JP2017076892A - バッファサイズ決定装置、システム、バッファサイズ決定方法、映像データ再生方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】映像視聴者の体感品質を向上させる技術を提供する。【解決手段】バッファサイズ決定装置は、映像データのストリーミング配信が行われる通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、映像データを蓄積する再生バッファの映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出する第１算出部と、通信スループットおよび通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する映像データの映像ビットレートの平均値および映像ビットレートの変動量の平均値を算出する第２算出部と、初期値、映像ビットレートの平均値および映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出する第３算出部と、体感品質値を最大にする初期値を決定する決定部と、を備える。【選択図】 図１６

Description

本発明は、バッファサイズ決定装置、システム、バッファサイズ決定方法、映像データ再生方法およびプログラムに関する。

カメラでキャプチャしたライブ映像を、通信ネットワークを介して、再生装置へとストリーミング配信するライブ映像ストリーミングシステムが知られている。通信ネットワークがＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケット網の場合、ライブ映像ストリーミングシステムにおけるストリーミング配信において、トランスポート層の通信プロトコルとしてＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が広く用いられる。

しかし、インターネットやモバイルネットワークのようなベストエフォート型のＩＰパケット網の場合、ＴＣＰスループット（単位時間当たりにＴＣＰで転送可能なデータの量（データサイズ）。単位はｂｐｓ（ｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ））が保証されず、不安定に変動する。そのため、ＴＣＰスループットがストリーミング配信している映像ビットレートを下回った場合、再生装置における再生バッファが空になり（アンダーフローし）、映像再生が途絶してしまう問題がある。ここで、映像ビットレートとは、単位再生時間当たりの映像データのデータサイズのことである（単位はｂｐｓ）。この映像ビットレートは符号化レートとも呼ばれる。また、再生装置における再生バッファとは、再生装置が受信した再生待ちの映像データを蓄積しておくバッファである。

特許文献１には、ストリーミングメディアデータの符号化ビットレートをＴＣＰスループットに合わせて制御することで、再生バッファがアンダーフローしないようにする方法が記載されている。

なお、以下では、特許文献１のようにＴＣＰスループットに合わせて映像ビットレート（符号化ビットレート）を制御する手法を適応レート制御と呼ぶ。

特開２００６−１７４４１９号公報

ライブ映像ストリーミングシステムでは、ストリーミング開始後、再生バッファに所定量（例えば、１０ｓｅｃ分など）蓄積された後に再生を開始することが一般的である。これにより、ライブ映像ストリーミングシステムは、ＴＣＰスループットの変動に伴う映像データの到着遅延の揺らぎを吸収する。この最初に再生バッファに蓄積させる蓄積量のことを初期再生バッファサイズと呼ぶ。

適応レート制御を行うライブ映像ストリーミングシステムでは、初期再生バッファサイズを大きく取れば、適応レート制御の安定性（映像ビットレートの変動の緩やかさ）とアンダーフロー回避性能を向上することができる。これは、再生バッファが、ＴＣＰスループットの変動への追従への遅れを吸収できるからである。画質変動（映像ビットレートの変動）と再生途絶とは映像視聴者の体感品質（ＱｏＥ：Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ）を大きく劣化させる。そのため、この画質変動および再生途絶という観点の体感品質の向上には、初期再生バッファサイズが大きい程良い。

一方、初期再生バッファサイズは、サーバでライブ映像をキャプチャしてからクライアントで表示されるまでのエンド・ツー・エンドの遅延（再生遅延と呼ぶ）に直接加算される。

再生遅延が大きくなると体感品質を損なう。そのため、再生遅延という観点の体感品質の向上には、初期再生バッファサイズは小さい程良い。

以上のように、適応レート制御を行うライブ映像ストリーミングシステムにおいては、初期再生バッファサイズの大きさが体感品質に大きな影響を及ぼす。そのため、映像視聴者の体感品質を向上させるには、初期再生バッファサイズを適切に設定する必要がある。しかしながら、特許文献１には、初期再生バッファサイズの設計に関しては、開示されていない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、映像視聴者の体感品質を向上させる技術を提供することにある。

本発明の一態様に係るバッファサイズ決定装置は、映像データのストリーミング配信が行われる通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、前記映像データを蓄積する再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出する第１算出手段と、前記通信スループットおよび前記通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出する第２算出手段と、前記初期値、前記映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出する第３算出手段と、前記体感品質値を最大にする前記初期値を決定する決定手段と、を備える。

また、本発明の一態様に係るシステムは、映像データを、通信ネットワークを介してストリーミング配信する送信装置と、前記ストリーミング配信された映像データを再生する再生装置と、前記バッファサイズ決定装置と、を備え、前記再生装置は、前記映像データを蓄積する再生バッファを備え、前記バッファサイズ決定装置は、前記通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、前記再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出する第１算出手段と、前記通信スループットおよび前記通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出する第２算出手段と、前記初期値、前記映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出する第３算出手段と、前記体感品質値を最大にする前記初期値を決定する決定手段と、を備え、前記再生装置は、前記決定された初期値を、前記再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値として設定する。

また、本発明の一態様に係るバッファサイズ決定方法は、映像データのストリーミング配信が行われる通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、前記映像データを蓄積する再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出し、前記通信スループットおよび前記通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出し、前記初期値、前記映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出し、前記体感品質値を最大にする前記初期値を決定する。

また、本発明の一態様に係る映像データ再生方法は、映像データのストリーミング配信が行われる通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、前記映像データを蓄積する再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出し、前記通信スループットおよび前記通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出し、前記初期値、前記映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出し、該体感品質値を最大にする前記初期値を決定し、前記決定された初期値を、前記再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値として設定し、前記映像データを、前記通信ネットワークを介してストリーミング配信し、前記ストリーミング配信された映像データを、前記初期値が設定された前記再生バッファに蓄積し、前記再生バッファに蓄積された映像データを再生する。

なお、上記各装置、システムまたは方法を、コンピュータによって実現するコンピュータプログラム、およびそのコンピュータプログラムが格納されている、コンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体も、本発明の範疇に含まれる。

本発明によれば、映像視聴者の体感品質を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るライブ映像ストリーミングシステムの構成の一例を示す図である。 時間幅を変更した際のＴＣＰスループットを示すグラフである。 図２の一部分を拡大したグラフである。 時間幅に対する平均変動量およびスループット平均値を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係るライブ映像ストリーミングシステムの送信装置および再生装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態におけるバッファサイズ決定装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態におけるバッファサイズ決定装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 映像ビットレートに対する、画質による体感品質の劣化指標の一例を示すグラフである。 映像ビットレートの変動量に対する、画質変動による体感品質の劣化指標の一例を示すグラフである。 遅延時間に対する、再生遅延による体感品質の劣化指標の一例を示すグラフである。 初期再生バッファサイズに対する、再生途絶による体感品質の劣化指標の一例を示すグラフである。 体感品質と初期再生バッファサイズとの関係の一例を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係るライブ映像ストリーミングシステムの送信装置および再生装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係るライブ映像ストリーミングシステムの構成の一例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係るライブ映像ストリーミングシステムの送信装置、再生装置およびバッファサイズ決定装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の第４の実施の形態におけるバッファサイズ決定装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の各実施の形態を実現可能なコンピュータ（情報処理装置）のハードウェア構成を例示的に説明する図である。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係るライブ映像ストリーミングシステム（単に、システムとも呼ぶ）１の構成の一例を示す図である。図１に示すライブ映像ストリーミングシステム１は、送信装置１００と、再生装置２００とを含んでいる。送信装置１００と再生装置２００とは通信ネットワーク（単に、ネットワークとも呼ぶ）を介して通信可能に接続されている。送信装置１００は、カメラ等の撮像装置でキャプチャした映像（ライブ映像とも呼ぶ）を表す映像データを、再生装置２００にストリーミング配信するストリーミングサーバである。再生装置２００は、送信装置１００からストリーミング配信された映像データを受信し、再生バッファに格納する。そして、再生装置２００は、再生バッファに格納された映像データを順次再生する。

