KR20220082942A - 하이퍼텍스트 전송 프로토콜을 사용한 마트로스카 컨테이너 파일들에 저장된 미디어의 적응적 비트레이트 스트리밍 - Google Patents

하이퍼텍스트 전송 프로토콜을 사용한 마트로스카 컨테이너 파일들에 저장된 미디어의 적응적 비트레이트 스트리밍 Download PDF

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KR20220082942A
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Abstract

하이터텍스트 전송 프로토콜(HTTP)을 이용한 마트로스카 컨테이너 파일들에 저장된 미디어의 적응적 비트레이트 스트리밍을 위한 시스템들 및 방법들이 개시된다. 일 실시예에서, 프로세서는 원격 서버로부터 파일들의 부분들을 요청하며 EBML 컨테이너 파일들을 식별하고 상기 EBML 컨테이너 파일들 내에 포함된 대안 스트림들의 최대 비트레이트를 기술하는 최상위 레벨 인덱스 데이터를 검색한다. 상기 최상위 레벨 인덱스 데이터는 상기 EBML 컨테이너 파일들을 식별하는 정보를 획득하고, 상기 EBML 컨테이너 파일 내에 포함된 스트림의 인코딩 파라미터들을 특정하는 적어도 하나의 요소를 포함하는 EBML 컨테이너 파일들 중 적어도 하나의 부분을 요청하고, 인코딩된 비디오의 부분들을 포함하는 요소들을 포함하는 제 1 EBML 컨테이너 파일의 부분들을 요청하기 위해 파싱되며, 여기에서 선택은 측정된 스트리밍 상태들 및 상기 최상위 레벨 데이터 내에 포함된 대안 스트림의 비트레이트의 기술에 기초한다.

Description

하이퍼텍스트 전송 프로토콜을 사용한 마트로스카 컨테이너 파일들에 저장된 미디어의 적응적 비트레이트 스트리밍{ADAPTIVE BITRATE STREAMING OF MEDIA STORED IN MATROSKA CONTAINER FILES USING HYPERTEXT TRANSFER PROTOCOL}
본 발명은 일반적으로 적응적 스트리밍에 관한 것으로 보다 구체적으로는 하이퍼텍스트 전송 프로토콜을 사용한 마트로스카 컨테이너 파일들 내에 포함된 인코딩된 미디어의 적응적 비트레이트 스트리밍에 관한 것이다.
상기 용어, 스트리밍 미디어는 재생 디바이스 상에서의 미디어의 재생을 설명하며, 여기에서 상기 미디어는 서버상에 저장되고 재생 동안 네트워크를 통해 계속해서 상기 재생 디바이스로 전송된다. 통상적으로, 상기 재생 디바이스는 미디어의 다음 부분의 수신 이전에 버퍼링된 미디어의 모두의 재생을 완료한 재생 디바이스로 인한 재생의 중단을 방지하기 위해 재생 동안 임의의 주어진 시간에서 버퍼에 충분한 양의 미디어를 저장한다. 적응적 비트 레이트 스트리밍 또는 적응적 스트리밍은 현재 스트리밍 상태들(예로서, 사용자의 네트워크 대역폭 및 CPU 용량)을 실시간으로 검출하는 것 및 그에 따라 스트리밍된 미디어의 품질을 조정하는 것을 수반한다. 통상적으로, 상기 소스 미디어는 다중 비트 레이트들로 인코딩되며 상기 재생 디바이스 또는 클라이언트는 이용가능한 리소스들에 의존하여 상이한 인코딩들을 스트리밍하는 것 사이에서 스위칭한다.
적응적 스트리밍 해결책들은 통상적으로, 서버 및 재생 디바이스 사이에서 미디어를 스트리밍하기 위해, RFC 2616으로서 인터넷 엔지니어링 태스크 포스(Internet Engineering Task Force) 및 월드 와이드 웹 컨소시엄(World Wide Web Consortium)에 의해 공개된 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(Hypertext Trasnfer Protocol; HTTP), 또는 RFC 2326으로서 인터넷 엔지니어링 태스크 포스에 의해 공개된, 실시간 스트리밍 프로토콜(Real Time Streaming Protocol; RTSP)을 이용한다. HTTP는 재생 디바이스가 파일 내에서 바이트 범위를 요청할 수 있게 하는 무상태(stateless) 프로토콜이다. HTTP는 무상태로서 설명되는데, 이는 재생 디바이스로부터 수신된 요청에 응답하기 위해 서버가 정보를 요청하는 재생 디바이스의 상태에 관한 정보 또는 재생 디바이스에 의해 요청된 바이트 범위들을 기록하도록 요구되지 않기 때문이다. RTSP는 스트리밍 미디어 서버들을 제어하기 위해 사용된 네트워크 제어 프로토콜이다. 재생 디바이스는 미디어 파일들의 재생을 제어하기 위해 미디어를 스트리밍하는 서버에 "플레이" 및 일시정지"와 같은, 제어 명령들을 발행한다. RTSP가 이용될 때, 미디어 서버는 각각의 클라이언트 디바이스의 상태를 기록하며 클라이언트 디바이스들로부터 수신된 지시들 및 클라이언트의 상태에 기초하여 스트리밍할 미디어를 결정한다.
적응적 스트리밍 시스템들에서, 소스 미디어는 통상적으로 실제 비디오 및 오디오 데이터를 포함하는 다수의 대안 스트림들을 나타내는 최상위 레벨 인덱스 파일로서 미디어 서버상에 저장된다. 각각의 스트림은 통상적으로 하나 이상의 컨테이너 파일들에 저장된다. 상이한 적응적 스트리밍 해결책들은 통상적으로 상이한 인덱스 및 미디어 컨테이너들을 이용한다. 월드 와이드 웹 컨소시엄에 의해 개발된 동기화된 멀티미디어 통합 언어(Synchronized Multimedia Integration Language; SMIL)는 워싱턴, 레드몬드의 마이크로소프트 코포레이션에 의해 개발된 IIS 스무스 스트리밍(IIS Smooth Streaming), 및 캘리포니아, 산 호세의 어도비 시스템즈 인코포레이티드에 의해 개발된 플래시 다이나믹 스트리밍(Flash Dynamic Streaming)을 포함한 여러 개의 적응적 스트리밍 해결책들에서 인덱스들을 생성하기 위해 이용된다. 캘리포니아, 쿠퍼티노의 애플 컴퓨터 인코포레이티드에 의해 개발된 HTTP 적응적 비트레이트 스트리밍은 확장된 M3U 플레이리스트 파일(.M3U8)을 사용하여 인덱스 파일들을 구현하며, 이것은 통상적으로 미디어 컨테이너 파일을 식별하는 URI들의 리스트를 포함한 텍스트 파일이다. 가장 보편적으로 사용된 미디어 컨테이너 포맷들은 MPEG-4 파트 14에 특정된 MP4 컨테이너 포맷(즉, ISO/IEC 14496-14) 및 MPEG-2 파트 1에 특정된 MPEG 수송 스트림(TS) 컨테이너(즉, ISO/IEC 표준 13818-1)이다. 상기 MP4 컨테이너 포맷은 IIS 스무스 스트리밍 및 플래시 다이나믹 스트리밍에 이용된다. 상기 TS 컨테이너는 HTTP 적응적 비트레이트 스트리밍에 사용된다.
상기 마트로스카 컨테이너는 프랑스, 오손느의 마트로스카 비영리 조직에 의해 개방 표준 프로젝트로서 개발된 미디어 컨테이너이다. 상기 마트로스카 컨테이너는 확장가능한 이진 메타 언어(Extensible Binary Meta Languate; EBML)에 기초하며, 이것은 확장가능한 마크업 언어(XML)의 이진 파생물이다. 마트로스카 컨테이너의 디코딩은 많은 소비자 가전(CE) 디바이스들에 의해 지원된다. 캘리포니아, 산디에고의 DivX, LLC에 의해 개발된 DivX 플러스 파일 포맷은 마트로스카 컨테이너 포맷의 확장을 이용한다(즉, 마트로스카 컨테이너 포맷에 기초하지만, 마트로스카 포맷 내에 특정되지 않은 요소들을 포함한다).
본 발명에는 하이터텍스트 전송 프로토콜(HTTP)을 이용한 마트로스카 컨테이너 파일들에 저장된 미디어의 적응적 비트레이트 스트리밍을 위한 시스템들 및 방법들이 개시된다.
본 발명의 실시예들에 따른 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(HTTP)을 이용한 마트로스카 컨테이너 파일들에 저장된 미디어의 적응적 비트레이트 스트리밍을 위한 시스템들 및 방법들이 개시된다. 일 실시예에서, 프로세서가 클라이언트 애플리케이션을 통해, 원격 서버로부터 파일들의 부분들을 요청하도록 구성된다. 또한, 상기 클라이언트 애플리케이션은 또한 상기 프로세서를, 복수의 EBML 컨테이너 파일들을 식별하고 상기 EBML 컨테이너 파일들 내에 포함된 대안 스트림들의 적어도 최대 비트레이트를 기술하는 최상위 레벨 인덱스 데이터를 검색하고, 상기 복수의 EBML 컨테이너 파일들을 식별하는 정보를 획득하기 위해 상기 최상위 레벨 인덱스 데이터를 파싱하고, 상기 EBML 컨테이너 파일 내에 포함된 스트림의 인코딩 파라미터들을 특정하는 적어도 하나의 요소를 포함하는 상기 EBML 컨테이너 파일들 중 적어도 하나의 부분을 요청하고, 상기 EBML 컨테이너 파일들 중 적어도 하나 내에 인코딩된 비디오의 부분들을 포함한 각각의 요소를 참조하는 인덱스를 검색하고, 인코딩된 비디오의 부분들을 포함하는 요소들을 포함하는 제 1 EBML 컨테이너 파일의 부분들을 요청하기 위해 상기 인덱스를 이용하고, 상기 요청된 요소들을 수신 및 버퍼링하고, 상기 인코딩 파라미터들을 이용하여 상기 버퍼링된 요소들 내에 포함된 상기 인코딩된 비디오를 디코딩하고, 현재 스트리밍 상태들을 측정하며, 디코딩을 위해 인코딩된 비디오의 부분들을 포함한 요소들을 검색할 상기 EBML 컨테이너 파일들의 또 다른 것을 선택하도록 구성하며, 여기에서 상기 선택은 상기 측정된 스트리밍 상태들 및 상기 최상위 레벨 데이터 내에 포함된 대안 스트림의 비트레이트의 기술에 기초한다.
