JP4778428B2 - メディアファイルの形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、メディアデータの形成および再生方法、並びにメディアデータの形成および再生装置に関する。

パケット指向のデータネットワークを介してデータ伝送する際に使用可能なバンド幅により、データネットワーク、例えばいわゆるインターネットまたはイントラネットを介してますます大きなオーディオビジュアルメディアを伝送することができるようになっている。このオーディオビジュアルメディアには例えば、映画、映画シーケンスまたは発声された講演ないし朗読の形態のオーディオ情報、音楽シーケンス等が含まれる。テキスト表示の他に部分的なまたは完全なオーディオビジュアルメディアの使用を含む情報の提示は、しばしば「マルチメディア通信」と称される。

圧縮されていないビデオストリームないしはオーディオストリームからの交換すべきオーディオビジュアル情報を、圧縮アルゴリズムを適用して圧縮し、圧縮されたデータをファイルに記憶することは公知である。記憶されたファイル（以下、メディアファイルとも称する）はサービス提供コンピュータシステム（専門分野ではサーバと称される）はデ―タネットワークを介して使用されるか、またはデータ担体に記憶される。

ユーザが、データネットワークを介して伝送されたメディアファイルを完全にまたは部分的にローカルコンピュータシステム（専門分野ではクライアントと称される）に記憶した後、このメディアファイルローカルコンピュータシステムで再生することができる。メディアファイルの再生は再生ユニットにより行われる。このような再生ユニットは、コンピュータシステム上でのソフトウエアとして使用される。

コンピュータシステム上でソフトウエアとして実行される再生ユニットの他に、独立機器として構成された演奏装置の形態の再生ユニットも公知である。メディアファイルはこの種の再生ユニット上では通常、データ担体から引き出される。データ担体として例えば光学的データ担体が使用され、これは例えばいわゆるコンパクトディスク、ＣＤ，デジタル多目的ディスク、ＤＶＤ等、または電子メモリである。電子メモリが組み込まれた再生ユニットも公知であり、このような再生ユニットはオーディオ情報の携帯提示に適する。メディアファイルはこの種の再生ユニットへコンピュータシステムから、またはデータネットワークから直接引き出される。

圧縮されて存在するビデオストリームないしはオーディオストリームを再生ユニットで再生するために、まず解凍アルゴリズムを実行する必要があり、この解凍アルゴリズムでは圧縮されたメディアファイルから解凍されたビデオストリームないしはオーディオストリームが形成される。この解凍されたビデオストリームないしはオーディオストリームの再生は再生ユニットにより行われる。ここで解凍と再生は通常は時間的に交互にシーケンシャルに行われる。

圧縮アルゴリズムないしは解凍アルゴリズムを共通に定義するため、専門分野での短縮用語「コーデック」（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ−Ｄｅｃｏｎｐｒｅｓｓｉｏｎ）が使用される。コーデックとは、非圧縮のビデストリームおよび／またはオーディオストリームを所定のアルゴリズムに従い圧縮し、圧縮されたビデオストリームおよび／またはオーディオストリームを再び解凍することのできる原理であると理解されたい。

冒頭に述べたようにメディアファイルの伝送時のバンド幅が増大しており、データ担体の記憶容量も増大しているが、メディアファイルの効率的な圧縮は以前と同じように優先的な要請である。この理由から絶え間なく、新しい圧縮方法および所属の解凍方法（コーデック）が開発されており、このコーデックにより、メディアファイルの大きさを、メディア内容の品質をほとんど落とさずに低減することができる。メディア内容の得ようとする品質の尺度は、例えば肉眼の品質印象、またはメディアファイルをいわゆるビデオシーケンスの「カット編集」によりさらに処理するための技術的基準値である。