本実施の形態に係るライブ映像ストリーミングシステム１は、この再生バッファに蓄積させる映像データの蓄積量の初期値（初期再生バッファサイズ）を決定するバッファサイズ決定装置を含む。

（初期再生バッファサイズが体感品質に及ぼす影響）
ここで、初期再生バッファサイズが映像視聴者の体感品質に及ぼす影響について説明する。なお、本実施形態では、映像ビットレートがＴＣＰスループットを下回るように制御する制御方法（適応レート制御）を一例として考える。つまり、本実施形態における制御方法は、時刻ｔにおいて、ＴＣＰスループットｘ_ｔが計測されたとき、同時刻に符号化する映像ビットレートｂ_ｔを式（１）で選択する方法を採用する。

ここで、α（α＞０）は、ＴＣＰスループットの変動量や計測誤差を考慮した変数であり、再生途絶を回避するための余裕量である。ここで、再生途絶とは、映像データの再生が途中で途切れてしまうことを示す。

この適応レート制御は、映像ビットレートが常にＴＣＰスループットを下回っていれば、再生途絶が発生しないという状態に基づいたものである。また、この適応レート制御は、映像ビットレートを、ＴＣＰスループットに合わせて増減させることで、できる限り高いビットレートを実現する。なお、本実施の形態に係る適応レート制御は、これに限定されず、ＴＣＰスループットに基づく別の適応レート制御手法を採用してもよい。

以上の通り、本実施の形態における適応レート制御は、ＴＣＰスループットに基づいて映像ビットレートを制御するため、ＴＣＰスループットの計算が重要となる。ＴＣＰスループットは、直接観測できる量ではなく、単位時間あたりの送信量（あるいは受信量）として、以下の式（２）から算出される量である。

ここで、Ｓ_ｔは時刻ｔまでに、送信装置１００が送信した、または、再生装置２００が受信した累積データサイズであり、τは時間幅である。ＴＣＰスループットｘ_ｔの右上の添え字τは、時間幅τによってＴＣＰスループットｘ_ｔが算出されたことを示している。累積データサイズＳ_ｔは、ほとんど至るところで連続な単調非減少関数であることが自明である。ここで、時間幅τにある程度の大きさを持たせることが好ましい。なぜならば、パケットの到着が離散過程であることを考慮すると、τ→０とする微分演算は、微分値が０となる場合が多くなるため、あまり効果を奏しないからである。

上述したとおり、本実施の形態における適応レート制御は、ＴＣＰスループットに基づいて映像ビットレートを制御する。そのため、以下では、ＴＣＰスループットの計算に、時間幅τが影響を及ぼすことについて説明することにより、時間幅τが適応レート制御の性能に大きな影響を与えることについて説明する。また、ＴＣＰスループットの計算における時間幅τが、初期再生バッファサイズに依存して決定されることについて述べる。

図２は、時間幅τを変更した際のＴＣＰスループットを示すグラフである。図２のグラフは、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）経由でインターネット上の端末（例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ））にファイルをアップロードしたときのＳ_ｔを観測して得られたものである。このとき、時間幅τを０．５、１、２、４、８および１６秒（以下、ｓｅｃ）と変更した。図２において、横軸は、時間（単位：秒）であり、縦軸は、ＴＣＰスループット（単位：Ｍｂｐｓ）である。また、図３は、図２における時間が１７０秒から２３０秒までの部分を拡大したグラフである。図２に示す通り、ＴＣＰスループットが高くなる時間は、どの時間幅も略同じタイミングであることがわかる。また、図３に示す通り、時間幅τが大きい程、ＴＣＰスループットは滑らかに変動していることがわかる。反対に、τが小さい場合、ＴＣＰスループットの変動量は大きいことがわかる。

時間幅τに応じたＴＣＰスループット変動量の違いを定量化するために、以下の式（３）を用いて、ＴＣＰスループット変動量の平均値（平均変動量）ｖ［ｘ_ｔ ^τ］を定義する。

ここで、Ｔは計算した｛ｘ_ｔ｝の系列の個数であり、時刻ｔ＝１、２、．．．、Ｔとした際の、等間隔離散時系列とした。また、Δｘ_ｔ ^τ＝ｘ_ｔ ^τ−ｘ_ｔ−１ ^τである。平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τ］は、隣接する系列値の差の大きさを平均化した量であり、系列の変動の大きさを評価する指標として有効である。

ここで、図２に示した６種類の時間幅τ（τ＝０．５、１、２、４、８、１６ｓｅｃ）のＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τについて平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τ］を算出し、プロットした結果を図４に示す。図４は、時間幅τに対する平均変動量を示すグラフである。なお、図４には、各時間幅τに対する、ＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τの平均値も計算し、プロットしている。図４において、横軸は時間幅τ（単位：ｓｅｃ）であり、左縦軸が平均変動量（単位：Ｍｂｐｓ）、右縦軸がＴＣＰスループットの平均値（スループット平均値、平均スループットとも呼ぶ）（単位：Ｍｂｐｓ）である。図４では、平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τ］を三角でプロットし、ＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τの平均値を丸でプロットしている。

図４に示す通り、ＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τの平均値は時間幅τに依らず一定であるのに対し、平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τ］は時間幅τに対して単調減少となっている。

この平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τ］と時間幅τとの関係を明らかにするため、τ＝ｎτ_０（ｎは自然数）とする。ここでτ_０は、基準となる時間幅（基準値）である。このように、時間幅τは、基準値τ_０のｎ倍であるとする。このτ＝ｎτ０と、上述した式（２）から、以下の式（４）が得られる。

上記式（４）に示すように、ＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τは、ｎ個のｘ_ｔ ^τ０の和を平均化した値をとる。

したがって、この場合、Ｏ（｜Δｘ_ｔ ^τ｜）＝Ｏ（｜Δｘ_ｔ ^τ０｜／√ｎ）となる。ここで、τ＝ｎτ_０のような整数倍ではなく、一般のτについて考えると、次式（５）が成り立つ。

ここで、図４には、最小二乗法を用いて、平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τ］をａ／√τ（ａは変数）で近似したグラフ（ｐａｒａｂｏｌｉｃ）を記載している。図４に示す通り、上記グラフ（ｐａｒａｂｏｌｉｃ）は、平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τ］の実測値にフィッティングしていることがわかる。

以上から、平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τ］は、時間幅τに影響を受けることがわかる。このように、ＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τは、時間幅τに関する変動特性を有している。

次に、適応レート制御の性能に対するＴＣＰスループットの変動特性の影響について述べる。ここで、適応レート制御の性能には、例えば、画質および画質変動が挙げられる。

上述した式（１）を用いた適応レート制御において、ｘ_ｔ＝ｘ_ｔ ^τとする。このとき、計算されたｘ_ｔ ^τはτ時間分だけ過去の平均であるため、式（１）の余裕量αは、ＴＣＰスループットの平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τ］を考慮する必要がある。そこで、式（１）を次式（６）で置き換える。