추가 실시예는 상기 복수의 EBML 컨테이너 파일들의 각각을 식별하고 상기 EBML 컨테이너 파일들 내에 포함된 대안 스트림들의 각각의 적어도 최대 비트레이트를 기술하는 최상위 레벨 인덱스 데이터를 검색하는 것, 상기 복수의 EBML 컨테이너 파일을 식별하는 정보를 획득하기 위해 상기 최상위 레벨 인덱스 데이터를 파싱하는 것, 상기 EBML 컨테이너 파일 내에 포함된 스트림의 인코딩 파라미터들을 특정하는 적어도 하나의 요소를 포함하는 상기 EBML 컨테이너 파일들 중 적어도 하나의 부분을 요청하는 것, 상기 EBML 컨테이너 파일들 중 적어도 하나 내에서 인코딩된 비디오의 부분들을 포함한 각각의 요소를 참조하는 인덱스를 검색하는 것, 인코딩된 비디오의 부분들을 포함하는 요소들을 포함한 제 1 EBML 컨테이너 파일의 부분들을 요청하기 위해 상기 인덱스를 이용하는 것, 상기 요청된 요소들을 수신 및 버퍼링하는 것, 상기 인코딩 파라미터들을 이용하여 상기 버퍼링된 요소들 내에 포함된 상기 인코딩된 비디오를 디코딩하는 것, 현재 스트리밍 상태들을 측정하는 것, 및 디코딩을 위해 인코딩된 비디오의 부분들을 포함한 요소들을 검색할 EBML 컨테이너 파일들의 또 다른 것을 선택하는 것을 포함하며, 여기에서 상기 선택은 상기 측정된 스트리밍 상태들 및 상기 최상위 레벨 인덱스 데이터 내에 포함된 대안 스트림의 비트레이트의 기술에 기초한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 소스 인코딩 애플리케이션을 통해 소스 비디오를 포함한 적어도 하나의 멀티미디어 파일을 입수하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 또한, 상기 소스 인코딩 애플리케이션은 또한 상기 프로세서를, 소스 비디오의 부분을 선택하고, 상기 소스 비디오의 선택된 부분을 인코딩된 비디오의 복수의 대안 부분들로 트랜스코딩(transcode)하는 것으로, 여기에서 각각의 대안 부분은 상이한 세트의 인코딩 파라미터를 사용하여 인코딩되며 폐쇄적 화상 그룹(Group of Pictures; GOP)을 시작하는 인트라 프레임으로 시작하는, 상기 트랜스코딩하기, 인코딩된 비디오의 대안 부분들의 각각을 상이한 EBML 컨테이너 파일의 요소에 기록하는 것으로, 여기에서 각각의 요소는 인코딩된 비디오의 대안 부분을 인코딩하기 위해 사용된 인코딩 파라미터들을 표시하는 또 다른 요소를 또한 포함하는 EBML 컨테이너 파일 내에 위치되는, 상기 기록하기, 및 상기 EBML 컨테이너 파일들의 각각 내에 인코딩된 비디오의 대안 부분들 중 하나를 포함한 요소의 위치를 식별하는 적어도 하나의 인덱스에 엔트리를 부가하도록 구성한다.
또 다른 추가 실시예는 소스 인코더를 사용하여 소스 비디오의 부분을 반복적으로 선택하는 것, 상기 소스 비디오의 선택된 부분을 소스 인코더를 사용하여 인코딩된 비디오의 복수의 대안 부분들로 트랜스코딩하는 것으로서, 각각의 대안 부분이 상이한 세트의 인코딩 파라미터들을 사용하여 인코딩되며 폐쇄적 화상 그룹(GOP)을 시작하는 인트라 프레임으로 시작하는, 상기 트랜스코딩하기, 인코딩된 비디오의 대안 부분들의 각각을 상기 소스 인코더를 사용하여 상이한 EBML 컨테이너 파일의 요소에 기록하는 것으로서, 각각의 요소가 비디오의 부분을 인코딩하기 위해 사용된 인코딩 파라미터들에 대응하는 한 세트의 인코딩 파라미터들을 포함한 또 다른 요소를 또한 포함하는 EBML 컨테이너 파일 내에 위치되는, 상기 기록하기, 및 상기 EBML 컨테이너 파일들의 각각 내에 인코딩된 비디오의 대안 부분들 중 하나를 포함한 상기 요소의 위치를 식별하는 적어도 하나의 인덱스에 엔트리를 부가하는 것을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 적응적 비트레이트 스트리밍 시스템의 성능은 비디오의 부분이 순간적 디코더 리프레쉬(Instantaneous Decoder Refres; IDR) 프레임으로 시작하는 단일의(또는 적어도 하나의) 폐쇄적 화상 그룹(GOP)으로서 각각의 스트림에서 인코딩되는 방식으로 각각의 비트 레이트로 소스 비디오의 각각의 부분을 인코딩함으로써 상당히 강화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 비트레이트 스트리밍 시스템의 네트워크 다이어그램.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 소스 미디어의 인코딩에 의해 생성된 최상위 레벨 인덱스 파일 및 마트로스카 컨테이너 파일들을 개념적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 변경된 큐들 요소를 통합한 특수화된 마트로스카 컨테이너 파일을 개념적으로 도시한 도면.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예들에 따라 적응적 비트레이트 스트리밍을 용이하게 하는 다양한 제약들에 따라 마트로스카 컨테이너 파일의 클러스터 요소로의 상이한 유형들의 미디어의 삽입을 개념적으로 도시한 도면.
도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따라 적응적 비트레이트 스트리밍을 용이하게 하는 다양한 제약들에 따라 마트로스카 컨테이너 파일의 클러스터 요소로의 상이한 유형들의 미디어의 다중화를 개념적으로 도시한 도면.
도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따라 적응적 비트레이트 스트리밍을 용이하게 하는 다양한 제약들에 따라 마트로스카 컨테이너 파일의 클러스터들 요소로의 트릭 플레이 트랙의 포함을 개념적으로 도시한 도면.
도 5는 특수화된 마트로스카 컨테이너 파일의 변경된 큐들 요소를 개념적으로 도시한 도면. 여기서 상기 큐들 요소는 본 발명의 일 실시예에 따른 HTTP 바이트 범위 요청들을 사용하여 클러스터 요소들의 검색을 가능하게 하는 정보를 포함한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라 특수화된 마트로스카 컨테이너 파일의 변경된 큐들 요소를 개념적으로 도시한 도면. 여기서 상기 큐들 요소는 적응적 비트레이트 스트리밍이 제거되는 동안 이용되지 않는 속성들을 제외하고 도 5에 도시된 큐들 요소와 유사하다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따라 컨테이너 파일 내에서의 변경된 큐포인트 요소들을 이용한 특수화된 마트로스카 컨테이너 파일 내에서의 클러스터 요소들의 인덱싱을 개념적으로 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 적응적 비트레이트 스트리밍을 위해 소스 미디어를 인코딩하기 위한 프로세스를 도시한 흐름도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 최상위 레벨 인덱스 파일에 의해 인덱싱된 마트로스카 컨테이너 파일들 내에 포함된 인코딩된 미디어의 스트리밍의 개시와 연관된 HTTP 서버 및 재생 디바이스 사이에서의 통신을 개념적으로 도시한 도면.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예들에 따라 스트림들을 스위칭하기 위한 결정 이전에 재생 디바이스에 이용가능한 인덱스 정보에 의존하여 및 상기 재생 디바이스에 의해 경험된 스트리밍 상태들에 응답하여 스트림들 사이에서의 스위칭과 연관된 HTTP 서버 및 재생 디바이스 사이에서의 통신을 개념적으로 도시한 도면들.
이제 도면들로 돌아가면, 본 발명의 실시예들에 따라 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(HTTP)을 이용한 마트로스카 컨테이너 파일들에 저장된 미디어의 적응적 비트레이트 스트리밍을 위한 시스템들 및 방법들이 예시된다. 다수의 실시예들에서, 소스 미디어는 다수의 대안 스트림들로서 인코딩된다. 각각의 스트림은 마트로스카(MKV) 컨테이너 파일에 저장된다. 많은 실시예들에서, 상기 마트로스카 컨테이너 파일은 각각의 스트림에서의 미디어가 인코딩되고 컨테이너 내에 저장되는 방식이 스트리밍 성능을 향상시키기 위해 제한된다는 점에서 특수화된 마트로스카 컨테이너 파일이다. 여러 개의 실시예들에서, 상기 마트로스카 컨테이너 파일은 또한 부가적인 인덱스 요소들(즉, 마트로스카 컨테이너 포맷의 일부로서 특정되지 않은 요소들)이 적응적 비트레이트 스트리밍 동안 원하는 미디어의 검색을 용이하게 하기 위해 파일 내에 포함될 수 있다는 점에서 특수화된다. 여러 개의 실시예들에서, 각각의 스트림(즉, 오디오, 비디오, 또는 자막)은 별개의 마트로스카 컨테이너 파일 내에 저장된다. 다른 실시예들에서, 인코딩된 비디오 스트림은 각각의 마트로스카 컨테이너 파일에서 하나 이상의 인코딩된 오디오, 및/또는 자막 스트림들과 다중화된다. 상기 컨테이너 파일들의 각각 내에 포함된 스트림들에 대한 인덱스를 포함한 최상위 레벨 인덱스 파일은 또한 인코딩된 미디어의 적응적 비트레이트 스트리밍을 가능하게 하기 위해 생성된다. 많은 실시예들에서, 상기 최상위 레벨 인덱스 파일은 상기 마트로스카 컨테이너 파일들의 각각에 대한 URI들을 포함한 동기화된 멀티미디어 통합 언어(SMIL) 파일이다. 다른 실시예들에서, 다양한 파일 포맷들 중 임의의 것이 상기 최상위 레벨 인덱스 파일의 생성에 이용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 적응적 비트레이트 스트리밍 시스템의 성능은 비디오의 부분이 순간적 디코더 리프레쉬(Instantaneous Decoder Refres; IDR) 프레임으로 시작하는 단일의(또는 적어도 하나의) 폐쇄적 화상 그룹(GOP)으로서 각각의 스트림에서 인코딩되는 방식으로 각각의 비트 레이트로 소스 비디오의 각각의 부분을 인코딩함으로써 상당히 강화될 수 있다. 각각의 스트림에 대한 상기 GOP는 그 후 상기 스트림에 대한 마트로스카 컨테이너 파일 내에서 클러스터 요소로서 저장될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 재생 디바이스는 클러스터의 재생의 완료시 스트림들 사이에서 스위칭할 수 있으며, 클러스터가 획득되는 스트림에 관계없이, 클러스터에서의 제 1 프레임은 IDR 프레임이 될 것이고 상기 클러스터 요소 내에 포함된 인코딩된 미디어 이외의 다른 임의의 인코딩된 미디어에 대한 참조 없이 디코딩될 수 있다. 많은 실시예들에서, GOP들로서 인코딩되는 소스 비디오의 섹션들은 모두 지속기간이 동일하다. 다수의 실시예들에서, 상기 소스 비디오의 각각의 2초 시퀀스는 GOP로서 인코딩된다.
적응적 스트리밍 동안 HTTP를 사용한 미디어의 검색은 인코딩된 스트림들의 각각을 포함하기 위해 사용된 마트로스카 컨테이너 파일들에 부가적인 인덱스 정보를 부가함으로써 개선될 수 있다. 다수의 실시예들에서, 상기 인덱스는 상기 인덱스가 단지 각각의 클러스터의 시작시 상기 IDR들만을 나타낸다는 점에서 감소된 인덱스이다. 많은 실시예들에서, 상기 마트로스카 컨테이너 파일의 인덱스는 재생 디바이스가 바이트 범위 요청을 사용하여 HTTP를 통해 마트로스카 컨테이너 파일로부터 클러스터 요소를 검색할 수 있도록 상기 클러스터들의 각각의 크기를 특정하는 부가적인 비-표준 속성들(즉, 마트로스카 컨테이너 파일 포맷 규격의 일부를 형성하지 않는 속성들)을 포함한다.