使用可能な多数のコーデックから以下に例として選択したものをあげる。

いわゆるＭＰＥＧコーデック（Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｏｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）は、メモリスペースを節約して映画を記憶するのに適する。ＭＰＥＧ圧縮方法の基礎は、ビデオデータストリームの画像シーケンス間の相違を評価することである。映画の多数のシーンにおいて背景は長い時間にわたり一定に留まるから、ＭＰＥＧコーデックの基づく圧縮方法は、画像シーケンス間の相違だけを記憶することにより効率的な圧縮を達成する。従ってＭＰＥＧコーデックの欠点は、この方法はフィルムシーケンスのデジタル編集にはあまり適さないことである。ＭＰＥＧコーデックには現在のところ種々のバージョンがあり、バージョンＭＰＥＧ１，ＭＰＥＧ２およびＭＰＥＧ４が現在広く使用されている。

オーディオ情報を圧縮および解凍するための方法はいわゆるＭＰ３コーデックである。ＭＰ３は同様に、オーディオ信号の圧縮に対するＭＰＥＧ圧縮方法である。ＭＰ３コーデックは、人の聴覚の物理的特性を考慮しており、非圧縮のオーディオファイルに対してメモリスペースを格段に節約することができる。この方法によればＭＰ３では、「クリティカルな周波数帯域」に反映される信号成分がフィルタリングされる。これは、人の聴覚領域を共にカバーする種々のバンド幅のバンドパスフィルタである。このフィルタリングは、ＤＣＴ変換（離散的コサイン変換）またはフーリエ変換と共に行われる。フーリエ変換は時間に関連するオーディオ信号を周波数レベルに変換する。フィルタリングに続いて個々のフィルタ成分の情報内容が評価される。この評価はデジタル化を規定する。

さらなるオーディオビジュアルコーデックが専門分野では、「ＱｕｉｃｋＴｉｍｅ」、「Ｒｅａｌｖｉｄｅｏ」、「ＤｉｖＸ」、Ｈ．２６１の名前で公知である。

前記のコーデックを再生ユニットで再生のために使用するには複数の欠点がある：
−上記のように種々異なる多数のコーデックが存在するので、複数の異なるメディアファイルを再生する再生ユニットは種々異なるコーデックを実現しなければならない。とりわけ再生ユニットは、未知の形式のメディアファイルを再生することができない。再生ユニットがハードウエアで実現されている場合には、再生ユニットの製造時点で最新のコーデックに制限されることも欠点である。

−再生ユニットで使用されるコーデックは、メディア内容の可能なフォーマットバリエーションを広範囲に網羅すべきである広く網羅するためには非常に汎用的に実現が必要であり、このことによりコーデックは全体として大容量で複雑に構成される。
−所定のコーデックに従い形成されているが、このコーデックが規格から外れている場合のメディアファイルに対しては、再生ユニットでの再生が保証されない。

−コーデック規格に従い圧縮されたメディアファイルは、コピー保護が施されているにも拘わらず、違法複写に対して脆弱である。このことは、所定のメディアファイル形式に対するコピー保護を迂回する方法が、この形式のすべてのデータ担体に対して適用可能であるという事実によるものである。

−使用可能性を部分的に制限することも、再生ユニットとメディアファイルの分離によっては不可能である。しかしオーディオビジュアルメディアの再生を数の上で制限すること、または再生を選択されたユーザ環境でだけ可能にすることは非常に望まれることである。オーディオビジュアルメディアの一度だけの再生を、いわゆる自己破壊データ担体を使用して達成するという考えもある。しかしこのために提案された方法はデータ担体に関連するものであり、メディアファイル自体に関連するものではない。

本発明の課題は、従来技術の問題点を回避する、メディアファイルの形成および再生手段を提供することである。

この課題は請求項１および１２の特徴を有する方法により解決される。

本発明によれば、メディアファイルの再生方法において、メディアファイルに含まれる実行可能な指令が再生ユニットにより取り出される。実行可能な指令はいわゆる「メディアレット」を形成する。すなわちメディアファイルに符号化および／または圧縮されて記憶されたメディアデータストリームを、再生ユニットの実行装置によりデコードおよび／または解凍するためのソフトウエアを形成する。実行可能な指令により、このデコードおよび／または解凍の後にまたはこれと同時に、メディアファイルに記憶されたメディアデータストリームの再生が行われる。従って本発明によれば再生は、再生ユニットの実行ルーチンないしは実行ソフトウエアにより行われるのではなく、メディアレットにより行われる。

