JP5171413B2 - コンテンツ送信装置、コンテンツ受信装置及びコンテンツ送信方法 - Google Patents

コンテンツ送信装置、コンテンツ受信装置及びコンテンツ送信方法 Download PDF

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Description

この発明は、可変ビットレートで符号化されているコンテンツを送信するコンテンツ送信装置及びコンテンツ送信方法と、コンテンツ送信装置から可変ビットレートで符号化されているコンテンツを受信するコンテンツ受信装置とに関するものである。
コンテンツ送信装置が固定ビットレートで符号化されているコンテンツを送信する際、そのコンテンツを一定レートでコンテンツ受信装置に送信すれば、コンテンツ受信装置では、過不足なくコンテンツのデータを受信することができる。
しかし、可変ビットレートでコンテンツが符号化されている場合、コンテンツ受信装置で必要なデータレートが逐次変化するため、コンテンツ送信装置が固定レートでコンテンツを送信してしまうと、コンテンツ受信装置において、コンテンツのデータの過不足が発生することがある。
そこで、従来のコンテンツ送信装置は、コンテンツ受信装置における受信バッファの蓄積量を監視しながら、その受信バッファが破綻をきたさないように、コンテンツの送信量の制御を行っている(例えば、特許文献1を参照)。
一方、可変ビットレートで符号化されたコンテンツについては、逐次、符号化レートに合わせて送信レートを制御して送信するようにすれば、コンテンツ受信装置において、過不足なくコンテンツのデータを受信することができる。
コンテンツの逐次変化する符号化レートを算出する方法としては、次のような方法がある。
即ち、コンテンツに含まれているタイムスタンプ情報や、一定周期で発生するスタートコードを検出することで、タイムスタンプ情報やスタートコードに挟まれたデータ量を、タイムスタンプ情報やスタートコードの時間間隔で割ることにより、刻々と変化する符号化レートを算出することができる。
特開2002−330406号公報(段落番号[0036])
従来のコンテンツ送信装置は以上のように構成されているので、コンテンツ受信装置における受信バッファの蓄積量を監視して送信タイミングを制御すれば、あるいは、コンテンツに含まれているタイムスタンプ情報やスタートコードを検出して送信タイミングを制御すれば、コンテンツ受信装置におけるデータの過不足の発生を防止することができる。しかし、送信レートを逐次変化させて送信タイミングを制御する特別な機構のほか、受信バッファの蓄積量を監視する機構や、コンテンツに含まれているタイムスタンプ情報やスタートコードを検出する機構が必要となり、装置が複雑かつ高価なものとなる課題があった。
また、コンテンツを滞りなく送信できるようにするために、送信レートが最大となる時でも伝送可能な伝送帯域を確保しておく必要がある。コンテンツ全体の平均レートが小さくても、瞬間的な最大レートでも伝送可能な帯域を確保することは、システム構築上、リソースの有効利用を図ることができなくなる課題があった。逆に、伝送可能な帯域を絞ってしまうと、所望のタイミングでデータ送信が行えず、受信バッファのアンダーフローが発生してしまう可能性がある課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複雑な送信タイミングの制御を実施することなく、コンテンツを送信することができるとともに、確保する必要がある伝送帯域を少なくすることができるコンテンツ送信装置及びコンテンツ送信方法を得ることを目的とする。
また、この発明は、コンテンツ送信装置から送信されるコンテンツを受信して適正に復号することができるコンテンツ受信装置を得ることを目的とする。
この発明に係るコンテンツ送信装置は、コンテンツ蓄積手段に蓄積されているコンテンツを構成しているアクセスユニットを復号する際に必要なデータ量を解析して、必要なデータ量を上回るように、コンテンツの復号開始時の初期データ量とデータレートを決定するコンテンツ解析手段と、コンテンツ蓄積手段に蓄積されているコンテンツを送信するコンテンツ送信手段とを設け、送信制御手段がコンテンツ解析手段により決定された復号開始時の初期データ量とデータレートから、そのコンテンツを構成している各アクセスユニットの復号タイミングを示す復号時刻において送信が完了している必要があるコンテンツの受信側必要データ量を算出し、コンテンツ送信手段から送信されるコンテンツのデータ量の累計が各アクセスユニットの復号時刻で受信側必要データ量を上回るように、コンテンツ送信手段の送信データ量を制御するものである。
この発明によれば、コンテンツ蓄積手段に蓄積されているコンテンツを構成しているアクセスユニットを復号する際に必要なデータ量を解析して、必要なデータ量を上回るように、そのコンテンツの復号開始時の初期データ量とデータレートを決定するコンテンツ解析手段と、コンテンツ蓄積手段に蓄積されているコンテンツを送信するコンテンツ送信手段とを設け、送信制御手段がコンテンツ解析手段により決定された復号開始時の初期データ量とデータレートから、そのコンテンツを構成している各アクセスユニットの復号タイミングを示す復号時刻において送信が完了している必要があるコンテンツの受信側必要データ量を算出し、コンテンツ送信手段から送信されるコンテンツのデータ量の累計が各アクセスユニットの復号時刻で上記受信側必要データ量を上回るように、コンテンツ送信手段の送信データ量を制御する構成にしたので、複雑な送信タイミングの制御を実施することなく、コンテンツを送信することができるとともに、確保する必要がある伝送帯域を少なくすることができる効果がある。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるコンテンツ送信装置及びコンテンツ受信装置からなるシステムを示す構成図であり、図において、コンテンツ送信装置1は可変ビットレート(VBR)で符号化されているコンテンツを送信する装置である。