상기 개괄된 방식으로 인코딩된 소스 미디어의 적응적 스트리밍은 본 발명의 실시예들에 따라 재생 디바이스에 의해 조정될 수 있다. 상기 재생 디바이스는 최상위 레벨 인덱스 파일로부터 이용가능한 스트림들의 각각에 관한 정보를 획득하며 상기 미디어의 재생시 이용하기 위해 하나 이상의 스트림들을 선택한다. 상기 재생 디바이스는 그 후 하나 이상의 비트스트림들 또는 스트림들을 포함한 마트로스카 컨테이너 파일들로부터 헤더 정보를 획득할 수 있으며, 상기 헤더들은 스트림들의 디코딩에 관한 정보를 제공한다. 상기 재생 디바이스는 또한 관련 있는 마트로스카 컨테이너 파일들 내에 저장된 인코딩된 미디어를 인덱싱하는 인덱스 정보를 요청할 수 있다. 상기 인덱스 정보는 최상 레벨 인덱스에서 또는 별개의 인덱스 파일들에서의 상기 마트로스카 컨테이너 파일들 내에 또는 상기 마트로스카 컨테이너 파일들로부터 별도로 저장될 수 있다. 상기 인덱스 정보는 상기 재생 디바이스로 하여금 서버로부터 HTTP를 통해 인코딩된 미디어의 특정 부분들을 포함한 마트로스카 컨테이너 파일 내에서의 클러스터 요소들에 대응하는 바이트 범위들을 요청할 수 있게 한다. 재생 디바이스가 HTTP 서버로부터 클러스터 요소들을 수신할 때, 상기 재생 디바이스는 스트리밍된 미디어의 비트레이트를 증가시킬지 또는 감소시킬지를 결정하기 위해 현재 스트리밍 상태들을 평가할 수 있다. 상기 재생 디바이스가 비트레이트에서의 변화가 필요하다고 결정하는 경우에, 상기 재생 디바이스는 원하는 스트림(들)을 포함한 컨테이너 파일(들)에 대한 헤더 정보 및 인덱스 정보를 획득할 수 있다(재생 디바이스가 이미 이 정보를 획득하지 않았다고 가정할 때). 상기 인덱스 정보는 그 후 원하는 비트 레이트로 인코딩된 소스 미디어의 다음 부분을 포함한 클러스터 요소의 바이트 범위를 식별하기 위해 사용될 수 있으며, 상기 식별된 클러스터 요소는 HTTP를 통해 서버로부터 검색될 수 있다. 요청되는 소스 미디어의 다음 부분은 통상적으로 재생 디바이스에 의해 이미 요청된 클러스터 요소들 및 상기 재생 디바이스에 의해 버퍼링된 클러스터 요소들에 기초하여 식별된다. 대안 스트림으로부터 요청된 소스 미디어의 다음 부분은 재생 디바이스에 의한 소스 미디어의 다음 부분을 포함한 클러스터 요소의 수신 이전에 상기 재생 디바이스의 버퍼가 언더플로우(즉, 재생하기 위한 미디어를 다 쓰는)할 가능성을 최소화하기 위해 요청된다. 이러한 방식으로, 상기 재생 디바이스는 상기 마트로스카 컨테이너 파일들의 각각 내에서 클러스터 요소들을 기술하는 인덱스 정보 및 최상위 레벨 인덱스를 사용하여 스트리밍 상태들에 적절하게 다양한 스트림들로부터 순차적인 클러스터 요소들을 검색함으로써 적응적 비트레이트 스트리밍을 달성할 수 있다.
다수의 실시예들에서, 상이한 스트림들 사이에서의 비트레이트에서의 변화는 이에 제한되지 않지만 비트레이트, 프레임 레이트, 및 해상도를 포함한 각각의 스트림에 대한 인코딩 파라미터들을 수정함으로써 달성될 수 있다. 상이한 스트림들이 상이한 해상도들을 포함할 때, 각각의 스트림의 디스플레이 종횡비는 동일하며 샘플 종횡비들은 하나의 해상도에서 또 다른 것으로 매끄러운 전이들을 보장하기 위해 수정된다. 본 발명의 실시예들에 따른 적응적 비트레이트 스트리밍을 달성하기 위해 적응적 비트레이트 스트리밍에서의 사용을 위한 소스 비디오의 인코딩 및 HTTP 요청들을 사용한 인코딩된 소스 비디오의 재생은 이하에서 추가로 논의된다.
적응적 스트리밍 시스템 아키텍처
본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 스트리밍 시스템이 도 1에 예시된다. 상기 적응적 스트리밍 시스템(10)은 다수의 대안 스트림들로서 소스 미디어를 인코딩하도록 구성된 소스 인코더(12)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 상기 소스 인코더는 서버이다. 다른 실시예들에서, 상기 소스 인코더는 소스 미디어(이에 제한되지 않지만, 비디오, 오디오, 및/또는 자막들을 포함한)의 트랜스코딩을 수행하기 위해 프로세서 및 충분한 리소스들을 포함한 임의의 프로세싱 디바이스일 수 있다. 이하에 추가로 논의된 바와 같이, 상기 소스 인코딩 서버(12)는 상기 스트림들을 포함한 복수의 컨테이너 파일들에 대한 최상위 레벨 인덱스를 생성하는데, 상기 스트림들 중 적어도 복수의 스트림들이 대안 스트림들이다. 대안 스트림들은 상이한 방식들로 동일한 미디어 콘텐트를 인코딩하는 스트림들이다. 많은 경우들에서, 대안 스트림들은 상이한 비트레이트들로 미디어 콘텐트(이에 제한되지 않지만 비디오와 같은)를 인코딩한다. 다수의 실시예들에서, 상기 대안 스트림들은 상이한 해상도들을 갖고 및/또는 상이한 프레임 레이트들로 인코딩된다. 상기 최상위 레벨 인덱스 파일 및 컨테이너 파일들은 HTTP 서버(14)로 업로딩된다. 다양한 재생 디바이스들이 그 후 인터넷과 같은 네트워크(16)를 통해 상기 최상위 레벨 인덱스 파일 및 상기 컨테이너 파일들의 부분들을 요청하기 위해 HTTP 또는 또 다른 적절한 무상태 프로토콜을 사용할 수 있다.
많은 실시예들에서, 상기 최상위 레벨 인덱스 파일은 SMIL 파일이며 상기 미디어는 마트로스카 컨테이너 파일들에 저장된다. 이하에 추가로 논의된 바와 같이, 상기 미디어는 상기 미디어의 적응적 비트레이트 스트리밍을 용이하게 하는 방식으로 상기 마트로스카 컨테이너 파일 내에 저장될 수 있다. 많은 실시예들에서, 상기 마트로스카 컨테이너 파일들은 미디어의 적응적 비트레이트 스트리밍 동안 HTTP를 통해 미디어의 특정 부분들의 검색을 용이하게 하는 향상들(즉, 마트로스카 파일 포맷 규격의 일부를 형성하지 않는 요소들)을 포함하는 특수화된 마트로스카 컨테이너 파일들이다.
예시된 실시예에서, 재생 디바이스들은 개인용 컴퓨터들(18) 및 이동 전화기들(20)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 재생 디바이스들은 DVD 플레이어들, 블루-레이 플레이어들, 텔레비전들, 셋 탑 박스들, 비디오 게임 콘솔들, 태블릿들, 및 HTTP를 통해 서버에 연결하고 인코딩된 미디어를 재생할 수 있는 다른 디바이스들과 같은 소비자 가전 디바이스들을 포함할 수 있다. 비록 특정 아키텍처가 도 1에 도시되지만, 재생 디바이스들로 하여금 본 발명의 실시예들에 따라 최상위 레벨 인덱스 파일 및 컨테이너 파일들의 부분들을 요청할 수 있게 하는 다양한 아키텍처들 중 임의의 것이 이용될 수 있다.
파일 구조
본 발명의 실시예들에 따라 재생 디바이스들로의 스트리밍을 위해 소스 인코더에 의해 생성되고 및/또는 HTTP 서버상에 저장된 파일들이 도 2에 예시된다. 소스 미디어의 적응적 비트레이트 스트리밍에 이용된 파일들은 최상위 레벨 인덱스(30) 및 각각이 적어도 하나의 스트림을 포함하는 복수의 컨테이너 파일들(32)을 포함한다. 상기 최상위 레벨 인덱스 파일은 상기 컨테이너 파일들의 각각의 콘텐트를 기술한다. 이하에 추가로 논의된 바와 같이, 상기 최상위 레벨 인덱스 파일은 SMIL 파일을 포함한 다양한 형태들을 취할 수 있으며, 상기 컨테이너 파일들은 특수화된 마트로스카 컨테이너 파일을 포함한 다양한 형태들을 취할 수 있다.
많은 실시예들에서, 각각의 마트로스카 컨테이너 파일은 단일 스트림을 포함한다. 예를 들면, 상기 스트림은 다수의 대안 비디오 스트림들 중 하나, 오디오 스트림, 다수의 대안 오디오 스트림들 중 하나, 자막 스트림, 다수의 대안 자막 스트림들 중 하나, 트릭 플레이 스트림, 또는 다수의 대안 트릭 플레이 스트림들 중 하나일 수 있다. 여러 개의 실시예들에서, 상기 마트로스카 컨테이너 파일은 다수의 다중화된 스트림들을 포함한다. 예를 들면, 상기 마트로스카 컨테이너는 비디오 스트림, 및 하나 이상의 오디오 스트림들, 하나 이상의 자막 스트림들, 및/또는 하나 이상의 트릭 플레이 스트림들을 포함할 수 있다. 이하에 추가로 논의된 바와 같이, 많은 실시예들에서, 상기 마트로스카 컨테이너 파일들은 특수화된 파일들이다. 상기 미디어의 인코딩 및 상기 미디어가 마트로스카 컨테이너 파일 내에서의 클러스터 요소들 내에 저장되는 방식은 적응적 비트레이트 스트리밍 시스템의 성능을 향상시키도록 설계된 제약들에 종속될 수 있다. 또한, 상기 마트로스카 컨테이너 파일은 미디어의 적응적 스트리밍 동안 다양한 마트로스카 컨테이너 파일들로부터 클러스터 요소들의 다운로딩 및 발견을 용이하게 하는 인덱스 요소들을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따라 적응적 비트레이트 스트리밍 시스템들에 사용될 수 있는 최상위 레벨 인덱스 파일들 및 마트로스카 컨테이너 파일들이 이하에 논의된다.
최상위 레벨 인덱스 파일들
본 발명의 많은 실시예들에 따른 재생 디바이스들은 적응적 비트레이트 스트리밍에서의 사용을 위해 재생 디바이스에 이용가능한 스트림들을 포함하는 컨테이너 파일들을 식별하기 위해 최상위 레벨 인덱스 파일을 이용한다. 많은 실시예들에서, 상기 최상위 레벨 인덱스 파일들은 각각이 인코딩된 미디어의 대안 스트림을 포함하는 컨테이너 파일들에 대한 참조들을 포함할 수 있다. 상기 재생 디바이스는 재생 디바이스에 의해 경험된 스트리밍 상태들에 따라 상기 컨테이너 파일들의 각각으로부터 인코딩된 미디어를 검색하기 위해 상기 최상위 레벨 인덱스 파일에서의 정보를 이용할 수 있다.
여러 개의 실시예들에서, 상기 최상위 레벨 인덱스 파일은 상기 재생 디바이스가 상기 컨테이너 파일들의 각각 내에서의 인코딩된 미디어에 대한 인덱스 및 상기 컨테이너 파일들의 각각에서의 상기 미디어의 인코딩에 관한 정보를 검색할 수 있게 하는 정보를 제공한다. 다수의 실시예들에서, 각각의 컨테이너 파일은 상기 컨테이너 파일 내에 포함된 인코딩된 미디어에 관한 정보 및 상기 컨테이너 파일 내에서의 상기 인코딩된 미디어에 대한 인덱스를 포함하며, 상기 최상위 레벨 인덱스 파일은 이러한 정보를 포함한 각각의 컨테이너 파일의 부분들을 표시한다. 그러므로, 재생 디바이스는 컨테이너 파일 내에 포함된 인코딩된 미디어에 관한 정보 및 상기 컨테이너 파일 내에서의 상기 인코딩된 미디어에 대한 인덱스를 포함하는 컨테이너 파일들 중 하나 이상의 부분들을 요청하기 위해 최상위 레벨 인덱스 파일을 검색하고 상기 최상위 레벨 인덱스 파일을 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따라 적응적 비트레이트 스트리밍 시스템들에 이용될 수 있는 다양한 최상위 레벨 인덱스 파일들이 이하에 추가로 논의된다.
