JP5210987B2 - 番組受信装置、番組受信方法および番組受信プログラム - Google Patents

番組受信装置、番組受信方法および番組受信プログラム Download PDF

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本発明は、複数の映像、音声、字幕、データ放送、PCR(Program Clock Reference)、PSI(Program Specific Information)/SI(Service Information)などから構成されるデジタル放送番組をIPネットワークに配信する番組配信方法に関するものである。
複数チャネルにおよぶ高品質、大容量のデジタル放送番組を放送波以外の他のネットワーク上で再送信する際には、伝送容量の増大が課題となる。IPネットワークを用いた配信においては、特にアクセスライン上に伝送できる信号の総量に制限が生じ得るため、従来のIP番組配信では、ユーザの選択したチャネルのみをアクセスラインに送信する方式がとられる。
具体的には、受信機が、ユーザの選択したチャネルを伝送するIPマルチキャストストリームのマルチキャストアドレスに対して、ストリーム受信要求を行い、これに基づいてネットワークから、ユーザの選択したチャネルを伝送するIPマルチキャストストリームのみがアクセスラインに送信される。
しかしながら、複数のユーザが一つのアクセスラインを共有したり、一つの受信機から視聴と別番組の同時録画を実行する利用形態も想定され、さらにアクセスライン上に伝送する信号を低減する必要がある。このような背景で、特許文献1に示されるような、MPEG−2映像をさらに圧縮効率の高いH.264方式で符号変換して再多重する方法や、特許文献2に示されるような、データ放送の冗長性を削除して帯域を圧縮する方法が提案されている。
従来のIP番組配信システムの構成例について図7に示す。図7において、送信装置側では、すべての番組構成要素を多重したMPEG−2 TSを、MPEG−2 TS生成部10によって生成した後、TSパケット毎にタイムスタンプ付与部20によってタイムスタンプを付与し、IPパケット格納/送出部30にてIPパケットに格納してIPネットワーク40に送出する。受信機50は、選局されたチャネルに対応したIPマルチキャストストリームを受信し、番組を再生する。
尚、本発明で利用する選局制御情報は非特許文献1に記載されている。
特開2008−154049号公報 特開2008−154050号公報
「地上デジタルテレビジョン放送IP再送信運用規定」、IPTVFJ STD−0005 1.1版、2008年11月28日、第零編 8.2.1.3 選局制御情報 p.30
従来の技術では、複数の映像、音声、字幕、データ放送を多重したMPEG−2 TS全体を同一のIPマルチキャストアドレスを有するパケットに格納して送信するため、ユーザが常時参照することのないデータ放送や番組情報の信号についても合わせて配信する必要があり、ネットワーク上に実際は必要のない信号が伝送されることがあった。また、デジタル放送では、1つのMPEG−2 TS中に複数の番組が多重されることがあるが、従来の技術では、MPEG−2 TS中に多重されたすべての番組を同一のIPマルチキャストアドレスを有するパケットに格納して送信するため、実際は視聴していない映像、音声についても伝送され、ネットワーク上の伝送容量を不必要に増大させることがあった。
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、番組配信において、実際は利用していない信号によってネットワーク上の伝送容量を不必要に圧迫することを回避し、ネットワーク帯域を効率的に利用することができるようにすることにある。
本発明では、送信装置から、番組を格納したMPEG−2 TSに含まれる番組構成要素を複数の経路(異なるマルチキャストアドレスでのIPマルチキャストや、ユニキャスト)で配信し、受信装置では、それぞれの経路から必要な番組構成要素のみを受信して番組を再生する。
送信装置では、番組を格納したMPEG−2 TSにタイムスタンプを付加し、それぞれのタイムスタンプ付きTSパケットを異なる経路で配信する。振り分け先経路は、予め登録した振り分け設定情報とPMTから、番組構成要素毎に決定する。決定した経路の情報と番組構成要素の情報を受信装置に向けて配信し、各番組構成要素の受信先を受信装置に通知する。
受信装置では、異なる経路で配信されるタイムスタンプ付きMPEG−2 TSをそれぞれ受信し、タイムスタンプを用いて、1つのMPEG−2 TSとして再生および提示する。
送信装置から配信される経路の情報と番組構成要素の情報を用いて、再生や提示に必要な番組構成要素を受信する経路を特定する。ユーザの操作状況や経路情報および番組構成要素の状況の変化を監視し、この結果に応じて受信すべき番組構成要素の受信経路を変更しながら、番組の再生と提示を繰り返す。
