に使用している現在のネットワーク帯域幅を表す情報が含まれる。このネットワーク情報は、例えば単位時間あたりに送受信部11が送信あるいは受信したデータサイズから求めることができる。ネットワーク情報取得部18は、例えば、図3に示したネットワークI/F111およびCPU101によって実現される。
記憶・読出処理部19は、記憶部1000に対して各種データを記憶したり、読み出したりする処理を行う。記憶・読出処理部19は、例えば、図3に示したSSD105およびCPU101によって実現される。
受信設定モジュール60は、本実施形態の端末10に特徴的な処理を行うモジュールであり、例えば、図3に示したCPU101が、上述した端末用プログラムに含まれる受信設定プログラムを実行することにより実現される。この受信設定モジュール60は、図6に示すように、注視位置検知部61と、注視映像判定部62と、受信帯域幅推定部63と、帯域幅割り当て部64と、品質パラメータ決定部65と、受信要求送信部66とを有している。
以下、具体例を例示しながら、受信設定モジュール60内の各サブモジュールの処理について詳しく説明する。
注視位置検知部61は、視線情報取得部17が視線検出装置50から取得した視線情報と、事前のキャリブレーションにより設定したユーザの視線方向と表示画面DS上の位置との対応関係に基づいて、表示画面DS上でユーザが注視している注視位置を検知する。
図7は、注視位置検知部61により検知された注視位置Pの一例を示す図である。ここでは、表示画面DSの左下の角を原点とし、表示画面DSの水平方向および垂直方向において原点から最も離れた位置を100%として、注視位置Pを水平方向および垂直方向の割合で表している。図7に例示する注視位置Pは、水平方向:20%、垂直方向:50%の位置として表される。
注視映像判定部62は、表示制御部14から受け取ったレイアウト情報と、注視位置検知部61により検知された注視位置Pとに基づいて、表示画面DSに含まれる複数の映像のうち、ユーザが注視している映像(以下、「注視映像」と呼ぶ)を判定する。
図8は、注視映像判定部62が表示制御部14から受け取ったレイアウト情報の一例を示す図である。レイアウト情報は、上述したように、表示画面DS内における複数の映像の位置関係を表す情報である。ここでは、表示画面DSの左下の角を原点とし、表示画面DSの水平方向および垂直方向において原点から最も離れた位置を100%として、表示画面DS内において各映像が表示されている範囲を、水平方向および垂直方向の割合で表したものをレイアウト情報としている。図8に例示するレイアウト情報は、拠点Bの映像が水平方向:60%〜100%、垂直方向:50%〜100%の範囲で表示され、拠点Cの映像が水平方向:0%〜60%、垂直方向:0%〜100%の範囲で表示され、拠点Dの映像が水平方向:60%〜100%、垂直方向:0%〜50%の範囲で表示されていることを表している。
図9は、図7に例示した注視位置Pと図8に例示したレイアウト情報とに基づいて、注視映像判定部62が判定した注視映像の判定結果の一例を示す図である。図7に例示した注視位置Pは、水平方向:20%、垂直方向:50%の位置であり、図8に例示したレイアウト情報では、水平方向:0%〜60%、垂直方向:0%〜100%の範囲に拠点Cの映像が表示されていることが示されている。したがって、注視映像判定部62は、図9に示すように、表示画面DSに含まれる拠点B〜Dの映像のうち、拠点Cの映像を注視映像と判定する。
受信帯域幅推定部63は、端末10が映像の受信に使用可能な通信ネットワーク30の帯域幅である受信帯域幅を推定する。受信帯域幅推定部63は、例えば、ネットワーク情報取得部18から受け取ったネットワーク情報に基づいて、受信帯域幅を推定することができる。上述したように、ネットワーク情報取得部18が取得するネットワーク情報には、映像、音声、その他のデータについて、端末10が送信および受信に使用している現在のネットワーク帯域幅を表す情報が含まれている。このうち、映像の受信に使用しているネットワーク帯域幅は、現在の通信ネットワーク30の状態において実際に映像の受信に使用している帯域幅であり、通信ネットワーク30の状態が急激に劣化しない限り、この帯域幅の範囲内であれば映像の受信を適切に行えるものと推定される。したがって、受信帯域幅推定部63は、ネットワーク情報取得部18から受け取ったネットワーク情報から映像の受信に使用しているネットワーク帯域幅を抽出し、これを受信帯域幅と推定することができる。