ネットワーク2は例えばインターネットやLANなどの伝送媒体であり、コンテンツ送信装置1から送信されたコンテンツをコンテンツ受信装置3に伝送する。
コンテンツ受信装置3はコンテンツ送信装置1から可変ビットレートで符号化されているコンテンツを受信する装置である。
図1の例では、コンテンツ送信装置1とコンテンツ受信装置3がネットワーク2を介して接続されているが、コンテンツ送信装置1とコンテンツ受信装置3が直接接続されて、コンテンツが伝送されるようにしてもよい。
図2はこの発明の実施の形態1によるコンテンツ送信装置1を示す構成図であり、図において、コンテンツ蓄積部11は可変ビットレートで符号化されているコンテンツを蓄積している記録媒体である。なお、コンテンツ蓄積部11はコンテンツ蓄積手段を構成している。
図2の例では、コンテンツ送信装置1がコンテンツ蓄積部11を実装しているものを示しているが、コンテンツ蓄積部11の代わりに、外部からコンテンツを取得するインタフェース部を実装するようにしてもよい。
コンテンツ解析部12はコンテンツ蓄積部11に蓄積されているコンテンツを解析して、そのコンテンツの復号開始時の初期データ量AとデータレートRを決定する処理を実施する。なお、コンテンツ解析部12はコンテンツ解析手段を構成している。
コンテンツ送信部13は送信制御部14の制御の下、コンテンツ蓄積部11に蓄積されているコンテンツをコンテンツ受信装置3に送信する処理を実施する。なお、コンテンツ送信部13はコンテンツ送信手段を構成している。
送信制御部14はコンテンツ解析部12により決定された初期データ量AとデータレートRから、コンテンツを構成している各アクセスユニットの復号時刻tにおいて送信が完了している必要があるコンテンツの受信側必要データ量D(t)=A+Rtを算出し、コンテンツ送信部13から送信されるコンテンツのデータ量の累計W(t)が各アクセスユニットの復号時刻tで受信側必要データ量D(t)を上回るように、コンテンツ送信部13を制御する処理を実施する。なお、送信制御部14は送信制御手段を構成している。
図3は可変ビットレート(VBR)で符号化されているビデオコンテンツ(以下、「VBRコンテンツ」と称する)を構成している各アクセスユニット(ビデオフレーム)のデータ量を示す説明図である。
図3から明らかなように、各アクセスユニット(ビデオフレーム)のデータ量はまちまちである。
図4は図3のVBRコンテンツの復号時刻と、その復号時刻までに必要なコンテンツのデータ総量との関係を示す説明図である。
図4は最初のビデオフレーム時刻が“0”、ビデオフレーム間隔が“33.3ms”であるとして、ビデオフレーム毎にデータ量が加算されている様子を示している。
つまり、コンテンツ受信装置3において、コンテンツを構成しているアクセスユニットを復号する際に必要なデータ量を示しており、時刻0で1番目のアクセスユニット(第1フレーム)の復号を行うには、コンテンツ受信装置3では、第1フレーム分のデータを受信している必要であり、時刻33.3msで2番目のアクセスユニット(第2フレーム)の復号を行うには、コンテンツ受信装置3では、第1フレーム及び第2フレーム分のデータを受信している必要である。
このように、あるアクセスユニットを復号するには、そのアクセスユニットの復号タイミングまでに、それ以前の全てのアクセスユニットのデータを受信していることが必要である。逆に言えば、これを上回るデータの伝送を行うようにすれば、コンテンツ受信装置3において、データのアンダーフローが発生しなくなる。
図5はコンテンツのデータを送信する際の制約を説明する説明図である。
1番目のアクセスユニット(第1フレーム)を除く、全てのアクセスユニットの平均レートは、最後のアクセスユニット(最終フレーム)までのデータ量の総和から1番目のアクセスユニット(第1フレーム)のデータ量を差し引いたものをコンテンツの復号時間で割ったものである。
ここで、コンテンツの復号時間は、1番目のアクセスユニットの復号時刻と最後のアクセスユニットの復号時刻との復号時刻差である。
図5では、平均レートは、1番目のアクセスユニットの点(0,256)と、最後のアクセスユニットの点(433.3,1799)を結ぶ直線の傾きに等しい。
その直線を時刻0でデータ総量が0となるように並行移動した直線が、図5の一点鎖線の直線である。
この実施の形態1では、詳細は後述するが、この一点鎖線と各アクセスユニットの復号時のデータ総量との垂直距離が一番大きなものを求め、一番大きな垂直距離を初期データ量Aとしている。
図5では、点(333.3,1529)が一点鎖線の同時刻値と比べて最も大きい値をとっている。
一点鎖線の直線を初期データ量A分だけ、上方に移動しているものが、図5の太い点線である。
図5では、点線の左の端点と点(0,0)を結んでおり、この結んだ線の長さが初期データ量Aに相当している。
コンテンツ送信装置1が、この点線を常に超える(上側に行く)データ量で、コンテンツの送信を行うようにすれば、コンテンツ受信装置3では、アンダーフローの発生がなくなる。
1番目のアクセスユニット(第1フレーム)を除く、全てのアクセスユニットの平均レートをデータレートRとすると、各アクセスユニットの復号時刻tにおいて送信が完了している必要があるコンテンツの受信側必要データ量D(t)は、下記のようなる。
D(t)=A+Rt
コンテンツ送信装置1から送信されるコンテンツのデータ量の累計W(t)が各アクセスユニットの復号時刻tで下記の条件を満足するようにすれば、常に図5の点線を超えることが可能となる。
W(t)≧D(t)
次に動作について説明する。
コンテンツ解析部12は、コンテンツ蓄積部11に蓄積されているコンテンツを読み出すと、そのコンテンツを解析して、そのコンテンツの初期データ量AとデータレートRを決定する。
初期データ量AとデータレートRの決定方法については後述する。
送信制御部14は、コンテンツ解析部12が初期データ量AとデータレートRを決定すると、下記に示すように、初期データ量AとデータレートRから、各アクセスユニットの復号時刻tにおいて送信が完了している必要があるコンテンツの受信側必要データ量D(t)を算出する。
