JP6327809B2 - 受信装置、制御方法及びプログラム - Google Patents

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本発明は受信装置、制御方法及びプログラムに関し、特に、メディアデータとメディアデータの再生区間情報を所定の時間毎にネットワークを介して連続して送受信するために用いて好適な技術に関する。
近年、ネットワークカメラやビデオ会議システムなど、ネットワークを介してメディアデータをリアルタイムに送受信するストリーミング技術が実用化されている。このようなストリーミング技術の例として、プレイリストとセグメントを利用してメディアデータをストリーミングする方法が標準規格化されている。例えば、(HTTP Live Streaming(非特許文献1参照)、MPEG-DASH(非特許文献2参照)等)。
プレイリストとは、メディアデータの再生区間情報であり、セグメントとは所定の単位時間に分割されたメディアデータである。前述した標準規格では、プレイリストとセグメントを所定の時間毎にネットワークを介して連続して送受信することにより、メディアデータのストリーミングを可能としている。また、HTTPを使用してコンテンツをストリーミングする方法が提案されている(特許文献1参照)。
特開2012−138083号公報
IETF draft HTTP Live Streaming draft-pantos-http-live-streaming-10 ISO/IEC 23009-1
ところが、前述した標準規格や特許文献1に記載の方法をライブストリーミングに利用する場合、再生開始までの待ち時間を短くしつつ再生が途切れないように、リアルタイム性と安定性を最適化するための具体的な方法は提案されていなかった。
本発明は前述の問題点に鑑み、プレイリストとセグメントを利用してライブストリーミングする場合に、再生開始までの待ち時間を短くしつつ再生が途切れないように、リアルタイム性と安定性を最適化することを可能とすることを目標とする。
本発明の受信装置は、メディアデータの異なる複数の時間区間対応する複数の部分データ特定するプレイリストを取得する取得手段と、前記取得手段により取得されるプレイリストから特定される複数の部分データのうち、最も後の時間区間に対応する部分データを含む1以上の部分データであって合計の時間長が送信装置と前記受信装置との間の通信の種別及び通信状況の少なくとも何れかに応じた所定の時間長以上である1以上の部分データを、前記送信装置に要求する対象の部分データとして決定する決定手段と、前記決定手段による決定に応じた部分データを前記送信装置に要求する要求手段とを有することを特徴とする。
本発明によれば、プレイリストとセグメントを利用してライブストリーミングする場合に、再生開始までの待ち時間を短くしつつ再生が途切れないように、リアルタイム性と安定性を最適化することができる。
第1の実施形態に係る送信装置と、受信装置の接続形態を示す図である。 第1の実施形態に係る受信装置の内部構成例を示すブロック図である。 第1の実施形態に係る受信装置の再生区間制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 第1の実施形態に係る受信装置のROMに設定される最大遅延時間選択テーブルの構成を示す図である。 M3U8形式のシンプルなプレイリストの一例である。 第1の実施形態に係る送信装置と受信装置の、送受信データの関係を時間経過と共に示す図である。
以下、添付の図面を参照して、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の実施形態に係る送信装置100と、受信装置102の接続形態を示す図である。送信装置100と受信装置102は、ネットワーク101を介して相互に接続されている。
送信装置100と受信装置102は、メディアデータの再生区間情報と所定の単位時間に分割されたメディアデータとをネットワーク101を介して夫々連続して送受信することによりメディアデータのストリーミングを行う。以下、メディアデータの再生区間情報をプレイリストと称し、所定の単位時間に分割されたメディアデータをセグメントデータと称す。また、メディアデータは、映像データまたは音声データの少なくとも一方を含む。
プレイリストは、各セグメントデータの再生順序、所在情報(URI)、再生時間等が記載されたデータである。本実施形態では、プレイリストのフォーマットとしてテキストベースのM3U8形式を用いる。M3U8形式のプレイリストの詳細は、図5を用いて後述する。
ネットワーク101は、例えばホームネットワークとしての有線LAN(Local Area Network)や無線LAN(Wireless LAN)である。なお、本実施形態ではホームネットワークとして有線LANや無線LANを想定しているが、これに限らず、WAN(Wide Area Network)、アドホックネットワーク、Bluetooth(登録商標)、Zigbee(登録商標)、UWBなどでもよい。
送信装置100は、受信装置102からネットワーク101を介して送信されるプレイリスト要求・セグメントデータ要求に応じて、プレイリスト・セグメントデータの送信を行う。送信装置100の具体的な例としては、カメラ、ビデオカメラ、スマートフォン、携帯電話、PCなどが挙げられるが、後述のハードウェア構成及びモジュール構成を満たすものであれば、これらに限定されない。また、メディアデータの生成は送信装置100内で行われてもよいし、他のサーバー装置等で生成されて送信装置100へ送信されてもよい。