図10は、受信帯域幅推定部63がネットワーク情報取得部18から受け取ったネットワーク情報の一例を示す図である。この図10に例示するネットワーク情報では、映像の受信に使用している現在のネットワーク帯域幅が1200kbpsであることが示されている。したがって、受信帯域幅推定部63は、映像の受信に使用可能な受信帯域幅を1200kbpsと推定する。
なお、映像の受信に使用可能な受信帯域幅を推定する方法は、以上説明した例に限定されるものではなく、通信ネットワーク30の定格のネットワーク帯域幅と現在の負荷状態とから受信帯域幅を推定するなど、他の方法を用いてもよい。また、例えば特開2013−153414号公報に記載されている方法を用いて、映像を受信している所定期間の最大の通信速度を求め、これを受信帯域幅と推定するようにしてもよい。
帯域幅割り当て部64は、表示画面DSに含まれる複数の映像のうち、注視映像判定部62により判定された注視映像の受信に使用する帯域幅が、その他の映像(ユーザが注視していない映像)の受信に使用する帯域幅よりも大きくなるように、受信帯域幅推定部63により推定された受信帯域幅の範囲内で各映像の受信に使用する帯域幅を割り当てる。各映像の受信に使用する帯域幅の割り当ては、予め定めた規則に従えばよい。ここでは、一例として、注視映像の受信に使用する帯域幅を受信帯域幅の1/2とし、残りの帯域幅を他の映像の受信に均等に割り当てるものとする。
図11は、図9に例示した注視映像の判定結果と、図10に例示したネットワーク情報から推定される受信帯域幅とから求めた各映像に対する帯域幅の割り当て結果の一例を示す図である。この例では、拠点Cの映像が注視映像と判定され、受信帯域幅が1200kbpsと推定されている。この場合、帯域幅割り当て部64は、図11に示すように、注視映像である拠点Cの映像の受信に600kbpsの帯域幅を割り当て、拠点Bの映像の受信と拠点Dの映像の受信とに、それぞれ300kbpsずつの帯域幅を割り当てる。
品質パラメータ決定部65は、例えば記憶部1000に格納された帯域・品質対応テーブル1100を参照し、帯域幅割り当て部64により各映像に対して割り当てられた帯域幅の大きさに基づいて、受信する各映像の品質パラメータを決定する。ここでは、各映像の品質パラメータとして、映像の解像度、フレームレートおよび伝送速度をそれぞれ決定するものとする。
図12は、記憶部1000に格納された帯域・品質対応テーブル1100の一例を示す図である。この帯域・品質対応テーブル1100では、受信に使用する帯域幅を複数の範囲(図12の例では4つの範囲)に区分し、それぞれの帯域幅の範囲に対して、解像度、フレームレートおよび伝送速度を対応付けている。
図13は、図11に例示した帯域幅の割り当て結果と、図12に例示した帯域・品質対応テーブル1100とに基づいて、各映像の品質パラメータを決定することで得られる受信設定の一例を示す図である。受信設定は、各映像をどのような品質で受信するかを設定したものである。この例では、拠点Cの映像の受信に割り当てられた帯域幅が600kbpsであるため、品質パラメータ決定部65は、拠点Cの映像に対する品質パラメータを解像度:800×450、フレームレート:30fps、伝送速度:750kbpsに決定する。また、拠点Bの映像と拠点Dの映像の受信に割り当てられた帯域幅がそれぞれ300kbpsであるため、品質パラメータ決定部65は、拠点Bの映像および拠点Dの映像に対する品質パラメータを解像度:640×360、フレームレート:15fps、伝送速度:400kbpsに決定する。その結果、図13に例示した受信設定が得られる。
なお、品質パラメータ決定部65が決定する映像の品質パラメータは、映像の解像度、フレームレートおよび伝送速度に限らず、例えば映像を静止画として受信するか否か、カラーの映像として受信するかモノクロの映像として受信するかなど、映像の品質に関わる他のパラメータを含んでいてもよい。
