JP7178998B2 - 配信性能を改善するためのリソースセグメント化 - Google Patents
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Description
ライブおよびビデオオンデマンドに適応するビットレートストリーミングのための現行の手法は、主として、ハイパーテキスト転送プロトコル(HTTP)に依拠する(例えば、[HTTP]を参照されたい)。これらの手法において、クライアント(User Agent(ユーザエージェント)またはUAとしても参照される)は、各々がメディアサンプル(すなわち、オーディオサンプルおよび/またはビデオサンプル)を包含する複数のメディアセグメントを抽出するために、HTTPを使用することができる。これらのメディアセグメントは、クライアントがメディアセグメントをパースし、メディアサンプルを復号し、最終的にはメディアをクライアントのユーザに向けて再生することを可能にする、一定のフォーマット(例えば、ISOBMFF)に従う。すなわち、メディアセグメントを抽出した後、クライアントは、メディアセグメントのコンテンツをパースし、ユーザ向けにレンダリングすることが可能である。
ISOBMFFは、柔軟なメディアコンテナファイルフォーマットである。ISOBMFFは、ボックスと呼ばれる構造から構成される。ボックスは、識別子および長さフィールドを含むことができ、ボックスが何を包含しているかを規定するメタデータを含むことができる。ボックスは、他のタイプの1つまたは複数のボックスを包含することができる。一定のタイプのメディアまたは使用事例のためのもののような、特定のフォーマットは、汎用のISOBMFF構造に追加の制約を課す(例えば、メディアファイルに対する要件を規定する、ファイルが包含しなければならないボックスのタイプを指定する)場合がある。DASHは、Initialization Segment(初期化セグメント)およびMedia Segment(メディアセグメント)のような、ISOBMFFファイルフォーマットを使用して、いくつかのタイプのセグメントを規定する。Initialization Segmentは、Media Segmentを復号するのに必要な情報を包含することができる。ただし、Media Segmentのみがメディアサンプルを包含する。各Media Segmentは、moofボックスおよびmdatボックスを包含する。
HTTPの帯域外(OOB)コンテンツ符号化メカニズムに関して、進行中の研究が存在する(例えば、[OOB]を参照されたい)。このOOBメカニズムは、サーバが、HTTPレスポンスボディのサービングを別の信頼ドメインにリダイレクトすることを可能にする。このメカニズムは例えば、すべての個々のHTTP要求がトランスポート層セキュリティ(TLS)接続の文脈において行われるときに、同一オリジンポリシに違反することなく、良好なプライバシ特性を有し、より柔軟なコンテンツ配布を可能にする、コンテンツ配布ネットワーク(CDN)ノード、エッジサーバまたはサードパーティキャッシュ/プロキシへのセキュアなリダイレクトのために使用することができる。
HTTPの文脈において、要求を受けているリソース(例えば、要求を受けているメディアセグメント)のボディのインテグリティを保護および検証するためのいくつかの異なるメカニズムが開発されている。1つの提案は、レスポンスボディのシグネチャである(例えば、[CONTENTSIG]参照)。別の手法は、コンテンツ符号化としてのメッセージ本文の機密性およびインテグリティ検証を可能にする、高度暗号化標準(AES:Advanced Encryption Standard)ガロアカウンタモード(GCM)、すなわちAES GCMの適用である(例えば、[aesgcm]参照)。別の提案は、固定サイズレコードを使用したインテグリティ検証を提供するマークルインテグリティコンテンツ符号化(Merkle Integrity Content Encoding)、すなわちMICEである(例えば、[MICE]参照)。MICEによって、各レコードを、到来するときに検証することができ、以前のレコードが検証されていること、または、検証を実施するエンティティにとってそのレコードに対する正当なハッシュが分かっていることを所与として、受信手段側での漸進的な検証が可能になる。
[0014] [CONTENTSIG] Thomson, M., "Content-Signature Header Field for HTTP", draft-thomson-http-content-signature-00 (work in progress), July 2015.
[0015] [MICE] Thomson, M., “Merkle Integrity Content Encoding”, draft-thomson-http-mice-01 (work in progress), June 2016.
[0016] [OOB] J. Reschke, and S. Loreto, “‘Out-Of-Band’ Content Coding for HTTP”, draft-reschke-http-oob-encoding-08 (work in progress), September 2016.