以上により、ユーザが番組を視聴する際に最低限必要な番組構成要素のみを送受信することで、実際は利用していない信号によってネットワーク上の伝送容量を不必要に圧迫することを回避し、従来技術の課題が解決できる。
本発明によれは、ユーザが番組を視聴する際に最低限必要な番組構成要素のみを送受信することで、実際は利用していない信号によってネットワーク上の伝送容量を不必要に圧迫することを回避し、ネットワーク帯域を効率的に利用することができる。
本発明の実施形態例によるIP番組配信システムの構成図。 本発明の実施形態例における経路情報の一例を示す説明図。 本発明の実施形態例における送信処理のフローチャート。 本発明の実施形態例における受信処理のフローチャート。 本発明の実施形態例における経路振り分け配信の一例を示す説明図。 本発明の実施形態例におけるタイムスタンプによる再生、提示処理の一例を示す説明図。 従来のIP番組配信システムの一例を示す構成図。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。MPEG−2 TS形式にて生成されるデジタル放送番組をIPネットワーク上で配信するシステムにおいて、送信装置で、番組構成要素を複数の経路で伝送し、受信装置で、再生や提示に必要な番組構成要素のみを個別の経路から受信することで、番組の再生、提示に必要となる伝送容量を低減する本発明の実施形態例を説明する。
本実施形態例において、取り扱うデジタル放送番組は、複数の映像、音声、字幕、データ放送、PCR、PSI/SIなどから構成される。
図1は本発明の実施形態例によるIP番組配信システムの全体構成を示している。本システムは、MPEG−2 TS生成部100、タイムスタンプ付与手段としてのタイムスタンプ付与部200、IPパケット格納/送出手段としてのIPパケット格納/送出部300、経路振り分け制御手段としての経路振り分け制御部400からなる送信装置と、IPネットワーク500、受信機600(受信端末を備えた受信装置)から構成されている。
MPEG−2 TS生成部100は、IPネットワーク500に送出するデジタル放送番組をMPEG−2 TSの形式で生成する機能を有する。電波で伝送されるデジタル放送番組をそのままIPネットワーク500に送出する場合は、放送波の復調機能、デスクランブル機能を有する。映像やデータ放送の伝送容量を低減する場合は、放送波の復調機能、デスクランブル機能に加えて、映像のトランスコード機能、再多重機能、データ放送冗長性削除機能を有する。
タイムスタンプ付与部200は、生成されたMPEG−2 TS中の各TSパケットに、4Byteのタイムスタンプ(27MHz)を付与する機能を有する。 経路振り分け制御部400は、番組構成要素毎に、どの経路(経路A〜C)で配信するかを決定する機能を有する。配信経路の決定には、予め登録される振り分け設定情報および、MPEG−2 TS生成部100から受け渡されるPMT(Program Map Table)の内容を用いる。また、決定した経路に基づいて、経路情報を生成する機能を有する。生成する経路情報の例を図2に示す。また、PMTの内容からES(Elementary Steam)構成情報を生成する機能を有する。さらに生成した経路情報およびES構成情報をIPパケット格納/送出部300に受け渡す機能と、IPパケット格納/送出部300に対して、番組構成要素毎に、経路を指定して振り分けを指示する機能を有する。
IPパケット格納/送出部300は、経路振り分け制御部400から指示された内容に従って、タイムスタンプ付与部200から受け渡されたタイムスタンプ付きTSパケットを複数の経路(経路A〜C)に配信先を振り分けて送出する機能を有する。さらに、経路情報およびES構成情報を併せて各経路で配信する機能を有する。
受信機600は、ユーザの選局操作に基づいて、初期に受信すべきストリームを受信する機能を有する。また、受信したストリームに含まれるES構成情報と経路情報を受信する機能を有する。さらに、ES構成情報から番組を再生、提示するのに必要なESを特定する機能、経路情報からそのESの配信経路を特定する機能、受信先の経路の追加や変更が必要であるかを判断する機能、受信先の経路の追加や変更が必要な場合には、受信先の経路の追加や変更を実施して再生、提示を継続する機能を有する。
以下では、本実施例におけるシステムの動作について記述する。送信装置における送信処理のフローについては図3に、受信機600における受信処理のフローについては図4に各々示す。
(1)図3のステップS1において、MPEG−2 TS生成部100は、デジタル放送を伝送する放送波を受信して復調し、デスクランブル処理を実行する。MPEG−2映像をH.264にトランスコードし、映像以外の番組構成要素と映像の同期をとって再多重する。さらにデータ放送のDDB再送回数を低減して、伝送容量の小さいMPEG−2 TSを生成する。生成したMPEG−2 TSをタイムスタンプ付与部200と、経路振り分け制御部400に出力する。