최상위 레벨 인덱스 SMIL 파일들
다수의 실시예들에서, 미디어의 적응적 비트레이트 스트리밍에 이용된 최상위 레벨 인덱스 파일은 SMIL 파일이며, 이것은 상기 스트림들의 각각을 기술하는 URI들의 리스트 및 상기 스트림들을 포함하는 컨테이너 파일들을 포함하는 XML 파일이다. 상기 URI는 스트림 내에 포함된 스트림의 "시스템-비트레이트"와 같은 정보 및 상기 컨테이너 파일 내에서의 데이터의 특정 조각들의 위치에 관한 정보를 포함할 수 있다.
SMIL 파일의 기본 구조는 XML 선언 및 SMIL 요소를 제공하는 것을 수반한다. 상기 SMIL 요소는 적응적 비트레이트 스트리밍에서의 사용을 위해 이용가능한 스트림들을 정의하며, 통상적으로 빈 채로 있는 헤드(HEAD) 요소 및 통상적으로 단지 PAR(병렬) 요소만을 포함하는 몸체(BODY) 요소를 포함한다. 상기 PAR 요소는 동시에 재생될 수 있는 스트림들(즉, 동시에 제공될 수 있는 미디어를 포함하는)을 기술한다.
상기 SMIL 규격은 적응적 비트레이트 스트리밍에서의 사용을 위해 이용가능한 스트림들을 특정하기 위해 이용될 수 있는 PAR 요소에 대한 다수의 차일드 요소들을 정의한다. 상기 비디오(VIDEO), 오디오(AUDIO), 및 텍스트스트림(TEXTSTREAM) 요소들은 특정 비디오, 오디오, 또는 자막 스트림을 정의하기 위해 이용될 수 있다. 상기 비디오, 오디오, 및 텍스트스트림 요소들은 총괄하여 미디어 오브젝트들로서 불리울 수 있다. 미디어 오브젝트의 기본 속성들은 관련 있는 스트림을 포함한 컨테이너 파일에 대한 전체 경로 또는 URI를 특정하는 SRC 속성, 및 3 글자 언어 코드를 포함하는 XML:LANG 속성이다. 미디어 오브젝트에 관한 부가적인 정보는 PARAM 요소를 사용하여 특정될 수 있다. 상기 PARAM 요소는 일반적인 이름 값 쌍을 제공하기 위한 SMIL 포맷 내에서의 표준 방식이다. 본 발명의 다수의 실시예들에서, 적응적 비트레이트 스트리밍 동안 이용되는 특정 PARAM 요소들이 정의된다.
많은 실시예들에서, 상기 스트림을 포함한 컨테이너 파일의 헤더 섹션의 크기를 특정하는 "헤더-요청(header-request)" PARAM 요소가 정의된다. "헤더-요청" PARAM 요소의 값은 통상적으로 파일의 시작 및 파일 내에서의 인코딩된 미디어의 시작 사이에서의 바이트들의 수를 특정한다. 많은 실시예들에서, 상기 헤더는 재생 디바이스가 상기 인코딩된 미디어의 재생을 위해 디코더를 구성할 수 있도록 상기 인코딩된 미디어의 재생 이전에 미디어가 인코딩되고 헤더를 검색하는 방식에 관한 정보를 포함한다. "헤더-요청" PARAM 요소의 일 예는 다음과 같다:
Figure pat00001
다수의 실시예들에서, 스트림의 MIME 유형을 특정하는 "mime" PARAM 요소가 정의된다. H.264 스트림(즉, MPEG-4 개선된 비디오 코덱 표준에 따라 인코딩된 스트림)인 것으로서 상기 스트림을 식별하는 "mime" PARAM 요소는 다음과 같다:
Figure pat00002
상기 스트림의 MIME 유형은 특정 스트림(예로서, AAC 오디오 또는 UTF-8 텍스트 스트림)의 인코딩에 적절하게 "mime" PARAM 요소를 사용하여 특정될 수 있다.
미디어 오브젝트가 비디오 요소일 때, 부가적인 속성들은 상기 비디오 요소에 의해 식별된 컨테이너 파일에서의 스트림의 비트레이트를 특정하는 시스템비트레이트(systemBitrate) 속성, 및 픽셀들로 인코딩된 비디오의 치수들을 특정하는 폭 및 높이 속성들을 포함한 SMIL 파일 포맷 규격 내에서 정의된다. 부가적인 속성들은 또한 상기 PARAM 요소를 사용하여 정의될 수 있다. 여러 개의 실시예들에서, 바이트들로 비디오 스트림의 VBV 버퍼 크기를 특정하는 "vbv" PARAM 요소가 정의된다. 상기 비디오 버퍼링 검증기(video buffering verifier; VBV)는 인코딩된 비디오 스트림이 디코더 디바이스에서 정확하게 버퍼링되고 재생될 수 있음을 보장하기 위해 사용된 이론적 MPEG 비디오 버퍼 모델이다. 1000 바이트들의 VBV 크기를 특정하는 "vbv" PARAM 요소의 일 예는 다음과 같다:
Figure pat00003
상기 논의된 속성들을 포함한 VIDEO 요소의 일 예는 다음과 같다:
Figure pat00004
본 발명의 실시예들에 따른 적응적 비트레이트 스트리밍 시스템들은 트릭 플레이 스트림들을 지원할 수 있으며, 이것은 적응적 비트레이트 스트리밍을 위해 인코딩된 소스 콘텐트를 통해 매끄러운 시각적 탐색을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 실제로 상기 트릭 플레이 스트림이 간단히 보다 낮은 프레임 레이트로 소스 미디어를 인코딩하는 별개의 트랙일 때, 재생될 때 소스 미디어를 통해 가속화된 시각적 탐색인 것처럼 보이는 트릭 플레이 스트림이 인코딩될 수 있다. 시스템의 많은 실시예들에서, 트릭 플레이 트랙을 참조하는 비디오 요소는 상기 비디오 요소의 시스템프로파일(systemProfile) 속성에 의해 표시된다. 다른 실시예들에서, 다양한 기술들 중 임의의 것은 특정 스트림이 트릭 플레이 스트림인 최상위 레벨 인덱스 파일 내에 나타내기 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 트릭 플레이 스트림 비디오 요소의 일 예는 다음과 같다:
Figure pat00005
본 발명의 다수의 실시예들에서, "예약된대역폭(reservedBandwidth)" PARAM 요소가 오디오 요소를 위해 정의될 수 있다. 상기 "reservedBandwidth" PARAM 요소는 Kbps로 오디오 스트림의 비트레이트를 특정한다. 본 발명의 일 실시예에 따라 특정된 오디오 요소의 일 예는 다음과 같다:
Figure pat00006
여러 개의 실시예들에서, 상기 "reservedBandwidth" PARAM 요소는 또한 텍스트스트림 요소를 위해 정의된다. 본 발명의 일 실시예에 따라 "reservedBandwidth" PARAM 요소를 포함한 텍스트스트림 요소의 일 예는 다음과 같다:
Figure pat00007
다른 실시예들에서, 다양한 메커니즘들 중 임의의 것이 특정 애플리케이션들에 적절하게 비디오, 오디오, 및 자막 요소들에 관한 정보를 특정하기 위해 이용될 수 있다.
스위치(SWITCH) 요소는 적응적 또는 대안 스트림들을 정의하기 위해 이용될 수 있는 SMIL 파일 포맷 규격 내에 정의된 메커니즘이다. 스위치 요소가 상이한 비트레이트들로 대안 비디오 스트림들을 특정하기 위해 이용될 수 있는 방식의 일 예는 다음과 같다:
Figure pat00008
상기 스위치 요소는 3개의 대안 비디오 스트림들의 URL들을 특정한다. 상기 파일명들은 스트림들의 각각의 상이한 비트레이트들을 표시한다. 이하에 추가로 논의된 바와 같이, 상기 SMIL 파일 포맷 규격은 그것이 포함되는 컨테이너 파일 및 스트림에 관한 부가적인 정보를 최상위 레벨 인덱스 SMIL 파일 내에서 특정하기 위해 본 발명의 실시예들에 따라 이용될 수 있는 메커니즘들을 제공한다.
본 발명의 많은 실시예들에서, EXCL(배타적) 요소는 스트리밍 상태들을 가진 재생 동안 적응시키지 않은 대안 트랙들을 정의하기 위해 사용된다. 예를 들면, 상기 EXCL 요소는 대안 오디오 트랙들 또는 대안 자막 트랙들을 정의하기 위해 사용될 수 있다. EXCL 요소가 대안 영어 및 프랑스어 오디오 스트림들을 특정하기 위해 이용될 수 있는 방식의 일 예는 다음과 같다:
Figure pat00009
본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 대안 비디오 레벨들, 오디오 스트림 및 자막 스트림의 속성들 및 파라미터들을 정의하는 최상위 레벨 인덱스 SMIL 파일의 일 예는 다음과 같다:
Figure pat00010
Figure pat00011
상기 최상위 레벨 인덱스 SMIL 파일은 소스 미디어가 적응적 비트레이트 스트리밍을 통해 재생을 위해 인코딩될 때 생성될 수 있다. 대안적으로, 상기 최상위 레벨 인덱스 SMIL 파일은 재생 디바이스가 인코딩된 미디어의 재생의 시작을 요청할 때 생성될 수 있다. 상기 재생 디바이스가 최상위 레벨 인덱스 SMIL 파일을 수신할 때, 상기 재생 디바이스는 이용가능한 스트림들을 식별하기 위해 상기 SMIL 파일을 파싱할 수 있다. 상기 재생 디바이스는 그 후 콘텐트를 재생하기 위해 이용할 스트림들을 선택할 수 있으며 특정 스트림의 인코딩에 관한 정보를 획득하기 위해 및/또는 컨테이너 파일 내에서의 인코딩된 미디어에 대한 인덱스를 획득하기 위해 다운로딩할 컨테이너 파일의 부분들을 식별하도록 상기 SMIL 파일을 사용할 수 있다.
최상위 레벨 인덱스 SMIL 파일들이 상기 설명되었지만, 다양한 최상위 레벨 인덱스 파일 포맷들 중 임의의 것이 본 발명의 일 실시예에 따라 특정 애플리케이션에 적절하게 최상위 레벨 인덱스 파일들을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따라 적응적 비트레이트 스트리밍을 사용하여 인코딩된 미디어의 재생을 가능하게 하기 위한 최상위 레벨 인덱스 파일들의 사용은 이하에 추가로 논의된다.