D(t)=A+Rt
送信制御部14は、受信側必要データ量D(t)を算出すると、コンテンツ送信部13から送信されるコンテンツのデータ量の累計W(t)が各アクセスユニットの復号時刻tで受信側必要データ量D(t)を上回るように、コンテンツ送信部13を制御する。
コンテンツ送信部13は、送信制御部14の制御の下、コンテンツ蓄積部11に蓄積されているコンテンツをコンテンツ受信装置3に送信する。
これにより、コンテンツ受信装置3では、コンテンツ送信装置1から送信されるコンテンツを受信して適正に復号することができる。即ち、受信バッファにおけるアンダーフローの発生を招くことなく、正常にコンテンツを再生することができる。
ここで、図6は送信制御部14によるコンテンツの送信制御例を示す説明図である。
図6では、図5の点線の上回るデータ送信例を示している。
時刻0はコンテンツ受信装置3におけるコンテンツの復号開始時刻であり、一定レートでコンテンツを送信する例と、断続的にコンテンツを送信する例とを示している。
一定レートでコンテンツを送信する場合、コンテンツ解析部12により決定されたデータレートRで送信している。
ただし、時刻0において、コンテンツ受信装置3が初期データ量A分のコンテンツの受信を完了している必要があるため、かなり早い段階から送信を開始している。
一方、やや高レートで送信を行う場合(データレートRより高レートで送信する場合)、例えば、時刻50msから時刻150msまでコンテンツの送信を中断しても、常に点線を上回っている。
次に、初期データ量AとデータレートRの決定方法について説明する。
図7はコンテンツ解析部12における初期データ量AとデータレートRの決定方法を示すフローチャートである。
コンテンツ解析部12は、コンテンツ蓄積部11に蓄積されているコンテンツを読み出すと、そのコンテンツを解析して(ステップST1)、そのコンテンツを構成しているアクセスユニットのうち、1番目、2番目および最後のアクセスユニット(AU)の先頭を検出する(ステップST2)。
アクセスユニットの先頭は、アクセスユニットの先頭を示すメディア固有のヘッダコードを検出することで見つけることができる。あるいは、アクセスユニットをパケット化する伝送プロトコルの先頭を示す情報(例えば、MPEG−2システム規格のPESヘッダや、“payload_unit_start_indicator”がセットされているTSヘッダ)を検出することで見つけることができる。
次に、コンテンツ解析部12は、2番目のアクセスユニットの先頭からコンテンツの最後までのデータ量Qをカウントする(ステップST3)。
ただし、アクセスユニットが他のプロトコルによってパケット化されている場合には、そのプロトコルの先頭(例えば、TSヘッダ)からコンテンツの最後までのデータ量Qをカウントする。
次に、コンテンツ解析部12は、コンテンツを構成しているアクセスユニットに復号時刻情報(例えば、MPEG−2システム規格のDTSなどが該当する)が含まれていれば(ステップST4)、1番目のアクセスユニットに付随している復号時刻情報と、最後のアクセスユニットに付随している復号時刻情報とを参照して、1番目のアクセスユニットの復号時刻と、最後のアクセスユニットの復号時刻との復号時刻差ΔTを算出する(ステップST5)。
なお、可変フレームレートの場合には、通常、復号時刻情報が含まれている。復号時刻情報が含まれていない場合には、表示時刻情報(例えば、MPEG−2システム規格のPTSなどが該当する)で代用することもできる。
コンテンツ解析部12は、コンテンツが固定フレームレートであり、コンテンツを構成しているアクセスユニットに復号時刻情報が含まれていなければ(ステップST4)、コンテンツを構成しているアクセスユニットの個数をカウントする。
例えば、アクセスユニットにシーケンス番号が付記されている場合、1番目と最後のアクセスユニットを検出すれば、1番目と最後のアクセスユニットのシーケンス番号から、コンテンツを構成しているアクセスユニットの個数を算出することができる。
コンテンツ解析部12は、アクセスユニットの個数をカウントすると、そのアクセスユニットの個数から、1番目のアクセスユニットの復号時刻と、最後のアクセスユニットの復号時刻との復号時刻差ΔTを算出する(ステップST6)。
即ち、アクセスユニットの個数から“1”を減じたものにフレームレートを乗じたものが、1番目のアクセスユニットの復号時刻と、最後のアクセスユニットの復号時刻との復号時刻差ΔTになる。
コンテンツ解析部12は、1番目のアクセスユニットの復号時刻と、最後のアクセスユニットの復号時刻との復号時刻差ΔTを算出すると、ステップST3の処理でカウントしたデータ量Qを復号時刻差ΔTで除算して、データレートRを算出する(ステップST7)。
R=Q/ΔT
次に、コンテンツ解析部12は、初期データ量Aを求めるために、コンテンツを構成しているアクセスユニット毎に、当該アクセスユニットの復号時刻と、コンテンツの先頭から当該アクセスユニットまでのデータ量を算出する。
まず、コンテンツ解析部12は、アクセスユニットの番号nを“1”、最大値MAXを“0”に初期化する(ステップST8)。ただし、nはアクセスユニットの番号を示す変数であり、nは1以上N以下の整数である。
次に、コンテンツ解析部12は、1番目のアクセスユニットの復号時刻を“0”として、1番目のアクセスユニットの復号時刻と、n番目のアクセスユニットの復号時刻との復号時刻差(相対復号時刻rT)を算出する(ステップST9)。
例えば、1番目のアクセスユニットに付随している復号時刻情報と、最後のアクセスユニットに付随している復号時刻情報とを検出し、双方の復号時刻情報が示す時刻の差を算出することにより、相対復号時刻rTを算出する。
次に、コンテンツ解析部12は、n+1番目のアクセスユニットの先頭を検出する(ステップST10)。
他の伝送プロトコルによりアクセスユニットがパケット化されている場合には、その伝送プロトコルの先頭を検出する。