[0017] [RFC6454], A. Barth, “The Web Origin Concept”, RFC 6454, December 2011.
[0018] [HLS] R. Pantos, and W. May, “HTTP Live Streaming”, draft-pantos-http-live-streaming-20 (work in progress), September 2016.
[0019] [DASH] “Information technology -- Dynamic adaptive streaming over HTTP (DASH) -- Part 1: Media presentation description and segment formats”, ISO/IEC 23009-1:2014, May 2014.
[0020] [HTTP] R. Fielding, J. Reschke, “Hypertext Transfer Protocol (HTTP/1.1): Message Syntax and Routing”, IETF RFC 7230, June 2014.
[0021] [ISOBMFF] “Information technology - Coding of audio-visual objects - Part 12: ISO base media file format”, ISO/IEC 14496-12, July 2012.
[0022] [aesgcm] M. Thomson, “Encrypted Content-Encoding for HTTP”, IETF draft-ietf-httpbis-encryption-encoding-03 (work in progress), October 2016.
[0023] [alt-services] M. Nottingham, et al, “HTTP Alternative Services”, IETF RFC 7838, April 2016.
[0024] [S4-141201] 3GPP TSG-SA4 #81, “MI-EMO: Guidelines for out of order sending of movie fragments”, http://www.3gpp.org/ftp/tsg_sa/wg4_codec/TSGS4_81/Docs/S4-141201.zip, August 2014.
ライブストリーミングを配信するための1つの一般的な方法は、ISOベースメディアファイルフォーマット(ISO BMFF)を用いるDASHを使用することである。ISO BMFFメディアセグメントフォーマットは、moofボックス(すなわち、対応するmdatボックス内に含まれるメディアサンプルのメタデータ(例えば、長さおよび位置)を包含するボックス)がmdatボックスに先行することを指定する。この要件は、符号化手段が対応するメディアサンプルの符号化を完了する前に、符号化手段がmoof全体を生成することを防止する。それゆえ、この要件によって遅延が導入される。遅延は、Tsource_to_playback(符号化手段がメディアセグメントのメディアサンプルの生成を開始するときから、クライアントが再生を開始することができるときまでの遅延)として測定することができる。この遅延は、メディアセグメントがどれだけ早く観賞のために利用可能になるかに影響を与えるため、ユーザにとって重要である。Tsource_to_playbackはさらに、Tsource_to_reception(符号化手段がメディアセグメントの符号化を開始するときから、符号化手段がメディアセグメントを受信エンティティに提供することができるときまでの遅延)とTreception_to_playback(受信エンティティが最初にメディアセグメントの受信を開始するときから、再生を開始することができるときまでの遅延)との合計として測定することができる。それゆえ、メディアサンプルの長さおよび位置が、データ部分よりも前にファイルフォーマット内に書き込まれる必要があることによって(例えば、すべてのメディアサンプルが生成されるまで、moofは完了され得ない)、Tsource_to_receptionが増大するため、Tsource_to_playbackが増大する。この遅延は、メディアセグメントの長さ(典型的には約2~10秒)とともに増大する。
