JP3476313B2

JP3476313B2 - 可変ビットレート対応時間連続メディアサーバシステム

Info

Publication number: JP3476313B2
Application number: JP24254696A
Authority: JP
Inventors: 俊昭秋元
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1996-08-27
Publication date: 2003-12-10
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: JPH1069441A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変レートの時間
連続メディア情報を多数蓄積し、端末装置からの要求に
応じて、求められた時間連続メディア情報を伝送し、端
末装置における再生を可能にする時間連続メディアサー
バシステムに関し、特に可変ビットレートの時間連続メ
ディアを扱えるようにし、かつサーバの処理負荷の増加
を抑えることを可能にした時間連続メディアサーバシス
テムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、時間連続メディアサーバシステム
は固定ビットレートの時間連続メディアを扱ってきた。
例えば、特開平４−２６９０８７号公報に記載されてい
るように、ビットレートに応じたディスクからの読み出
しを一定時間間隔で行なうことによって実現している。

【０００３】図４は、従来の時間連続メディアサーバシ
ステムのビットレート制御及び多重化方式を示してお
り、符号化ビットレートに応じてタイムスロットの割り
当て間隔、すなわち周期を決定する。

【０００４】このように、固定の同一符号化ビットレー
トを扱う場合のビットレート制御及び多重化には、この
方式は適している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の時間連
続メディアサーバシステムでは、あらかじめ端末にタイ
ムスロットを割り当てるので、扱える時間連続メディア
の伝送ビットレートが固定である。また、従来、符号化
ビットレートの認識は、時間連続メディアの読み出し、
送信処理前に行なっており、実際、タイムスロットの間
隔、周期があらかじめ設定されていたが、可変ビットレ
ートでは、時間的に変動するため、あらかじめ符号化ビ
ットレートを認識し、タイムスロット間隔、周期を一意
に決定することはできない。

【０００６】このため、ダイナミックに符号化ビットレ
ートを認識する処理や、可変ビットレートに対応した処
理が必要である。符号化ビットレートの情報は、時間連
続メディア内に記述された符号化ビットレート情報を読
むことによって知ることができる。しかし、この情報を
読む処理は符号化ビットレートの変化点の間隔毎に行な
う必要があるため、従来固定ビットレートをあらかじめ
認識していた時の、この処理を行なっていない場合に比
べるとサーバにかかる負荷が大きくなる。

【０００７】本発明は、可変ビットレートの時間連続メ
ディアを扱えるようにし、かつ可変ビットレートに対応
したことによるサーバの処理負荷の増加を抑えることを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、可変ビットレート圧縮符号化された時間連
続情報を提供する時間連続メディアサーバと、前記時間
連続メディアサーバから提供された情報を伸長復号化し
て再生する端末とからなる時間連続メディアサーバシス
テムにおいて、前記時間連続メディアサーバは、前記端
末からの情報提供の要求を受け付け、要求された時間連
続情報のビットレート時間変化情報と再生位置情報から
なる管理情報を出力する要求管理手段と、前記管理情報
から一定時間間隔の平均ビットレートを算出し、この平
均ビットレートと一定時間間隔から求められるデータ量
を越える最小ブロック数を読み出し要求数として出力す
るビットレート制御手段と、前記管理情報から時間連続
情報の種別と再生位置に基づき、読み出すべきブロック
を指定したアドレスを要求数分作成するとともに、前記
読み出し要求数からブロックのタイムアウト時間を指定
する要求編集部と、前記読み出すべきブロックを指定し
たアドレスをブロックのタイムアウト時間順に並び替
え、この順番にタイムスロットに入力する要求順序編集
手段と、前記タイムスロットを用いて前記時間連続情報
をブロック単位で分散蓄積するディスク装置で読み出さ
れた情報を、要求があった各端末に出力する時間連続メ
ディア送信制御手段とを備えたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図３を用いて説明する。

