JP2019122023A - パケット伝送順序を再配列するための映像エンコーディング装置及びその動作方法 - Google Patents

パケット伝送順序を再配列するための映像エンコーディング装置及びその動作方法 Download PDF

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Abstract

【課題】パケット伝送順序を再配列するための映像エンコーディング装置及びその動作方法を提供する。【解決手段】方法は、目的地別全体パケットの個数に基づいて目的地別伝送順序を調整して、Ａｉ、ｊ行列形態に配列されたパケットをＢｋ行列形態に再配列するか、１次元行列形態の配列と目的地個数に対応するヘッダポインタのみを使用することで、ネットワーク混雑によるパケット損失を減少させる。【選択図】図１

Description

本発明は、目的地別パケット損失率に基づいて各目的地別に異なる個数の復旧パケットを送る技術に関する。
特許文献１は、１つの送信器と複数個の受信器とを含むＵＷＢ(Ultra Wide Band)基盤の通信システムに関するものであって、１つの送信器がパケットを生成して、複数個の受信器に生成されたパケットを伝送する。
従来の通信システムにおいて、送信器は、複数の受信器に、同じ映像をエンコーディングしてパケットをリアルタイムで伝送し、複数の受信器は、パケットをデコーディングして映像を周辺装置に伝送するか、再生することができる。例えば、送信器がソウルに位置すると仮定すれば、送信器は、仁川、大田、光州、大邱及び釜山など国内複数の目的地の受信器に同じ映像を伝送し、日本、中国、アメリカ、及びヨーロッパなど国外の複数の目的地の受信器に同じ映像を伝送することができる。
従来には、１対Ｍ送受信構造において、送信器から映像をパケット単位で伝送可能であったが、映像の高品質化または高容量化及びネットワーク負荷または混雑（congestion）によってパケット損失が発生する問題があった。また、パケット損失によって映像が乱れるか、映像の流れが途切れる恐れがあり、損失されたパケットを復旧し難い問題点がある。
例えば、従来には、送信器から伝送したパケットが目的地に正常に伝達されず、パケットの一部がラウター上で損失される状況が発生する恐れがある。
韓国登録特許第１０−１２４０８９５号公報
本発明は、前記問題点を解決するために、目的地別パケット損失率に基づいて目的地別復旧パケットの個数を演算し、目的地のうち、最大値を有する復旧パケットの個数に対応する復旧パケットを生成する映像エンコーディング装置及びその動作方法を提供する。
本発明は、目的地別各パケットの伝送順序を演算して多次元行列に配列された目的地別全体パケットを１次元行列に再配列する映像エンコーディング装置及びその動作方法を提供する。
本発明は、１次元行列形態の配列と目的地個数に対応するヘッダポインタのみを使用して目的地別パケットの伝送順序を再配列する映像エンコーディング装置及びその動作方法を提供する。
前記課題を解決するための本開示の第１側面は、ソース映像をエンコーディングしてソースパケットを生成するエンコーディング部と、目的地別復旧パケットの個数を参照して復旧パケットを生成する復旧パケット生成部と、目的地別に対応するソースパケットと復旧パケットをＡｉ、ｊ行列形態に配列し、目的地別全体パケットの個数に基づいて前記Ａｉ、ｊ行列形態に配列されたパケットの伝送順序を調整することで、前記Ａｉ、ｊ行列形態に配列された前記パケットをＢｋ行列形態に再配列する制御部と、を含むパケットの伝送順序を再配列するための映像エンコーディング装置を提供することができる。
また、前記制御部は、目的地別全体パケットの個数値に基づいて前記Ａｉ、ｊ行列形態に配列されたパケットそれぞれの伝送順序値を演算し、前記演算された伝送順序値によって、前記Ａｉ、ｊ行列形態に配列されたパケットを前記Ｂｋ行列形態に再配列することができる。
また、前記制御部は、目的地別全体パケットの個数値から最小公倍数を演算し、前記演算された最小公倍数を、前記目的地別全体パケットの個数値でそれぞれ除算することで、目的地別基準値を演算し、前記目的地別基準値に前記パケットのｊインデックス値をそれぞれ乗算することで、前記パケットの伝送順序値を演算し、前記パケットの伝送順序値が小さい順に前記Ｂｋ行列に前記パケットを再配列することができる。
