JPH08154242A - ビデオ番組の配送方法及びその実施装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビデオ番組のランダムアクセスを行っても映
像の途切れがなく、転送ビットレート制御の機構を設け
る必要がなく、ビデオ番組の符号化時の目標ビットレー
トの下げ幅が調節可能なビデオ配送技術を提供する。 【構成】 一定再生時間分の情報を符号化単位とし、可
変ビットレート符号化方式に基づいて符号化を行ったビ
デオ番組を提供するビデオサーバに対して、端末により
ビデオ番組のランダムジャンプを伝送路上で要求するビ
デオオンデマンドシステムにおけるビデオ番組の配送方
法であって、ビデオ番組の連続する一定個数ごとの符号
化単位の組をアクセス単位（可変長）またはアクセス単
位分のビデオ番組の再生を行う時間に伝送路が伝送する
情報をトランスポートセグメント（固定長）とし、ビデ
オ番組中の最も大きいアクセス単位長がトランスポート
セグメント長以下となるようビデオ番組の符号化時の特
性を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオオンデマンドシ
ステムに関し、特に、一定再生時間分の情報を符号・復
号のための単位である符号化単位とする可変ビットレー
トの符号化方式で符号化されたビデオ番組を、固定ビッ
トレートの伝送路を通じて配送する場合のビデオ番組の
配送方法及び実施装置に関するものであり、ビデオサー
バに蓄積されているビデオ番組を端末からランダムアク
セスするムービオンデマンドやインタラクティブテレビ
サービス等に適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のビデオオンデマンドシス
テムにおけるビデオ番組の配送方法としては、以下の二
つの方法があった。図４に配送方式１の例を、図５に配
送方式２の例を示す。

【０００３】（配送方式１）配送方式１は、ビデオ番組
の符号化時の目標ビットレートを回線の固定ビットレー
トに一致させる方法である。図４において、Ｆ１１，Ｆ
１２，…，Ｆ１６はビデオ番組の各符号化単位を示し、
Ｚ１は符号化単位分の再生時間で回線を通過する情報量
を示す。図４の（１）は端末がビデオ番組の先頭から順
番にアクセスした場合、同図４の（２）はランダムアク
セスを行った場合の例である。図４（１）に示すよう
に、各符号化単位の大きさは異なるが、例えば、ビデオ
番組の各符号化単位Ｆ１１〜Ｆ１６のように、長時間の
平均をとると符号化単位長の平均はＺ１に一致する。

【０００４】（配送方式２）配送方式２は、各符号化単
位のビットレートが回線の固定ビットレート以下となる
よう、ビデオ番組の符号化時の目標ビットレートを回線
の固定ビットレートより小さく設定する方法である。

【０００５】配送方式２では、符号化時の目標ビットレ
ートを回線ビットレートより小さく設定することによ
り、図５の（１），（２）に示すように、符号化単位Ｆ
２１，Ｆ２２，…，Ｆ２６のうち、符号化単位長が最大
となる符号化単位Ｆ２２の情報量が回線の固定ビットレ
ートで転送したときの情報量Ｚ２以下となるようにす
る。同図５の（１）は先頭から順番にアクセスした場
合、（２）はランダムアクセスを行った場合の例であ
る。Ｆ２１，Ｆ２２，…，Ｆ２６の各符号化単位長がＺ
２よりも小さくなっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。

【０００７】前記従来の配送方式１においては、ビデオ
番組を先頭から最後まで順番に配送する場合には、端末
においてビットレート変動を吸収するための一定容量の
受信バッファを持てば、途切れのないビデオ番組の再生
が可能となる。しかし、ビデオサーバに対して、端末か
らビデオ番組のランダムアクセスを行った場合には、図
４の（２）に示すように、たまたま情報量の大きい符号
化単位Ｆ１２，Ｆ１３，Ｆ１５のみを読み出す場合もあ
り、その場合には、実効的なビデオ番組の符号化ビット
レートが回線のビットレートを上回り、ビデオ映像が途
切れる。