【００１０】（第１の実施の形態）図１は、可変ビット
レート映像符号化対応のビデオサーバシステムの構成を
示す。可変ビットレート圧縮符号化された時間連続情報
を提供する時間連続メディアサーバMSと、可変ビットレ
ート圧縮符号化された時間連続情報の提供を受ける端末
部TG1〜TGnとから成り、メディアサーバMSは、可変ビッ
トレート圧縮符号化されたオーディオ付きビデオ情報を
一定サイズのブロック単位で分散蓄積しているディスク
装置11〜1mと、各端末向けに読み出すべきオーディオ付
きビデオ情報のブロックをタイムスロットを使ってディ
スク装置に伝える多重アクセス制御装置(MAC)30と、各
端末からのオーディオ付きビデオ情報を受け付け、サー
バ内部資源の管理と端末部TG1〜TGnの要求内容の管理を
行なう要求管理部36と、各端末の要求内容とビットレー
ト制御部によって指定されるブロック数を基に読み出す
べきオーディオ付きビデオ情報のブロックのアドレスを
編集する要求編集部35と、ディスク装置11〜1mで再生さ
れたオーディオ付きビデオ情報を宛先の端末に出力する
時間連続メディア送信制御装置(MTC)22と、タイムスロ
ットで伝えられたブロックの読み出し要求をディスク装
置11〜1mに伝え、ディスク装置11〜1mが読み出したオー
ディオ付きビデオ情報をMTC22に出力するスイッチ21と
を備えている。

【００１１】また、上記多重アクセス制御装置(MAC)30
は、各端末部の要求をディスク装置11〜1mに伝えるタイ
ムスロットQ1〜Qr34に入力されるオーディオ付きビデオ
情報のブロックのアドレス数を管理し、かつどのタイム
スロットを使うかの制御を行なうタイムスロット管理部
32と、オーディオ付きビデオ情報のビットレート時間変
化情報を蓄積するビットレート時間変化情報蓄積部(BTC
S)38と、タイムスロット管理部32によって指定されるタ
イミングとBTCS38に蓄積された情報によって、一定時間
毎の平均ビットレートを各端末毎に算出するビットレー
ト制御部33と、BTCS38から得られるブロックの優先順位
あるいは、要求編集部35が指定したオーディオ付きビデ
オ情報のブロックのタイムアウト時間によって、オーデ
ィオ付きビデオ情報のブロックのアドレスをタイムスロ
ットに入力する順番を並び替える要求順序編集部37と、
スイッチ21に出力するタイムスロットQ1〜Qrを一定時間
間隔で切り替えるスイッチ31とを具備している。

【００１２】一方、端末部TG1〜TGnは、受信情報を一時
的に蓄積する通常のバッファメモリ41〜4nと、蓄積され
た時間連続メディア情報を伸長復号化する伸長器51〜5n
と、伸長復号化された情報を表示するメディア表示部61
〜6nとを備えている。

【００１３】以上のように構成された時間連続メディア
サーバシステムについて、以下、その動作を述べる。

【００１４】この時間連続メディアサーバシステムで
は、端末部TG1〜TGnが、情報の種別、再生位置を指定し
て時間連続メディア情報の提供を要求する。これを受け
て時間連続メディアサーバMSの多重アクセス制御装置MA
C30は、要求管理部36と要求編集部35と共働して、ディ
スク装置11〜1mに対して、読み出すべきブロックをタイ
ムスロットQ1〜Qr34を使って次々と要求する。

【００１５】ディスク装置11〜1mは、多重アクセス制御
装置MAC30から要求されたブロックを順次読み出して、
時間連続メディア送信制御装置MTC22に出力し、MTC22
は、この圧縮符号化されたオーディオ付きビデオ情報の
ブロックを、各端末部TG1〜TGnにビットレート制御部33
が指示するビットレートで送出する。各端末部TG1〜TGn
では、受信したオーディオ付きビデオ情報を伸長器51〜
5nで伸長した後、順次表示部61〜6nで表示する。

【００１６】このとき、各端末部TG1〜TGnには、伸長復
号化して再生したときの映像や音声が途切れることがな
いように、圧縮符号化された再生情報が届けられる必要
がある。この必要条件を満たすように、ビットレート制
御部33は、端末部TG1〜TGnへの送信レートの制御と、デ
ィスク装置11〜1mからのブロック読み出しレートの制御
を行なう。多重アクセス制御装置MAC30のビットレート
制御部33は、ビットレート時間変化情報蓄積部38に蓄積
されたビットレート時間変化情報に基づき、一定時間間
隔の平均ビットレートを算出し、この平均ビットレート
を下回らない最小のブロック数を読み出し要求数として
設定する動作を行なうとともに、平均ビットレートを上
回って読み出した情報については、次に読み出し要求数
を算出する時の繰り越しデータとして反映させる動作を
行ない、さらに、時間連続メディア送信制御装置MTC22
には、平均ビットレートを使って、読み出した情報の送
信レートの指示を行なう。