コンテンツ解析部12は、n+1番目のアクセスユニットの先頭を検出すると、コンテンツの先頭からn+1番目のアクセスユニットの先頭の直前までのデータ量Dnを算出する(ステップST11)。
ただし、n+1番目のアクセスユニットが存在しない場合は、コンテンツの最後までのデータ量を算出する。
コンテンツ解析部12は、コンテンツの先頭からn+1番目のアクセスユニットの先頭の直前までのデータ量Dnを算出すると、ステップST9の処理で算出した相対復号時刻rTをデータレートRに乗算し、その乗算値をデータ量Dnから減算することで、n番目のアクセスユニットにおける不足データ量Dsを算出する(ステップST12)。
Ds=Dn−(rT×R)
コンテンツ解析部12は、n番目のアクセスユニットにおける不足データ量Dsを算出すると、その不足データ量Dsと最大値MAXを比較し(ステップST13)、その不足データ量Dsが最大値MAXより大きければ、その不足データ量Dsを最大値MAXに設定する(ステップST14)。
一方、不足データ量Dsが最大値MAXより大きくなければ、最大値MAXを更新しない。
次に、コンテンツ解析部12は、n番目のアクセスユニットが最後のアクセスユニットであるか否かをチェックし、即ち、n=Nであるか否かをチェックし(ステップST15)、最後のアクセスユニットでなければ、nの値をインクリメントして(ステップST16)、ステップST9の処理に戻る。
コンテンツ解析部12は、n番目のアクセスユニットが最後のアクセスユニットであれば、最大値MAXを初期データ量Aに設定して(ステップST17)、解析処理を終了する。
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、コンテンツ蓄積部11に蓄積されているコンテンツを解析して、そのコンテンツの初期データ量AとデータレートRを決定するコンテンツ解析部12と、コンテンツ蓄積部11に蓄積されているコンテンツを送信するコンテンツ送信部13とを設け、送信制御部14がコンテンツ解析部12により決定された初期データ量AとデータレートRから、そのコンテンツを構成している各アクセスユニットの復号時刻tにおいて送信が完了している必要があるコンテンツの受信側必要データ量D(t)を算出し、コンテンツ送信部13から送信されるコンテンツのデータ量の累計W(t)が各アクセスユニットの復号時刻tで受信側必要データ量D(t)を上回るように、コンテンツ送信部13を制御する構成にしたので、複雑な送信タイミングの制御を実施することなく、コンテンツを送信することができるとともに、確保する必要がある伝送帯域を少なくすることができる効果を奏する。
コンテンツ受信装置3では、受信バッファのアンダーフローの発生を招くことなく、コンテンツを正常に再生することができる。
実施の形態2.
上記実施の形態1では、可変ビットレート(VBR)で符号化されているコンテンツがビデオコンテンツである例を示したが、コンテンツを構成しているアクセスユニットとして、ビデオのアクセスユニットの他に、ビデオと異なるメディア(例えば、オーディオ)のアクセスユニットが含まれている場合がある。
このような場合には、コンテンツ解析部12がビデオのアクセスユニットを解析して、初期データ量AとデータレートRを決定するようにすればよい。
即ち、コンテンツ解析部12は、通常、ビデオのアクセスユニットが可変ビットレートで符号化されているので、ビデオのアクセスユニットを解析して、初期データ量AとデータレートRを決定する。
ただし、ビデオと異なるメディアのアクセスユニットについては、直前のビデオのアクセスユニットに付随しているものとして処理する。
例えば、ビデオとオーディオのアクセスユニットを含むコンテンツが存在する場合、オーディオのデータはアクセスユニット単位を保持せず、ビデオのアクセスユニットの先頭で分割されるようにする。そのため、オーディオデータは、直前もしくはその位置を囲うビデオのアクセスユニットに含まれているとみなすようにする。
これにより、コンテンツを構成しているアクセスユニットとして、ビデオのアクセスユニットの他に、ビデオと異なるメディアのアクセスユニットが含まれている場合でも、コンテンツ受信装置3がコンテンツを正常に再生することができる。
実施の形態3.
上記実施の形態1では、コンテンツ解析部12がコンテンツを解析して、そのコンテンツの初期データ量AとデータレートRを決定するものについて示したが、コンテンツ蓄積部11に蓄積されているコンテンツが、アクセスユニットの読み出しタイミングを示すコンテンツ時刻参照情報SCRを含んでいるコンテンツである場合(例えば、MPEG−2 PSのコンテンツが該当する)、下記に示すように、コンテンツ時刻参照情報SCRを利用して、コンテンツの初期データ量AとデータレートRを決定するようにしてもよい。
即ち、コンテンツ解析部12は、コンテンツに含まれている2番目のコンテンツ時刻参照情報SCRのデータ位置からコンテンツの最後までのデータ量を、先頭のコンテンツ時刻参照情報SCRが示す時刻から最後のコンテンツ時刻参照情報SCRが示す時刻までの時間間隔で除算し、その除算結果であるアクセスユニットの平均レートをデータレートRとして求めるようにする。
次に、コンテンツ解析部12は、1番目のコンテンツ時刻参照情報SCRが示す時刻とn番目のコンテンツ時刻参照情報SCRが示す時刻との相対時刻をデータレートRに乗算して、その相対時刻とデータレートRの乗算値を算出する。
また、コンテンツ解析部12は、コンテンツの先頭からn+1番目のコンテンツ時刻参照情報SCRの直前までのデータ量を求めて、上記乗算値と上記データ量の差分値である不足データ量(データ量−(相対時刻×データレートR))を算出し、N個のアクセスユニットのコンテンツ時刻参照情報SCRに係る不足データ量の中で、最も大きい不足データ量を初期データ量Aに決定する。
この実施の形態3によれば、コンテンツ蓄積部11に蓄積されているコンテンツが、アクセスユニットの読み出しタイミングを示すコンテンツ時刻参照情報SCRを含んでいるコンテンツである場合(例えば、MPEG−2 PSのコンテンツが該当する)でも、上記実施の形態1と同様の効果を奏することができる。
実施の形態4.