一方、受信装置102は、送信装置100からネットワーク101を介して送信されるプレイリスト・セグメントデータを受信し、メディアデータの再生や記録を行う。受信装置102の具体的な例としては、スマートフォン、携帯電話、PC、テレビ、プロジェクターなどが挙げられるが、後述のハードウェア構成及びモジュール構成を満たすものであれば、これらに限定されない。また、ネットワーク101に接続された受信装置102は一台のみであってもよいし、複数台存在してもよい。
図2は、本発明の実施形態に係る受信装置102の内部構成の一例を示すブロック図である。
図2において、201は中央処理装置(CPU)であり、以下に述べる各部を統括的に制御する。202はRAMであり、CPU201の主メモリ、ワークエリア等として機能する。203はROMであり、CPU201で実行される制御プログラム等を格納している。204はユーザの指示を受け取る操作部であり、ボタンやモードダイヤルなどが含まれる。
205は記録部であり、通信部212によって受信したメディアデータを外部メモリ制御部210を介して記録する。206は各種データの転送経路となるバスである。例えば、通信部212によって受信したデジタルデータはこのバス206を介して所定の処理部に送られる。
207は表示制御部であり、表示部208に表示される映像の表示制御を行う。表示部208は、例えば、液晶ディスプレイが用いられる。表示部208はタッチスクリーン機能を有していてもよく、その場合はタッチスクリーンを用いたユーザ指示を操作部204の入力として扱うことも可能である。
209はデコーダ部であり、受信したメディアデータをMPEG−2 TS方式にて逆多重化し、復号する処理を行う。MPEG−2 TSは、符号化された映像や音声等のメディアデータを多重化し、伝送するためのコンテナ形式であり、本実施形態のセグメントデータとして利用する。外部メモリ制御部210は、PCやその他のメディア(例えば、ハードディスク、メモリーカード、CFカード、SDカード、USBメモリ)に繋ぐためのインターフェースである。
211は通信制御部であり、送信装置100から受信するメディアデータや制御情報の通信制御を行う。メディアデータの受信制御処理の詳細については図3で後述する。212は通信部であり、送信装置100から送信されるプレイリストやセグメントデータの受信、送信装置100に対する制御情報の送信を行う。本実施形態の通信部212は、通信プロトコルとしてHTTPを用いるものとする。213は再生区間制御部であり、送信装置100から送信されたプレイリストからセグメントデータの時間長やURIなどを解析し、受信するセグメントデータを制御する。
続いて、本実施形態の受信装置102によるメディアデータ受信制御の詳細について、図3を用いて説明する。図3は、本発明の実施形態に係る受信装置102の再生区間制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
まず、通信制御部211は、ネットワーク101の無線通信回線の種類、通信速度、往復応答時間、ジッタの少なくとも1つを計測することにより、最大の遅延時間T1を計測する(S301)。最大遅延時間T1は、送信装置100と受信装置102との間で往復の通信に要する時間の最大値である。なお、最大遅延時間T1の計測タイミングは任意であり、一定の時間間隔で定期的に計測してもよいし、ストリーミング開始時に一度だけ計測してもよい。
ここで、S301における最大遅延時間T1の算出方法は、例えば図4に示した無線通信回線の種類(3G/LTE/Wi−Fi)と最大遅延時間とを対応付けたテーブルに基づいて決定することが可能である。本テーブルは、図2に示したROM203に記録されている。
図4に示すように、無線通信回線の種類に応じて予め遅延時間が設定されており、無線通信回線の種類から最大遅延時間を参照することができる。また、S301における最大遅延時間T1の算出方法は、前述した以外にも、送信装置100と受信装置102間における通信の往復応答時間とゆらぎ(ジッタ)の最大値との和を最大遅延時間T1として算出する等の方法が考えられる。
続いて、通信制御部211は、送信装置100に対してプレイリストの取得要求を送信する(S302)。ここでの要求は、HTTP GETメソッドを使用し、プレイリスト要求のURIが予め送信装置100から通知されているものとする。
通信部212は、S302の要求に従い送信装置100から送信されたプレイリストを受信する(S303)。
再生区間制御部213は、S301で計測した最大遅延時間T1が、S303で受信したプレイリストに記載の全セグメントデータの時間長T2以下か否かを判断する(S304)。
ここで、M3U8形式のプレイリストの詳細を説明する。
図5は、M3U8形式のシンプルなプレイリストの一例である。プレイリストにはセグメントデータの再生時間長、所在情報(URI)が記載されている。4行目の”#EXTINF:”タグに続く値(=5219.2)がセグメントデータの秒数を、続く5行目の”http://”で始まる文字列がセグメントデータのURIを示している。