式（６）において、α＝βｖ［ｘ_ｔ ^τ］であり、βは余裕量の大きさを決める定数である。ＴＣＰスループットの平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τ］が大きいとき、すなわち時間幅τが小さい場合、適応レート制御によって、算出可能な映像ビットレート（≒画質）は小さい値になる。反対に、時間幅τを大きくすることができれば、平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τ］が小さくなるため、適応レート制御によって算出可能な映像ビットレートを、大きい値にすることができる。

また、適応レート制御によって映像ビットレートの時間的な変動（≒画質変動）が大きいと、ユーザの体感品質を損なうことが知られている。映像ビットレートの平均値ｖ［ｂ_ｔ ^τ］≒ｖ［ｘ_ｔ ^τ］であるため、ＴＣＰスループットの平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τ］が映像ビットレートの変動に直結する。したがって、ＴＣＰスループットの平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τ］が大きいと、体感品質の低下を引き起こす。このことから、時間幅τを大きくすることで、平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τ］が小さくなるため、適応レート制御による映像ビットレートの変動量を小さくすることができる。これにより、体感品質の向上が見込める。

以上のように、適応レート制御における画質および画質変動という二つの観点において、ＴＣＰスループットの計算における時間幅τは大きい程良いことが分かる。しかし、時間幅τは再生バッファサイズτ_ｂｕｆ（ライブ映像ストリーミングシステムにおいては初期再生バッファサイズ）までしか大きくできないという制限がある。以下、再生バッファサイズを初期再生バッファサイズとも呼ぶ。

適応レート制御において、再生バッファサイズτ_ｂｕｆは、ＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τへの追従に対する遅れを吸収する役割を持っている。一方、ＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τは、過去τ時間分の平均であることから、時間幅τの遅れを有している。これは、図３に明示されている。図３に示す通り、時間幅τが大きくなるにつれて、ＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τの変化（増減）は遅れて表れる。したがって、ＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τの計算における時間幅τを再生バッファサイズτ_ｂｕｆより大きくしてしまうと、適応レート制御の遅れを再生バッファで吸収しきれなくなる。

上述のとおり、体感品質は、画質および画質変動以外にも、再生遅延および再生途絶に大きく影響する。再生遅延における遅延時間とは、送信装置１００がライブ映像（映像データ）をキャプチャしてから再生装置２００で再生されるまでの時間であり、遅延量とも呼ぶ。再生遅延における遅延時間には、初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆが直接加算される。そのため、再生遅延の観点では初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆは小さい程良い。一方、再生途絶を防ぐためには、初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆは大きい程良い。このように、ＴＣＰスループット計算における時間幅τの大きさは、初期再生バッファサイズに依存して決定される。

以上の通り、初期再生バッファサイズが体感品質に影響を及ぼすことがわかる。したがって、適応レート制御を行うライブ映像ストリーミングシステム１における初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆと体感品質を構成する４つの指標（画質、画面品質、再生遅延、再生途絶）との定性的な関係は以下のようにまとめることができる。ただし、適応レート制御における画質および画質変動については、ＴＣＰスループットの計算における時間幅τを、τ＝τ_ｂｕｆとした。
・画質…初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆが大きい程良い （高画質になる）
・画質変動…初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆが大きい程良い （画質変動が小さくなる）
・再生遅延…初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆが小さい程良い （再生遅延が少なくなる）
・再生途絶…初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆが大きい程良い （再生途絶が少なくなる）
（ライブ映像ストリーミングシステム１の構成）
次に、図５を参照して、本実施の形態に係るライブ映像ストリーミングシステム１の送信装置１００および再生装置２００の機能構成について説明する。図５は、本実施の形態に係るライブ映像ストリーミングシステム１の送信装置１００および再生装置２００の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。本実施の形態におけるライブ映像ストリーミングシステム１は、上述した初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆの体感品質に及ぼす影響を考慮して、この体感品質を向上させる（高品質にする）初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆを決定する。

図５に示す通り、送信装置１００は、映像取得部１０１と、符号化部１０２と、送信部１０３と、スループット算出部１０４と、ビットレート決定部１０５とを備える。また、本実施の形態に係る再生装置２００は、送受信部２０１と、復号部２０２と、再生バッファ部２０３と、再生部２０４と、バッファサイズ決定装置３００と、を備える。

映像取得部１０１は、映像データを取得する。映像取得部１０１は、例えば、カメラなど、映像を撮影可能な撮像装置であってもよいし、該撮像装置に接続され、該撮像装置からの映像データを受信する回路であってもよい。映像取得部１０１は、取得した映像データを、符号化部１０２に出力する。

符号化部１０２は、映像取得部１０１から映像データを受信する。符号化部１０２は、受信した映像データを符号化する。符号化した映像データを符号化映像データと呼ぶ。符号化部１０２は、符号化映像データを、送信部１０３に出力する。

送信部１０３は、符号化部１０２から符号化映像データを受信する。送信部１０３は、符号化映像データを、ＴＣＰを用いて、再生装置２００に対し、ストリーミング配信する。

スループット算出部１０４は、再生装置２００から、上記送信部１０３がストリーミング配信した符号化映像データの受信応答を受信する。そして、スループット算出部１０４は、この受信応答に基づいて、ＴＣＰスループットを算出する。そして、スループット算出部１０４は、算出したＴＣＰスループットを、ビットレート決定部１０５に出力する。

ビットレート決定部１０５は、スループット算出部１０４からＴＣＰスループットを受信する。ビットレート決定部１０５は、受信したＴＣＰスループットに応じて、映像ビットレートを決定する。そして、ビットレート決定部１０５は、決定した映像ビットレートを、符号化部１０２に出力する。

その後、符号化部１０２は、ビットレート決定部１０５にて決定された映像ビットレートに基づいて、映像データを符号化する。

このようにして、ライブ映像ストリーミングシステム１の送信装置１００は、適応レート制御を行うことができる。

次に、再生装置２００の各部の動作について説明する。

送受信部２０１は、送信装置１００からストリーミング配信した符号化映像データを受信する。また、送受信部２０１は、この符号化映像データの受信に対する応答（受信応答）を送信装置１００に送信する。送受信部２０１は、受信した符号化映像データを、復号部２０２に出力する。

復号部２０２は、送受信部２０１から符号化映像データを受け取る。復号部２０２は、受け取った符号化映像データを復号する。復号部２０２は復号した映像データを、再生バッファ部２０３に出力する。

再生バッファ部２０３は、映像データの再生用のバッファ（再生バッファ）によって実現される。再生バッファ部２０３は、後述するバッファサイズ決定装置３００で決定された初期再生バッファサイズを、再生バッファに蓄積させる映像データの蓄積量の初期値（初期再生バッファサイズ）として設定する。そして、再生バッファ部２０３は、この再生バッファに、復号部２０２から受け取った映像データを格納する。

再生部２０４は、再生バッファ部２０３の再生バッファに格納された映像データを、順次再生する。

次に、本実施の形態における再生装置２００に備えられるバッファサイズ決定装置３００について説明する。図６は、バッファサイズ決定装置３００の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。図６に示す通り、バッファサイズ決定装置３００は、第１算出部３０１と、第２算出部３０２と、第３算出部３０３と、決定部３０６と、遅延時間算出部３０７と、記憶部３０９とを備える。