【０００８】これに対して、前記従来の配送方式２で
は、端末からビデオ番組をランダムアクセスした場合に
も、図４の（２）に示すように、ビデオ番組の符号化ビ
ットレートが回線のビットレートを上回ることはない。
しかし、ビデオ番組の符号化単位長を直接制限するため
に目標ビットレートを必ず一定の割合で下げる必要があ
るため、ビデオ番組の画質が必ず一定の割合で劣化する
という問題がある。

【０００９】また、ビデオ番組の平均符号化ビットレー
トと回線の固定ビットレートが異なるため、フロー制御
のような転送ビットレート制御の機構が必要となる。

【００１０】本発明の目的は、ビデオ番組のランダムア
クセスを行っても、映像が途切れることがないビデオ配
送技術を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、回線ビットレートに
対するビデオ番組の符号化時の目標ビットレートの下げ
幅が調節可能なビデオ配送技術を提供することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、転送ビットレート制
御の機構を設ける必要がないビデオ配送技術を提供する
ことにある。

【００１３】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すると、以
下のとおりである。

【００１５】（１）一定再生時間分の情報を符号・復号
のための単位である符号化単位とし、その符号化単位の
長さが変化する可変ビットレート符号化方式に基づいて
符号化を行ったビデオ番組を提供するビデオサーバに対
して、端末によりビデオ番組のランダムジャンプを固定
ビットレートの伝送路上で要求するビデオオンデマンド
システムにおける伝送路上でのビデオ番組の配送方法で
あって、ビデオ番組の連続する一定個数ごとの符号化単
位の組を端末からのランダムジャンプの単位であるアク
セス単位（可変長）、かつ、前記アクセス単位分のビデ
オ番組の再生を行う時間に前記固定ビットレートの伝送
路が伝送する情報をトランスポートセグメント（固定
長）とし、ビデオ番組中の最も大きいアクセス単位長が
トランスポートセグメント長以下となるようにビデオ番
組の符号化時の特性を調節し、前記調節された符号化ビ
デオ番組を前記アクセス単位ごとに分割し、各アクセス
単位分のビデオ情報を前記トランスポートセグメントに
挿入し、そのトランスポートセグメントの残りの部分を
パディングデータで埋めることによりトランスポートセ
グメントを生成し、前記ビデオサーバにおいて、端末か
らのビデオ番組ランダムジャンプ要求に対して、前記生
成されたビデオ番組の該当トランスポートセグメントを
前記伝送路を通じて端末に提供するものである。

【００１６】（２）一定再生時間分の情報を符号・復号
のための単位である符号化単位とし、その符号化単位の
長さが変化する可変ビットレート符号化方式に基づいて
符号化を行ったビデオ番組を提供するビデオサーバと、
前記ビデオサーバに対してビデオ番組のランダムジャン
プを要求する端末と、前記ビデオサーバおよび前記端末
との間を接続する固定ビットレートの伝送路とからなる
ビデオオンデマンドシステムにおける前記伝送路上での
ビデオ番組の配送装置であって、ビデオ番組の連続する
一定個数ごとの符号化単位の組を端末からのランダムジ
ャンプの単位であるアクセス単位（可変長）、かつ、前
記アクセス単位分のビデオ番組の再生を行う時間に前記
固定ビットレートの伝送路が伝送する情報をトランスポ
ートセグメント（固定長）とし、ビデオ番組中の最も大
きいアクセス単位長がトランスポートセグメント長以下
となるようにビデオ番組の符号化時の特性を調節する符
号化ビットレート調節手段と、前記符号化ビットレート
調節手段によって符号化されたビデオ番組を前記アクセ
ス単位ごとに分割し、各アクセス単位分のビデオ情報を
前記トランスポートセグメントに挿入し、そのトランス
ポートセグメントの残りの部分をパディングデータで埋
めることによりトランスポートセグメントを生成するト
ランスポートセグメント生成手段と、前記ビデオサーバ
において、端末からのビデオ番組ランダムジャンプ要求
に対して、前記トランスポートセグメント生成手段によ
り生成した、ビデオ番組の該当トランスポートセグメン
トを前記伝送路を通じて端末に提供する手段とを備えた
ものである。