적응적 비트레이트 스트리밍을 위한 마트로스카 파일들내 미디어의 저장
본 발명의 일 실시예에 따라 인코딩된 비디오를 저장하기 위해 사용된 마트로스카 컨테이너 파일이 도 3에 예시된다. 상기 컨테이너 파일(32)은 상기 마트로스카 컨테이너 파일 포맷의 확장인 확장가능한 이진 마크업 언어(EBML) 파일이다. 상기 특수화된 마트로스카 컨테이너 파일(32)은 표준 EBML 요소(34), 및 표준 세그먼트 요소(36)를 포함하고, 표준 세그먼트 요소(36)는 표준 헤드 탐색 요소(40), 표준 세그먼트 정보 요소(42), 및 표준 트랙들 요소(44)를 포함한다. 이들 표준 요소들은 상기 마트로스카 컨테이너 파일 내에 포함된 미디어를 기술한다. 상기 세그먼트 요소(36)는 또한 표준 클러스터들 요소(46)를 포함한다. 이하에 설명되는 바와 같이, 인코딩된 미디어가 클러스터들 요소(46) 내에서의 개개의 클러스터 요소들(48) 내에 삽입되는 방식은 적응적 스트리밍 시스템에서 미디어의 재생을 개선하기 위해 제한된다. 많은 실시예들에서, 인코딩된 비디오에 부과된 제약들은 상기 마트로스카 컨테이너 파일의 규격과 일치하며 상기 비디오를 인코딩하는 것을 수반하여 각각의 클러스터가 IDR 프레임으로 시작하는 적어도 하나의 폐쇄된 GOP를 포함하게 된다. 상기 표준 요소들 외에, 상기 세그먼트 요소(36)는 또한 표준 큐들 요소(52)의 수정 버전을 포함한다. 이하에 추가로 논의된 바와 같이, 상기 큐들 요소는 HTTP를 통해 특정 클러스터 요소들 내에 포함된 미디어의 검색을 용이하게 하는 특수화된 큐포인트(CuePoint) 요소들(즉, 비-표준 큐포인트 요소들)을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따라 컨테이너 파일 내에 삽입된 부가적인 인덱스 정보 및 적응적 비트레이트 스트리밍을 위해 마트로스카 컨테이너 파일의 클러스터들 요소 내에서의 미디어의 인코딩 및 인코딩된 미디어의 포맷팅에 이용된 제약들이 이하에 추가로 논의된다.
클러스터 요소들에서의 삽입을 위해 미디어를 인코딩하는 것
적응적 비트레이트 스트리밍 시스템은 재생 디바이스에 의해 경험된 스트리밍 상태들에 따라 재생 동안 인코딩된 미디어의 상이한 스트림들 사이에서 선택하는 옵션을 상기 재생 디바이스에 제공한다. 많은 실시예들에서, 스트림들 사이에서의 스위칭은 각각의 스트림의 인코딩 파라미터들에 따라 소스 미디어의 이산 부분들을 개별적으로 사전-인코딩하고 그 후 상기 스트림의 컨테이너 파일 내에서의 그 자신의 클러스터 요소에 각각이 개별적으로 인코딩된 부분을 포함함으로써 용이하게 된다. 더욱이, 각각의 클러스터 내에 포함된 미디어는 상기 미디어가 상기 스트림 내에서의 임의의 다른 클러스터에 포함된 미디어에 대한 참조 없이 재생을 가능하게 하도록 인코딩된다. 이러한 방식으로, 각각의 스트림은 소스 미디어의 동일한 이산 부분에 대응하는 클러스터 요소를 포함하며, 언제라도, 상기 재생 디바이스는 재생 디바이스에 의해 경험된 스트리밍 상태들에 가장 적절한 스트림으로부터 클러스터 요소를 선택할 수 있으며, 상기 클러스터 요소 내에 포함된 미디어의 재생을 시작할 수 있다. 따라서, 상기 재생 디바이스에 의해 경험된 스트리밍 상태들이 시간에 걸쳐 변화할 때 상기 재생 디바이스는 상이한 스트림들로부터 클러스터들을 선택할 수 있다. 여러 개의 실시예들에서, 상기 클러스터 요소들은 또한 각각의 클러스터 요소가 동일한 지속 기간을 가진 소스 미디어로부터 인코딩된 미디어의 일부를 포함하도록 제한된다. 다수의 실시예들에서, 각각의 클러스터 요소는 2초의 인코딩된 미디어를 포함한다. 미디어의 유형(즉, 비디오, 오디오 또는 자막들)에 의존하는 각각의 클러스터 요소 내에서 인코딩된 미디어에 적용된 특정 제약들은 이하에 논의된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 스트림을 포함한 마트로스카 컨테이너 파일의 클러스터들 요소가 도 4a에 예시된다. 상기 클러스터들 요소(46)는 각각이 인코딩된 비디오의 이산 부분을 포함하는 복수의 클러스터 요소들(48)을 포함한다. 예시된 실시예에서, 각각의 클러스터 요소(48)는 2초의 인코딩된 비디오를 포함한다. 다른 실시예들에서, 상기 클러스터 요소들은 2초보다 크거나 또는 적은 지속 기간을 가진 인코딩된 비디오를 포함한다. 상기 클러스터 요소들이 보다 작을수록(즉, 각각의 클러스터 요소 내에서의 상기 인코딩된 미디어의 지속 기간이 작을수록), 각각의 클러스터 요소를 요청하는 것과 연관된 오버헤드는 더 높아진다. 그러므로, 스트리밍 상태들에서의 변화들에 대한 재생 디바이스의 반응성 및 주어진 세트의 스트리밍 상태들에 대한 적응적 스트리밍 시스템의 유효 데이터 레이트(즉, 인코딩된 미디어를 송신하기 위해 실제로 이용된 이용가능한 대역폭의 부분) 사이에 트레이드오프가 존재한다. 여러 개의 실시예들에서, 클러스터 요소들에서의 인코딩된 비디오 시퀀스들은 상이한 지속기간들을 가진다. 각각의 클러스터 요소(48)는 상기 클러스터 요소 내에서의 인코딩된 비디오의 시작 시간을 표시하는 시간코드코드(Timecode) 요소(60) 및 복수의 블록그룹(BlockGroup) 요소들을 포함한다. 상기 주지된 바와 같이, 상기 클러스터 내에 저장된 인코딩된 비디오는 상기 인코딩된 비디오가 컨테이너 파일에서의 다른 클러스터 요소들 중 임의의 것 내에 포함된 인코딩된 비디오에 대한 참조 없이 재생될 수 있도록 제한된다. 많은 실시예들에서, 제 1 프레임이 IDR 프레임인 GOP로서 클러스터 요소 내에 포함된 비디오를 인코딩하는 것은 상기 제약을 시행한다. 예시된 실시예에서, 상기 제 1 블록그룹 요소(62)는 IDR 프레임을 포함한다. 그러므로, 상기 제 1 블록그룹 요소(62)는 참조블록(ReferenceBlock) 요소를 포함하지 않는다. 상기 제 1 블록그룹 요소(62)는 블록 요소(64)를 포함하며, 이것은 클러스터 요소(48)의 시간코드에 대하여 블록 요소(64) 내에서의 인코딩된 프레임의 시간코드 속성을 특정한다. 후속 블록그룹 요소들(66)은 그것들이 포함할 수 있는 프레임들의 유형들(그것들이 클러스터 요소 내에 포함되지 않는 프레임들을 참조할 수 없는 것 외의 다른)에 제한되지 않는다. 그러므로, 후속 블록그룹 요소들(66)은 상기 블록그룹 내에 포함된 프레임의 디코딩에 이용된 다른 블록그룹 요소(들)를 참조하는 참조블록 요소들(68)을 포함할 수 있거나 또는 IDR 프레임들을 포함할 수 있으며 상기 제 1 블록그룹 요소(62)와 유사하다. 상기 주지된 바와 같이, 인코딩된 비디오가 마트로스카 파일의 클러스터 요소들 내에 삽입되는 방식은 마트로스카 파일 포맷의 규격에 따른다.
본 발명의 실시예들에 따른 마트로스카 컨테이너 파일의 클러스터 요소(46) 내에서의 인코딩된 오디오 및 자막 정보의 삽입은 도 4b 및 도 4c에 예시된다. 예시된 실시예들에서, 상기 인코딩된 미디어는 도 4a에 대하여 상기 논의된 인코딩된 비디오에 적용된 동일한 제약들에 따라 클러스터 요소들(48) 내에 삽입된다. 또한, 각각의 클러스터 요소 내에서의 상기 인코딩된 오디오 및 자막 정보의 지속 기간은 상기 인코딩된 비디오를 포함하는 마트로스카 컨테이너 파일의 대응하는 클러스터 요소에서의 인코딩된 비디오의 지속 기간에 대응한다. 다른 실시예들에서, 상기 오디오 및/또는 자막 스트림들을 포함한 컨테이너 파일들 내에서의 클러스터 요소들은 대안 비디오 스트림들을 포함한 컨테이너 파일들에서의 클러스터 요소들의 시작 시간 및 지속 기간과 부합할 필요는 없다.
단일 MKV 컨테이너 파일에서 스트림들을 다중화하는 것
도 4a 내지 도 4c에 도시된 클러스터들의 요소들은 단일 스트림이 각각의 마트로스카 컨테이너 파일 내에 포함된다고 가정한다. 여러 개의 실시예들에서, 다수의 스트림들로부터의 미디어는 단일의 마트로스카 컨테이너 파일 내에서 다중화된다. 이러한 방식으로, 단일 컨테이너 파일은 하나 이상의 대응하는 오디오 스트림들, 및/또는 하나 이상의 대응하는 자막 스트림들과 함께 다중화된 비디오 스트림을 포함할 수 있다. 이러한 식으로 상기 스트림들을 저장하는 것은 다수의 대안 비디오 스트림들에 걸쳐 오디오 및 자막 스트림들의 중복을 야기할 수 있다. 그러나, 비디오 스트림 및 연관된 오디오, 및/또는 자막 스트림으로부터 인코딩된 미디어를 검색하기 위한 탐색 시간은 서버상에서의 데이터의 인접한 저장으로 인해 감소될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다중화된 비디오, 오디오 및 자막 데이터를 포함한 마트로스카 컨테이너 파일의 클러스터들 요소(46)는 도 4d에 예시된다. 예시된 실시예에서, 각각의 클러스터 요소(48)는 다중화된 스트림들의 각각에 대한 부가적인 블록그룹 요소들을 포함한다. 상기 제 1 클러스터 요소는 인코딩된 비디오에 대한 제 1 블록그룹 요소(62v)를 포함하고, 제 1 블록그룹 요소(62v)는 인코딩된 비디오 프레임을 포함하고 클러스터 요소의 시작 시간에 대한 프레임의 시간코드 속성(즉, 시간코드 속성(60))을 표시하는 블록 요소(64v)를 포함한다. 제 2 블록그룹 요소(62a)는, 인코딩된 오디오 시퀀스를 포함하고 클러스터 요소의 시작 시간에 대하여 상기 인코딩된 오디오의 시간코드를 표시하는 블록 요소(64a)를 포함하고, 제 3 블록그룹 요소(62s)는 인코딩된 자막을 포함하고 상기 클러스터 요소의 시작 시간에 대하여 상기 인코딩된 자막의 시간코드를 표시하는 블록 요소(64s)를 포함한다. 예시된 실시예에 도시되지 않지만, 각각의 클러스터 요소(48)는 부가적인 인코딩된 비디오, 오디오 또는 자막들을 포함한 부가적인 블록그룹 요소들을 포함할 가능성이 있다. 인코딩된 비디오, 오디오, 및/또는 자막 스트림들의 다중화에도 불구하고, 상기 인코딩된 미디어에 관한 동일한 제약들이 적용된다.