記憶部３０９には、送信装置１００と再生装置２００との間のネットワークを介して、送信装置１００と再生装置２００との間で通信された通信データ（例えば、映像データ）のデータサイズが予め格納されている。このデータサイズは、例えば、上述した式（２）における累積データサイズＳ_ｔである。

第１算出部３０１は、ＴＣＰスループットの平均値およびＴＣＰスループット変動量の平均値である平均変動量を算出する。具体的には、第１算出部３０１は、式（２）におけるτにτ_ｂｕｆを代入して、ＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τｂｕｆを時間ｔごとに算出する。そして、第１算出部３０１は、算出した、時間ｔごとのＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τｂｕｆを用いて、ＴＣＰスループットの平均値を算出する。

ここで、ＴＣＰスループットの平均値を、平均値を表すバー（￣）を用いて、ｘ_ｔ ^τｂｕｆ￣と表現する。なお、バー記号を、本明細書では文字の右に記しているが、当該バー記号（￣）は、バー記号の前に記載された、上付き文字および下付き文字ではない文字（この場合、ｘ）の上側に配置されるものである。

また、第１算出部３０１は、算出したＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τｂｕｆを用いて、平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τｂｕｆ］を、式（３）を用いて算出する。

第１算出部３０１は、算出したＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τｂｕｆおよび平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τｂｕｆ］を、第２算出部３０２に供給する。なお、第１算出部３０１は、算出したＴＣＰスループットの平均値ｘ_ｔ ^τｂｕｆ￣を、第２算出部３０２に供給してもよい。

第２算出部３０２は、第１算出部３０１からＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τｂｕｆおよびＴＣＰスループットの平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τｂｕｆ］を受け取る。第２算出部３０２は、受け取ったＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τｂｕｆおよびＴＣＰスループットの平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τｂｕｆ］に基づいて、映像ビットレートの平均値および映像ビットレートの変動量の平均値を算出する。

具体的には、第２算出部３０２は、受け取ったＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τｂｕｆを用いて、式（６）にて、映像ビットレートｂ_ｔ ^τｂｕｆを算出する。そして、第２算出部３０２は、算出した映像ビットレートｂ_ｔ ^τｂｕｆを用いて、映像ビットレートの平均値ｂ_ｔ ^τｂｕｆ￣（平均映像ビットレートとも呼ぶ）を算出する。

なお、第２算出部３０２は、ＴＣＰスループットの平均値ｘ_ｔ ^τｂｕｆ￣を用いて、映像ビットレートの平均値ｂ_ｔ ^τｂｕｆ￣を算出してもよい。この場合であっても、後述する映像ビットレートの平均変動量の算出に、映像ビットレートｂ_ｔ ^τｂｕｆを用いるため、第２算出部３０２は、上述したとおり、ＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τｂｕｆを用いて、映像ビットレートｂ_ｔ ^τｂｕｆの算出を行う。

また、第２算出部３０２は、算出した映像ビットレートｂ_ｔ ^τｂｕｆを用いて、映像ビットレートの変動量を算出する。そして、第２算出部３０２は、算出した映像ビットレートの変動量を用いて、映像ビットレートの平均変動量ｖ［ｂ_ｔ ^τｂｕｆ］を、算出する。

第２算出部３０２は、算出した、映像ビットレートの平均値ｂ_ｔ ^τｂｕｆ￣および映像ビットレートの平均変動量ｖ［ｂ_ｔ ^τｂｕｆ］を、第３算出部３０３に供給する。

遅延時間算出部３０７は、後述する決定部３０４から、初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆを受け取る。そして、遅延時間算出部３０７は、初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆに基づいて、遅延時間を算出する。遅延時間は、上述したとおり、送信装置１００がライブ映像をキャプチャしてから再生装置２００で再生されるまでの時間であるが、本実施の形態では、遅延時間は、初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆと等しいとする。なお、遅延時間算出部３０７は、送信装置１００が映像データをキャプチャしてから、再生装置２００に送信するまでに掛かる時間、映像データが再生装置２００に到着するまでにかかる時間等に基づいて、初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆを算出してもよい。これにより、後述する再生遅延による体感品質の劣化指標をより高精度に算出することが可能となる。遅延時間算出部３０７は、算出した遅延時間を第３算出部３０３に供給する。

第３算出部３０３は、第２算出部３０２から、映像ビットレートの平均値ｂ_ｔ ^τｂｕｆ￣および映像ビットレートの平均変動量ｖ［ｂ_ｔ ^τｂｕｆ］を受け取る。また、第３算出部３０３は、遅延時間算出部３０７から遅延時間を受け取る。そして、第３算出部３０３は、映像ビットレートの平均値ｂ_ｔ ^τｂｕｆ￣、映像ビットレートの平均変動量ｖ［ｂ_ｔ ^τｂｕｆ］および遅延時間に基づいて、体感品質を表現する数値を算出する。

ここで、体感品質を表現する数値とは、体感品質を定量化したものである。体感品質は、本実施の形態では上述したとおり、４つの指標（画質、画面品質、再生遅延、再生途絶）から構成されるものとする。本実施の形態では、第３算出部３０３は、体感品質の劣化度（劣化指標）を定量化する。

本実施の形態では、第３算出部３０３による体感品質の劣化指標の算出には、以下の式（７）〜式（１０）を用いるとする。

上記式（７）におけるＤ_ｂは、画質による体感品質の劣化指標を示す。画質による体感品質の劣化指標Ｄ_ｂは、平均映像ビットレートｂ_ｔ ^τｂｕｆ￣についての（単調減少）関数である。

上記式（８）におけるＤ_ｖは画質変動による体感品質の劣化指標を示す画質変動による体感品質の劣化指標Ｄ_ｖは、映像ビットレートの平均値に対する平均変動量ｖ［ｂ_ｔ ^τｂｕｆ］の割合ｖ［ｂ_ｔ ^τｂｕｆ］／ｂ_ｔ ^τｂｕｆ￣についての（単調増加）関数である。

上記式（９）におけるＤ_ｄは再生遅延による体感品質の劣化指標を示す。再生遅延による体感品質の劣化指標Ｄ_ｄは、遅延時間についての（単調増加）関数である。上述したとおり、遅延時間は、初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆと等しいため、上記（９）は、遅延時間τ_ｂｕｆについての（単調増加）関数となる。

上記式（１０）におけるＤ_ｉは再生途絶による体感品質の劣化指標を示す。再生途絶による体感品質の劣化指標Ｄｉは、初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆについての（単調減少）関数である。

以上のように、以上の４つの関数（式（７）〜式（１０））は全て初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆの関数とみなすことができる。

式（７）〜式（１０）を用いて説明した４つの体感品質の劣化指標を統合した体感品質を表す値（体感品質値Ｑ）を、以下の式（１１）を用いて定義する。

ここで、Ｑ_ｍａｘは、体感品質を表す値の最大値を示す。式（１１）では、体感品質値Ｑの値が高くなる（Ｑ_ｍａｘに近づく）ほど、体感品質が高品質になる。なお、式（１１）では、上記式（７）〜式（１０）の全ての結果を用いて体感品質値Ｑを算出しているが、少なくとも何れかの結果を用いて算出してもよい。