本発明の別の側面は、前記のメディアファイルの形成方法に関するものであり、ここではメディアデータストリームが処理アルゴリズムに基づいてまず符号化および／または圧縮される。メディアデータストリームは例えばオーディオビジュアルメディア信号源から直接引き出されるか、または例えば非圧縮の第２メディアファイルから引き出される。メディアデータストリームはとりわけ視覚的媒体の形態で、またはプレゼンテーションの形態で、すなわち静止画シーケンスまたは動画シーケンスないしは「シート」の形態で存在する。選択された処理アルゴリズムに相補的な処理アルゴリズムに基づいて、言い替えるとコーデックに基づいて、形成ユニットにより実行可能な指令が発生される。この実行可能な指令を、以下「メディアレット」と称する。従って実行可能な指令はコーデックを含んでおり、さらにメディアファイルに圧縮および／または符号化されて含まれているメディアデータストリームを形成するための、プラットフォームに依存しない発生器を提供する。このことは、メディアファイルを後で再生する再生ユニットが実行装置だけを含めばよいことを意味し、この実行装置により実行可能な指令に基づき演奏時間環境がスタートされる。これに対して再生およびこの再生を制御するためのソフトウエア全体は実行可能な指令に含まれている。メディアファイルは最後に、符号化および／または圧縮されたメディアデータストリームを収容するための第１領域と、実行可能な指令を収容するための少なくとも１つの第２領域により形成される。

本発明の方法の重要な利点は、コーデックがプラットフォームに依存しないで実現されることである。再生ユニットの実行装置はいわゆる「ランタイム環境」を提供し、メディアストリームを再生するためのインタフェースとなる。メディアストリームの本来の発生は、コーデックを含むメディアレット(実行可能な指令)により行われ、再生ユニット自体は、そのためのメディアレットを実行する。

有利にはメディアファイルの形成の際に、再生ユニットの特性に関する制限を考慮する必要がない。このような考慮は、本発明の手段がない場合、現在ではＭＰ３プレーヤまたは種々のマルチメデイア機能のある携帯電話で行われている。

現在のシステム、例えば小型コンピュータを備える「埋め込み」システムとメモリ容量が、このシステムに記憶され、使用できるコーデックの数が限られているため、１つまたは少数のメデイア情報しか再現できないという問題が、コーデックが常に共に提供されることにより有利に解決される。

従来のコーデックのデータ容量と通常のメディア内容のデータ容量との比は非常に小さい。従ってコーデックを本発明のメディアファイルに収容することは、この比を有利には格段に大きくしない。とりわけ従来のコーデックは、所属の圧縮規格および／または符号化規格の種々のバリエーションの広いバンド幅に合わせて設計されているから、このことはコーデックのデータ容量を格段に大きくする。これに対して本発明のコーデックは共通のメディアファイル内のメディア内容に正確に整合されているから、データ容量に関しては従来のコーデックよりも小さい。

オペレーティングシステムに起因する制限のため、現在のデータ情報システムでは１つの同じメディア内容（メディアコンテンツ）がしばしば多重フォーマットで形成され、提供される。ここでの提供は通常のメディア内容を基準にすると、例えばＷｉｎｄｏｗｓ Ｍｅｄｉａｐｌａｙｅｒに対するエンコード形式並びにＲｅａｌＯｎｅ Ｐｌａｙｅｒに対するエンコード形式で存在する。本発明の手段を使用すれば、これらの多重コストは完全に省略される。有利にはデータ情報システム、いわゆる「プロバイダ」でのメモリスペースコストはこのことにより格段に低減される。

これにより有利には面倒なコーデックアルゴリズムを、種々異なるハードウエアプラットフォームないしはソフトウエアプラットフォームにテスト目的のために実現し、それらの一致について検査する必要がなくなる。