上記実施の形態1〜3では、コンテンツ送信装置1がコンテンツ受信装置3の受信バッファにおいて、アンダーフローが発生しないように、コンテンツを送信するものについて示したが、コンテンツ送信装置1がコンテンツ受信装置3の受信バッファにおいて、アンダーフローだけではなく、オーバーフローも発生しないように、コンテンツを送信するようにしてもよい。
具体的には、以下の通りである。
コンテンツ解析部12は、上記実施の形態1〜3と同様に、不足データ量Dsの最大値MAXを算出して、その最大値MAXを初期データ量Aに設定するが、その際、その不足データ量Dsの最小値MINも算出し、その最大値MAXと最小値MINの差分をコンテンツ受信装置3の受信バッファで必要な最小受信バッファサイズBに決定する。
送信制御部14は、コンテンツ解析部12が最小受信バッファサイズBを決定すると、オーバーフローの発生を招かないコンテンツの送信を可能にするために、コンテンツ受信装置3のバッファ量BRと最小受信バッファサイズBの差分値をコンテンツの受信側必要データ量D(t)に加算する。
D’(t)=BR−B+D(t)
=BR−B+A+Rt
送信制御部14は、加算値D’(t)を算出すると、コンテンツ送信部13から送信されるコンテンツのデータ量の累計W(t)が各アクセスユニットの復号時刻tで受信側必要データ量D(t)を上回り、かつ、コンテンツのデータ量の累計W(t)が各アクセスユニットの復号時刻tで加算値D’(t)を下回るように、コンテンツ送信部13を制御する。
これにより、コンテンツ受信装置3の受信バッファにおいて、アンダーフローだけではなく、オーバーフローも発生しないように、コンテンツを送信することができる効果を奏する。
実施の形態5.
上記実施の形態1〜4では、コンテンツ送信部13が送信制御部14の制御の下、コンテンツ蓄積部11に蓄積されているコンテンツを送信するものについて示したが、コンテンツ蓄積部11に蓄積されているコンテンツの内部に符号化レートの偏りがある場合には、そのコンテンツを分割して送信するようにしてもよい。
具体的には、以下の通りである。
まず、コンテンツ解析部12は、部分的に符号化レートが変動する部分でコンテンツを分割し、各分割コンテンツに対して、初期データ量AとデータレートRをそれぞれ決定する。初期データ量AとデータレートRの決定方法は、上記実施の形態1〜4と同様であるため説明を省略する。
送信制御部14は、コンテンツ解析部12が各分割コンテンツに対して、初期データ量AとデータレートRを決定すると、分割コンテンツ毎に、初期データ量AとデータレートRから、当該コンテンツの受信側必要データ量D(t)を算出し、コンテンツ送信部13から送信される分割コンテンツのデータ量の累計W(t)が各アクセスユニットの復号時刻tで受信側必要データ量D(t)を上回るように、コンテンツ送信部13を制御する。
ここで、図8は送信制御部14によるコンテンツの送信制御例を示す説明図である。
図8では、コンテンツを2つに分割しており、前のコンテンツと後ろのコンテンツの間に、前のコンテンツに含まれている最後のアクセスユニットの復号時刻と、後ろのコンテンツに含まれている先頭のアクセスユニットの復号時刻の差分の時間が入っている。
前のコンテンツは復号時刻0から復号が開始され、後ろのコンテンツは後半の最初の相対復号時刻から復号が開始される。ここで、相対復号時刻は、前のコンテンツの最初の復号時刻からの相対時刻を示している。
図8の太い実線が送信パターンを示しており、それぞれの点線より上になるように送信制御が行われ、前のコンテンツの送信が終了してから、後ろのコンテンツの送信が行われている。
上記実施の形態1〜4では、アクセスユニットの平均レートであるデータレートRにしたがってコンテンツの送信を制御しているため、コンテンツの内部に符号化レートの偏りがある場合、コンテンツ受信装置3で必要な受信バッファ量が大きくなる可能性があるが、この実施の形態5では、符号化レートが変動する部分でコンテンツを分割して送信するようにしているので、コンテンツの内部に符号化レートの偏りがある場合でも、コンテンツ受信装置3で必要な受信バッファ量を小さく抑えることができる。
実施の形態6.
図9はこの発明の実施の形態6によるコンテンツ送信装置1を示す構成図であり、図において、図2と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
補助データ生成部15は復号開始タイミングを示す補助データを生成する処理を実施する。なお、補助データ生成部15は補助データ生成手段を構成している。
コンテンツ送信部16は送信制御部14の制御の下、コンテンツ蓄積部11に蓄積されているコンテンツをコンテンツ受信装置3に送信するとともに、補助データ生成部15により生成された補助データをコンテンツ受信装置3に送信する処理を実施する。なお、コンテンツ送信部16はコンテンツ送信手段を構成している。
次に動作について説明する。
送信制御部14は、上記実施の形態1〜5と同様に、コンテンツ送信部16から送信されるコンテンツのデータ量の累計W(t)が各アクセスユニットの復号時刻tで受信側必要データ量D(t)を上回るように、コンテンツ送信部16を制御するが、補助データの生成指令を補助データ生成部15に出力するとともに、補助データの送信タイミングをコンテンツ送信部16に指示する。
補助データ生成部15は、送信制御部14から補助データの生成指令を受けると、復号開始タイミングを示す補助データを生成する。
補助データの内容としては、例えば、コンテンツ送信部16によって、先頭のアクセスユニットの復号時刻t=0までに送信されるコンテンツのデータ量の累計W(0)が該当する。
コンテンツ送信部16は、補助データ生成部15が補助データを生成すると、所望の通信プロトコルを使用して、補助データ生成部15により生成された補助データをコンテンツ受信装置3に送信する。その通信プロトコルは、コンテンツを送信する際に使用する通信プロトコルと同じでも、相違していてもよい。
コンテンツ送信部16は、上記実施の形態1〜5と同様に、送信制御部14の制御の下、コンテンツ蓄積部11に蓄積されているコンテンツをコンテンツ受信装置3に送信する。
なお、コンテンツ送信部16が補助データをコンテンツ受信装置3に送信するタイミングは、W(0)分のコンテンツが送信される前であればいつでもよい。
コンテンツ受信装置3は、コンテンツ送信部16から送信された補助データを受信すると、その補助データが示すコンテンツのデータ量の累計W(0)を確認する。
コンテンツ受信装置3は、コンテンツ送信部16から実際に送信されたコンテンツのデータ量の累計が、補助データが示す累計W(0)に到達すると、その時点からコンテンツの復号を開始する。
この場合、送信側の送り方に則した必要最低限のデータ受信が完了した時点から、コンテンツの復号が開始されるため、コンテンツのデータが不足することなく、安定的に復号を行うことができるとともに、復号開始までの遅延も短くなり、受信バッファサイズを小さくすることができる。
なお、この実施の形態6では、補助データ生成部15が補助データとしては、先頭のアクセスユニットの復号時刻t=0までに送信されるコンテンツのデータ量の累計W(0)を設定するものについて示したが、先頭のアクセスユニットの復号時刻t=0までに、コンテンツ送信部16により送信されるデータ量分のコンテンツが送り終わる時刻(以下、「送信完了時刻」と称する)を補助データに設定するようにしてもよい。
コンテンツ受信装置3は、コンテンツ送信部16から送信された補助データを受信すると、その補助データが示す送信完了時刻を確認し、現在時刻が送信完了時刻になると、コンテンツの復号を開始する。
この場合も、送信側の送り方に則した必要最低限のデータ受信が完了した時点から、コンテンツの復号が開始されることになる。
なお、送信完了時刻が、現時点からX秒後を示す時刻情報である場合、コンテンツ送信部16が補助データをコンテンツ受信装置3に送信するタイミングは、W(0)分のコンテンツが、コンテンツ送信部16により送り終わる時刻から、その時刻情報が示す時刻を差し引いた時刻となる。
例えば、時刻情報を3秒、データ送信開始からW(0)分のコンテンツが送り終わるまでの時間を5秒とすると、送信制御部14は、コンテンツ送信部16に対して、データ送信開始から5−3=2秒だけ遅らせて補助データを送信するように指示する。
実施の形態7.