적응적 비트레이트 스트리밍 시스템들에서의 사용을 위해 MKV 컨테이너 파일들에 트릭 플레이 트랙들을 통합하는 것
마트로스카 컨테이너 파일들 내에서의 트릭 플레이 트랙들의 통합은 그 개시가 전체적으로 참조로서 여기에 통합되는, 2008년, 10월 29일에 출원된, "애플리케이션 강화 트랙들"이라는 제목의 미국 특허 출원 번호 제12/260,404호에서, DivX, LLC에 의해 제안된다. 미국 특허 출원 번호 제12/260,404호에 설명된 트릭 플레이 트랙들에 유사한 트릭 플레이 트랙들은 적응적 비트레이트 스트리밍을 위해 인코딩된 소스 콘텐트를 통해 매끄러운 시각적 탐색을 제공하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 비트레이트 스트리밍 시스템에서 트릭 플레이 스트림을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 실제로 상기 트릭 플레이 트랙이 단순히 낮은 프레임 레이트로 소스 미디어를 인코딩하는 별개의 트랙일 때, 재생될 때 소스 미디어를 통해 가속화된 시각적 탐색인 것처럼 보이는 별개의 트릭 플레이 트랙이 인코딩될 수 있다. 여러 개의 실시예들에서, 상기 트릭 플레이 스트림은 미국 특허 출원 번호 제12/260,404호에 개괄된 방식으로 트릭 플레이 트랙을 생성하고 상기 트릭 플레이 트릭을 마트로스카 컨테이너 파일로의 비디오 스트림의 삽입에 대하여 상기 언급된 제약들에 따라 상기 마트로스카 컨테이너 파일에 삽입함으로써 생성된다. 많은 실시예들에서, 상기 트릭 플레이 트랙은 또한 상기 트릭 플레이 트랙에서의 각각의 클러스터 요소의 GOP에서의 모든 프레임이 IDR 프레임으로서 인코딩되는 추가 제약에 종속된다. 다른 비디오 스트림들이 그렇듯이, 각각의 클러스터 요소는 다른 스트림들에서의 대응하는 클러스터 요소들과 동일한 2초의 소스 미디어에 대응하는 GOP를 포함한다. 간단히 트릭 플레이 트랙의 GOP들에서 보다 적은 프레임들이 존재하며 각각의 프레임은 보다 긴 지속 기간을 가진다. 이러한 방식으로, 트릭 플레이 스트림으로 및 그로부터의 전이들은 다른 인코딩된 스트림들 중 임의의 것 사이에서의 전이들이 본 발명의 실시예들에 따른 적응적 비트레이트 스트리밍 시스템 내에서 처리되는 것과 동일한 방식으로 처리될 수 있다. 가속화된 시각적 탐색을 달성하기 위해 트릭 플레이 트랙 내에 포함된 프레임들의 재생은 통상적으로 상기 재생 디바이스가 가속화된 탐색의 레이트(예로서, x2, x4, x6 등)에서의 원하는 증가를 달성하기 위해 재생 디바이스의 디코더에 프레임들을 제공하기 이전에 인코딩된 비디오의 프레임들에 할당된 시간코드들을 조작하는 것을 수반한다.
트릭 플레이 트랙으로부터 인코딩된 미디어를 포함한 클러스터들 요소는 도 4e에 도시된다. 예시된 실시예에서, 상기 인코딩된 트릭 플레이 트랙은 도 4a에 대하여 상기 논의된 인코딩된 비디오에 적용된 동일한 제약들에 따라 클러스터 요소들(48) 내에 삽입된다. 그러나, 각각의 블록 요소는 IDR을 포함한다. 다른 실시예들에서, 상기 트릭 플레이 트랙들을 포함한 컨테이너 파일들 내에서의 클러스터 요소들은 대안 비디오 스트림들을 포함한 컨테이너 파일들에서의 클러스터 요소들의 시작 시간 및 지속 기간과 부합할 필요는 없다.
많은 실시예들에서, 소스 콘텐트는 적응적 비트 레이트 스트리밍 시스템에 의한 사용을 위한 단일의 트릭 플레이 트랙 또는 다수의 트릭 플레이 트랙들을 제공하기 위해 인코딩될 수 있다. 단일 트릭 플레이 트랙이 제공될 때, 상기 트릭 플레이 트랙은 통상적으로 낮은 비트레이트로 인코딩된다. 다수의 대안 트릭 플레이 트랙들이 제공될 때, 적응적 레이트 스트리밍이 또한 상기 트릭 플레이 트랙들에 대하여 수행될 수 있다. 여러 개의 실시예들에서, 다수의 트릭 플레이 트랙들이 인코딩된 미디어를 통해 상이한 레이트들의 가속화된 시각적 탐색을 지원하기 위해 제공된다.
MKV 컨테이너 파일들 내에 인덱싱 정보를 통합하는 것
마트로스카 컨테이너 파일 포맷에 대한 규격은 상기 컨테이너 파일 내에서의 블록 요소들을 인덱싱하기 위해 사용되는 선택적 큐들 요소를 위해 제공한다. HTTP를 사용한 재생 디바이스에 의한 클러스터들의 요청을 용이하게 하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따라 마트로스카 컨테이너 파일에 통합될 수 있는 수정된 큐들 요소(52)가 도 5에 예시된다. 상기 수정된 큐들 요소(52)는 각각이 큐시간(CueTime) 속성(72)을 포함하는 복수의 큐포인트 요소들(70)을 포함한다. 각각의 큐포인트 요소는 큐트랙(CueTrack)(76) 및 큐클러스터위치(CueClusterPosition)(78) 속성들을 포함한 큐트랙위치들(CueTrackPositions) 요소(74)를 포함한다. 많은 실시예들에서, 상기 큐포인트 요소는 클러스터 요소 내에서의 특정 블록 요소와는 대조적으로 주로 특정 클러스터 요소를 식별하도록 구성된다. 그러나, 여러 개의 애플리케이션들에서, 클러스터 요소 내에서의 특정 블록그룹 요소들을 탐색하기 위한 능력이 요구되며 부가적인 인덱스 정보가 큐들 요소에 포함된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마트로스카 파일의 클러스터들 요소 내에서의 인코딩된 미디어를 인덱싱하기 위한 수정된 큐들 요소의 사용은 도 6에 예시된다. 큐포인트 요소는 마트로스카 컨테이너 파일 내에서의 각각의 클러스터 요소에 대응하도록 생성된다. 상기 큐포인트 요소(70)의 큐시간 속성(72)은 대응하는 클러스터 요소(48)의 시간코드 속성(60)에 대응한다. 또한, 상기 큐포인트 요소는 대응하는 클러스터 요소(48)의 시작을 나타내는 큐클러스터위치 속성(78)을 가진 큐트랙위치들 요소(74)를 포함한다. 상기 큐트랙위치들 요소(74)는 또한 큐블록번호(CueBlockNumber) 속성을 포함할 수 있으며, 이것은 통상적으로 클러스터 요소(48) 내에서 제 1 IDR 프레임을 포함한 블록 요소를 표시하기 위해 사용된다.
쉽게 이해될 수 있는 바와 같이, 상기 수정된 큐들 요소(52)는 마트로스카 컨테이너 파일 내에서의 클러스터 요소들(48)의 각각에 대한 인덱스를 형성한다. 더욱이, 상기 큐트랙위치 요소들은 원격 서버로부터 HTTP 또는 또 다른 적절한 프로토콜을 통해 특정 클러스터 요소(48)의 바이트 범위를 요청하기 위해 재생 디바이스에 의해 사용될 수 있는 정보를 제공한다. 종래의 마트로스카 파일의 큐들 요소는 클러스터 요소 내에 포함된 인코딩된 비디오의 모두를 획득하기 위해 상기 클러스터 요소의 시작으로부터 요청하기 위해 바이트들의 수에 관한 정보를 재생 디바이스에 직접 제공하지 않는다. 클러스터 요소의 크기는 다음의 클러스터 요소의 제 1 바이트를 인덱싱하는 큐트랙위치들 요소의 큐클러스터위치 속성을 사용함으로써 수정된 큐들 요소에서 추론될 수 있다. 대안적으로, 부가적인 큐트랙위치 요소들은 클러스터 요소의 마지막 바이트를 인덱싱하는 본 발명의 실시예들에 따른 수정된 큐들 요소들에 부가될 수 있으며(상기 클러스터 요소의 첫 번째 바이트를 인덱싱하는 큐트랙위치들 요소들 외에), 및/또는 큐클러스터위치 속성에 의해 나타내어지는 클러스터 요소의 크기를 특정하는 비-표준 큐클러스터크기 속성은 HTTP 바이트 범위 요청들 또는 유사한 프로토콜을 통해 마트로스카 컨테이너 파일 내에서의 특정 클러스터 요소들의 검색을 돕기 위해 각각의 큐트랙위치 요소에 포함된다.
상기 개괄된 방식으로의 큐들 요소의 수정은 적응적 비트레이트 스트리밍 동안 HTTP 또는 유사한 프로토콜을 통해 마트로스카 컨테이너 파일로부터 클러스터 요소들의 검색을 상당히 간략화한다. 또한, 단지 각각의 클러스터에서의 첫 번째 프레임을 인덱싱함으로써, 상기 인덱스의 크기는 상당히 감소된다. 인덱스가 통상적으로 재생 이전에 다운로드된다는 것을 고려해볼 때, 상기 큐들 요소(즉, 인덱스)의 감소된 크기는 재생이 보다 빠르게 시작될 수 있다는 것을 의미한다. 큐클러스터위치 요소들을 사용하여, 재생 디바이스는 원하는 클러스터 요소에 대한 시간코드 속성을 사용하여 관련 있는 마트로스카 컨테이너 파일의 인덱스를 간단히 참조함으로써 상기 재생 디바이스에 의해 경험된 스트리밍 상태들에 가장 적합한 스트림으로부터 특정 클러스터 요소를 요청할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 큐들 요소 내에서의 다수의 속성들은 적응적 비트레이트 스트리밍 동안 이용되지 않는다. 그러므로, 상기 큐들 요소는 각각의 마트로스카 컨테이너 파일에 대한 인덱스의 전체 크기를 감소시키기 위해 이용되지 않은 속성들을 제거함으로써 추가로 수정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라 단일 인코딩된 스트림을 포함하는 마트로스카 컨테이너 파일에서 이용될 수 있는 수정된 큐들 요소는 도 5a에 예시된다. 도 5a에 도시된 큐들 요소(52')는 큐포인트 요소들(70')이 큐시간 속성(도 5에서 72 참조)을 포함하지 않으며 및/또는 큐트랙위치들 요소들(74')이 큐트랙 속성(도 5에서 76)을 포함하지 않는다는 점을 제외하고 도 5에 도시된 큐들 요소(52)와 유사하다. 상기 마트로스카 컨테이너 파일에서의 각각의 클러스터 요소에서의 인코딩된 미디어의 부분들이 동일한 지속 기간을 가질 때, 상기 큐시간 속성은 필요하지 않다. 상기 마트로스카 컨테이너 파일이 단일 인코딩된 스트림을 포함할 때, 상기 큐트랙 속성은 필요하지 않다. 다른 실시예들에서, 상기 마트로스카 컨테이너 파일의 상기 큐들 요소 및/또는 다른 요소들은, 스트림이 인코딩되고 상기 마트로스카 컨테이너 파일에 삽입되는 방식을 고려해볼 때, 상기 마트로스카 컨테이너 파일 내에 포함된 인코딩된 스트림의 적응적 비트레이트 스트리밍을 위해 필요하지 않은 요소들 및/또는 속성들을 제거하기 위해 수정될 수 있다.