【００１７】

【作用】前述の手段によれば、ビデオ番組の連続する一
定個数ごとの符号化単位の組を端末からのランダムジャ
ンプの単位であるアクセス単位（可変長）、かつ、前記
アクセス単位分のビデオ番組の再生を行う時間に前記固
定ビットレートの伝送路が伝送する情報をトランスポー
トセグメント（固定長）とし、ビデオ番組中の最も大き
いアクセス単位長がトランスポートセグメント長以下と
なるようビデオ番組の符号化時の特性を調節する手段、
例えば、目標ビットレートを調節する手段により、ビデ
オ番組の符号化ビットレートが回線のビットレート以下
となることが、各アクセス単位において保証されるた
め、端末がどのような順番でビデオ番組をアクセス単位
ごとにランダムジャンプを行った場合にも、ビデオ番組
の符号化ビットレートは回線ビットレートを上回ること
なく、図４の（２）に示したようなビデオ映像の途切れ
は発生しない。

【００１８】このとき符号化時の目標ビットレートを調
節する手段（特性を調節する手段）では、ビデオ番組の
符号化時の目標ビットレートを回線ビットレートより下
げることになるため、画質の劣化を招くことになる。

【００１９】しかし、本発明の方法は、従来の配送方式
２で行っていたように、ビデオ番組の最大符号化単位長
を直接制限するために目標ビットレートを必ず一定の割
合で下げるものではなく、一定個数の符号化単位を集め
たもの（アクセス単位）の最大長に制限を加えるもので
ある。

【００２０】一般に、可変ビットレートの符号化では、
観測範囲を長くとればとるほど、ビットレート変動は少
なくなる。従って、本発明の方法では、アクセス単位に
含まれる符号化単位の個数を大きくすればするほど、各
アクセス単位長の変動は少なくなり、回線ビットレート
に対するビデオ番組の符号化目標ビットレートの下げ幅
を小さくし、符号化時の目標ビットレートを回線ビット
レートに近付けることができる。

【００２１】このように、アクセス単位に含まれる符号
化単位の個数を指定することにより、回線ビットレート
に対するビデオ番組の符号化目標ビットレートの下げ幅
を調節することができる。

【００２２】また、前記符号化ビットレート調節手段に
よって符号化レートが調節されたビデオ番組を前記アク
セス単位ごとに分割し、各アクセス単位分のビデオ情報
を前記トランスポートセグメントに挿入し、そのトラン
スポートセグメントの残りの部分をパディングデータで
埋める手段により、ビデオ番組の符号化ビットレートが
回線ビットレートと一致するため、フロー制御のよう
な、転送ビットレート制御の機構が不要となる。

【００２３】ビデオサーバにおいて、端末からのビデオ
番組ランダムジャンプ要求に対して、前記手段により生
成した、ビデオ番組の該当トランスポートセグメントを
前記伝送路を通じて端末に提供する手段により、ビデオ
番組のランダムアクセスを行っても映像の途切れること
がない。また、転送ビットレート制御の機構を設ける必
要もない。また、ビデオ番組の画質劣化をある程度抑え
ることができる。

【００２４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２５】図１は、本発明による一実施例の伝送路上
でのビデオ番組の配送装置の概略構成を示すブロック図
である。図１において、１はビデオサーバ、２は端末、
３はビデオサーバと端末を接続する固定ビットレートの
回線、４は外部からのシステム運用データ入力経路、５
は入力された運用データから符号化時の特性を調節する
手段としての目標ビットレートを算出する符号化制御
部、６は目標ビットレートを算出するための変換テーブ
ル、７は外部からのアナログビデオ情報ソースの入力経
路、８はビデオ情報符号化部、９はトランスポートセグ
メント生成部、１０はトランスポートセグセメント形式
のビデオ情報の蓄積部、１１は端末からの要求に基づい
て回線にトランスポートセグメントを配送する回線制御
部、１２は回線上を転送されているビデオ情報のトラン
スポートセグメントである。