受信要求送信部66は、以上の処理により得られた受信設定に基づく受信要求を、送受信部11から中継サーバ20に送信する。この受信要求は、表示装置40が表示している表示画面DSに含まれる各映像について、品質パラメータ決定部65により決定された品質パラメータを指定して、映像の受信を要求するものである。例えば図13に例示した受信設定に基づく受信要求は、拠点Cの映像を解像度:800×450、フレームレート:30fps、伝送速度:750kbpsの品質で受信し、拠点Bの映像および拠点Dの映像を解像度:640×360、フレームレート:15fps、伝送速度:400kbpsの品質で受信することを要求するものとなる。受信要求送信部66が中継サーバ20に対してこのような受信要求を送信すると、その後、拠点B,C,Dから各々送信された映像が、中継サーバ20において受信要求で指定された品質パラメータに応じて変換されて、拠点Aの端末10に送信されることになる。
次に、中継サーバ20の機能構成について説明する。図14は、中継サーバ20の機能的な構成例を示すブロック図であり、図15は、中継サーバ20が保持する受信要求管理テーブル2100の一例を示す図である。
中継サーバ20は、図14に示すように、送受信部21、記憶・読出処理部22および転送制御部23を有している。これら各部は、例えば、図4に示したHD204からRAM203上に展開された中継サーバ用プログラムをCPU201が実行することにより実現される機能である。また、中継サーバ20は、例えば、図4に示したHD204によって構成される記憶部2000を有している。
記憶部2000には、図15に示すような受信要求管理テーブル2100が格納されている。受信要求管理テーブル2100は、各端末10から送信される映像について、どの端末10がどのような品質で受信を要求しているかを管理する。例えば、図15に示す受信要求管理テーブル2100の例では、各端末10から送信される映像のデータIDと、その映像の宛先となる端末10のIPアドレスと、宛先となる端末10がその映像の受信を要求しているか否かを示す受信許可状態(許可/不許可)と、受信を要求している映像の解像度、フレームレートおよび伝送速度とを対応付けたかたちで管理している。1つの映像に対して宛先となる端末10が複数ある場合は、それぞれの端末10ごとに受信許可状態および受信の品質が管理されている。なお、図15に示す受信要求管理テーブル2100の形式はあくまで一例であり、この例に限定されるものではない。この受信要求管理テーブル2100は、いずれかの端末10から中継サーバ20に対して、上述した受信要求が送信されるたびに更新される。
送受信部21は、通信ネットワーク30を介して、各端末10との間で各種データの送受信を行う。送受信部21は、例えば、図4に示したネットワークI/F209およびCPU201によって実現される。
記憶・読出処理部22は、記憶部2000に対して各種データを記憶したり、読み出したりする処理を行う。記憶・読出処理部22は、例えば、図4に示したHDD205およびCPU201によって実現される。
転送制御部23は、記憶部2000に格納された受信要求管理テーブル2100を参照しながら、端末10間における映像のデータ転送を制御する。すなわち、転送制御部23は、ある端末10からスケーラブルに符号化された映像がデータIDとともに送信されると、データIDをキーとして、受信要求管理テーブル2100からその映像の宛先となる端末10のIPアドレスを取得する。そして、宛先となる端末10の受信許可状態が許可となっていることを条件として、スケーラブルに符号化された映像を指定されている解像度、フレームレートの映像に変換し、指定された伝送速度で宛先となる端末10のIPアドレスに転送する。なお、音声データについては、すべての音声データを各端末10に転送してもよいし、音量が所定値以上の一部の音声データを各端末10に転送してもよい。転送制御部23は、例えば、図4に示したCPU201によって実現される。
次に、本実施形態のテレビ会議システム1において特徴的な端末10の動作について、図16を参照して説明する。図16は、端末10の受信設定モジュール60による処理手順の一例を示すフローチャートである。この図16のフローチャートで示す一連の処理は、テレビ会議が実施されている間、各拠点の端末10において所定周期で繰り返し実行される。