마트로스카 컨테이너 파일 내에서의 클러스터 요소들의 각각의 크기에 관한 정보를 포함하기 위해 및 불필요한 속성들을 제거하기 위해 상기 큐들 요소에 대한 다양한 수정들이 상기 설명되었지만, 본 발명의 많은 실시예들은 종래의 마트로스카 컨테이너를 이용한다. 여러 개의 실시예들에서, 상기 재생 디바이스는 종래의 큐들 요소로부터 획득된 정보를 사용하여 즉석에서 클러스터 요소들의 크기를 간단히 결정하고, 및/또는 상기 MKV 컨테이너 파일 내에서의 상기 클러스터 요소들의 크기 및/또는 위치에 관한 정보를 포함한 별개의 인덱스 파일에 의존한다. 여러 개의 실시예들에서, 부가적인 인덱스 정보가 최상위 레벨 인덱스 파일에 저장된다. 다수의 실시예들에서, 상기 부가적인 인덱스 정보가 최상위 레벨 인덱스 파일에서 식별되는 별개의 파일들에 저장된다. 마트로스카 컨테이너 파일로부터 클러스터 요소들을 검색하기 위해 이용된 인덱스 정보가 상기 컨테이너 파일로부터 별도로 저장될 때, 상기 마트로스카 컨테이너 파일은 여전히 통상적으로 상기 개괄된 방식으로 클러스터 요소들에서의 포함을 위해 미디어를 인코딩하도록 제한된다. 또한, 인덱스 정보가 어디에 위치되든지, 상기 인덱스 정보는 통상적으로 각각의 클러스터 요소를 인덱싱할 것이며 (이에 제한되지 않지만) 각각의 클러스터 요소의 적어도 시작 위치 및 많은 경우들에서 그 크기에 관한 정보를 포함할 것이다.
적응적 비트레이트 스트리밍을 위해 소스 미디어를 인코딩하는 것
본 발명의 일 실시예에 따라 적응적 비트레이트 스트리밍 시스템에서의 사용을 위해 최상위 레벨 인덱스 파일 및 복수의 마트로스카 컨테이너 파일들로서 소스 미디어를 인코딩하기 위한 프로세스가 도 7에 예시된다. 상기 인코딩 프로세스(100)는 상기 소스 미디어의 제 1 부분을 선택하고(102) 각각의 스트림에 대한 인코딩 파라미터들을 사용하여 상기 소스 미디어를 인코딩함으로써(104) 시작한다. 미디어의 부분이 비디오일 때, 소스 비디오의 부분은 IDR 프레임으로 시작하는 단일 GOP로서 인코딩된다. 많은 실시예들에서, 대안 GOP들을 생성하기 위해 사용된 인코딩 파라미터들은 비트레이트, 프레임 레이트, 인코딩 파라미터들 및 해상도에 기초하여 변화한다. 이러한 식으로, 미디어의 부분은 상호 교환가능한 대안들의 세트로서 인코딩되며 재생 디바이스는 재생 디바이스에 의해 경험된 스트리밍 상태들에 가장 적합한 대안을 선택할 수 있다. 상이한 해상도들이 지원될 때, 상기 스트림들의 인코딩은 각각의 스트림이 동일한 디스플레이 종횡비를 갖도록 제한된다. 일정한 디스플레이 종횡비는 스트림의 해상도에 따라 샘플 종횡비를 변경함으로써 상이한 해상도 스트림들에 걸쳐 달성될 수 있다. 많은 경우들에서, 해상도를 감소시키는 것은 동일한 비트 레이트로 인코딩된 보다 높은 해상도 비디오와 비교할 때 더 높은 품질 비디오를 야기할 수 있다. 많은 실시예들에서, 상기 소스 미디어는 스스로 인코딩되며 상기 인코딩 프로세스(104)는 상기 적응적 비트레이트 스트리밍 시스템에 의해 지원된 대안 스트림들의 각각의 인코딩 파라미터들에 따라 인코딩된 소스 미디어의 트랜스코딩 또는 트랜스레이팅을 수반한다.
상기 소스 미디어가 인코딩된 미디어의 대안 부분들의 세트로서 인코딩된다면, 인코딩된 미디어의 대안 부분들의 각각은 인코딩된 미디어의 부분이 속하는 스트림에 대응하는 마트로스카 컨테이너 파일 내에서의 클러스터 요소에 삽입된다(106). 많은 실시예들에서, 상기 인코딩 프로세스는 또한 미디어가 상기 컨테이너 내에서의 클러스터 요소들에 삽입될 때 각각의 마트로스카 컨테이너 파일에 대한 인덱스들을 구성한다. 그러므로, 상기 프로세스(100)는 또한 상기 마트로스카 컨테이너 파일 내에 삽입된 클러스터 요소를 나타내는 큐포인트 요소를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 큐포인트 요소는 소스 미디어가 완전히 인코딩될 때까지 버퍼에 유지될 수 있다. 상기 프로세스가 소스 미디어를 통해 단일 패스에서 순차적으로 인코딩된 미디어의 대안 부분들의 각각을 인코딩하는 것을 설명하였지만, 본 발명의 많은 실시예들은 대안 스트림들의 각각을 인코딩하기 위해 소스 미디어를 통해 별개의 과정을 수행하는 것을 수반한다.
도 7을 다시 참조하면, 상기 프로세스는 계속해서 상기 소스 미디어의 부분들을 선택(102) 및 인코딩(104)하며, 그 후 전체 소스 미디어가 적응적 비트레이트 스트리밍(108)을 위해 인코딩될 때까지 미디어의 인코딩된 부분들을 적절한 스트림에 대응하는 마트로스카 컨테이너 파일로 삽입한다(106). 이때, 상기 프로세스는 각각의 스트림에 대해 인덱스(110)를 상기 마트로스카 컨테이너에 삽입할 수 있으며 상기 마트로스카 컨테이너 파일들 내에 포함된 인코딩된 스트림들의 각각을 인덱싱하는 최상위 레벨 인덱스 파일을 생성한다(112). 상기 주지된 바와 같이, 상기 인덱스들은 큐포인트 요소가 상기 마트로스카 컨테이너 파일 내에서의 각각의 클러스터 요소를 인덱싱하도록 인코딩된 미디어로서 생성되며 상기 마트로스카 컨테이너 파일들로 삽입될 수 있다. 인코딩의 완료시, 상기 큐포인트 요소들의 각각은 큐들 요소에 포함될 수 있으며 상기 큐들 요소는 상기 클러스터들 요소를 따르는 상기 마트로스카 컨테이너 파일로 삽입될 수 있다.
트릭 플레이 스트림들의 생성을 포함할 수 있는 상기 인코딩 프로세스 동안 생성된 스트림들의 각각을 포함한 마트로스카 컨테이너 파일들을 생성하기 위해 상기 소스 미디어, 및 상기 마트로스카 컨테이너 파일들 내에서의 상기 스트림들의 각각을 인덱싱하는 최상위 레벨 인덱스 파일의 인코딩에 이어서, 상기 최상위 레벨 인덱스 파일 및 상기 마트로스카 컨테이너 파일들은 재생 디바이스들에 대한 적응적 비트레이트 스트리밍을 위해 HTTP 서버에 업로딩될 수 있다. HTTP 요청들을 사용하여 본 발명의 실시예들에 따라 인코딩된 미디어의 적응적 비트레이트 스트리밍은 이하에 추가로 논의된다.
HTTP를 사용한 MKV 컨테이너 파일들로부터의 적응적 비트레이트 스트리밍
비디오, 오디오, 및 자막 콘텐트 중 적어도 하나에 대한 별개의 마트로스카 컨테이너 파일들에 포함된 대안 스트림들이 존재하도록 소스 미디어가 인코딩될 때, 상기 마트로스카 컨테이너 파일들 내에 포함된 미디어의 적응적 스트리밍은 HTTP 요청들 또는 유사한 무상태 데이터 전송 프로토콜을 사용하여 달성될 수 있다. 많은 실시예들에서, 재생 디바이스는 서버상에 존재하는 최상위 레벨 인덱스 파일을 요청하며 재생 디바이스에 이용가능한 스트림들을 식별하기 위해 상기 인덱스 정보를 사용한다. 상기 재생 디바이스는 그 후 상기 마트로스카 파일들 중 하나 이상에 대한 인덱스들을 검색할 수 있으며 HTTP 요청들을 사용하여 또는 유사한 무상태 프로토콜을 사용하여 상기 마트로스카 컨테이너 파일들 내에 포함된 스트림들 중 하나 이상으로부터 미디어를 요청하기 위해 상기 인덱스들을 사용할 수 있다. 상기 주지된 바와 같이, 본 발명의 많은 실시예들은 수정된 큐들 요소를 사용하여 상기 마트로스카 컨테이너 파일들의 각각에 대한 인덱스들을 구현한다. 그러나, 다수의 실시예들에서, 각각의 스트림에 대한 인코딩된 미디어는 표준 마트로스카 컨테이너 파일 내에 포함되며 별개의 인덱스 파일(들)이 또한 상기 컨테이너 파일들의 각각을 위해 제공될 수 있다. 상기 재생 디바이스에 의해 경험된 스트리밍 상태들에 기초하여, 상기 재생 디바이스는 상이한 비트레이트들로 인코딩된 대안 스트림들로부터 미디어를 선택할 수 있다. 상기 스트림들의 각각으로부터의 미디어가 상기 개괄된 방식으로 상기 마트로스카 컨테이너 파일에 삽입될 때, 스트림들 사이에서의 전이들은 클러스터 요소 내에서의 미디어의 재생의 완료시 발생할 수 있다. 그러므로, 상기 클러스터 요소들의 크기(즉, 클러스터 요소들 내에서의 상기 인코딩된 미디어의 지속 기간)는 통상적으로 상기 재생 디바이스가 변화하는 스트리밍 상태들에 및 트릭 플레이 트랙의 이용을 수반하는 사용자로부터의 지시들에 충분히 빠르게 반응할 수 있도록 선택된다. 클러스터 요소들이 작을수록(즉, 각각의 클러스터 요소 내에서의 상기 인코딩된 미디어의 지속 기간이 작을수록), 각각의 클러스터 요소를 요청하는 것과 연관된 오버헤드는 더 높아진다. 그러므로, 스트리밍 상태들에서의 변화들에 대한 재생 디바이스의 반응성 및 주어진 세트의 스트리밍 상태들에 대한 적응적 스트리밍 시스템의 유효 데이터 레이트(즉, 인코딩된 미디어를 송신하기 위해 실제로 이용된 이용가능한 대역폭의 부분) 사이에 트레이드오프가 존재한다. 많은 실시예들에서, 클러스터 요소들의 크기는 각각의 클러스터 요소가 2초의 인코딩된 미디어를 포함하도록 선택된다. 다른 실시예들에서, 상기 인코딩된 미디어의 지속 기간은 2초들보다 크거나 또는 더 적을 수 있으며 및/또는 상기 인코딩된 미디어의 지속 기간은 클러스터 요소마다 변화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 최상위 레벨 인덱스 파일에 의해 인덱싱된 마트로스카 컨테이너 파일들 내에 포함된 별개의 스트림들에서 인코딩된 미디어의 재생 동안 재생 디바이스 또는 클라이언트 및 HTTP 서버 사이에서의 통신이 도 8에 예시된다. 예시된 실시예에서, 상기 재생 디바이스(200)는 데이터를 검색하기 위해 HTTP 요청 또는 유사한 프로토콜을 사용하여 서버(202)로부터 최상위 레벨 인덱스 파일을 요청함으로써 재생을 시작한다. 상기 서버(202)는 요청에 대응하는 바이트들을 제공한다. 상기 재생 디바이스(200)는 그 후 소스 미디어의 특정 조각으로부터 도출된 인코딩된 미디어의 스트림들을 포함한 마트로스카 컨테이너 파일들의 각각의 URI들을 식별하기 위해 상기 최상위 레벨 인덱스 파일을 파싱한다. 상기 재생 디바이스는 그 후 HTTP 또는 유사한 프로토콜을 통해 상기 마트로스카 컨테이너 파일들 중 하나 이상의 헤더들에 대응하는 바이트 범위들을 요청할 수 있으며, 여기에서 상기 바이트 범위들은 관련 있는 마트로스카 컨테이너 파일들(상기 논의를 참조하자)에 대한 URI에 포함된 정보를 사용하여 결정된다. 상기 서버는 마트로스카 컨테이너 파일의 헤더를 포함한 상기 바이트 범위에 대한 요청에 응답하여 다음의 정보를 리턴한다:
Figure pat00012
상기 EBML 요소는 통상적으로 파일 버전이 지원됨을 보장하기 위해 상기 재생 디바이스에 의해 프로세싱된다. 상기 헤드탐색(SeekHead) 요소는 마트로스카 인덱스 요소들의 위치를 찾기 위해 파싱되며 상기 세그먼트인포(SegmentInfo) 요소는 재생시 이용된 두 개의 주요 요소들, 즉 시간코드스케일(TimecodeScale) 및 지속기간(Duration)을 포함한다. 상기 시간코드스케일은 상기 마트로스카 컨테이너 파일의 세그먼트 내에서의 모든 시간 코드들에 대한 시간코드 스케일을 특정하며 상기 지속기간은 시간코드스케일에 기초하여 상기 세그먼트의 지속 기간을 특정한다. 상기 트랙들 요소는 상기 마트로스카 파일의 클러스터들 요소 내에 포함된 인코딩된 미디어를 디코딩하기 위해 상기 재생 디바이스에 의해 사용된 정보를 포함한다. 상기 주지된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 적응적 비트레이트 스트리밍 시스템들은 이에 제한되지 않지만 프레임 레이트, 및 해상도를 포함한 상이한 인코딩 파라미터들을 사용하여 인코딩된 상이한 스트림들을 지원할 수 있다. 그러므로, 상기 재생 디바이스는 전이가 인코딩된 스트림들 사이에서 이루어질 때마다 상기 디코더를 구성하기 위해 상기 마트로스카 컨테이너 파일의 헤더들 내에 포함된 정보를 사용할 수 있다.