本出願は、リソース(例えば、メディアセグメントのようなメディアリソース、または、通常、HTTPのような汎用のファイル転送プロトコルを使用してフェッチまたはプッシュされるリソースのような他のリソース)を複数のフラグメントにセグメント化するための柔軟な手法を記載する。そのような手法を利用することによって、クライアント側でリソースを利用することができるようになるまでの遅延が低減される。ライブDASHストリーミングによって使用されるもののような、ビデオストリーミングのISOBMFFメディアセグメントに特異的な、柔軟なセグメント化手法を適用する一定の実施形態が提供される。これらの実施形態は、記載されている柔軟なセグメント化を使用することによって、クライアント側での再生を開始することができるようになるまでにサーバ側で利用可能になるメディアサンプル間の遅延(すなわち、Tsource_to_playback)を大幅に低減することができる。1つの実施形態において、この低減は、リソースの部分が抽出される順序を変化させることが可能であるとともに(例えば、抽出順序は論理的順序とは異なる場合がある)、取り込まれているメディアサンプルによって作成されるときにリソースの部分の漸進的フェッチまたはプッシュを可能にすることができる、本明細書において提案されているファイルセグメント化メカニズムを使用することによって達成される。提案されているリソースセグメント化メカニズムはまた、受信手段(クライアント側)が既知のソリューションが有効化するよりも早い段階においてリソースフラグメントを利用することを可能にするためのメタデータをも提供する。
柔軟なセグメント化メカニズムは、いくつかの方法で配信を改善するために使用することができる。例えば、受信クライアントによってリソースの関連するフラグメントを消費することができるようになるまでの遅延を低減することができる。別の例は、この手法が、受信クライアントの近くのエッジサーバまたはキャッシュの使用を十分にサポートし、そのようなエッジサーバまたはキャッシュ内でリソースフラグメントが利用可能になることを可能にし、ユーザが、より近いまたは他の様態で最適なプロバイダから任意のフラグメントを取得することを可能にし、一方で、他のフラグメントを、それらのフラグメントが利用可能である他のインスタンスから抽出することができることである。この結果として、配信性能が改善される。また別の例は、リソースフラグメント記憶において冗長性を提供し、これをユーザに指示することである。また別の利点は、場合によっては異なるソースから複数のフラグメントを同時に抽出または受信することが可能であることであり、この結果として、配信性能を改善し、符号化過程をより高速にすることができる。
セグメント化マップは、機密性およびインテグリティメカニズムが採用されるか否かにかかわらず、利点を提供する。しかしながら、そのようなメカニズムが採用される場合、セグメント化マップは、現行の技術水準にまさる追加の利点を提供する。
個々のリソースフラグメントに汎用の位置指定子を利用することによって、特定のリソースフラグメントを任意のロケーションから抽出することが可能であり得る。すなわち、1つのフラグメントの抽出点が、別のフラグメントの抽出点に依存しないことが可能である。したがって、異なるフラグメントを異なる信頼ドメイン(例えば、場合によっては異なるドメイン名システム(DNS)名を有する異なるホスト)から抽出することができる。リソースセグメントはまた、リソースフラグメントのメインドメインが、そのドメインの順番において、フラグメントのコンテンツを抽出することができる1つまたは複数の二次リソースを指すことを可能にする、OOBコンテンツ符号化を使用して提供することもできる。
上述した特性のほとんどまたはすべてを満たすセグメント化マップの多くの異なる形態およびフォーマットが存在する。HTTP1.1とともに使用することができるセグメント化マップの1つの可能性のある実施形態を、下記に提供する。
GET /xyz/seg-2-14.mp4 HTTP/1.1
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本出願において記載されているセグメント化ソリューションの実施形態は、メディア配信サーバにおけるコンテンツ取り込み開始から、クライアントにおいて再生が開始されるまでの遅延(Tsource_to_playback)を低減するために使用することができる。最初に、符号化手段が、ストリーミング配信に適したフォーマット(例えば、H.264)において、符号化メディアコンテンツを、個々のフレームレベル、または、ピクチャ群(GOP)毎など、何らかのより粗いレベルのいずれかにおいて生成する。ここから、符号化メディアを、HTTPのようなパケットベースのプロトコルを介して配信するためのフォーマットにするために(例えば、符号化メディアはmp4またはISOBMFFフォーマットにされる)、符号化メディアがパケット化されるか、または、パケタイザもしくはファイルフォーマット構築手段に通される。
ここで、比較例が提供される。サーバ(サーバ104など)が、2つのクライアントにサーブしており、第1のクライアントは、本開示の実施形態に従ってセグメント化マップを受信および処理することが可能なクライアント(クライアント102など)(「スマートクライアント」と呼ばれる)であり、第2のクライアントは、本開示の実施形態に従ってセグメント化マップを受信および処理することが可能でない従来のクライアント(「ダムクライアント(dumb client)」または「従来のクライアント」と呼ばれる)である。
Claims (22)
- 動的に生成されるメディアストリームをクライアント(102)に配信するための方法であって、前記メディアストリームは、第1のメディアセグメントおよび第2のメディアセグメントを含む複数のメディアセグメントを含み、前記方法は、
前記クライアント(102)にマニフェストファイルを送信するための指示を受信することであって、前記マニフェストファイルは、前記メディアセグメントを記述する情報を含む、指示を受信することと、