処理が開始されると、まず、受信設定モジュール60の注視位置検知部61が、視線検出装置50により検出されたユーザの視線方向を示す視線情報を、視線情報取得部17から入力する(ステップS101)。そして、注視位置検知部61は、ステップS101で入力した視線情報を用いて、表示装置40の表示画面DS上でユーザが注視している注視位置を検知する(ステップS102)。
次に、注視映像判定部62が、表示画面DSに含まれる各拠点の映像の表示画面DSにおける位置関係を表すレイアウト情報を、表示制御部14から入力する(ステップS103)。そして、注視映像判定部62は、ステップS102で注視位置検知部61により検知された注視位置と、ステップS103で入力したレイアウト情報とに基づいて、表示画面DSに含まれる各拠点の映像のうち、ユーザが注視している注視映像を判定する(ステップS104)。
次に、受信帯域幅推定部63が、端末10が使用している現在のネットワーク帯域幅に関するネットワーク情報を、ネットワーク情報取得部18から入力する(ステップS105)。そして、受信帯域幅推定部63は、ステップS105で入力したネットワーク情報に基づき、端末10が映像の受信に使用可能なネットワーク帯域幅である受信帯域幅を推定する(ステップS106)。
次に、帯域幅割り当て部64が、ステップS104で注視映像判定部62により判定された注視映像の受信に使用する帯域幅が、他の映像の受信に使用する帯域幅よりも大きくなるように、ステップS106で受信帯域幅推定部63により推定された受信帯域幅の範囲内で、表示画面DSに含まれる各映像の受信に使用する帯域幅の割り当てを行う(ステップS107)。
次に、品質パラメータ決定部65が、ステップS107で帯域幅割り当て部64により割り当てられた帯域幅と、記憶部1000に格納されている帯域・品質対応テーブル1100とに基づいて、表示画面DSに含まれる各映像の品質パラメータを決定する(ステップS108)。
最後に、受信要求送信部66が、ステップS108で品質パラメータ決定部65により決定された品質パラメータを指定した各映像の受信要求を送受信部11から中継サーバ20に送信し(ステップS109)、受信設定モジュール60による一連の処理が終了する。
以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態のテレビ会議システム1では、各拠点の端末10が、映像の受信に使用可能なネットワーク帯域幅である受信帯域幅を推定し、推定した受信帯域幅の範囲内で、表示装置40に表示している表示画面DS内の各映像の受信に使用する帯域幅を割り当てる。このとき、表示画面DSに含まれる各映像のうち、ユーザが注視している注視映像の受信に使用する帯域幅が他の映像の受信に使用する帯域幅よりも大きくなるように、各映像の受信に使用する帯域幅を割り当てる。そして、割り当てた帯域幅に対応する各映像の品質パラメータを決定し、使用する帯域幅に合った品質の映像を受信するようにしている。したがって、本実施形態のテレビ会議システム1によれば、通信ネットワーク30の状態変化により受信帯域幅が変動して、受信帯域幅が狭くなった場合であっても、各拠点の端末10が、表示画面DSの中でユーザが注視している映像をそのときの受信帯域幅の範囲内で高品質の映像として適切に受信し、表示装置40に表示させることができる。
なお、本発明は上述した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様々な変形や変更を加えて具体化することができる。つまり、上述した実施形態で説明したテレビ会議システム1、端末10、中継サーバ20などの具体的な構成や動作はあくまで一例であり、用途や目的に応じて様々な変形が可能である。
例えば、上述した実施形態における中継サーバ20は、単一のコンピュータによって構築されてもよいし、複数のコンピュータによって構築されていてもよい。また、中継サーバ20のほかに、端末10の管理やセッションの管理などを行う管理サーバを別途設けるようにしてもよい。そのほか、様々な機能を持つサーバをシステムに組み込むことにより、様々な機能拡張が実現できる。