また、前記映像エンコーディング装置は、前記ソースパケット及び前記復旧パケットを臨時保存するバッファをさらに含み、前記制御部は、目的地別パケット損失率に基づいて目的地別復旧パケットの個数を演算し、前記目的地別全体パケットの個数に係る情報を用いて前記バッファの動作を制御することができる。
また、本発明の第２側面は、ソース映像をエンコーディングしてソースパケットを生成する段階と、目的地別復旧パケットの個数を参照して復旧パケットを生成する段階と、目的地別に対応するソースパケット及び復旧パケットをＡｉ、ｊ行列形態に配列する段階と、目的地別全体パケットの個数に基づいて前記Ａｉ、ｊ行列形態に配列されたパケットの伝送順序を調整する段階と、前記Ａｉ、ｊ行列形態に配列された前記パケットをＢｋ行列形態に再配列する段階と、を含む、映像エンコーディング装置がパケットの伝送順序を再配列する方法を提供することができる。
本発明は、目的地別パケット損失率を考慮して損失されたパケットを復旧可能な復旧パケットの個数を目的地別に必要分だけ割り当てることで、全体復旧パケット個数の総和を最小化し、これについてのペイロードを減少させつつ、各目的地では損失されたパケットが発生しても復旧することができる顕著な効果がある。
本発明は、目的地別伝送順序を調整してネットワーク混雑によるパケットの損失を減少させることができる顕著な効果がある。
本発明は、１次元行列形態の配列と目的地個数に対応するヘッダポインタのみを使用してネットワーク混雑によるパケットの損失を減少させつつ、バッファのメモリ使用を最小化することができる顕著な効果がある。
本発明の実施例による映像エンコーディング装置を示すブロック図である。 パケット損失率による目的地別復旧パケットの個数を設定する例を示す図面である。 図１のバッファに、目的地別に多次元配列でソースパケットと復旧パケットが配列された例を示す図面である。 図１のバッファの動作方法を示す例である。 図１のバッファの動作方法を示す他の例である。
以下、添付図面及び添付図面に記載の内容を参照して本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明が実施例によって制限されるか、限定されるものではない。
図１は、本発明の実施例による映像エンコーディング装置を示すブロック図であって、映像エンコーディング装置１００は、Ｍ個の目的地と通信することができる。
映像エンコーディング装置１００は、エンコーディング部１１０、復旧パケット生成部１２０、バッファ１３０、通信部１４０及び制御部１５０を含む。
エンコーディング部１１０は、ソース映像をエンコーディングしてソースパケットを生成し、復旧パケット生成部１２０は、ソースパケットの復旧のための復旧パケットを生成し、バッファ１３０は、ソースパケットと復旧パケットとを臨時保存し、通信部１４０は、バッファ１３０に保存された目的地別ソースパケットと復旧パケットとを順次に目的地３００に伝送し、制御部１５０は、各構成の動作を制御することができる。また、目的地３００は、映像エンコーディング装置１００からパケットを受信する装置を指称することができる。
ソース映像は、ＨＤＭＩ(High-Definition Multimedia Interface)またはＳＤＩ(serial digital interface)のような外部端子を通じて受信された映像でもあり、記録媒体に保存された映像でもある。
復旧パケット生成部１２０は、構造的符号(systematic code)及びファウンテンコード(fountain code)特性を有する応用階層順方向エラー訂正(AL-FEC:Application Layer Forward Error Correction)符号化を行い、ソースパケットの復元のための復旧パケットを生成することができる。例えば、復旧パケット生成部１２０は、ラプターＱ応用階層順方向エラー訂正(RaptorQ AL-FEC:Application Layer Forward Error Correction)符号化を行い、ソースパケットの復元のための復旧パケットを生成することができる。