【００１７】図２を使って、ビットレート時間変化情報
蓄積部38に蓄積されたビットレート時間変化情報の説明
と、ビットレート制御部33の動作を詳しく説明する。図
２に示すように、ビットレートの時間変化情報として、
情報の種別、符号化ビットレート及び再生開始時間が、
符号化ビットレートの変化する単位で記述される。符号
化ビットレートが変化する時間の単位は、一定でなく、
情報の種別によっても異なる。従って、ビットレートの
変化に合わせて制御を行なうことは、かなりの負荷がか
かることが予測される。

【００１８】ビットレート制御部３３は、符号化ビッ
トレートの変化の単位ではなく、サーバに設定された一
定時間間隔での制御を可能にするために、一定時間間隔
（Ｔ）の平均ビットレート（ＢＲ）を算出する。この平
均ビットレートを送信レート制御に利用し、制御も時間
間隔Ｔ毎に行う。また、固定長ブロック（ブロックサイ
ズ＝ＢＢ）の読み出しレートの制御では、時間間隔Ｔと
平均ビットレート（ＢＲ）から求められるデータ量を越
える最小のブロック数（ＢＮ）を要求編集部３５に入力
する。次の周期では、前の周期に余分に読み出した分の
データ量を反映させて、読み出しレートを計算する。あ
る周期Ｔｉでの読み出し要求数（ブロック数）をＢＮ
ｉ、平均ビットレートをＢＲｉ、ビットレートの時間変
化を表す関数をｆ（ｔ）とすると、ＢＮｉ×ＢＢ＞＝（周期Ｔｉでの平均ビットレート）×Ｔ −（周期Ｔｉ―１に余分に読み出したデータ量）＝ＢＲｉ×Ｔ―（ＢＮ_ｉ―１×ＢＢ―ＢＲｉ―１×Ｔ）と表すことができる。平均ビットレートＢＲｉの算出式
も図２に示す。周期Ｔは、タイムスロット管理部３２に
よって決定され、周期Ｔ間隔に動作開始タイミングがビ
ットレート制御部３３に入力される。

【００１９】また、要求順序編集部37は、要求編集部35
が入力した読み出すべきブロックを指定したアドレス
を、映像や音声が途切れなく送信できるタイムリミット
までの時間やブロックの優先順位に従って並び替えて、
映像や音声が途切れなく送信できるタイムスロットに入
力する。タイムスロット管理部32は、タイムスロットに
入力される、読みだすべきブロックを指定したアドレス
の数の許容範囲の設定、及び許容範囲を越える場合の処
理内容の設定を行ない、許容範囲を越えた場合には、設
定内容に応じた処理を実行し、実行した内容をログとし
て記録する。処理内容として、廃棄あるいは強制を設け
ることにより、ブロック読み出しネットワークの帯域、
種類に適した設定を選ぶことができる。

【００２０】タイムスロットによって読み出し要求が伝
えられたディスク装置11〜1mは、音声付きビデオ情報の
指定されたブロック分だけを読み出す。その結果、ディ
スク装置11〜1mからは、一定時間間隔の平均ビットレー
トに見合うブロック数が順次読み出されることになる。

【００２１】いま、利用者が、例えば端末部TG1を使っ
て、時間連続メディア情報の提供を求めたものとして、
このシステムの動作を説明する。利用者は、端末部TG1
を使って、求める時間連続メディア情報の種別、および
その再生位置についての要求を入力する。この要求は、
時間連続メディアサーバMSの要求管理部36に入力し、要
求管理部36から、要求編集部35、MAC30のビットレート
制御部33、ビットレート時間変化情報蓄積部及びMTC22
に送出される。この時、要求管理部36は、端末部TG1と
要求した時間連続メディア情報のビットレート時間変化
情報と再生位置情報をリンクした管理情報(LMI)を作成
する。