많은 실시예들에서, 상기 재생 디바이스는 최상위 레벨 인덱스 파일에서 인덱싱된 마트로스카 컨테이너 파일들의 모두에 대한 헤더들을 검색하지 않는다. 대신에, 상기 재생 디바이스는 초기에 재생을 시작하기 위해 이용될 스트림(들)을 결정하고 대응하는 마트로스카 컨테이너 파일들로부터 헤더들을 요청한다. 상기 최상위 레벨 인덱스 파일 내에 포함된 URI들의 구조에 의존하여, 상기 재생 디바이스는 관련 있는 마트로스카 컨테이너 파일들로부터의 인덱스의 적어도 일부를 포함하는 서버로부터 바이트 범위들을 요청하기 위해 상기 URI들로부터의 정보 또는 상기 마트로스카 컨테이너 파일들의 헤더들로부터의 정보를 사용할 수 있다. 상기 바이트 범위들은 전체 인덱스에 대응할 수 있다. 상기 서버는 인덱스 정보를 포함한 관련 있는 바이트 범위들을 재생 디바이스에 제공하며, 상기 재생 디바이스는 이러한 정보를 사용하여 인코딩된 미디어를 포함한 클러스터 요소들의 바이트 범위들을 요청하기 위해 상기 인덱스 정보를 사용할 수 있다. 상기 클러스터 요소들이 수신될 때, 상기 재생 디바이스는 클러스터 요소 내에서의 블록 요소들로부터 인코딩된 미디어를 추출할 수 있으며, 그것들의 연관된 시간코드 속성들에 따라 블록 요소들 내에서의 미디어를 디코딩 및 재생할 수 있다.
예시된 실시예에서, 상기 재생 디바이스(200)는 재생 디바이스가 상기 인덱스 정보를 사용하여 선택된 스트림들의 각각의 전체를 스트리밍할 수 있는 재생의 시작 이전에 HTTP 서버로부터 충분한 인덱스 정보를 요청한다. 다른 실시예들에서, 상기 재생 디바이스는 미디어가 재생될 때마다 계속해서 인덱스 정보를 검색한다. 여러 개의 실시예들에서, 최저 비트레이트 스트림에 대한 인덱스 정보의 모두는 스트리밍 상태들이 재생 동안 급격히 저하되는 경우에 상기 최저 비트레이트 스트림에 대한 인덱스 정보가 재생 디바이스에 이용가능하도록 재생 전에 요청된다.
스트림들 사이에서의 스위칭
도 8에 예시된 통신들은 상기 재생 디바이스가 미디어의 재생 전체에 걸쳐 동일한 스트림들(즉, 마트로스카 컨테이너 파일들)로부터 미디어를 계속해서 요청한다고 가정한다. 실제로, 재생 디바이스에 의해 경험된 스트리밍 상태들은 스트리밍 미디어의 재생 동안 변할 가능성이 높으며 상기 재생 디바이스는 재생 디바이스에 의해 경험된 스트리밍 상태들에 대한 최상의 화상 품질을 제공하기 위해 대안 스트림들(즉, 상이한 마트로스카 컨테이너 파일들)로부터 미디어를 요청할 수 있다. 또한, 상기 재생 디바이스는 트릭 플레이 트랙 스트림을 이용하는 트릭 플레이 기능을 수행하기 위해 스트림들을 스위칭할 수 있다.
재생 디바이스가 본 발명의 실시예들에 따라 새로운 스트림으로 스위칭할 때 재생 디바이스 및 서버 사이에서의 통신이 도 9a에 예시된다. 도 9a에 예시된 통신들은 새로운 스트림에 대한 인덱스 정보가 재생 디바이스에 의해 이전에 요청되지 않았으며 오래된 스트림으로부터의 클러스터 요소들의 다운로딩은 정보가 새로운 스트림을 포함한 마트로스카 컨테이너 파일에 관해 획득되는 동안 진행한다고 가정한다. 상기 재생 디바이스(200)가 스트리밍 상태들에서의 변화를 검출하고, 보다 높은 비트레이트 스트림이 현재의 스트리밍 상태들에서 이용될 수 있음을 결정하거나, 또는 사용자로부터 트릭 플레이 지시를 수신할 때, 상기 재생 디바이스는 비디오, 오디오, 또는 자막 스트림들 중 적어도 하나에 대한 보다 적절한 대안 스트림에 대한 URI를 식별하기 위해 최상위 레벨 인덱스 파일을 사용할 수 있고, 재생 디바이스는 상기 스트림들로부터 현재 인코딩된 미디어를 요청한다. 상기 재생 디바이스는 현재 스트림(들)에 관한 정보를 저장할 수 있으며 대응하는 URI들의 파라미터들을 사용하여 새로운 스트림(들)을 포함한 마트로스카 컨테이너 파일(들)에 대한 헤더들의 바이트 범위들을 요청할 수 있다. 이러한 방식으로 정보를 캐싱하는 것은 재생 디바이스가 상기 스트림의 비트레이트를 아래쪽으로 적응시키려고 시도할 때 유리할 수 있다. 상기 재생 디바이스가 이용가능한 대역폭에서의 감소를 경험할 때, 상기 재생 디바이스는 이상적으로 보다 낮은 비트레이트 스트림으로 빠르게 스위칭할 것이다. 상기 재생 디바이스에 의해 경험된 감소된 대역폭으로 인해, 상기 재생 디바이스는 헤더 및 인덱스 정보를 요청하기 위해 부가적인 대역폭을 가질 가능성이 낮다. 이상적으로, 상기 재생 디바이스는 이미 요청된 보다 높은 레이트 클러스터 요소들을 다운로드하기 위해 모든 이용가능한 대역폭을 이용하며 보다 낮은 비트레이트 스트림(들)을 포함한 마트로스카 컨테이너 파일(들)로부터의 클러스터 요소들을 요청하는 것을 시작하기 위해 국소적으로 캐싱된 인덱스 정보를 사용한다.
새로운 스트림(들)을 포함한 상기 마트로스카 컨테이너 파일(들)에 대한 인덱스 정보를 위한 바이트 범위들은 도 8에 대하여 상기 개괄된 것과 유사한 방식으로 HTTP 서버(202)로부터 요청될 수 있다. 이때, 상기 재생 디바이스는, 재생 디바이스에 의해 검색된 마지막 클러스터 요소에서의 인코딩된 미디어에 뒤이어 인코딩된 미디어를 포함한 클러스터 요소(들)를 식별하기 위해 상기 마트로스카 컨테이너 파일(들)로부터의 인덱스 정보를 사용하여, 이전 스트림들로부터 클러스터 요소들의 다운로딩을 중단할 수 있으며 HTTP 서버로부터 새로운 스트림(들)을 포함한 상기 마트로스카 컨테이너 파일(들)로부터의 적절한 클러스터 요소들의 바이트 범위들을 요청하는 것을 시작할 수 있다. 상기 주지된 바와 같이, 하나의 스트림에서 또 다른 것으로의 매끄러운 전이는 대응하는 클러스터 요소들이 동일한 시간코드 요소 및 IDR 프레임으로 시작하도록 대안 스트림들의 각각을 인코딩함으로써 용이해진다.
상기 재생 디바이스가 미디어의 재생시 이용되는 각각의 스트림에 대한 헤더 및 전체 인덱스를 캐싱할 때, 이전에 사용된 스트림으로 다시 스위칭하는 프로세스는 간략화될 수 있다. 상기 재생 디바이스는 이전에 이용된 스트림을 포함한 마트로스카 파일에 대한 헤더 및 인덱스 정보를 이미 가지며 상기 재생 디바이스는 HTTP를 통해 이전에 이용된 스트림의 마트로스카 컨테이너 파일로부터 클러스터 요소들을 요청하는 것을 시작하기 위해 이러한 정보를 간단히 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 재생 디바이스가 헤더 및 인덱스 정보를 캐싱하는 스트림(들)으로 다시 스위칭할 때 HTTP 서버 및 재생 디바이스 사이에서의 통신이 도 9b에 예시된다. 도 9b에 예시된 프로세스는 비트레이트를 아래쪽으로 적응시킬 때 이상적으로 수행되는데, 이는 이용가능한 리소스들에서의 감소가 미디어 이외의 인덱스 정보를 다운로딩하기 위한 요구에 의해 악화될 수 있기 때문이다. 재생에 대한 중단의 가능성은 재생 디바이스가 스트림들 사이에서 스위칭할 수 있는 속도를 증가시키고 상기 스위치를 달성하기 위해 다운로드된 오버헤드 데이터의 양을 감소시킴으로써 감소된다.
본 발명은 어떤 특정 양태들에서 설명되었지만, 많은 부가적인 수정들 및 변화들이 이 기술분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명은, 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고, 그것들이 따르는 특별한 표준 내에서 특정된 것들 이상의 특징들을 지원하는 인코더들 및 디코더들을 이용하는 것과 같은 구현에서의 다양한 변화들을 포함하여, 구체적으로 설명된 것 외의 다른 방법으로 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 양태들에서, 예시적이며 비제한적인 것으로서 고려되어야 한다.
10: 적응적 스트리밍 시스템 12: 소스 인코더
18: 개인용 컴퓨터 20: 이동 전화기
30: 최상위 레벨 인덱스 32: 컨테이너 파일
34: 표준 EBML 요소 36: 표준 세그먼트 요소
40: 표준 헤드 탐색 요소 42: 표준 세그먼트 정보 요소
44: 표준 트랙들 요소 46: 표준 클러스터들 요소
48: 클러스터 요소 52: 표준 큐들 요소
200: 재생 디바이스 202: HTTP 서버

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  1. 소스 비디오 스트림으로부터 비디오의 대안 스트림의 세트를 인코딩하는 방법.
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