さらに有利には、コーデックが更新可能かつインストール可能であるが必要ない。この種のソフトウエア管理は、それぞれ適合するコーデックをメディアファイル内で「共に送出」するという本発明の基本原理により無用となる。

さらなる利点は、再生ユニット、とりわけ再生ユニットがコンピュータ支援されない演奏装置を将来的にも使用できることである。新しいコーデックが開発されても、再生ユニットの既存のハードウエア構成および／またはソフトウエア構成による再生が有利に保証される。

コーデックは本発明の手段により自由にメディア内容に適合することができる。このことによりコーデックをメディア内容にとりわけ効率的に適合することができる。例えば少数のカットを有する「静止画」に対して、または画像変化に対して相応に適合したコーデックを使用することができ、シーンが急速に変化する動画、例えば音楽ビデオに対して、およびオーディオ品質に対する要求の高いコンテンツに対しては相応にこのメディア形式に適合したコーデックを使用することができる。これにより所定のコーデック規格を必然的に選択しなければならないことが、それぞれのメディア内容にアレンジされたコーデックにより無用となる。

コーデックが自由に適合可能であることのさらなる利点は、メディアファイルに含まれるメディア内容が規格に一致している必要がなく、従って不正読み出し（専門分野では「リッピング」と称される）並びに違法コピーが多種多様に阻止される。実行可能な指令内のコーデックとメディア内容とが相互に整合されているという事実により、分離は不可能である。再生は実行可能な指令によってのみ可能であり、この指令により再生条件を検査することで再生を制限することができる。このようにして本発明の手段により違法再生が内在的に阻止される。

本発明の方法のさらなる利点は、例えばＥ学習、ＥビジネスおよびＥブックアプリケーションの分野に対して再生ユニットの使用可能性を拡張する場合でも再生ユニット自体の変更が必要ないことである。これによりメディアファイルをそれぞれの再生ユニットに対して有利に透明処理することができる。

従属請求項には本発明の有利な実施形態が記載されている。

有利にはメディアファイルの再生は実行可能な指令に基づいて起動され、このようにして必然的に種々異なる再生ユニットへの適合が回避される。

さらに有利には、この実行可能な指令の実現は、再生ユニットに対して使用可能なオペレーティングシステムに依存しない。これにより、可能なすべての再生ユニットに対して再生が可能となる。

とりわけ有利には、再生前に行われる再生条件の検査は、例えばメディアファイル内で調整できる再生可能な数、および／または日付、および／またはメディアファイルの記憶に使用されるデータ担体の書き込み可能性、および／または再生ユニットの能力特徴である。この手段により簡単に使用可能性の制限を実現することができ、メディアストリームが書き込み可能なデータ担体でだけ再生可能であること、および／または所定回数の再生だけが許可されることを保証することができる。もちろん許容される再生可能な回数は値「１」に調整することもでき、このようにして本発明は、例えば自己破壊型データ担体により実現されるような使用制限を簡単に実現することができる。実行可能な指令により再書き込み可能なデータ担体では、許容された再生回数の後にメディア内容を消去することもできる。

有利には再生条件を検査するために、メディアファイルに含まれる「コーデック・ケーパビリティ」と称される領域を、前提条件および／または再生ユニットの能力特徴を定義するために使用することができる。いわゆる「ケーパビリティ・エクスチェンジ」と称される調整方法に続いて、有利には再生ユニットの物理的前提条件をメディアファイルの要求と整合させることができる。物理的前提条件として例えば、ピュアオーディオ機器において視覚化手段が欠けていること、またはサポートされているオーディオ方法、例えば「モノ」または「ステレオ」が考えられる。

再生条件の検査の結果、メディア内容を再生できないことが判明すると、すなわち、検査結果がネガティブであると、有利な実施形態では再生が行われない。このことは、再生の制限が所定の目標グループ、所定の環境または日時に対して実現されている場合に特に有利である。この有利な実施形態のさらなる使用は、メディア内容の再生可能数を制限することにより得られる。とりわけ制限を一回だけの再生に調整することができる。