また、上述した実施形態では、各拠点の端末10間における映像や音声のデータ伝送を、中継サーバ20を介して行うようにしているが、各拠点の端末10間における映像や音声のデータ伝送を、中継サーバ20を介さずに直接行うように構成してもよい。この構成の場合、各拠点の端末10は、映像の送信元の端末10に対してその映像の品質パラメータを指定した受信要求を送信し、映像の送信元の端末10が、受信要求で指定された品質パラメータに応じた品質の映像を、受信側の端末10に送信すればよい。この場合は、各拠点の端末10が送信する映像をスケーラブルな符号化フォーマットで符号化する必要はなく、例えば、H.264/MPEG4 AVC、H.265などの任意の形式で符号化した映像を、各拠点の端末10間で送受信すればよい。
また、上述した実施形態では、本発明を適用した通信システムの一例としてテレビ会議システム1を例示したが、これに限られるものではない。本発明は、通信装置間で映像や音声のデータを双方向に送受信するシステム、例えば、管理センタの端末から自動車に搭載されたカーナビゲーション装置に対して地図データやルート情報などを配信するカーナビゲーションシステムなど、各種の通信システムに対して有効に適用可能である。
また、上述した実施形態では、本発明を適用した通信装置の一例としてテレビ会議用端末(端末)10を例示したが、これに限られるものではない。本発明は、例えばPCやタブレット端末、スマートフォン、カメラ、プロジェクタ、ウェアラブル端末、電子黒板、自動車に搭載されるカーナビゲーション装置、プリンタ等の画像形成装置、通信機能を備えた産業用機器などの各種の通信装置に対して有効に適用可能である。
1 テレビ会議システム
10 端末
11 送受信部
14 表示制御部
17 視線情報取得部
18 ネットワーク情報取得部
20 中継サーバ
21 送受信部
23 転送制御部
30 通信ネットワーク
40 表示装置
50 視線検出装置
60 受信設定モジュール
61 注視位置検知部
62 注視映像判定部
63 受信帯域幅推定部
64 帯域幅割り当て部
65 品質パラメータ決定部
66 受信要求送信部
1000 記憶部
1100 帯域・品質対応テーブル
10 端末
11 送受信部
14 表示制御部
17 視線情報取得部
18 ネットワーク情報取得部
20 中継サーバ
21 送受信部
23 転送制御部
30 通信ネットワーク
40 表示装置
50 視線検出装置
60 受信設定モジュール
61 注視位置検知部
62 注視映像判定部
63 受信帯域幅推定部
64 帯域幅割り当て部
65 品質パラメータ決定部
66 受信要求送信部
1000 記憶部
1100 帯域・品質対応テーブル
Claims (8)
- 通信ネットワークを介して複数の映像を受信し、受信した複数の映像を一画面内に含む表示画面を表示装置に表示させる通信装置であって、
前記表示画面上でユーザが注視している注視位置を検知する注視位置検知部と、
前記表示画面における複数の映像の位置関係を表すレイアウト情報と、検知された前記注視位置とに基づいて、前記表示画面に含まれる複数の映像のうち、ユーザが注視している映像を判定する注視映像判定部と、
映像の受信に使用可能な前記通信ネットワークの帯域幅を表す受信帯域幅を推定する受信帯域幅推定部と、
前記表示画面に含まれる複数の映像のうち、ユーザが注視している映像の受信に使用する帯域幅が、ユーザが注視していない映像の受信に使用する帯域幅よりも大きくなるように、推定された前記受信帯域幅の範囲内で各映像の受信に使用する帯域幅を割り当てる帯域幅割り当て部と、
受信する各映像の品質に関わる品質パラメータを、各映像に割り当てられた帯域幅の大きさに基づいて決定する品質パラメータ決定部と、を備える通信装置。 - 決定された前記品質パラメータを指定した映像の受信要求を、映像の送信元または映像の伝送を中継する中継装置に送信する受信要求送信部をさらに備える、請求項1に記載の通信装置。
- 受信に使用する帯域幅の大きさと前記品質パラメータとを対応付けた対応テーブルを記憶する記憶部をさらに備え、