上記実施の形態6では、コンテンツ受信装置3が先頭のアクセスユニットの復号開始時点を認識できるようにしているものについて示したが、コンテンツ受信装置3がコンテンツの途中のデータから受信を開始した場合でも、コンテンツを構成している各アクセスユニットの復号開始タイミングを認識できるように、補助データを定期的にコンテンツ受信装置3に送信するようにしてもよい。
補助データの内容としては、例えば、復号を行うアクセスユニットを示すアクセスユニット番号や、そのアクセスユニットの復号時刻が該当する。
t=0が先頭のアクセスユニットの復号時刻であるため、固定フレームレートの場合には、フレーム周期に(アクセスユニット数−1)を乗算した時刻が、当該アクセスユニットの復号時刻となる。
コンテンツ受信装置3では、コンテンツの途中のデータから受信を開始した場合、そのコンテンツ内の途中のアクセスユニットの先頭から復号を開始することになるが、補助データが示すアクセスユニット番号のアクセスユニットを受信したタイミングで復号を開始することにより、以降、データ不足の発生を招くことなく、安定的に復号を行うことができる。
固定フレームレートでない場合も考慮し、各アクセスユニットに付随する復号時刻情報(例えば、MPEG−2システム規格では、DTSが該当する)に対する時刻情報(例えば、MPEG−2システム規格では、PCRが該当する)を補助データとして逐次送信することも可能である。
コンテンツ送信装置1は、先頭のアクセスユニットの復号時刻情報DTSの値に、相対復号時刻tを加えた時刻情報をコンテンツ受信装置3に送信する。
例えば、コンテンツの先頭のアクセスユニットの復号時刻DTSがDTS0であるとすると、t=0のとき、つまり、W(0)分のコンテンツを送り終わったときに、DTS0の値を持つ時刻情報PCRを送信し、その後は、時間経過分を時刻情報PCRに加算して送信するようにする。
実施の形態8.
図10はこの発明の実施の形態8によるコンテンツ受信装置を示す構成図である。
図において、コンテンツ受信部31はコンテンツ送信装置1から可変ビットレートで符号化されているコンテンツを受信するとともに、復号開始タイミングを示す補助データを受信する処理を実施する。なお、コンテンツ受信部31はコンテンツ受信手段を構成している。
受信バッファ32はコンテンツ受信部31により受信されたコンテンツを一時的に格納するメモリである。なお、受信バッファ32はコンテンツ格納手段を構成している。
コンテンツ復号部33は復号タイミング制御部34の制御の下、受信バッファ32に格納されているコンテンツを読み出して復号処理を実施する。なお、コンテンツ復号部33はコンテンツ復号手段を構成している。
復号タイミング制御部34はコンテンツ受信部31により受信された補助データを解析して、コンテンツ復号部33の復号タイミングを制御する処理を実施する。なお、復号タイミング制御部34は復号タイミング制御手段を構成している。
次に動作について説明する。
コンテンツ受信部31は、上記実施の形態1〜7によるコンテンツ送信装置1から送信されるコンテンツを受信すると、そのコンテンツを受信バッファ32に格納し、コンテンツ送信装置1から送信される補助データを受信すると、その補助データを復号タイミング制御部34に出力する。
復号タイミング制御部34は、コンテンツ受信部31から補助データを受けると、その補助データを解析して、コンテンツ復号部33の復号タイミングを制御する。
即ち、復号タイミング制御部34は、コンテンツ受信部31から出力された補助データが、例えば、先頭のアクセスユニットの復号時刻t=0までに送信されるコンテンツのデータ量の累計W(0)を示している場合、受信バッファ32に格納されたコンテンツのデータ量の累計が、補助データが示すデータ量の累計W(0)に到達すると、復号の開始をコンテンツ復号部33に指示する。
また、復号タイミング制御部34は、コンテンツ受信部31から出力された補助データが、例えば、W(0)分のコンテンツがコンテンツ送信部16により送り終わる時刻である送信完了時刻を示している場合、現在の時刻が送信完了時刻になると、復号の開始をコンテンツ復号部33に指示する。
また、復号タイミング制御部34は、コンテンツ受信部31から出力された補助データが、例えば、アクセスユニット番号を示している場合、そのアクセスユニット番号のアクセスユニットが受信バッファ32に格納されると、復号の開始をコンテンツ復号部33に指示する。
コンテンツ復号部33は、復号タイミング制御部34から復号の開始指示を受けると、受信バッファ32に格納されているコンテンツを読み出して復号処理を開始する。
その後、コンテンツ復号部33は、受信バッファ32から復号に必要なデータを読み出して復号を実施する。
なお、復号タイミング制御部34は、コンテンツ受信部31が補助データを受信する毎に、その補助データにしたがってコンテンツ復号部33の復号タイミングを制御する。
以上で明らかなように、この実施の形態8によれば、復号タイミング制御部34がコンテンツ受信部31により受信された補助データを解析して、コンテンツ復号部33の復号タイミングを制御するように構成したので、コンテンツ送信装置1から送信されるコンテンツを受信して適正に復号することができる効果を奏する。
即ち、受信バッファ32におけるアンダーフローやオーバーフローを招くことなく、安定的にコンテンツを復号することができる効果を奏する。