(2)図3のステップS2において、タイムスタンプ付与部200は、MPEG−2 TS中のTSパケットに4Byteのタイムスタンプ値(27MHz)を付与する。付与した各タイムスタンプ付きTSパケットをIPパケット格納/送出部300に出力する。ただし、NULLパケットについては、出力しないこととする。
(3)図3のステップS3において、経路振り分け制御部400は、受け取ったMPEG−2 TS中に多重されているPMTを抽出する。抽出するPMTのPIDは、PAT(Program Association Table)中のPMT PIDを参照して取得する。取得したPMT PIDが複数の場合、全てのPMT PIDに対応したPMTを抽出する。次に、抽出した各PMTのバージョン番号を取得し、サービスID毎に保持しているバージョン番号と一致しない場合(バージョン番号を保持していない場合も含む)は該当のPMTが更新されていると判断するとともにサービスID毎にバージョン番号を保持する。保持しているバージョン番号と同一である場合は、PMTが更新されていないと判断する。一つでもPMTが更新されている場合は、以下の(3−1)〜(3−4)の処理を実行する。
(3−1)図3のステップS4において、PMT内容の解析を行う。具体的には、PMTの中から、ES(Elementary Stream)毎に、ストリーム形式識別の情報を取得し、PIDとストリーム形式識別の対応を保持する。PCRのPIDを取得する。また、複数のPMT間で、同一のES PIDが共有されているかどうかを確認する。
(3−2)図3のステップS5において、予め登録される振り分け設定情報とPMTの解析結果に基づいて、各番組構成要素の配信経路を決定する。振り分け設定情報において、サービスに属する番組構成要素については、サービス毎・ストリーム形式識別毎に経路を指定する。SI(Service Information)のように、PIDが固定で、サービスに属さない番組構成要素については、PIDに対して経路を指定する。PID個々の指定や範囲指定も可能である。
前記振り分け設定情報は、例えば、以下のような内容である。
#映像
サービス1/ストリーム形式識別00:アドレス1でマルチキャスト
#音声
サービス1/ストリーム形式識別10:アドレス1でマルチキャスト
#PCR
サービス1/PCR:アドレス1でマルチキャスト
#データ放送
サービス1/ストリーム形式識別0D:アドレス4でユニキャスト
#映像
サービス2/ストリーム形式識別00:アドレス2でマルチキャスト
#音声
サービス2/ストリーム形式識別10:アドレス2でマルチキャスト
#PCR
サービス2/PCR:アドレス2でマルチキャスト
#データ放送
サービス2/ストリーム形式識別0D:アドレス5でユニキャスト
・・・・・・・・・・
#SDT
PID 0011:アドレス3でマルチキャスト
#EIT
PID 0012:アドレス3でマルチキャスト
・・・・・・・・・・
前記振り分け設定情報とPMTの解析結果から、PID毎に配信経路を決定する。例として、PMTを解析した結果、サービス1のストリーム形式識別00のES(映像ES)がPID 0x0100であった場合、振り分け設定情報の内容を適用し、「PID 0x0100はアドレス1のIPマルチキャスト経路で配信する」と決定する。なお、複数のサービス間(PMT間)で、同一のES PIDが参照されている場合、2つ目以降の参照分について、新たな配信経路を割り当てることはしない。例えば、サービス1とサービス2で同一のサービスを参照するイベント共有の運用がとられていた場合、サービス2のPMTから参照される映像ESを、新たにアドレス2のIPマルチキャストで配信することはしない。振り分け設定情報で直接PIDに対して経路が指定されているものについては、それに従って、配信経路を割り当てる。
上述のような振り分け設定情報が登録されており、イベント共有も発生していない場合には、以下のように各番組構成要素の配信経路が決定される。
PID 0100:アドレス1でマルチキャスト
PID 0110:アドレス1でマルチキャスト
PID 01FF:アドレス1でマルチキャスト
PID 0140:アドレス4でユニキャスト
・・・・・・・・・・
PID 0011:アドレス3でマルチキャスト
PID 0012:アドレス3でマルチキャスト
・・・・・・・・・・
(3−3)図3のステップS6において、決定した配信経路に従って、経路情報を生成する。経路情報の符号化の一例を図2に示す。また、サービス毎に、PMTの内容のうちPIDとストリーム形式識別の情報を抜き出したES構成情報を生成する。
(3−4)図3のステップS7において、IPパケット格納/送出部300に対して、PID毎の配信経路を指示する。また、生成した経路情報とES構成情報を通知する。