【００２２】この要求を受け取ったビットレート制御部
は33は、タイムスロット管理部32が指示する時間間隔に
従い、管理情報LMIを参照しながら一定時間間隔の平均
ビットレートを算出し、この平均ビットレートを下回ら
ない最小のブロック数を読み出し要求数として、要求編
集部35に入力する。なお、平均ビットレートを上回って
読み出し要求数を指示した場合には、次に平均ビットレ
ートを算出する時の繰り越しデータとして反映させる動
作を行ない、さらに、MTC22には、読み出し要求数と平
均ビットレートを入力することにより、送信レートの指
示を行なう。

【００２３】読み出し要求数を受け取った要求編集部35
は、管理情報LMIの時間連続メディア情報の種別と再生
位置に基づき、読み出すべきブロックを指定したアドレ
スを要求数分作成するとともに、ブロックのタイムアウ
ト時間を指定し、要求順序編集部37に入力する。

【００２４】要求順序編集部37は、この読み出すべきブ
ロックを指定したアドレスをブロックのタイムアウト時
間順に並び替え、この順番にタイムスロットに入力す
る。この時、タイムアウト時間を参照し、次のタイムス
ロットでは、処理が間に合わないブロックは許容範囲を
越えて入力する。なお、入力すべきタイムスロットは、
タイムスロット管理部32が指定する。

【００２５】タイムスロット管理部32は、タイムスロッ
トQ1〜Qr34を一定時間間隔で切り替え、タイムスロット
に入力された読み出すべきブロックを指定したアドレス
をスイッチ31に順次出力し、これらのアドレスが、順番
にスイッチ21に送られる。なお、許容範囲を越えて入力
されたアドレスは、あらかじめ設定された内容に従い、
実行する。処理内容として、廃棄あるいは無視すること
をシステム管理者が選択することができる。

【００２６】スイッチ21は、受け取ったアドレスに基づ
き、そのアドレスが指示するディスク装置11〜1mに順次
送出する。ディスク装置は、蓄積する時間連続メディア
情報の指定されたブロックを要求された順に読み出し、
読み出した情報を時間連続メディア送信制御装置MTC22
に出力する。MTC22は、要求管理部36から受け取った要
求及びビットレート制御部33から受け取った平均ビット
レートの指示に基づいて、読み出された時間連続情報を
宛先の端末部に出力する。

【００２７】この出力されたメディア情報は、前述した
ように、端末部TG1〜TGnのバッファメモリ41〜4nで一時
蓄積された後、伸長器51〜5nで伸長処理され、メディア
表示部61〜6nで再生される。

【００２８】このように、第１の実施の形態のメディア
サーバシステムでは、圧縮符号化された可変ビットレー
ト時間連続情報を扱うことを可能にし、かつ可変ビット
レート時間連続情報に記述された符号化ビットレート情
報を直接扱わないため、可変ビットレート対応に伴うサ
ーバ処理負荷の増加を抑えることができる。

【００２９】また、ビットレートの揺らぎ幅に対応し
て、タイムスロットに入力できるアドレス数の許容範囲
を変更することや、システムの拡張に伴うスイッチへの
負荷変化に対応して、許容範囲を越えたブロックを指定
するアドレス数の扱いを設定できるため、環境に応じて
最大性能を発揮することができる。

【００３０】（第２の実施の形態）図３は、前記第１の
実施の形態で説明したサーバあるいは、固定レートの時
間連続情報を提供するサーバ、あるいは非時間連続情報
を提供するサーバが複数台ネットワークに接続されたシ
ステム構成を示し、可変ビットレート時間連続メディア
サーバVMS1〜VMSlと、固定ビットレート時間連続メディ
アサーバFMS1〜FMSmと、非時間連続メディアサーバNMS1
〜NMSnと、サーバから送られる時間連続情報あるいは非
時間連続情報の提供を受ける端末部TL1〜TLrと、ネット
ワークの利用帯域を監視するネットワーク監視装置NOV
からなり、可変ビットレート時間連続メディアサーバVM
S1〜VMSlは、前記第１の実施の形態のサーバと異なり、
ビットレート時間変化情報を使って、出力前の端末の平
均ビットレートの合計を算出し、ネットワーク監視装置
NOVに通知するビットレート変動管理部39が追加され
る。その他の構成は、図１と変わりない。