前記品質パラメータ決定部は、前記対応テーブルを参照して、受信する各映像の前記品質パラメータを決定する、請求項1または2に記載の通信装置。 - 前記品質パラメータは、映像の解像度、フレームレート、伝送速度の少なくともいずれかを含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の通信装置。
- 前記注視位置検知部は、視線検出装置により検出されるユーザの視線方向と、事前のキャリブレーションにより設定される視線方向と前記表示画面上の位置との対応関係に基づいて、前記注視位置を検知する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の通信装置。
- 映像の伝送を中継する中継装置と、前記中継装置から通信ネットワークを介して複数の映像を受信し、受信した複数の映像を一画面内に含む表示画面を表示装置に表示させる通信装置と、を有する通信システムであって、
前記通信装置は、
前記表示画面上でユーザが注視している注視位置を検知する注視位置検知部と、
前記表示画面における複数の映像の位置関係を表すレイアウト情報と、検知された前記注視位置とに基づいて、前記表示画面に含まれる複数の映像のうち、ユーザが注視している映像を判定する注視映像判定部と、
映像の受信に使用可能な前記通信ネットワークの帯域幅を表す受信帯域幅を推定する受信帯域幅推定部と、
前記表示画面に含まれる複数の映像のうち、ユーザが注視している映像の受信に使用する帯域幅が、ユーザが注視していない映像の受信に使用する帯域幅よりも大きくなるように、推定された前記受信帯域幅の範囲内で各映像の受信に使用する帯域幅を割り当てる帯域幅割り当て部と、
受信する各映像の品質に関わる品質パラメータを、各映像に割り当てられた帯域幅の大きさに基づいて決定する品質パラメータ決定部と、
決定された前記品質パラメータを指定した映像の受信要求を前記中継装置に送信する受信要求送信部と、を備え、
前記中継装置は、
映像の送信元から伝送される映像を、前記受信要求により指定された前記品質パラメータに応じて変換して前記通信装置に転送する映像転送部を備える、通信システム。 - 通信ネットワークを介して複数の映像を受信し、受信した複数の映像を一画面内に含む表示画面を表示装置に表示させる通信装置により実行される受信制御方法であって、
前記表示画面上でユーザが注視している注視位置を検知する工程と、
前記表示画面における複数の映像の位置関係を表すレイアウト情報と、検知された前記注視位置とに基づいて、前記表示画面に含まれる複数の映像のうち、ユーザが注視している映像を判定する工程と、
映像の受信に使用可能な前記通信ネットワークの帯域幅を表す受信帯域幅を推定する工程と、
前記表示画面に含まれる複数の映像のうち、ユーザが注視している映像の受信に使用する帯域幅が、ユーザが注視していない映像の受信に使用する帯域幅よりも大きくなるように、推定された前記受信帯域幅の範囲内で各映像の受信に使用する帯域幅を割り当てる工程と、
受信する各映像の品質に関わる品質パラメータを、各映像に割り当てられた帯域幅の大きさに基づいて決定する工程と、を含む受信制御方法。 - 通信ネットワークを介して複数の映像を受信し、受信した複数の映像を一画面内に含む表示画面を表示装置に表示させる通信装置に、
前記表示画面上でユーザが注視している注視位置を検知する機能と、
前記表示画面における複数の映像の位置関係を表すレイアウト情報と、検知された前記注視位置とに基づいて、前記表示画面に含まれる複数の映像のうち、ユーザが注視している映像を判定する機能と、
映像の受信に使用可能な前記通信ネットワークの帯域幅を表す受信帯域幅を推定する機能と、
前記表示画面に含まれる複数の映像のうち、ユーザが注視している映像の受信に使用する帯域幅が、ユーザが注視していない映像の受信に使用する帯域幅よりも大きくなるように、推定された前記受信帯域幅の範囲内で各映像の受信に使用する帯域幅を割り当てる機能と、
受信する各映像の品質に関わる品質パラメータを、各映像に割り当てられた帯域幅に基づいて決定する機能と、を実現させるためのプログラム。
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