(4)図3のステップS8において、IPパケット格納/送出部300では、タイムスタンプ付与部200から受け渡されるタイムスタンプ付きTSパケットを、経路振り分け制御部400から指示されるPID毎の配信経路に従って、複数の経路に振り分けて配信する。具体的には、タイムスタンプ付きTSパケット毎にPIDを取得し、そのPIDに割り当てられたアドレスを有するIPパケットに、複数個まとめて格納して送出する。
伝送プロトコルは、RTP(Real−time Transport Protocol)/UDP(User Datagram Protocol)/IPを用い、RTPパケットのペイロードに最大7個のタイムスタンプ付きTSパケットを格納する。また、経路振り分け制御部400から受け渡された経路情報とES構成情報をすべての配信経路で番組と併せて配信する。受信機600側で、番組本体と、経路情報およびES構成情報を区別して受信できるよう、それぞれポート番号を変えて配信する。(例:番組本体→50000、経路情報およびES構成情報→50001など)本実施例における、経路振り分け配信のイメージを図5に示す。
図5は、映像・音声をマルチキャスト配信とし、データ放送をユニキャスト配信とした例である。
(5)図4のステップS11,S12において、受信機600は、ユーザの選局操作を受け付け、初期に受信すべきストリーム(以下、初期ストリームと称する)を受信する。初期ストリームのアドレス情報は、選局制御情報(非特許文献1参照)として別途保持している。
受信機600は、受信した初期ストリームの中から、まず経路情報とES構成情報を取得して保持する(図4のステップS13,S14)。次に、保持したES構成情報を用いて選局されたサービスの映像と音声再生に必要となる番組構成要素を特定する(図4のステップS15)。続いて、再生に必要だと特定した番組構成要素が現在受信しているストリームに含まれているか、また、逆に再生および提示のために受信しなくてもよいストリームを受信中であるかどうかを判定する(図4のステップS16)。新たに別のストリームを受信する必要がある場合や、現在受信中のストリームが不要になっている場合は、受信先の追加や変更を実行する(図4のステップS17)。現在受信中のストリームで再生や提示が可能な場合は、そのまま再生および提示処理(図4のステップS18)に進む。
再生および提示処理では、まず複数の経路から受信したタイムスタンプ付きTSパケットを全て集約し、各タイムスタンプのタイミングに順番に従って、復号処理や表示処理系にTSパケットを引き渡す。復号処理や表示処理系は、デジタル放送や、従来のIP映像配信と同様に最終的な映像再生やデータ画面提示を実行する。図6に、タイムスタンプ値による、再生、提示処理のイメージを示す。
図6は、タイムスタンプ付きTSパケットが、前記経路振り分け制御部400により振り分けられた複数の配信経路(例えば図1の経路A〜C)を介して配信され、受信機600内で、タイムスタンプに基づいて復号および表示処理のタイミングを調整していることを表している。
以降、図4のステップS19において、ユーザの操作や経路情報およびES構成情報の更新を監視し、変化があった場合には、受信すべき番組構成要素を再度特定し、受信先の追加、変更を行いながら再生や提示(図4のステップS15〜S18の処理)を繰り返す。
以上のように本実施形態例によれば、前記振り分け設定情報の内容例で示したように、同一サービスに属する「映像、音声、PCR」は同一のマルチキャストで配信し、データ放送などの情報については別のマルチキャストに振り分け、同一サービスに属するデータに対して同一のタイムスタンプを付与して送信し、受信機600側では、同一番組を2つ以上のマルチキャスト又はユニキャストで受信したとき、それぞれの経路から個別に受信した2つ以上のパケット群を、付与されたタイムスタンプを用いて同期させて再生する。
これによって、受信機600が、端末で番組を再生する上で最低限必要な番組要素のみを受信することが可能となり、受信機側の必要帯域が低減されるとともに、同一サービスに属する複数のマルチキャストを受信した際にタイムスタンプを用いて別のマルチキャストに振り分けられる前の情報を復元することができる。
尚、本発明の番組送信装置は、例えば図1のMPEG−2 TS生成部100、タイムスタンプ付与部200、IPパケット格納/送出部300および経路振り分け制御部400を備えるものであり、本発明の番組送信方法は、例えば前記各部100、200、300、400の前述した各処理を実行するものである。
また、本発明の番組受信装置は、例えば図1の受信機600を備えるものであり、本発明の番組受信方法は、例えば前記受信機600の前述した各処理を実行するものである。