目的地別パケットの個数は、目的地別パケット損失率によって互いに異なっても良い。
図２は、パケット損失率による目的地別復旧パケットの個数を設定する例を示したものであって、制御部１５０は、目的地別パケット損失率を参照して目的地別復旧パケットの個数及び全体パケットの個数を演算する。全体パケットの個数は、全体パケットを構成するパケットの個数を意味する。例えば、全体パケットを構成するパケットは、少なくとも１つのソースパケット及び少なくとも１つの復旧パケットを含むことができる。
ラプターＱ応用階層順方向エラー訂正(RaptorQ AL-FEC:Application Layer Forward Error Correction)符号化方法によれば、制御部１５０は、［数１］及び［数２］を通じて復旧パケットの個数を演算することができる。
Figure 2019122023
Figure 2019122023
ここで、ｒは、復旧パケットの個数であり、Ｌは、伝送網のパケット損失率であり、ｋは、ソースパケットの個数であり、ｐは、目標とする復旧失敗率である。例えば、百万フレーム当り１フレーム程度は復旧できなくても良いと仮定すれば、ｐは、１／１００００００であってもよい。
復旧パケット生成部１２０は、目的地別復旧パケットのうち、最大値を有する復旧パケットの個数に対応する復旧パケットを生成することができる。例えば、復旧パケット生成部１２０は、図２に示されたように、目的地別復旧パケットのうち、最大値を有するパケット損失率３％を基準に４個の復旧パケットを生成することができる。
復旧パケット生成部１２０は、各目的地に必要な個数ほどの復旧パケットを割当てることができる。
本開示では、目的地別パケット損失率を考慮して損失されたパケットを復旧することができる復旧パケットの個数を目的地別に必要分だけ割り当てることで、全体復旧パケット個数の総和が最小化され、パケット複数のためのペイロードを減少させつつ、各目的地では損失されたパケットが効率よく復旧される。
図３は、図１のバッファに目的地別に多次元配列でソースパケットと復旧パケットが配列された例を示すものであって、目的地別パケットの個数は、目的地別パケット損失率によって互いに異なっても良い。
本開示では、目的地がＴであり、パケットがＡであれば、第１目的地であるＴ１の全体パケットの個数は、Ｎ１個であり、第２目的地であるＴ２の全体パケットの個数は、Ｎ２であり、第ｍ目的地であるＴｍの全体パケットの個数は、Ｎｍである。
バッファ１３０は、目的地別にソースパケットと復旧パケットとをＡｉ、ｊ行列形態に配列し、目的地別全体パケットの個数に基づいて目的地別伝送順序を調整してＡｉ、ｊ行列形態に配列されたパケットをＢｋ行列形態に再配列することができる。ｉは、目的地を示すインデックスであり、ｊは、ｉ番目の目的地に対応するパケットの伝送順序を示すインデックスであり、ｋは、全体目的地の総パケットが１次元に再配列された状態でパケットの伝送順序を示すインデックスでもある。それぞれのパケットは、目的地とパケット順序を意味するインデックスを含むことができる。
バッファ１３０は、目的地別全体パケットの個数に基づいて各パケットの伝送順序値を演算し、各パケットの伝送順序値によってＡｉ、ｊ行列形態に配列されたパケットをＢｋ行列形態に再配列することができる。
バッファ１３０は、目的地別全体パケットの個数値の最小公倍数を演算し、最小公倍数を、目的地別全体パケットの個数値で除した目的地別基準値を演算し、目的地別に基準値にｊインデックス値を乗算してパケット別伝送順序値を演算し、伝送順序値の小さい順にＢｋ行列にパケットを再配列することができる。
バッファ１３０は、パケット別伝送順序値を比較してＢｋ行列にパケットを再配列する時、目的地の番号単位で伝送順序値を比較し、同じ伝送順序値が発生すれば、以前に配列されたパケットのｉインデックスを参照して再配列することができる。