【００２６】図２は、本実施例の指定された回線ビット
レートから目標ビットレートを算出するための、アクセ
ス単位に含まれる符号化単位数と回線ビットレートに対
するビデオ情報符号化時の目標ビットレートの割合の変
換テーブルである。

【００２７】図３は、本実施例で作成したビデオサーバ
１と端末２との間を結ぶ回線３上を配送されるビデオ情
報の配送フォーマットの例であり、同図３の（１）は、
トランスポートゼグメントを先頭から順番にアクセスし
た例、同図３の（２）は、トランスポートセグメントを
ランダムな順番でアクセスした場合の例である。

【００２８】図３において、ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３は
トランスポートセグメント、ＡＵ１，ＡＵ２，ＡＵ３は
アクセス単位、Ｆ０１，Ｆ０２はＡＵ１に、Ｆ０３，Ｆ
０４はＡＵ２に含まれる符号化単位、Ｆ０５，Ｆ０６は
ＡＵ３に含まれる符号化単位、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、そ
れぞれ各トランスポートセグメントＴＳ１，ＴＳ２，Ｔ
Ｓ３において、先頭からアクセス単位ＡＵ１，ＡＵ２，
ＡＵ３を挿入し、残った領域に挿入されたパッデングで
ある。

【００２９】次に、本実施例のビデオ番組の配送装置の
動作を図１乃至図３を用いて説明する。図１において、
まず、ビデオサーバ１のシステム運用者がシステム運用
データ入力経路４より、回線のビットレート、ビデオ情
報のアクセス単位に含まれる符号化単位数、符号化単位
の再生時間等のシステム運用パラメータを入力する。

【００３０】符号化制御部５では、図２に示すようなア
クセス単位に含まれる符号化単位数と回線ビットレート
に対するビデオ情報符号化時の目標ビットレートの割合
との変換テーブル６を用い、前記指定された回線ビット
レートから、目標ビットレートを算出する。

【００３１】この変換テーブル６は、観測時間と符号化
部が生成する符号化単位長の変動との特性により予め求
められたものである。例えば、アクセス単位に含まれる
符号化単位数が“２”の場合には、目標符号化ビットレ
ートは回線ビットレートの０．９倍の値に設定する必要
があり、指定された回線ビットレートが、１.５４４Ｍ
ｂｐｓの場合には、目標符号化ビットレートは１．５４
４×０.９＝１.３８９６Ｍｂｐｓとなる。

【００３２】また、別の例として、アクセス単位に含ま
れる符号化単位数が４の場合には、目標符号化ビットレ
ートは１.５４４×０.９５＝１.４６６８Ｍｂｐｓ、さ
らに別の例として、アクセス単位に含まれる符号化単位
数が“６”の場合には、目標符号化ビットレートは１.
５４４×０.９８＝１.５１３１２Ｍｂｐｓというよう
に、システム運用者が指定するアクセス単位に含まれる
符号化単位数に応じて、回線ビットレースに対する符号
化時の目標ビットレートの下げ幅が調整される。

【００３３】符号化制御部で算出した目標ビットレート
はビデオ情報符号化部８に渡される。そこでは、指定さ
れた目標ビットレートで経路７から入力されるビデオ情
報の符号化を行う。その後、符号化されたビデオ情報
は、トランスポートセグメント生成部９に渡される。

【００３４】トランスポートセグメント生成部９では、
符号化制御部５からアクセス単位に含まれる符号化単位
数、回線ビットレート、符号化単位に再生時間などの情
報を取得し、そこから図３の（１）に示すようなトラン
スポートセグメントを生成する。