前記クライアント(102)に前記マニフェストファイルを送信するための前記指示の受信に応答して、前記クライアント(102)に、前記マニフェストファイルを送信することと、
前記クライアント(102)に前記マニフェストファイルを送信した後に、前記クライアント(102)に前記第1のメディアセグメントを送信するための指示を受信することと、
前記クライアント(102)に前記第1のメディアセグメントを送信するための前記指示に応答して、前記クライアント(102)に、前記第1のメディアセグメントのセグメント化マップを送信することと
を含み、
前記第1のメディアセグメントは、第1のフラグメントおよび第2のフラグメントを含むフラグメントの順序付けされたセットを含み、
前記セグメント化マップは、サーバ(104)から前記第1のフラグメントにアクセスするのに使用するための第1のフラグメント識別子を含む第1のフラグメントメタデータと、サーバ(104)から前記第2のフラグメントにアクセスするのに使用するための第2のフラグメント識別子を含む第2のフラグメントメタデータと、前記第1のフラグメントが前記第2のフラグメントの前に順序付けされていることを指示する情報を含む、前記フラグメントのセット内の前記フラグメントの順序付けを識別する順序付け情報とを含み、
前記第1のフラグメントメタデータは、前記サーバ(104)から配信されるべき前記第1のフラグメントの利用可能性が前記セットの1つもしくは複数の他のフラグメントに依存することを指示する、前記第1のフラグメントの第1の依存性情報をさらに含む、
方法。 - 前記クライアント(102)に前記第1のフラグメントを送信するための指示を受信することと、
前記クライアント(102)に前記第1のフラグメントを送信するための前記指示を受信することに応答して、前記クライアント(102)に、前記第1のフラグメントを送信することと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記クライアント(102)に前記マニフェストファイルを送信するための前記指示、前記クライアント(102)に前記第1のメディアセグメントを送信するための前記指示、および、前記クライアント(102)に前記第1のフラグメントを送信するための前記指示のうちの1つまたは複数は、クライアント(102)入力なしに前記サーバ(104)によって生成される、請求項2に記載の方法。
- 前記クライアント(102)に前記第1のメディアセグメントを送信するための前記指示は、前記クライアント(102)によって伝送される要求であり、
前記要求は、前記第1のメディアセグメントを識別するための情報を含み、
前記要求は、前記クライアント(102)がセグメント化モードをサポートしていることを指示する指標をさらに含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記メディアセグメントを配信するために前記セグメント化モードを使用することを決定することをさらに含み、前記決定は、前記指標に少なくとも部分的に基づく、請求項4に記載の方法。
- 前記第1のメディアセグメントを配信するために前記セグメント化モードを使用することを決定することは、少なくとも部分的に、前記第1のメディアセグメントが完全に生成されたか否かにさらに基づく、請求項5に記載の方法。
- 前記マニフェストファイルのコンテンツは、前記クライアント(102)が前記セグメント化モードをサポートしているという指標に基づき、
前記指標に基づく前記マニフェストファイルの前記コンテンツは、前記複数のメディアセグメントに対してリソースが利用可能な時間に関するヒントを含む、請求項4から6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第1のフラグメントメタデータは、
前記第1のフラグメントの長さ、前記メディアセグメント内の前記第1のフラグメントの開始位置、および前記メディアセグメント内の前記第1のフラグメントの終端位置のうちの1つもしくは複数を含む第1の位置情報、ならびに
前記第1のフラグメントのインテグリティの検証に使用するための第1のフラグメントレベルセキュリティ情報
のうちの1つまたは複数をさらに含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。 - 前記メディアストリームを動的に生成するソースから前記第1のメディアセグメントの一部を受信することであって、前記第1のメディアセグメントの前記一部は、メディアサンプルおよびメディアアプリケーションデータユニットのうちの少なくとも一方に対応する、前記第1のメディアセグメントの一部を受信することと、
フォーマットに従って前記第1のメディアセグメントの前記一部をパケット化することと
をさらに含み、
前記フォーマットは、ISOベースメディアファイルフォーマットである、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第1のフラグメントは、メディアサンプルを含み、
前記第2のフラグメントは、前記メディアサンプルと関連付けられるメタデータを含む、請求項9に記載の方法。 - サーバ(104)であって、