図４は、図１のバッファの動作方法を示す例であって、バッファ１３０は、目的地別にソースパケットと復旧パケットとを配することができる。第１目的地であるＴ１の全体パケットの個数が３個であり、第２目的地であるＴ２の全体パケットの個数が４個であり、第３目的地であるＴ３の全体パケットの個数が５個であると仮定して説明する。
バッファ１３０は、目的地別全体パケットの個数値に対応する最小公倍数を演算して最小公倍数である６０を導出する。バッファ１３０は、最小公倍数を目的地別全体パケットの個数値で除した目的地別基準値を演算して、Ｔ１の基準値である２０、Ｔ２の基準値である１５、及びＴ３の基準値である１２を算出する。バッファ１３０は、目的地別に基準値にｊインデックス値を乗算してパケット別伝送順序値を演算してＴ１のパケット別伝送順序値｛２０、４０、６０｝、Ｔ２のパケット別伝送順序値｛１５、３０、４５、６０｝及びＴ３のパケット別伝送順序値｛１２、２４、３６、４８、６０｝を導出する。
バッファ１３０は、伝送順序値の小さい順にＢｋ行列にパケットを再配列し、Ｔ１ないしＴ３のパケットは、｛Ａ３，１（１２），Ａ２，１（１５），Ａ１，１（２０），Ａ３，２（２４），Ａ２，２（３０），Ａ３，３（３６），Ａ１，２（４０），Ａ２，３（４５），Ａ３，４（４８），Ａ１，３（６０），Ａ２，４（６０），Ａ３，５（６０）｝パケット順序値に配列される。
バッファ１３０は、パケット別伝送順序値を比較してＢｋ行列にパケットを再配列する時、目的地の番号単位で伝送順序値を比較して、同じ伝送順序値｛Ａ１，３（６０），Ａ２，４（６０），Ａ３，５（６０）｝が発生すれば、以前に配列されたパケット｛Ａ１，２（４０），Ａ２，３（４５），Ａ３，４（４８）｝のｉインデックスを参照して再配列する。
バッファ１３０は、同じ伝送順序値を有するパケットの集合において、前記集合よりも先立つ順序で再配列された以前パケットのうち、最後パケットと同行のパケットを除去することができる。また、バッファ１３０は、その次の最後パケットと同行のパケットを前記集合から除去する。バッファ１３０は、かような方式によって、前記集合内のパケットを順次に除去し、前記集合において最後に残る１つのパケットを、前記集合よりも先立つ順序のパケットの次に配列する。例えば、バッファ１３０は、Ｂｋの最後値がＡ３，４（４８）であれば、同じ伝送順序値を有するパケットの集合｛Ａ１，３（６０）、Ａ２，４（６０）、Ａ３，５（６０）｝からＡ３，４（４８）と同行のＡ３，５（６０）を除去し、その次最後のパケットであるＡ２，３（４５）と同行のＡ２，４（６０）を除去し、前記集合において最後に１つ残るパケットＡ１，３（６０）を選択して、Ａ３，４（４８）の次に配列させる。
本発明は、通信部１５０がＢｋ行列形態に再配列されたパケットをＩＰネットワーク２００を通じて順次に伝送する。
本発明は、目的地別に伝送されねばならないパケットの伝送順序を調整し、調整された伝送順序によってパケットを再配列して各目的地に到逹するパケットの伝送間隔を広げることで、ネットワーク混雑によるパケット損失を減少させる。
図５は、図１のバッファの動作方法を示す他の例であって、バッファ１３０は、図４に図示された、目的地個数に対応するＡｉ、ｊ行列形態の配列やＢｋ行列形態の配列を使用せず、目的地個数に対応するヘッダポインタのみを使用して目的地別パケットの伝送順序を再配列し、メモリの使用を最小化することができる。目的地別にソースパケットの個数は、互いに同一であっても、目的地別に復旧パケットの個数は、互いに異なってもよい。
バッファ１３０は、ｉ）目的地別に同一に割り当てられた個数ほどのソースパケットと、ｉｉ）目的地別復旧パケットの個数のうち、最大値だけの復旧パケットを順次に配列し、目的地個数に対応するヘッダポインタを生成することができる。
バッファ１３０は、目的地別全体パケットの個数に基づいて演算された各パケットの伝送順序値を参照して、各ヘッダポインタに各目的地の最初パケットについての目的地情報と伝送順序値を含むヘッダを配列することができる。
バッファ１３０は、各ヘッダポインタに配列されたヘッダに基づいて、伝送順序値を比較し、最小値を有する伝送順序値のヘッダを含むヘッダポインタを選択し、選択されたヘッダポインタに配列されたヘッダを含むパケットが伝送されれば、選択されたヘッダポインタを空にする。通信部１４０は、パケットのヘッダに含まれた目的地情報を参照してパケットを目的地に伝送することができる。