有利にはメディアファイル内にパラメータ領域を設け、この領域にメディアレットまたは実行可能な指令によるメディア内容の再生のための特別パラメータを含むことができる。このようにして実行可能な指令に含まれるコーデックをパラメータ化することができ、これによりメディア内容は所定の再生規格に相応する必要がなくなる。

本発明のさらなる利点および構成を備える実施例を以下、図面に基づいて詳細に説明する。
図１Ａは、本発明のメディアファイルの構造を概略的に示す図である。
図１Ｂは、本発明のメディアファイルのコーデック領域の構造を概略的に示す図である。

図１ＡにはメディアファイルＭＣが示されている。有利な実施形態ではこのメディアファイルＭＣに関して概念「メディアコンテナ」ＭＣを用いる。これはメディアファイルＭＣがメディア内容の他にさらなる機能要素を含みことを表現するためである。メディアファイルＭＣは図示しない再生ユニット上で実行するために設けられている。このメディアファイルＭＣの再生および形成については下でさらに説明する。

メディアファイルＭＣの構成部分はヘッドライン登録部分ＨＤであり、ヘッドライン情報または「ヘッダ情報」の登録のために設けられている。ヘッダ情報は例えばメディアファイルＭＣの識別のために用い、とりわけ内容目録の機能を有する。

メディアファイルＭＣのさらなる構成部分はコーデック領域ＣＳであり、この領域は実行可能な指令とコーデックを含んでいる。コーデック領域ＣＳは「コーデックセクション」とも称される。コーデックは実行可能な指令とは別個に、またはユニットとしてこれと共にコーデック領域ＣＳに設けられている。コーデック領域ＣＳの詳細については後でさらに説明する。

メディアファイルＭＣのさらなる構成部分はメディア内容領域ＭＳであり、この領域は圧縮および／または符号化されたメディナ内容を含む。メディナ内容領域ＭＳは「メディアコンテンツセクション」とも称される。

この実施例で行われた上記領域ＨＤ，ＣＳ，ＭＳへのメディアファイルの区分は、択一的に別の区分により実現することもできる。

選択された区分を隠すために、択一的実施形態ではいわゆる「スクランブル」方法が使用される。このスクランブル方法は、メディアファイルＭＣに含まれるデータの一部を暗号化し、メディア内容領域ＭＳにあるメディア内容へのアクセスを付加的に困難にする。暗号化は例えば鍵交換システムを使用して行われる。この場合、再生ユニットは秘密鍵（プレイヤーキー）を有する。この秘密鍵により再生ユニットは、メディアファイルＭＣの実行可能な指令に対して資格を証明する。検査が成功すると、メディアファイルＭＣは２つの鍵を引き渡し、これにより再生ユニットはメディアファイルＭＣのデータをデコードし、処理する。

メディアファイルＭＣのコーデック領域ＣＳにあるコーデックはその大きさの点で、すなわち通常は単位「バイト」で表されるデータ容量の点で最小である。なぜならこのコーデックは、メディア内容領域ＭＳに配置されたメディア内容に対してだけ定義されているからである。従って特殊例または種々異なる再生形式を有利には考慮する必要がない。従来技術から公知の、オーディオビジュアルメディア内容を再生するためのコーデックは、メディア内容の前記種々異なる再生形式ないし特殊フォーマットを実現しなければならない。これに対して本発明のコーデックは格段に小さいデータ容量を有する。コーデックと、フィルムシーケンスの場合は通常数Ｍバイトを含むメディア内容領域ＭＳとのデータ容量比を鑑みれば、コーデックがメディアファイルＭＣのデータ容量全体に占める割合は無視できるほどである。

以下、図１Ｂの要素に基づいてコーデック領域ＣＳの構造を詳細に説明する。

コーデック領域ＣＳは、図１Ｂの択一的実施形態では、前提条件および／または能力特徴ＣＣ１を定義するための第１領域を有し、この領域はいわゆる「コーデック・ケーパビリティ」を定義するためにも散られる。