第３算出部３０３は、受け取った映像ビットレートの平均値ｂ_ｔ ^τｂｕｆ￣および映像ビットレートの平均変動量ｖ［ｂ_ｔ ^τｂｕｆ］を用いて、上記式（７）から（１１）を用いて体感品質値Ｑを算出する。そして、第３算出部３０３は、算出した体感品質値Ｑを、決定部３０６に出力する。

決定部３０６は、第３算出部３０３から、体感品質値Ｑを受け取る。そして、決定部３０６は、受け取った体感品質値Ｑが、以前に算出された体感品質値Ｑより大きいか否かを判定し、大きい場合、この体感品質値Ｑを算出する際に用いたτ_ｂｕｆを、再生装置２００の再生バッファ部２０３における初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆとして、仮に決定する。その後、決定部３０６は、初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆを変化させて、変化させたτ_ｂｕｆを、第１算出部３０１および遅延時間算出部３０７に出力する。これにより、第１算出部３０１、第２算出部３０２、第３算出部３０３および遅延時間算出部３０７は、変化させたτ_ｂｕｆに基づいて、上述した処理を行う。

その後、決定部３０６は、再度算出された体感品質値Ｑと、以前に算出された体感品質値Ｑとを比較する。この処理を繰り返して、決定部３０６は、この体感品質値Ｑが最も高品質を示す（最大になる）初期再生バッファサイズτ^＊ _ｂｕｆを求める。つまり、決定部３０６は、以下の式（１２）を用いてτ^＊ _ｂｕｆを決定する。

なお、０＜＝τ_ｂｕｆ＜∞である。

そして、再生装置２００の再生バッファ部２０３は、初期再生バッファサイズを、決定部３０６が決定した初期再生バッファサイズτ^＊ _ｂｕｆに設定する。

次に、図７を参照して、バッファサイズ決定装置３００の処理の流れについて説明する。図７は本実施の形態におけるバッファサイズ決定装置３００の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図７に示す通り、まず、第１算出部３０１がＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τｂｕｆおよびＴＣＰスループットの平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τｂｕｆ］を算出する（ステップＳ１）。そして、第２算出部３０２が、ＴＣＰスループットｘ_ｔ ^τｂｕｆおよびＴＣＰスループットの平均変動量ｖ［ｘ_ｔ ^τｂｕｆ］に基づいて、映像ビットレートの平均値ｂ_ｔ ^τｂｕｆ￣および映像ビットレートの平均変動量ｖ［ｂ_ｔ ^τｂｕｆ］を算出する（ステップＳ２）。

また、遅延時間算出部３０７が、初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆに基づいて、遅延時間を算出する（ステップＳ３）。なお、ステップＳ３は、ステップＳ１またはステップＳ２と同時に行われてもよいし、ステップＳ１またはステップＳ２の前に行われてもよい。

その後、第３算出部３０３が、以下の（ａ）〜（ｃ）を用いて、体感品質値Ｑを算出する（ステップＳ４）。
（ａ）初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆ、
（ｂ）ステップＳ３で算出された遅延時間（本実施の形態ではτ_ｂｕｆ）、および、
（ｃ）ステップＳ２で算出された映像ビットレートの平均値ｂ_ｔ ^τｂｕｆ￣および映像ビットレートの平均変動量ｖ［ｂ_ｔ ^τｂｕｆ］。

そして、決定部３０６が、算出された体感品質値Ｑが最大値であるか否かを判定する（ステップＳ５）。具体的には、決定部３０６は、ステップＳ４で算出された体感品質値Ｑが以前に算出された、現時点で最大値を有する体感品質値Ｑより大きいか否かを判定し、大きい場合、体感品質値Ｑを算出する際に用いたτ_ｂｕｆを、現時点での初期再生バッファサイズとして決定する。そして、体感品質値Ｑが最大値となるまで、このステップＳ１からステップＳ５を繰り返す。

そして、決定部３０６は、体感品質値Ｑが最大になるτ_ｂｕｆを決定する（ステップＳ６）。以上により、バッファサイズ決定装置３００の処理を終了する。

（設計例）
上述したバッファサイズ決定装置３００で用いる具体的な関数の一例について説明する。ここでは、図２に示したＴＣＰスループットデータを対象に、初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆの設計例を示す。上述した式（７）から式（１０）で示した体感品質の劣化指標の具体的な関数例として、以下の式（１３）から式（１６）を用いる。

ここで、Ｃ_ｂ＝０．７７、Ｋ_ｂ＝１．２、Ｃ_ｖ＝３２、Ｋ_ｖ＝０．１２、Ｃ_ｄ＝１３、Ｋ_ｂ＝０．２３、Ｃ_ｉ＝０．９２、Ｋ_ｉ＝１．２と設定した。このとき、上記各式によって求められる値をプロットしたグラフを図８から図１１に示す。なお、遅延時間は、初期再生バッファサイズに等しいとする。図８は、映像ビットレートに対する、画質による体感品質の劣化指標の一例を示すグラフである。図８の横軸は、映像ビットレート（単位：Ｍｂｐｓ）を示し、縦軸は画質による体感品質の劣化指標を示す。図８に示す通り、画質による体感品質の劣化指標は、映像ビットレートが大きくなるにつれて、小さくなることがわかる。

図９は、映像ビットレートの変動量に対する、画質変動による体感品質の劣化指標の一例を示すグラフである。図９の横軸は、映像ビットレートの変動量（単位：Ｍｂｐｓ）を示し、縦軸は画質変動による体感品質の劣化指標を示す。図９に示す通り、映像ビットレートの変動量が大きくなるにつれて、画質変動による体感品質の劣化指標が大きくなることがわかる。

図１０は、初期再生バッファサイズに対する、再生遅延による体感品質の劣化指標の一例を示すグラフである。上述したとおり、遅延時間は、初期再生バッファサイズに等しいとするため、図１０の横軸は初期再生バッファサイズ（遅延時間）（単位：ｓｅｃ）を示し、縦軸は再生遅延による体感品質の劣化指標を示す。図１０に示す通り、再生遅延による体感品質の劣化指標は、初期再生バッファサイズが大きくなるにつれて、大きくなることがわかる。

図１１は、初期再生バッファサイズに対する、再生途絶による体感品質の劣化指標の一例を示すグラフである。図１１の横軸は初期再生バッファサイズ（単位：ｓｅｃ）を示し、縦軸は再生途絶による体感品質の劣化指標を示す。図１１に示す通り、再生途絶による体感品質の劣化指標は、初期再生バッファサイズが大きくなるにつれて、小さくなることがわかる。

なお、ここで示した関数例（上記式（１３）〜式（１６））は、実際のユーザの体感品質を正確に示したものではなく、設計例を示すためだけに設定したものである。

このとき、式（１１）を用いて算出した体感品質値Ｑと初期再生バッファサイズτ_ｂｕｆとの関係は、図１２に示す結果となる。式（１１）において、Ｑ_ｍａｘ＝５とした。図１２の横軸は初期再生バッファサイズ（単位：ｓｅｃ）であり、縦軸は体感品質値Ｑである。この場合、体感品質値Ｑが最大となる初期再生バッファサイズはτ^＊ _ｂｕｆ＝３．７ｓｅｃとなる。