バッファ１３０は、空にしておいたヘッダポインタに、次の順番のヘッダを再配列し、また最小値を有する伝送順序値のヘッダを含むヘッダポインタを選択する。
バッファ１３０の動作方法は、図４で説明した方法であるパケットの伝送順序値を演算する方法、目的地の番号単位で伝送順序値を比較する方法、及び同じ伝送順序値が発生した時、順序制御方法と同一であり、バッファのメモリ活用側面では、図４と差がある。
図５に図示されたように、目的地は、３個であり、ソースパケットは、各目的地別に同様に２個ずつであり、第１目的地であるＴ１は、３個の全体パケットが割り当てられ、第２目的地であるＴ２は、４個の全体パケットが割り当てられ、第３目的地であるＴ３は、５個の全体パケットが割り当てられると仮定する。
図５を参照すれば、全体パケットは、ｉ）２個のソースパケットと、ｉｉ）最多復旧パケットを有する目的地Ｔ３に対応する復旧パケットの個数と同じ個数である３個の復旧パケットを含む。バッファ１３０は、全体パケットに含まれた５個のパケット（２個のソースパケット及び３個の復旧パケット）を順次に配列し、目的地個数に対応する３個のヘッダポインタを生成する。
バッファ１３０は、目的地別全体パケットの個数に基づいて演算された各パケットの伝送順序値を参照して、各ヘッダポインタに各目的地の最初パケットに係わる目的地情報と伝送順序値を含むヘッダを配列することができる。パケットの伝送順序値を演算する方法は、前述した最小公倍数と基準値演算を通じて算出される。
バッファ１３０は、各ヘッダポインタに配列されたヘッダに基づいて、各ヘッダに含まれた伝送順序値を比較して、最小値を有する伝送順序値のヘッダが配列されたヘッダポインタであるＴ３の最初パケットであるＳ１（１２）を選択し、Ｓ１（１２）が伝送されれば、当該ヘッダポインタを空にし、空にしておいたヘッダポインタに次の順番のヘッダであるＳ２（２４）を再配列する。各目的地別最初パケットに対応する伝送順序値または初期値は、基準値となり、次回パケットに対応する伝送順序値は、基準値に、次回パケットのインデックス値を乗算して演算される。
バッファ１３０は、再びヘッダポインタに配列された目的地番号に対応する伝送順序値を比較して、最小値を有する伝送順序値のヘッダポインタであるＴ２の最初パケットであるＳ１（１５）を選択し、前述した動作を繰り返して実施することができる。
バッファ１３０は、ヘッダの再配列、ヘッダポインタの伝送順序値比較、最小値を有する伝送順序値のヘッダポインタ選択、選択されたヘッダポインタのパケット伝送、及び選択されたヘッダポインタを空にする動作を繰り返して実施して、全体目的地に対応する全てのパケットを伝送し、メモリ使用を最小化し、目的地別伝送順序を調整してネットワーク混雑によるパケット損失を減少させることができる。
一方、バッファ１３０がパケット損失を減少させるための多様な動作を行うと説明されたが、その限りではない。バッファ１３０は、データを臨時保存する役割を行い、制御部１5０が前記バッファ130の多くの動作を行うことができる。
一実施例は、コンピュータによって実行されるプログラムモジュールのようなコンピュータによって実行可能な命令語を含む記録媒体の形態でも具現される。コンピュータ可読媒体は、コンピュータによってアクセスされる任意の可用媒体でもあり、揮発性及び不揮発性媒体、分離型及び非分離型媒体をいずれも含む。また、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記録媒体及び通信媒体を含む。コンピュータ記録媒体は、コンピュータ可読命令語、データ構造、プログラムモジュールまたはその他のデータのような情報の保存のための任意の方法または技術によって具現された揮発性及び不揮発性、分離型及び非分離型媒体をいずれも含む。
また、本明細書において、「部」は、プロセッサまたは回路のようなハードウェア構成(hardware component)、及び／またはプロセッサのようなハードウェア構成によって実行されるソフトウェア構成(software component)であってもよい。