本例では、単一のセグメントデータに関する情報のみが記載されているが、プレイリストに複数のセグメントデータに関する情報が記載される場合もある。この場合には、各セグメントデータの時間長の和を計算することにより、全セグメントデータの時間長T2を求めることが可能である。図5中の#EXTで始まるその他のタグについての説明は省略する。
なお、本実施形態において送信装置100は、セグメントデータを所定の時間間隔毎に定期的に生成している。そのため、送信装置100で生成されるプレイリストには、時間の経過に従って複数のセグメントデータに関する再生区間情報が記載されることになる。
最大遅延時間T1が全セグメントデータの時間長以下と判定した場合(S304のYES)、再生区間制御部213は再生開始までの待ち時間を短くしつつ再生が途切れないようにする最適なセグメントデータを取得するために、S305以降の処理を行う。
まず、再生区間制御部213は、セグメントデータ数nを1で初期化し(S305)、S301で計測した最大遅延時間T1が、S303で受信したプレイリストに記載の最新のセグメントデータn個の時間長T3以下か否かを判断する(S306)。セグメントデータは、生成順にプレイリストに記載されるため、プレイリストの最後に記載されたセグメントデータが最も新しいセグメントデータである。
S306で最大遅延時間T1が最新のセグメントデータn個の時間長T3よりも大きいと判定した場合(S306のNO)、セグメントデータ数nを1つ増やし(S307)、再度S306の判断を行う。S306〜S307を繰り返すことにより、最終的にはセグメントデータの時間長の和が最大遅延時間T1以上となるセグメントデータ数nを算出することができる(S306のYES)。
続いて、再生区間制御部213は、最新のセグメントデータn個のうち、未受信の最も古いセグメントデータの取得要求を送信装置100へ送信する(S308)。なお、S308でのセグメントデータの取得要求も、S302のプレイリスト要求と同様にHTTP GETメソッドを使用し、S303で受信したプレイリストに記載されたセグメントデータのURI情報を参照してリクエストを送信する。
通信部212は、S308の要求に従い送信装置100から送信されたセグメントデータを受信し(S309)、デコーダ部209及び表示部208においてセグメントデータを復号・再生する(S310)。前述したように、セグメントデータは所定の単位時間に分割されたメディアデータである。
再生区間制御部213は、S308で取得要求を送信したセグメントデータがプレイリスト中の最新の(再生順序が最後の)セグメントデータか否かを判断する(S311)。
S311において、セグメントデータが最新のセグメントデータでないと判断された場合には(S311のNO)、未受信のセグメントデータを受信するべくS308へと処理を戻す。
S305〜S311の処理により、再生区間情報に対応する複数のメディアデータのうち、再生順序が最後のメディアデータからの再生区間長の和が、前述した最大遅延時間を超える範囲で最も少数のメディアデータの取得要求を行うことができる。これにより、本発明の実施形態に係る受信装置102は、再生開始までの待ち時間を短くしつつ再生が途切れないようにする最適なセグメントデータを再生することが可能になる。
S311において、セグメントデータが最新のセグメントデータであると判定された場合(S311のYES)、再生区間制御部213はストリーミングを終了するか否かを判断する(S312)。ここでの判断は、ユーザのストリーミング終了指示を操作部204が受信したかを判断することにより可能である。
S312でストリーミングを終了しないと判断した場合には、S302へと処理を戻し、後続のメディアデータ受信処理を継続する。なお、処理を継続する場合には、セグメントデータの時間長から送信装置100における次のプレイリスト生成タイミングを推測してプレイリスト要求を送信することにより、無駄なプレイリスト要求や応答を削減することが可能である。
S304へと説明を戻し、最大遅延時間T1が全セグメントデータの時間長よりも大きいと判断された場合には(S304のNO)、再生区間制御部213はプレイリストに記載の全てのセグメントデータの取得要求を送信する(S313)。
続いて、通信部212は、S313の要求に従い送信装置100から送信されたセグメントデータを受信する(S314)。また、RAM202はS314で受信したセグメントデータをバッファリングする(S315)。
最後に、再生区間制御部213は、最大遅延時間T1から全セグメントデータの時間長T2を引いた時間を新たにT1として設定し(S316)、S302へと処理を戻す。
S313〜S316の処理により、最大遅延時間T1に満たないセグメントデータをバッファリングし、後続のセグメントデータを受信してバッファが満たされるまで復号・再生を行わないため、再生の途切れを防止することが可能になる。
次に、本実施形態の送信装置100と受信装置102の送受信データの関係について、図6を用いて説明する。図6は、本発明の実施形態に係る送信装置100と受信装置102の送受信データの関係を時間経過と共に示す図である。
601、602は各々、送信装置100においてセグメントデータ5及びセグメントデータ6が生成されることを示している。本実施形態では、セグメントデータの生成タイミングは所定の間隔(1秒)で一定であるものとする。なお、601以前及び602以降にもセグメントデータは生成されているが、図6ではこれらのセグメントデータの生成タイミングは図示しない。セグメントデータ生成の開始と停止は、ユーザが任意に制御することが可能である。