また、本実施形態の番組送信装置、番組受信装置、番組配信システムにおける各手段の一部もしくは全部の機能をコンピュータのプログラムで構成し、そのプログラムをコンピュータを用いて実行して本発明を実現することができること、本実施形態の番組送信方法、番組受信方法における手順をコンピュータのプログラムで構成し、そのプログラムをコンピュータに実行させることができることは言うまでもなく、コンピュータでその機能を実現するためのプログラムを、そのコンピュータが読み取り可能な記録媒体、例えばFD(Floppy(登録商標) Disk)や、MO(Magneto−Optical disk)、ROM(Read Only Memory)、メモリカード、CD(Compact Disk)−ROM、DVD(Digital Versatile Disk)−ROM、CD−R、CD−RW、HDD、リムーバブルディスクなどに記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記のプログラムをインターネットや電子メールなど、ネットワークを通して提供することも可能である。
100…MPEG−2 TS生成部
200…タイムスタンプ付与部
300…IPパケット格納/送出部
400…経路振り分け制御部
500…IPネットワーク
600…受信機

Claims (5)

  1. 送信装置側で、デジタル放送番組を格納したMPEG−2 TS中の各TSパケットにタイムスタンプを付与したタイムスタンプ付きTSパケットの配信経路が、番組を再生する上で最低限必要な番組構成要素毎に振り分けられて決定され、該送信装置から、IPネットワークの複数の異なる配信経路のうち、前記決定された配信経路を介してIPマルチキャスト又はユニキャストで配信されるストリームであり、前記タイムスタンプ付きTSパケット、前記決定された配信経路の経路情報およびES構成情報を含むストリームを受信する受信装置であって、
    前記受信したストリームから経路情報およびES構成情報を取得する手段と、
    前記取得した経路情報およびES構成情報に基づいて、選局された番組の再生に必要な番組構成要素および該番組構成要素を受信する経路を特定する手段と、
    同一の番組を2つ以上のマルチキャスト又はユニキャストで受信したときに、それぞれの前記経路から各々受信した2つ以上のタイムスタンプ付きTSパケット群を、前記付与されているタイムスタンプを用いて同期させて再生する手段と、を備えたことを特徴とする番組受信装置。
  2. 前記送信装置から配信される経路情報には、配信中の各番組構成要素の配信アドレス情報が含まれており、
    ユーザの選局情報、前記特定された番組構成要素および現在受信しているストリームのマルチキャストアドレスの対応関係に基づいて、受信すべき番組構成要素の受信経路の追加、変更の要否を判定する手段と、
    前記判定の結果、追加、変更が必要な場合に、前記受信経路の追加、変更を実行する手段と、を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の番組受信装置。
  3. 送信装置側で、デジタル放送番組を格納したMPEG−2 TS中の各TSパケットにタイムスタンプを付与したタイムスタンプ付きTSパケットの配信経路が、番組を再生する上で最低限必要な番組構成要素毎に振り分けられて決定され、該送信装置から、IPネットワークの複数の異なる配信経路のうち、前記決定された配信経路を介してIPマルチキャスト又はユニキャストで配信されるストリームであり、前記タイムスタンプ付きTSパケット、前記決定された配信経路の経路情報およびES構成情報を含むストリームを受信する受信方法であって、
    受信装置が、前記受信したストリームから経路情報およびES構成情報を取得するステップと、
    前記取得した経路情報およびES構成情報に基づいて、選局された番組の再生に必要な番組構成要素および該番組構成要素を受信する経路を特定するステップと、
    同一の番組を2つ以上のマルチキャスト又はユニキャストで受信したときに、それぞれの前記経路から各々受信した2つ以上のタイムスタンプ付きTSパケット群を、前記付与されているタイムスタンプを用いて同期させて再生するステップと、を備えたことを特徴とする番組受信方法。
  4. 前記送信装置から配信される経路情報には、配信中の各番組構成要素の配信アドレス情報が含まれており、
    受信装置が、ユーザの選局情報、前記特定された番組構成要素および現在受信しているストリームのマルチキャストアドレスの対応関係に基づいて、受信すべき番組構成要素の受信経路の追加、変更の要否を判定するステップと、
    前記判定の結果、追加、変更が必要な場合に、前記受信経路の追加、変更を実行するステップと、を更に備えたことを特徴とする請求項3に記載の番組受信方法。
  5. コンピュータを請求項1又は2に記載の各手段として機能させる番組受信プログラム。
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