メモリを備えるデータ記憶システム(1312)と、
プロセッサ(1355)を備えるデータ処理システム(1302)と
を備え、
前記サーバ(104)は、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法を実施するように設定されている、サーバ(104)。 - クライアント(102)によって実施される、動的に生成されるメディアストリームを受信するための方法であって、前記メディアストリームは、第1のメディアセグメントおよび第2のメディアセグメントを含む複数のメディアセグメントを含み、前記方法は、
マニフェストファイルを受信することであって、前記マニフェストファイルは、前記クライアント(102)が、前記メディアセグメントを求める要求を生成することを可能にするための情報を含む、マニフェストファイルを受信することと、
受信された前記マニフェストファイルを処理することと、
前記マニフェストファイルを処理した後、前記第1のメディアセグメントのセグメント化マップを受信することであって、前記第1のメディアセグメントは、第1のフラグメントおよび第2のフラグメントを含むフラグメントの順序付けされたセットを含み、前記セグメント化マップは、第1のサーバ(104)から前記第1のフラグメントにアクセスするのに使用するための第1のフラグメント識別子を含む第1のフラグメントメタデータと、サーバ(104)から前記第2のフラグメントにアクセスするのに使用するための第2のフラグメント識別子を含む第2のフラグメントメタデータと、前記第1のフラグメントが前記第2のフラグメントの前に順序付けされていることを指示する情報を含む、前記フラグメントのセット内の前記フラグメントの順序付けを識別する順序付け情報とを含む、前記第1のメディアセグメントのセグメント化マップを受信することと、
前記第1のフラグメントを受信することと
を含み、
前記第1のフラグメントメタデータは、前記サーバ(104)から配信されるべき前記第1のフラグメントの利用可能性が前記セットの1つもしくは複数の他のフラグメントに依存することを指示する、前記第1のフラグメントの第1の依存性情報をさらに含む、
方法。 - 前記マニフェストファイルを受信する前に、マニフェストファイルを求める要求を送信することと、
前記マニフェストファイルを処理した後で、かつ、前記セグメント化マップを受信する前に、前記第1のメディアセグメントを識別する要求を送信することと
をさらに含む、請求項12に記載の方法。 - 前記第1のメディアセグメントを識別する前記要求は、前記クライアント(102)がセグメント化モードをサポートしていることを指示する指標を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記クライアント(102)のアプリケーション層が、前記フラグメントのアイデンティティ、前記マニフェストファイル内の前記フラグメントに与えられるオフセット、またはフラグメントのシーケンスを含む、前記セグメント化マップ内の前記情報に基づいて、前記第1のメディアセグメントを組み立てる、請求項14に記載の方法。
- 前記第1のフラグメントを検証することと、
前記第1のメディアセグメントを検証することと、
前記第1のフラグメントを復号し、再生することであって、前記第1のフラグメントを前記復号し、再生することは、前記第1のフラグメントを検証した後で、かつ、前記第1のメディアセグメントを検証する前に行われる、前記第1のフラグメントを復号し、再生することと
をさらに含む、請求項12から15のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第1のフラグメントを再生することをさらに含み、前記第1のフラグメントを再生することは、前記メディアセグメントの他のフラグメントを受信する前に行われる、請求項12から16のいずれか一項に記載の方法。
- クライアント(102)であって、
メモリを備えるデータ記憶システム(1312)と、
プロセッサ(1355)を備えるデータ処理システム(1302)と
を備え、
前記クライアント(102)は、請求項12から17のいずれか一項に記載の方法を実施するように設定されている、クライアント(102)。 - データ処理システム(1302)によって実行されると、前記データ処理システム(1302)に、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法を実施させる命令(1344)を含む、コンピュータプログラム(1343)。
- データ処理システム(1302)によって実行されると、前記データ処理システム(1302)に、請求項12から17のいずれか一項に記載の方法を実施させる命令(1344)を含む、コンピュータプログラム(1343)。
- 請求項19に記載のコンピュータプログラム(1343)を備える非一時的コンピュータ可読媒体(1342)。
- 請求項20に記載のコンピュータプログラム(1343)を備える非一時的コンピュータ可読媒体(1342)。
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