前述した本開示の説明は、例示に過ぎず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想や必須な特徴を変更せずとも、他の具体的な形態に容易に変形可能であるということを理解できるであろう。したがって、前述した実施例は、あらゆる面で例示的なものであって、限定的ではないということを理解せねばならない。
本開示の範囲は、前記詳細な説明よりは、特許請求の範囲によって現れ、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその均等概念から導出される全ての変更または変形された形態が、本発明の範囲に含まれるものと解釈されねばならない。
１００ 映像エンコーディング装置
１１０ エンコーディング部
１２０ 復旧パケット生成部
１３０ バッファ
１４０ 通信部
１５０ 制御部
２００ ＩＰネットワーク
３００−１ 第１目的地
３００−２ 第２目的地
３００−Ｍ 第Ｍ目的地

Claims (5)

  1. ソース映像をエンコーディングしてソースパケットを生成するエンコーディング部と、
    目的地別復旧パケットの個数を参照して復旧パケットを生成する復旧パケット生成部と、
    目的地別に対応するソースパケットと復旧パケットとをＡｉ、ｊ行列形態に配列し、目的地別全体パケットの個数に基づいて前記Ａｉ、ｊ行列形態に配列されたパケットの伝送順序を調整することで、前記Ａｉ、ｊ行列形態に配列された前記パケットをＢｋ行列形態に再配列する制御部と、
    を含み、
    前記ｉは、目的地を示すインデックスであり、前記ｊは、ｉ番目の目的地に対応するパケットの伝送順序を示すインデックスであり、前記ｋは、全体目的地の総パケットが１次元に再配列された状態でパケットの伝送順序を示すインデックスである、パケットの伝送順序を再配列するための映像エンコーディング装置。
  2. 前記制御部は、目的地別全体パケットの個数値に基づいて前記Ａｉ、ｊ行列形態に配列されたパケットそれぞれの伝送順序値を演算し、前記演算された伝送順序値によって、前記Ａｉ、ｊ行列形態に配列されたパケットを前記Ｂｋ行列形態に再配列する
    ことを特徴とする請求項１に記載の映像エンコーディング装置。
  3. 前記制御部は、目的地別全体パケットの個数値から最小公倍数を演算し、前記演算された最小公倍数を、前記目的地別全体パケットの個数値でそれぞれ除算することで、目的地別基準値を演算し、前記目的地別基準値に前記パケットのｊインデックス値をそれぞれ乗算することで、前記パケットの伝送順序値を演算し、前記パケットの伝送順序値が小さい順に前記Ｂｋ行列形態に前記パケットを再配列する
    ことを特徴とする請求項２に記載の映像エンコーディング装置。
  4. 前記ソースパケット及び前記復旧パケットを臨時保存するバッファをさらに含み、
    前記制御部は、目的地別パケット損失率に基づいて目的地別復旧パケットの個数を演算し、前記目的地別全体パケットの個数に係る情報を用いて前記バッファの動作を制御する
    ことを特徴とする請求項１に記載の映像エンコーディング装置。
  5. 映像エンコーディング装置がパケットの伝送順序を再配列する方法において、
    ソース映像をエンコーディングしてソースパケットを生成する段階と、
    目的地別復旧パケットの個数を参照して、復旧パケットを生成する段階と、
    目的地別に対応するソースパケット及び復旧パケットをＡｉ、ｊ行列形態に配列する段階と、
    目的地別全体パケットの個数に基づいて、前記Ａｉ、ｊ行列形態に配列されたパケットの伝送順序を調整する段階と、
    前記Ａｉ、ｊ行列形態に配列された前記パケットをＢｋ行列形態に再配列する段階と、
    を含み、
    前記ｉは、目的地を示すインデックスであり、前記ｊは、ｉ番目の目的地に対応するパケットの伝送順序を示すインデックスであり、前記ｋは、全体目的地の総パケットが１次元に再配列された状態でパケットの伝送順序を示すインデックスである方法。
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