この発明の実施の形態1によるコンテンツ送信装置及びコンテンツ受信装置からなるシステムを示す構成図である。 この発明の実施の形態1によるコンテンツ送信装置を示す構成図である。 可変ビットレート(VBR)で符号化されているビデオコンテンツを構成している各アクセスユニット(フレーム)のデータ量を示す説明図である。 図3のVBRコンテンツの復号時刻と、その復号時刻までに必要なコンテンツのデータ総量との関係を示す説明図である。 コンテンツのデータを送信する際の制約を説明する説明図である。 送信制御部14によるコンテンツの送信制御例を示す説明図である。 コンテンツ解析部12における初期データ量AとデータレートRの決定方法を示すフローチャートである。 送信制御部14によるコンテンツの送信制御例を示す説明図である。 この発明の実施の形態6によるコンテンツ送信装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態8によるコンテンツ受信装置を示す構成図である。
符号の説明
1 コンテンツ送信装置、2 ネットワーク、3 コンテンツ受信装置、11 コンテンツ蓄積部(コンテンツ蓄積手段)、12 コンテンツ解析部(コンテンツ解析手段)、13 コンテンツ送信部(コンテンツ送信手段)、14 送信制御部(送信制御手段)、15 補助データ生成部(補助データ生成手段)、16 コンテンツ送信部(コンテンツ送信手段)、31 コンテンツ受信部(コンテンツ受信手段)、32 受信バッファ(コンテンツ格納手段)、33 コンテンツ復号部(コンテンツ復号手段)、34 復号タイミング制御部(復号タイミング制御手段)。

Claims (21)

  1. 可変ビットレートで符号化されているコンテンツを蓄積しているコンテンツ蓄積手段と、
    上記コンテンツ蓄積手段に蓄積されている上記コンテンツを構成しているアクセスユニットを復号する際に必要なデータ量を解析して、当該必要なデータ量を上回るように、上記コンテンツの復号開始時の初期データ量とデータレートを決定するコンテンツ解析手段と、
    上記コンテンツ蓄積手段に蓄積されているコンテンツを送信するコンテンツ送信手段と、
    上記コンテンツ解析手段により決定された復号開始時の初期データ量とデータレートから、上記コンテンツを構成している各アクセスユニットの復号タイミングを示す復号時刻において送信が完了している必要があるコンテンツの受信側必要データ量を算出し、上記コンテンツ送信手段から送信されるコンテンツのデータ量の累計が各アクセスユニットの復号時刻で上記受信側必要データ量を上回るように、上記コンテンツ送信手段の送信データ量を制御する送信制御手段とを備えたコンテンツ送信装置。
  2. 上記送信制御手段は、上記任意のアクセスユニットの復号時刻における受信側必要データ量として、上記データレートと上記アクセスユニットの復号時刻の乗算値と、上記初期データ量との和を算出することを特徴とする請求項1記載のコンテンツ送信装置。
  3. 上記コンテンツ解析手段は、上記コンテンツを構成しているアクセスユニットのうち、1番目のアクセスユニットを除く全てのアクセスユニットのデータ量を、1番目のアクセスユニットの復号時刻と最後のアクセスユニットの復号時刻との復号時刻差で除算してデータレートを求めることを特徴とする請求項1または請求項2記載のコンテンツ送信装置。
  4. 上記コンテンツ解析手段は、上記コンテンツがN個のアクセスユニットから構成されている場合、1番目のアクセスユニットの復号時刻とn番目(n=1,2,…,N)のアクセスユニットの復号時刻から相対復号時刻を求めて、上記相対復号時刻と上記データレートの乗算値を算出するとともに、上記コンテンツの先頭からn+1番目のアクセスユニットの直前までのデータ量を求めて、当該データ量上記乗算値の差分値を算出し、N個のアクセスユニットに係る上記差分値の中で、最も大きい差分値を復号開始時の初期データ量に決定することを特徴とする請求項3記載のコンテンツ送信装置。
  5. 上記コンテンツ解析手段は、上記コンテンツを構成しているアクセスユニットとして、ビデオのアクセスユニットの他に、上記ビデオと異なるメディアのアクセスユニットが含まれている場合、ビデオのアクセスユニットを復号する際に必要なデータ量を解析して、当該必要なデータ量を上回るように、復号開始時の初期データ量とデータレートを決定することを特徴とする請求項4記載のコンテンツ送信装置。
  6. 上記コンテンツ解析手段は、上記アクセスユニットの読み出しタイミングを示すコンテンツ時刻参照情報が含まれているコンテンツの場合、上記コンテンツに含まれている2番目のコンテンツ時刻参照情報のデータ位置から上記コンテンツの最後までのデータ量を、先頭のコンテンツ時刻参照情報が示す時刻から最後のコンテンツ時刻参照情報が示す時刻までの時間間隔で除算してデータレートを求めることを特徴とする請求項1または請求項2記載のコンテンツ送信装置。
  7. 上記コンテンツ解析手段は、上記コンテンツがN個のコンテンツ時刻参照情報から構成されている場合、1番目のコンテンツ時刻参照情報が示す時刻とn番目(n=1,2,…,N)のコンテンツ時刻参照情報が示す時刻との相対時刻を求めて、上記相対時刻と上記データレートの乗算値を算出するとともに、コンテンツの先頭からn+1番目のコンテンツ時刻参照情報の直前までのデータ量を求めて、当該データ量上記乗算値の差分値を算出し、N個のコンテンツ時刻参照情報に係る上記差分値の中で、最も大きい差分値を復号開始時の初期データ量に決定することを特徴とする請求項6記載のコンテンツ送信装置。