【００３１】この可変ビットレート時間連続メディアサ
ーバVMS1〜VMSlの動作について説明する。

【００３２】端末部TL1〜TLrが可変ビットレート時間連
続メディアの提供を受けるまでの動作は、前記第１の実
施の形態で説明した内容と同様である。この動作とは独
立に、可変ビットレート時間連続メディアサーバVMS1〜
VMSlのビットレート変動管理部39は、ビットレート制御
部33で算出された平均ビットレートに基づき、一定時間
間隔にサーバ出力データの平均ビットレート合計をネッ
トワーク監視装置NOVに通知する。この通知を受けて、
ネットワーク監視装置NOVは、将来のネットワーク状態
を予測し、非時間連続メディアサーバの出力を制限した
り、拡張したりする。さらには、新規に時間連続メディ
ア情報の出力を開始する場合の遅延時間を制御する。

【００３３】このように、本実施の形態では、サーバ出
力前のビットレートをネットワーク監視装置NOVにあら
かじめ通知することができるため、ネットワークの状態
予測が可能になり、過負荷状態の回避や、空きの帯域の
有効利用を行なうことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明の時間連続メディア
サーバシステムは、圧縮符号化された可変ビットレート
時間連続情報を扱うことを可能にし、かつ可変ビットレ
ート対応に伴うサーバ処理負荷の増加を抑えることがで
きる。さらに、ネットワーク監視装置のネットワーク状
態予測を可能にし、これにより、ネットワークの過負荷
状態の回避や、空きの帯域の有効利用を行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における時間連続メ
ディアサーバシステムの構成を示すブロック図、

【図２】前記時間連続メディアサーバシステムの平均ビ
ットレート算出方法を説明する図、

【図３】本発明の第２の実施の形態におけるネットワー
ク構成を示すブロック図、

【図４】従来の固定ビットレートメディアサーバシステ
ムの構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

MS メディアサーバ Q1〜Qr タイムスロット TG1〜TGn 端末部 11〜1m ディスク装置 21、31 スイッチ 22 時間連続メディア送信制御装置 32 タイムスロット管理部 33 ビットレート制御部 35 要求編集部 36 要求管理部 37 要求順序編集部 38 ビットレート時間変化情報蓄積部 39 ビットレート変動管理部 41〜4n バッファメモリ 51〜5n 伸長器 61〜6n メディア表示部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】可変ビットレート圧縮符号化された時間
連続情報を提供する時間連続メディアサーバと、前記時
間連続メディアサーバから提供された情報を伸長復号化
して再生する端末とからなる時間連続メディアサーバシ
ステムにおいて、前記時間連続メディアサーバは、前記端末からの情報提
供の要求を受け付け、要求された時間連続情報のビット
レート時間変化情報と再生位置情報からなる管理情報を
出力する要求管理手段と、前記管理情報から一定時間間
隔の平均ビットレートを算出し、この平均ビットレート
と一定時間間隔から求められるデータ量を越える最小ブ
ロック数を読み出し要求数として出力するビットレート
制御手段と、前記管理情報から時間連続情報の種別と再
生位置に基づき、読み出すべきブロックを指定したアド
レスを要求数分作成するとともに、前記読み出し要求数
からブロックのタイムアウト時間を指定する要求編集部
と、前記読み出すべきブロックを指定したアドレスをブ
ロックのタイムアウト時間順に並び替え、この順番にタ
イムスロットに入力する要求順序編集手段と、前記タイ
ムスロットを用いて、前記時間連続情報をブロック単位
で分散蓄積するディスク装置で読み出された情報を、要
求があった各端末に出力する時間連続メディア送信制御
手段とを備えていることを特徴とする可変ビットレート
対応時間連続メディアサーバシステム。
【請求項２】時間連続メディア情報は、オーディオ付
ビデオ情報と、可変ビットレートとの対で構成されるこ
とを特徴とする請求項１記載の可変ビットレート対応時
間連続メディアサーバシステム。