以上のようにして、バッファサイズ決定装置３００は、初期再生バッファサイズτ^＊ _ｂｕｆを決定することができる。

（効果）
本実施の形態にライブ映像ストリーミングシステム１は、映像データを、通信ネットワークを介してストリーミング配信する送信装置１００と、映像データを蓄積する再生バッファを備え、ストリーミング配信された映像データを再生する再生装置２００とを含んでいる。そして、再生装置２００には、バッファサイズ決定装置３００が含まれる。

バッファサイズ決定装置３００の第１算出部３０１は、通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、再生バッファの映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出する。また、第２算出部３０２は、通信スループットおよび通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出する。また、第３算出部３０３は、初期値、映像ビットレートの平均値および映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、例えば、式（７）〜式（１１）を用いて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出する。そして、決定部３０６は、体感品質値を最大にする初期値を決定する。

これにより、再生装置２００は、映像データを蓄積する再生バッファの、映像データの蓄積量の初期値を、決定部３０６が決定した初期値に設定することができる。

上述したとおり、体感品質値の算出に用いた映像ビットレートの平均値および該映像ビットレートの変動量の平均値は、映像データの蓄積量の初期値に基づいている。したがって、映像ビットレートの平均値および該映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて算出された体感品質値は、映像データの蓄積量の初期値に応じて変化する。体感品質値は、映像データの蓄積量の初期値の影響を受ける。

したがって、上述したとおり、体感品質値を最大にする映像データの蓄積量の初期値を算出することにより、この初期値が設定された再生バッファを含む再生装置２００は、映像データの再生において、体感品質を向上させることができる。なぜならば、再生バッファには、体感品質値を最大にする値が、映像データの蓄積量の初期値として設定されているためである。

例えば、式（７）を用いて説明した、画質に関する体感品質の劣化指標は、映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出された映像ビットレートの平均値に応じた値となる。同様に、式（８）〜式（１０）を用いて説明した、画質変動に関する体感品質の劣化指標、再生遅延に関する体感品質の劣化指標および再生途絶に関する体感品質の劣化指標も、映像データの蓄積量の初期値に応じた値となる。したがって、決定された映像データの蓄積量の初期値が設定された再生バッファを用いて再生される映像データは、劣化を抑制した状態で再生される。

このように、本実施の形態に係るバッファサイズ決定装置３００は、体感品質を向上させる映像データの蓄積量の初期値を決定することができる。これにより、このような初期値を用いて設定された再生バッファを用いて、再生装置２００は、映像データを再生することができるため、映像視聴者の体感品質を向上させることができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。第１の実施の形態では、バッファサイズ決定装置３００が再生装置２００に備えられることを例に説明を行ったが、バッファサイズ決定装置３００は、送信装置１００に備えられる構成であってもよい。図１３は、本実施の形態に係るライブ映像ストリーミングシステム２の送信装置１１０および再生装置２１０の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。なお、説明の便宜上、前述した第１の実施の形態で説明した図面に含まれる部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、本実施の形態に係るライブ映像ストリーミングシステム２の構成は、図１を用いて説明したライブ映像ストリーミングシステム１と同様であるため、説明を省略する。

図１３に示す送信装置１１０は、上述した第１の実施の形態における送信装置１００に、バッファサイズ決定装置３００を備える構成である。なお、バッファサイズ決定装置３００の機能構成は、図６と同様であるため、説明を省略する。

また、再生装置２１０は、送受信部２１１、復号部２０２、再生バッファ部２０３および再生部２０４を備える。送受信部２１１は、上述した送受信部２０１の機能に加え、バッファサイズ決定装置３００から、該バッファサイズ決定装置３００が決定した初期再生バッファサイズを受け取る。そして、送受信部２１１は、再生バッファ部２０３に、受け取った初期再生バッファサイズを送信する。その後、再生バッファ部２０３は、受け取った初期再生バッファサイズを、再生バッファの初期再生バッファサイズとして設定する。

以上のように、本実施の形態に係るライブ映像ストリーミングシステム２は、バッファサイズ決定装置３００が送信装置１１０に含まれる構成であっても、上述した第１の実施の形態におけるライブ映像ストリーミングシステム１と同様の効果を奏することができる。

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。上述した実施の形態では、バッファサイズ決定装置３００が再生装置２００または送信装置１１０に備えられることを例に説明を行ったが、バッファサイズ決定装置３００は、送信装置および受信装置とは別個の装置で実現されるものであってもよい。

図１４は、本実施の形態に係るライブ映像ストリーミングシステム３の構成の一例を示す図である。図１４に示すライブ映像ストリーミングシステム３は、送信装置１００と、再生装置２１０と、バッファサイズ決定装置３００と、を含んでいる。なお、説明の便宜上、前述した各実施の形態で説明した図面に含まれる部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。図１４に示すライブ映像ストリーミングシステム３では、送信装置１００と再生装置２１０とバッファサイズ決定装置３００とが、同一の通信ネットワークを介して接続している状態を示しているが、各装置間は異なる通信ネットワークを介して接続してもよい。

図１５は、本実施の形態に係るライブ映像ストリーミングシステム３の送信装置１００、再生装置２１０およびバッファサイズ決定装置３００の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。

図１５に示す通り、送信装置１００の機能構成は、図５に示す送信装置１００と同様である。また、再生装置２１０の機能構成は、図１３に示す再生装置２１０と同様である。更に、バッファサイズ決定装置３００の機能構成は、図６に示すバッファサイズ決定装置３００と同様である。

本実施の形態におけるバッファサイズ決定装置３００は、上述した第１および第２の実施の形態におけるバッファサイズ決定装置３００と同様に、初期再生バッファサイズを決定する。そして、再生装置２１０の送受信部２１１がバッファサイズ決定装置３００から、該バッファサイズ決定装置３００が決定した初期再生バッファサイズを受け取る。そして、送受信部２１１は、再生バッファ部２０３に、受け取った初期再生バッファサイズを送信する。その後、再生バッファ部２０３は、受け取った初期再生バッファサイズを、再生バッファの初期再生バッファサイズとして設定する。

そして、再生装置２１０は、初期再生バッファサイズが設定された再生バッファに格納された映像を再生する。

以上のように、本実施の形態に係るライブ映像ストリーミングシステム３は、バッファサイズ決定装置３００が送信装置１００および再生装置２１０とは別個の構成であっても、上述した上述した各実施の形態におけるライブ映像ストリーミングシステムと同様の効果を奏することができる。

＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態では、本発明の課題を解決する基本の構成について説明する。図１６は、本実施の形態に係るバッファサイズ決定装置４００の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。図１６に示すバッファサイズ決定装置４００は、上述したバッファサイズ決定装置３００の基本となる構成である。バッファサイズ決定装置４００は、上記第１の実施の形態と同様に、再生装置内に含まれるものであってもよい。また、バッファサイズ決定装置４００は、上記第２の実施の形態と同様に、送信装置内に含まれるものであってもよいし、上記第３の実施の形態と同様に、再生装置および送信装置とは別個の装置で実現されてもよい。

バッファサイズ決定装置４００は、図１６に示す通り、第１算出部４０１と、第２算出部４０２と、第３算出部４０３と、決定部４０６とを備える。

第１算出部４０１は、第１算出部３０１に相当する。第１算出部４０１は、映像データのストリーミング配信が行われる通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットを算出する。また、第１算出部４０１は、該通信スループットの変動量の平均値を算出する。このとき、第１算出部４０１は、上記通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、映像データを蓄積する再生バッファの、映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出する。具体的な算出方法については、上述した第１算出部３０１による算出方法と同様であるため、説明を省略する。