  8. 上記コンテンツ解析手段が復号開始時の初期データ量を決定する際、N個のアクセスユニットに係る上記差分値の中で、最も大きい差分値と最も小さい差分値の差分を最小受信バッファサイズに決定し、上記送信制御手段がコンテンツ受信装置のバッファ量と上記最小受信バッファサイズの差分値と、コンテンツの受信側必要データ量との加算値を求め、上記コンテンツ送信手段から送信されるコンテンツのデータ量の累計が上記各アクセスユニットの復号時刻で上記加算値を下回るように、上記コンテンツ送信手段の送信データ量を制御することを特徴とする請求項4記載のコンテンツ送信装置。
  9. 上記コンテンツ解析手段が復号開始時の初期データ量を決定する際、N個のアクセスユニットに係る上記差分値の中で、最も大きい差分値と最も小さい差分値の差分を最小受信バッファサイズに決定し、上記送信制御手段がコンテンツ受信装置のバッファ量と上記最小受信バッファサイズの差分値と、コンテンツの受信側必要データ量との加算値を求め、上記コンテンツ送信手段から送信されるコンテンツのデータ量の累計が上記各コンテンツ時刻参照情報が示す時刻で上記加算値を下回るように、上記コンテンツ送信手段の送信データ量を制御することを特徴とする請求項7記載のコンテンツ送信装置。
  10. 上記コンテンツ解析手段コンテンツを符号化レートが変動する部分で分割して、分割したコンテンツ毎に、復号開始時の初期データ量とデータレートを決定し、上記送信制御手段が上記分割したコンテンツ毎に、それぞれの初期データ量とデータレートに基づき、上記コンテンツ送信手段の送信データ量を制御することを特徴とする請求項1から請求項9のうちのいずれか1項記載のコンテンツ送信装置。
  11. 復号開始タイミングを示す補助データを生成する補助データ生成手段を設け、上記コンテンツ送信手段が上記補助データ生成手段により生成された補助データを送信することを特徴とする請求項1から請求項10のうちのいずれか1項記載のコンテンツ送信装置。
  12. 上記補助データ生成手段は、上記コンテンツ送信手段により復号開始時までに送信されるコンテンツのデータ量の累計を補助データに設定することを特徴とする請求項11記載のコンテンツ送信装置。
  13. 上記補助データ生成手段は、復号開始時までに上記コンテンツ送信手段により送信されるデータ量分のコンテンツが送り終わる時刻を補助データに設定することを特徴とする請求項11記載のコンテンツ送信装置。
  14. 上記補助データ生成手段は、復号を行うアクセスユニットを示すアクセスユニット番号を補助データに設定することを特徴とする請求項11記載のコンテンツ送信装置。
  15. 上記補助データ生成手段は、復号を行うアクセスユニットの復号時刻を補助データに設定することを特徴とする請求項11記載のコンテンツ送信装置。
  16. 請求項11から請求項15のうちのいずれか1項記載のコンテンツ送信装置から可変ビットレートで符号化されているコンテンツを受信するとともに、復号開始タイミングを示す補助データを受信するコンテンツ受信手段と、上記コンテンツ受信手段により受信されたコンテンツを格納するコンテンツ格納手段と、上記コンテンツ格納手段に格納されているコンテンツを読み出して復号するコンテンツ復号手段と、上記コンテンツ受信手段により受信された補助データに基づき、上記コンテンツ復号手段の復号開始タイミングを制御する復号タイミング制御手段とを備えたコンテンツ受信装置。
  17. 上記復号タイミング制御手段は、上記コンテンツ受信手段により受信された補助データが、復号開始時までに送信されるコンテンツのデータ量の累計を示している場合、上記データ量分のコンテンツが上記コンテンツ受信手段により受信されたとき、復号の開始を上記コンテンツ復号手段に指示することを特徴とする請求項16記載のコンテンツ受信装置。
  18. 上記復号タイミング制御手段は、上記コンテンツ受信手段により受信された補助データが時刻を示している場合、その時刻に至ると復号の開始を上記コンテンツ復号手段に指示することを特徴とする請求項16記載のコンテンツ受信装置。
  19. 上記復号タイミング制御手段は、上記コンテンツ受信手段により受信された補助データがアクセスユニット番号を示している場合、上記アクセスユニット番号のアクセスユニットが上記コンテンツ受信手段により受信されたとき、上記アクセスユニットの復号の開始を上記コンテンツ復号手段に指示することを特徴とする請求項16記載のコンテンツ受信装置。
  20. コンテンツ解析手段が可変ビットレートで符号化されているコンテンツを構成する各アクセスユニットを復号する際に必要なデータ量を解析して、当該必要なデータ量を上回るように、上記コンテンツの復号開始時の初期データ量とデータレートを決定するコンテンツ解析ステップと、
    コンテンツ送信手段が上記コンテンツを送信するコンテンツ送信ステップと、
    送信制御手段が上記コンテンツ解析手段により決定された復号開始時の初期データ量とデータレートから、上記コンテンツを構成している各アクセスユニットの復号タイミングを示す復号時刻において送信が完了している必要があるコンテンツの受信側必要データ量を算出し、上記コンテンツ送信手段から送信されるコンテンツのデータ量の累計が各アクセスユニットの復号時刻で上記受信側必要データ量を上回るように、上記コンテンツ送信手段の送信データ量を制御する送信制御ステップとを備えたコンテンツ送信方法。
  21. 補助データ生成手段が復号開始タイミングを示す補助データを生成する補助データ生成ステップを備え、上記コンテンツ送信手段が上記補助データ生成手段により生成された補助データを送信することを特徴とする請求項20記載のコンテンツ送信方法。
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