603で示すように、受信装置102はストリーミング受信開始時に、ネットワーク101の通信回線の種類がWi−Fiであることを検出する。したがって、図4に示した通信回線の種類と最大遅延時間とを対応付けたテーブルから、受信装置102がストリーミングに要する最大の遅延時間は3秒であると決定することができる。
続いて、受信装置102は、プレイリストとセグメントデータとをネットワーク101を介して連続して受信することによりメディアデータのストリーミングを行う。
604は、受信装置102が最初に送受信するプレイリストの要求と応答である。610は、604のプレイリスト応答により受信したプレイリストであり、セグメントデータ1からセグメントデータ5に関する再生区間情報が記載されている。
プレイリスト610中、”EXTINF:1,”は全てのセグメントデータの再生時間長が1秒であることを示しており、”http://”で始まる行が各セグメントデータのURIを示している。
受信装置102は、プレイリスト610の内容と計測した最大の遅延時間(3秒)とに従って、最新のセグメントデータ5から3秒分のセグメントデータ(=セグメントデータ3〜セグメントデータ5)を送信装置100へ順次要求する。そして、受信・再生する(605〜607)。最大遅延時間の3秒を超えるセグメントデータ1とセグメントデータ2の送受信や復号、再生を行わないため、通信帯域の節約や処理負荷軽減、再生映像のリアルタイム性確保が可能になる。
受信装置102は、セグメントデータ3〜セグメントデータ5の受信を終えると、ストリーミングを継続するために再度プレイリストの要求と応答を送受信する(608)。611は、608のプレイリスト応答により受信したプレイリストであり、送信装置100で新たに生成されたセグメントデータ6(602)に関する再生区間情報(11行目、12行目)が追記されている。
受信装置102は、プレイリスト611に記載されたセグメントデータのうち未受信のセグメントデータ6を送信装置100へ要求、受信し(609)、セグメントデータ5に続いて再生することで、途切れること無くスムーズな再生が可能となる。
以上のように、本実施形態の通信装置の再生区間制御処理の結果、ネットワークの種類や通信状況に応じた最大遅延時間に従って最適なメディアデータを受信する。これにより、受信装置102の再生開始までの待ち時間を短くしつつ再生が途切れないように、リアルタイム性と安定性を最適化することが可能になる。
前述の実施形態では、映像の符号化・復号化方式としてMPEG−2を用いたが、MPEG−2に限らずMPEG−4 AVC/H.264やVC−1など他の映像符号化・復号化方式を用いることが可能である。また、前述の実施形態では、符号化された映像のコンテナ形式としてMPEG−2TSを用いたが、MPEG−2TSに限らずMP4形式やMOV形式などストリーミングに適した他のコンテナ形式を用いることも可能である。
また、前述の実施形態では、プレイリストのフォーマットとしてM3U8形式を用いたが、M3U8形式に限らずM3U形式やWPL形式など他のプレイリストフォーマットを用いることも可能である。
また、前述の実施形態では、データ転送プロトコルとしてHTTPを用いたが、HTTPに限らずHTTPSやTCP、UDPなどOSI参照モデルの同一レイヤーの他のプロトコルまたは別レイヤーの他のプロトコルを用いる事が可能である。
(その他の実施形態)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(コンピュータプログラム)を、ネットワーク又は各種のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
211 通信制御部
212 通信部
213 再生区間制御部

Claims (20)

  1. 受信装置であって、
    メディアデータの異なる複数の時間区間対応する複数の部分データ特定するプレイリストを取得する取得手段と、
    前記取得手段により取得されるプレイリストから特定される複数の部分データのうち、最も後の時間区間に対応する部分データを含む1以上の部分データであって合計の時間長が送信装置と前記受信装置との間の通信の種別及び通信状況の少なくとも何れかに応じた所定の時間長以上である1以上の部分データを、前記送信装置に要求する対象の部分データとして決定する決定手段と、
    前記決定手段による決定に応じた部分データを前記送信装置に要求する要求手段とを有することを特徴とする受信装置。
  2. 前記所定の時間長は、前記送信装置と前記受信装置との間での通信に要する時間に応じた時間長であることを特徴とする請求項に記載の受信装置。
  3. 前記決定手段は、前記最も後の時間区間に対応する部分データを含み且つ合計の時間長が前記所定の時間長以上となる最小数の連続する部分データを、前記要求する対象の部分データとして決定することを特徴とする請求項1又は2に記載の受信装置。
  4. 前記要求手段は、前記決定手段により決定された前記要求する対象の部分データのうち未受信の部分データを前記送信装置に要求すことを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載の受信装置。