【００３５】図３に示すように、各トランスポートセグ
メントＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３は、それぞれ先頭からア
クセス単位ＡＵ１，ＡＵ２，ＡＵ３を挿入し、残った領
域をそれぞれパッデングＰ１，Ｐ２，Ｐ３によって満た
すことにより生成される。

【００３６】各トランスポートセグメントＴＳ１，ＴＳ
２，ＴＳ３の長さは、アクセス単位の再生時間（アクセ
ス単位中の符号化単位数と各符号化単位の再生時間との
積）に回線が伝送する情報量であり、例えば、アクセス
単位中の符号化単位数が“２”、各符号化単位の再生時
間が０.５秒、回線のビットレートが１.５４４Ｍｂｐｓ
であった場合には、（２×０.５）×１.５４４＝１.５
４４Ｍｂｉｔの計算により算出することができる。

【００３７】次に、生成されたビデオ番組のトランスポ
ートセグメントは、一旦ビデオ情報の蓄積部１０に蓄積
される。そして、回線制御部１１は、端末２からの要求
に従って、回線３に該当ビデオ番組のトランスポートセ
グメント１２を配送する。このとき、端末２はビデオサ
ーバ１に対してランダムジャンプを要求するため、回線
３上を転送されているトランスポートセグメント１２
は、各トランスポートセグメントＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ
３ごとにランダムな順序となる。

【００３８】図３の（２）は、各トランスポートセグメ
ントＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３ごとにランダムな順番とし
たときのビデオ情報の例であるが、各トランスポートセ
グメントＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３の大きさが一定である
ため、順番を並び換えてもビットレートが変化しないこ
とが分かる。

【００３９】従って、本実施例では、端末２がランダム
ジャンプを行なっても、映像の途切れは発生せず、ま
た、転送ビットレート制御の機構を設ける必要がない。

【００４０】なお、本実施例では、トランスポートセグ
メント生成部９のあとにビデオ情報の蓄積部１０に情報
を蓄積する例を示したが、ビデオ情報符号化部８に符号
化した後のビデオ情報をトランスポートセグメント生成
部９で生成処理を行う前に蓄積する形態での実施例、あ
るいは、ビデオ情報符号化部８で符号化を行う前のアナ
ログビデオ情報をそのまま蓄積する形態での実施例も考
えられる。

【００４１】また、前記本実施例では、ビデオ番組中の
最も大きいアクセス単位長がトランスポートセグメント
長以下とするために、ビデオ番組の符号化時の特性を調
節する手段として、目標ビットレートを調節する手段を
用いたが、符号化時に符号化ビットレートの精密なフィ
ードバックを行う方法なども考えられる。

【００４２】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。

【００４３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下
のとおりである。

【００４４】（１）各アクセス単位ごとにビデオ番組の
符号化ビットレートが回線のビットレート以下となるこ
とが保証されているものであるから、端末においてビデ
オ番組のアクセス単位にランダムジャンプを行った場合
にもビデオ番組の符号化ビットレートが回線のビットレ
ートを上回り、映像が途切れることはない。

【００４５】（２）アクセス単位に含まれる符号化単位
の個数を指定することにより、回線ビットレートに対す
るビデオ番組の符号化時の目標ビットレートの下げ幅を
調節することができる。

【００４６】（３）パディングによりビデオ番組のビッ
トレートと回線のビットレートが一致しているので、転
送ビットレート制御の機構を設ける必要ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の伝送路上でのビデオ番
組の配送装置の概略構成を示すブロック図である。

【図２】本実施例の指定された回線ビットレートから目
標ビットレートを算出するための、アクセス単位に含ま
れる符号化単位数と回線ビットレートに対するビデオ情
報符号化時の目標ビットレートの割合の変換テーブルで
ある。