そして、第１算出部４０１は、算出した通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、第２算出部４０２に供給する。

第２算出部４０２は、第２算出部３０２に相当する。第２算出部４０２は、第１算出部４０１から、通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を受け取る。第２算出部４０２は、受け取った通信スループットおよび通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出する。上述したとおり、通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値は、映像データを蓄積する再生バッファの、映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出される。したがって、第２算出部４０２が算出する、映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値も、映像データを蓄積する再生バッファの、映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出されると言える。なお、具体的な算出方法については、上述した第２算出部３０２による算出方法と同様であるため、説明を省略する。

そして、第２算出部４０２は、算出した映像ビットレートの平均値および該映像ビットレートの変動量の平均値を、第３算出部４０３に供給する。

第３算出部４０３は、第３算出部３０３に相当する。第３算出部４０３は、第２算出部４０２から、映像ビットレートの平均値および該映像ビットレートの変動量の平均値を受け取る。第３算出部４０３は、受け取った映像ビットレートの平均値および該映像ビットレートの変動量の平均値、並びに、これらの算出の際に基づいた映像データの蓄積量の初期値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出する。なお、具体的な算出方法については、上述した第３算出部３０３による算出方法と同様であるため、説明を省略する。

第３算出部４０３は、算出した体感品質値を、決定部４０６に出力する。

決定部４０６は、決定部３０６に相当する。決定部４０６は、第３算出部４０３から体感品質値を受け取る。そして、決定部４０６は、映像データの蓄積量の初期値を変更し、受け取った体感品質値を最大にする、映像データの蓄積量の初期値を決定する。

これにより、ストリーミング配信された映像データを再生する再生装置における、映像データを蓄積する再生バッファの、映像データの蓄積量の初期値を、決定部４０６が決定した初期値に設定することができる。

上述したとおり、体感品質値の算出に用いた映像ビットレートの平均値および該映像ビットレートの変動量の平均値は、映像データの蓄積量の初期値に基づいている。したがって、映像ビットレートの平均値および該映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて算出された体感品質値は、映像データの蓄積量の初期値に応じて変化する。そして、第１の実施の形態において説明したとおり、体感品質値は、映像データの蓄積量の初期値の影響を受ける。

したがって、上述したとおり、体感品質値を最大にする映像データの蓄積量の初期値を算出することにより、この初期値が設定された再生バッファを含む再生装置は、映像データの再生において、体感品質を向上させることができる。なぜならば、再生バッファには、体感品質値を最大にする値が、映像データの蓄積量の初期値として設定されているためである。

例えば、第１の実施の形態において、式（７）を用いて説明した、画質に関する体感品質の劣化指標は、映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出された映像ビットレートの平均値に応じた値となる。同様に、式（８）〜式（１０）を用いて説明した、画質変動に関する体感品質の劣化指標、再生遅延に関する体感品質の劣化指標および再生途絶に関する体感品質の劣化指標も、映像データの蓄積量の初期値に応じた値となる。したがって、決定された映像データの蓄積量の初期値が設定された再生バッファを用いて再生される映像データは、劣化を抑制した状態で再生される。

このように、本実施の形態に係るバッファサイズ決定装置４００は、体感品質を向上させる映像データの蓄積量の初期値を決定することができる。これにより、このような初期値を用いて設定された再生バッファを用いて、再生装置は、映像データを再生することができるため、映像視聴者の体感品質を向上させることができる。

（ハードウェア構成について）
本発明の各実施形態において、各装置の各構成要素は、機能単位のブロックを示している。各装置の各構成要素の一部又は全部は、例えば図１７に示すような情報処理装置５００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現される。情報処理装置５００は、一例として、以下のような構成を含む。

・ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５０１
・ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５０２
・ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５０３
・ＲＡＭ５０３にロードされるプログラム５０４
・プログラム５０４を格納する記憶装置５０５
・記録媒体５０６の読み書きを行うドライブ装置５０７
・通信ネットワーク５０９と接続する通信インターフェース５０８
・データの入出力を行う入出力インターフェース５１０
・各構成要素を接続するバス５１１
各実施形態における各装置の各構成要素は、これらの機能を実現するプログラム５０４をＣＰＵ５０１が取得して実行することで実現される。各装置の各構成要素の機能を実現するプログラム５０４は、例えば、予め記憶装置５０５やＲＡＭ５０３に格納されており、必要に応じてＣＰＵ５０１が読み出す。なお、プログラム５０４は、通信ネットワーク５０９を介してＣＰＵ５０１に供給されてもよいし、予め記録媒体５０６に格納されており、ドライブ装置５０７が当該プログラムを読み出してＣＰＵ５０１に供給してもよい。

各装置の実現方法には、様々な変形例がある。例えば、各装置は、構成要素毎にそれぞれ別個の情報処理装置５００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。また、各装置が備える複数の構成要素が、一つの情報処理装置５００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。

また、各装置の各構成要素の一部又は全部は、その他の汎用または専用の回路、プロセッサ等やこれらの組み合わせによって実現される。これらは、単一のチップによって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップによって構成されてもよい。

各装置の各構成要素の一部又は全部は、上述した回路等とプログラムとの組み合わせによって実現されてもよい。

各装置の各構成要素の一部又は全部が複数の情報処理装置や回路等により実現される場合には、複数の情報処理装置や回路等は、集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、情報処理装置や回路等は、クライアントアンドサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等、各々が通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。

なお、上述した各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、上記各実施の形態にのみ本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において当業者が上記各実施の形態の修正や代用を行い、種々の変更を施した形態を構築することが可能である。

上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
映像データのストリーミング配信が行われる通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、前記映像データを蓄積する再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出する第１算出手段と、
前記通信スループットおよび前記通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出する第２算出手段と、
前記初期値、前記映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出する第３算出手段と、
前記体感品質値を最大にする前記初期値を決定する決定手段と、を備えるバッファサイズ決定装置。

（付記２）
前記体感品質値は、画質、画質変動、再生遅延および再生途絶の少なくともいずれか１つに基づいた値である、付記１に記載のバッファサイズ決定装置。

（付記３）
前記第３算出手段は、
前記画質に基づいた体感品質値を、前記映像ビットレートの平均値に基づいて算出し、
前記画質変動に基づいた体感品質値を、前記映像ビットレートの平均値に対する、前記映像ビットレートの変動量の平均値の割合に基づいて算出し、
前記再生遅延に基づいた体感品質値を、前記初期値に基づいて算出し、
前記再生途絶に基づいた体感品質値を、前記初期値に基づいて算出する、付記２に記載のバッファサイズ決定装置。

（付記４）
前記初期値に基づいて、前記映像データの遅延時間を算出する遅延時間算出手段を更に備え、
前記第３算出手段は、前記再生遅延に基づいた体感品質値を、前記遅延時間に基づいて算出する、付記３に記載のバッファサイズ決定装置。

（付記５）
映像データを、通信ネットワークを介してストリーミング配信する送信装置と、
前記ストリーミング配信された映像データを再生する再生装置と、
前記バッファサイズ決定装置と、を備え、
前記再生装置は、前記映像データを蓄積する再生バッファを備え、
前記バッファサイズ決定装置は、
前記通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、前記再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出する第１算出手段と、
前記通信スループットおよび前記通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出する第２算出手段と、
前記初期値、前記映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出する第３算出手段と、
前記体感品質値を最大にする前記初期値を決定する決定手段と、を備え、
前記再生装置は、前記決定された初期値を、前記再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値として設定する、システム。