さらにコーデック領域ＣＳにはメディアレット領域ＣＭ１が配置されており、この領域は実行可能な指令とコーデックを含む。

コーデック領域ＣＳにある第１パラメータ領域ＣＰ１は、メディアレットを実行するのに必要なパラメータを収容するために用いる。

コーデック領域ＣＳのさらなる区分には、この第１領域ＣＣ１，ＣＭ１，ＣＰ１の他にさらなるｎ領域ＣＣｎ、ＣＭｎ、ＣＰｎが配置されている。

前記のメディアファイルＭＣの再生の際には、コーデック領域ＣＳに含まれる実行可能な指令が図示しない再生ユニットにより実行可能な指令はいわゆる「メディアレット」を形成する。すなわちメディア内容領域ＭＳに符号化および／または圧縮されて記憶されたメディアデータストリームを、図示しない再生ユニットの実行装置によりデコードおよび／または解凍するためのソフトウエアを形成する。このために再生ユニットの実行装置は、実行可能な指令に対して、しばしば「ランタイム環境」と称される環境を提供する。さらに実行装置は、メディア内容を再生するためのインタフェースとなる。

実行可能な指令により、このデコードおよび／または解凍の後にまたはこれと同時に、メディア内容領域ＭＳに記憶されたメディアデータストリームの再生が行われる。本来の発生は実行可能な指令により行われ、再生ユニットの装置によっては行われない。

メディアデータストリームの発生の前に、オプションとして実行可能な指令により、再生に対する条件が存在するか否かが検査される。この条件には例えば、以前の再生回数、現在の日付、メディアファイルＭＣが記憶されたデータ担体の再書き込み可能性、または再生ユニットの所定の能力特徴の存在が含まれる。場合により再生は実行可能な指令により制御されて、拒絶される。

オプションとして、例えばメディアファイルＭＣの著作者が一度だけの再生を希望するか、または所定の再生数に制限した使用を希望する場合には、再生が行われた後にメディアファイルＭＣが消去される。

メディアファイルＭＣの形成の際には、まず図示しないメディアデータストリームが図示しない処理アルゴリズムに基づいて符号化および／または圧縮される。メディアデータストリームは例えば図示しないオーディオビジュアルメディア信号源から直接引き出されるか、または例えば非圧縮の図示しない第２メディアファイルから引き出される。このようにして符号化および／または圧縮されたメディアデータストリームはメディアファイルＭＣのメディア内容領域ＭＳに収容される。

形成ユニットによりさらに、メディア内容の符号化および／または圧縮に使用されるコーデックが実行可能な指令に埋め込まれるか、または択一的に指令に設けられ、これらがメディアファイルＭＣのコーデック領域ＣＳに挿入される。

メディアファイルＭＣには続いて形成ユニットによりヘッドライン登録領域ＨＤが設けられる。

図１Ａは、本発明のメディアファイルの構造を概略的に示す図である。 図１Ｂは、本発明のメディアファイルのコーデック領域の構造を概略的に示す図である。

Claims (5)

1. サービス提供コンピュータシステムによって、
   ・メディアデータストリームを第１の処理アルゴリズムによって符号化および圧縮するステップ、
   ・前記第１の処理アルゴリズムに対して相補的な第２の処理アルゴリズムを、前記メディアデータストリームをデコードおよび解凍するための、再生ユニットにより実行可能な指令として作成するステップ、
   ・メディアファイルを、符号化および圧縮された前記メディアデータストリームを収容するための第１領域と、前記メディアデータストリームをデコードおよび解凍するための前記実行可能な指令を収容するための少なくとも１つの第２領域から生成するステップ、
   を実行するメディアファイルの形成方法。
2. 請求項１記載の方法において、メディアデータストリームはオーディオメディアである方法。
3. 請求項１記載の方法において、メディアデータストリームはオーディオビジュアルメディアである方法。
4. 請求項１記載の方法において、メディアデータストリームはビジュアルメディアである方法。
5. 請求項１から４までのいずれか一項記載の方法において、処理アルゴリズムおよび／または該処理アルゴリズムに相補的な処理アルゴリズムはコーデックである方法。

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