  5. 前記要求手段は、前記決定手段により決定された前記要求する対象の部分データが複数である場合に、より前の時間区間に対応する部分データから順に要求することを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載の受信装置。
  6. 前記取得手段は、前記決定手段により決定された前記要求する対象の部分データに含まれる前記最も後の時間区間に対応する部分データ前記要求手段により要求された後に、前記メディアデータに関する新たなプレイリストを取得することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の受信装置。
  7. 前記取得手段は、前記送信装置により前記新たなプレイリストが生成されるタイミングを前記部分データの時間長に基づいて推測した結果に応じて、前記新たなプレイリストを前記送信装置に要求して取得することを特徴とする請求項に記載の受信装置。
  8. 前記取得手段による取得対象となるプレイリストには、前記メディアデータの新たな時間区間に対応する部分データを特定する情報が時間の経過に伴って追加されることを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載の受信装置。
  9. 前記取得手段は、前記レイリストを前記送信装置から取得することを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載の受信装置。
  10. 前記送信装置と前記受信装置との間の通信状況は、前記送信装置と前記受信装置との間の通信における通信速度、通信に要する時間、及び当該時間に関するジッタの少なくとも何れかを含むことを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載の受信装置。
  11. 前記送信装置と前記受信装置との間の通信種別には、3G、LTE、及びWi−Fiの少なくとも何れかが含まれることを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の受信装置。
  12. 前記要求手段による要求に応じて前記送信装置から送信される部分データを受信する受信手段と、
    前記受信手段により受信された部分データに対応する時間区間の合計の時間長が前記所定の時間長以上である場合に、前記受信手段により受信された部分データを再生する再生手段とを有することを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の受信装置。
  13. 前記決定手段は、前記取得手段により取得されたプレイリストから特定される分データに対応する時間区間の合計の時間長が前記所定の時間長未満である場合に、前記特定される部分データを前記要求する対象の部分データとして決定し、
    前記取得手段は、前記合計の時間長が前記所定の時間長未満である場合に、前記再生手段による再生が行われる前に、前記メディアデータに関する新たなプレイリストを取得することを特徴とする請求項12に記載の受信装置。
  14. 前記取得手段により取得されるプレイリストから複数の部分データが特定される場合に、前記複数の部分データは互いに等しい時間長を有する時間区間に対応することを特徴とする請求項1乃至13の何れか1項に記載の受信装置。
  15. 前記取得手段により取得されるプレイリストは、分データの再生順序、所在情報、及び再生時間を特定する情報を含むことを特徴とする請求項1乃至14の何れか1項に記載の受信装置。
  16. 前記メディアデータは、映像データまたは音声データの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1乃至15の何れか1項に記載の受信装置。
  17. 受信装置の制御方法であって、
    メディアデータの異なる複数の時間区間対応する複数の部分データ特定するプレイリストを取得する取得工程と、
    前記取得工程において取得されるプレイリストから特定される複数の部分データのうち、最も後の時間区間に対応する部分データを含む1以上の部分データであって合計の時間長が送信装置と前記受信装置との間の通信の種別及び通信状況の少なくとも何れかに応じた所定の時間長以上である1以上の部分データを、前記送信装置に要求する対象の部分データとして決定する決定工程と、
    前記決定工程における決定に応じた部分データを前記送信装置に要求する要求工程とを有することを特徴とする制御方法。
  18. 前記所定の時間長は、前記送信装置と前記受信装置との間での通信に要する時間に応じた時間長であることを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
  19. 前記決定工程においては、前記最も後の時間区間に対応する部分データを含み且つ合計の時間長が前記所定の時間長以上となる最小数の連続する部分データが、前記要求する対象の部分データとして決定されることを特徴とする請求項17又は18に記載の制御方法。
  20. コンピュータを請求項1乃至16の何れか1項に記載の受信装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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