（付記６）
前記送信装置は、前記通信ネットワークの通信スループットに応じて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートを決定するビットレート決定手段を備える付記５に記載のシステム。

（付記７）
前記体感品質値は、画質、画質変動、再生遅延および再生途絶の少なくともいずれか１つに基づいた値である、付記５または６に記載のシステム。

（付記８）
前記第３算出手段は、
前記画質に基づいた体感品質値を、前記映像ビットレートの平均値に基づいて算出し、
前記画質変動に基づいた体感品質値を、前記映像ビットレートの平均値に対する、前記映像ビットレートの変動量の平均値の割合に基づいて算出し、
前記再生遅延に基づいた体感品質値を、前記初期値に基づいて算出し、
前記再生途絶に基づいた体感品質値を、前記初期値に基づいて算出する、付記７に記載のシステム。

（付記９）
前記バッファサイズ決定装置は、
前記初期値に基づいて、前記映像データの遅延時間を算出する遅延時間算出手段を更に備え、
前記第３算出手段は、前記再生遅延に基づいた体感品質値を、前記遅延時間に基づいて算出する、付記８に記載のシステム。

（付記１０）
前記バッファサイズ決定装置は、前記再生装置内または前記送信装置内に含まれる、付記５から９の何れか１つに記載のシステム。

（付記１１）
映像データのストリーミング配信が行われる通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、前記映像データを蓄積する再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出し、
前記通信スループットおよび前記通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出し、
前記初期値、前記映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出し、
前記体感品質値を最大にする前記初期値を決定する、バッファサイズ決定方法。

（付記１２）
映像データのストリーミング配信が行われる通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、前記映像データを蓄積する再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出し、
前記通信スループットおよび前記通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出し、
前記初期値、前記映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出し、
該体感品質値を最大にする前記初期値を決定し、
前記決定された初期値を、前記再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値として設定し、
前記映像データを、前記通信ネットワークを介してストリーミング配信し、
前記ストリーミング配信された映像データを、前記初期値が設定された前記再生バッファに蓄積し、
前記再生バッファに蓄積された映像データを再生する、映像データ再生方法。

（付記１３）
映像データのストリーミング配信が行われる通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、前記映像データを蓄積する再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出する処理と、
前記通信スループットおよび前記通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出する処理と、
前記初期値、前記映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出する処理と、
該体感品質値を最大にする前記初期値を決定する処理とを、コンピュータに実行させるプログラム。

以上のように、各実施の形態におけるバッファサイズ決定装置は、ライブ映像ストリーミングシステムに好適に適用することができる。

１、２、３ ライブ映像ストリーミングシステム
１００ 送信装置
１１０ 送信装置
１０１ 映像取得部
１０２ 符号化部
１０３ 送信部
１０４ スループット算出部
１０５ ビットレート決定部
２００ 再生装置
２１０ 再生装置
２０１ 送受信部
２０２ 復号部
２０３ 再生バッファ部
２０４ 再生部
３００ バッファサイズ決定装置
３０１ 第１算出部
３０２ 第２算出部
３０３ 第３算出部
３０６ 決定部
３０７ 遅延時間算出部
３０９ 記憶部
４００ バッファサイズ決定装置
４０１ 第１算出部
４０２ 第２算出部
４０３ 第３算出部
４０６ 決定部

Claims (10)

1. 映像データのストリーミング配信が行われる通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、前記映像データを蓄積する再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出する第１算出手段と、
   前記通信スループットおよび前記通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出する第２算出手段と、
   前記初期値、前記映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出する第３算出手段と、
   前記体感品質値を最大にする前記初期値を決定する決定手段と、を備える、ことを特徴とするバッファサイズ決定装置。
2. 前記体感品質値は、画質、画質変動、再生遅延および再生途絶の少なくともいずれか１つに基づいた値である、ことを特徴とする請求項１に記載のバッファサイズ決定装置。
3. 前記第３算出手段は、
   前記画質に基づいた体感品質値を、前記映像ビットレートの平均値に基づいて算出し、
   前記画質変動に基づいた体感品質値を、前記映像ビットレートの平均値に対する、前記映像ビットレートの変動量の平均値の割合に基づいて算出し、
   前記再生遅延に基づいた体感品質値を、前記初期値に基づいて算出し、
   前記再生途絶に基づいた体感品質値を、前記初期値に基づいて算出する、ことを特徴とする請求項２に記載のバッファサイズ決定装置。
4. 映像データを、通信ネットワークを介してストリーミング配信する送信装置と、
   前記ストリーミング配信された映像データを再生する再生装置と、
   前記バッファサイズ決定装置と、を備え、
   前記再生装置は、前記映像データを蓄積する再生バッファを備え、
   前記バッファサイズ決定装置は、
   前記通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、前記再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出する第１算出手段と、
   前記通信スループットおよび前記通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出する第２算出手段と、
   前記初期値、前記映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出する第３算出手段と、
   前記体感品質値を最大にする前記初期値を決定する決定手段と、を備え、
   前記再生装置は、前記決定された初期値を、前記再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値として設定する、ことを特徴とするシステム。
5. 前記送信装置は、前記通信ネットワークの通信スループットに応じて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートを決定するビットレート決定手段を備えることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 前記体感品質値は、画質、画質変動、再生遅延および再生途絶の少なくともいずれか１つに基づいた値である、ことを特徴とする請求項４または５に記載のシステム。
7. 前記バッファサイズ決定装置は、前記再生装置内または前記送信装置内に含まれる、ことを特徴とする請求項４から６の何れか１項に記載のシステム。
8. 映像データのストリーミング配信が行われる通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、前記映像データを蓄積する再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出し、
   前記通信スループットおよび前記通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出し、
   前記初期値、前記映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出し、
   前記体感品質値を最大にする前記初期値を決定する、ことを特徴とするバッファサイズ決定方法。
9. 映像データのストリーミング配信が行われる通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、前記映像データを蓄積する再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出し、
   前記通信スループットおよび前記通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出し、
   前記初期値、前記映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出し、
   該体感品質値を最大にする前記初期値を決定し、
   前記決定された初期値を、前記再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値として設定し、
   前記映像データを、前記通信ネットワークを介してストリーミング配信し、
   前記ストリーミング配信された映像データを、前記初期値が設定された前記再生バッファに蓄積し、
   前記再生バッファに蓄積された映像データを再生する、ことを特徴とする映像データ再生方法。
10. 映像データのストリーミング配信が行われる通信ネットワークにおける、単位時間あたりに伝送されるデータの量である通信スループットおよび該通信スループットの変動量の平均値を、前記映像データを蓄積する再生バッファの前記映像データの蓄積量の初期値に基づいて算出する処理と、
    前記通信スループットおよび前記通信スループットの変動量の平均値に基づいて、ストリーミング配信する前記映像データの映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値を算出する処理と、
    前記初期値、前記映像ビットレートの平均値および前記映像ビットレートの変動量の平均値に基づいて、映像視聴者の体感品質を表す体感品質値を算出する処理と、
    該体感品質値を最大にする前記初期値を決定する処理とを、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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