【図３】本実施例で作成したビデオサーバと端末との間
を結ぶ回線上を配送されるビデオ情報の配送フォーマッ
トである。

【図４】従来のビデオ情報の配送方式１におけるビデオ
サーバと端末との間を結ぶ回線上を配送されるビデオ情
報の配送フォーマット例である。

【図５】従来のビデオ情報の配送方式２におけるビデオ
サーバと端末との間を結ぶ回線上を配送されるビデオ情
報の配送フォーマット例である。

【符号の説明】

１…ビデオサーバ、２…端末、３…固定ビットレートの
回線、４…システム運用データ入力経路、５…符号化制
御部、６…変換テーブル、７…ビデオ情報ソースの入力
経路、８…ビデオ情報符号化部、９…トランスポートセ
グメント生成部、１０…ビデオ情報の蓄積部、１１…回
線制御部、１２…トランスポートセグメント。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定再生時間分の情報を符号・復号のた
   めの単位である符号化単位とし、その符号化単位の長さ
   が変化する可変ビットレート符号化方式に基づいて符号
   化を行ったビデオ番組を提供するビデオサーバに対し
   て、端末によりビデオ番組のランダムジャンプを固定ビ
   ットレートの伝送路上で要求するビデオオンデマンドシ
   ステムにおける伝送路上でのビデオ番組の配送方法であ
   って、ビデオ番組の連続する一定個数ごとの符号化単位
   の組を端末からのランダムジャンプの単位であるアクセ
   ス単位（可変長）、かつ、前記アクセス単位分のビデオ
   番組の再生を行う時間に前記固定ビットレートの伝送路
   が伝送する情報をトランスポートセグメント（固定長）
   とし、ビデオ番組中の最も大きいアクセス単位長がトラ
   ンスポートセグメント長以下となるようにビデオ番組の
   符号化時の特性を調節し、前記調節された符号化ビデオ
   番組を前記アクセス単位ごとに分割し、各アクセス単位
   分のビデオ情報を前記トランスポートセグメントに挿入
   し、そのトランスポートセグメントの残りの部分をパデ
   ィングデータで埋めることによりトランスポートセグメ
   ントを生成し、前記ビデオサーバにおいて、端末からの
   ビデオ番組ランダムジャンプ要求に対して、前記生成さ
   れたビデオ番組の該当トランスポートセグメントを前記
   伝送路を通じて端末に提供することを特徴とするビデオ
   番組の配送方法。
2. 【請求項２】 一定再生時間分の情報を符号・復号のた
   めの単位である符号化単位とし、その符号化単位の長さ
   が変化する可変ビットレート符号化方式に基づいて符号
   化を行ったビデオ番組を提供するビデオサーバと、前記
   ビデオサーバに対してビデオ番組のランダムジャンプを
   要求する端末と、前記ビデオサーバおよび前記端末との
   間を接続する固定ビットレートの伝送路とからなるビデ
   オオンデマンドシステムにおける前記伝送路上でのビデ
   オ番組の配送方法であって、ビデオ番組の連続する一定
   個数ごとの符号化単位の組を端末からのランダムジャン
   プの単位であるアクセス単位（可変長）、かつ、前記ア
   クセス単位分のビデオ番組の再生を行う時間に前記固定
   ビットレートの伝送路が伝送する情報をトランスポート
   セグメント（固定長）とし、ビデオ番組中の最も大きい
   アクセス単位長がトランスポートセグメント長以下とな
   るようにビデオ番組の符号化時の特性を調節する符号化
   ビットレート調節手段と、前記符号化ビットレート調節
   手段によって符号化されたビデオ番組を前記アクセス単
   位ごとに分割し、各アクセス単位分のビデオ情報を前記
   トランスポートセグメントに挿入し、そのトランスポー
   トセグメントの残りの部分をパディングデータで埋める
   ことによりトランスポートセグメントを生成するトラン
   スポートセグメント生成手段と、前記ビデオサーバにお
   いて、端末からのビデオ番組ランダムジャンプ要求に対
   して、前記トランスポートセグメント生成手段により生
   成した、ビデオ番組の該当トランスポートセグメントを
   前記伝送路を通じて端末に提供する手段とを備えたこと
   を特徴とするビデオ番組の配送装置。