JP2013081020A - Data distribution method and data distribution system - Google Patents
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Images
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Abstract
【課題】表示装置上の映像遅延、映像乱れ等の映像品質の劣化を効果的に抑制することを可能にするための映像データの配信システム及び配信方法を提供する。
【解決手段】QoS機能を有するデータ送信ユニットから受信側端末へパケット配信されるパケットデータとして、時間軸方向に圧縮されることなく該時間軸に沿って配置される画像フレームの符号化データを利用する。送信側では、符号化パケットデータのバッファリングと使用可能な帯域に従ったパケット送信を行うキューイング工程が、次画像フレームに相当する符号化パケットデータがバッファリングされるまで行われる一方、受信側では、次画像フレームに相当する符号化パケットデータが受信された時点で受信完了している符号化パケットデータのみを利用して復号化工程が行われる。
【選択図】図5Disclosed is a video data distribution system and method for effectively suppressing deterioration in video quality such as video delay and video disturbance on a display device.
Use encoded data of an image frame arranged along a time axis without being compressed in the time axis direction as packet data delivered from a data transmission unit having a QoS function to a receiving terminal. To do. On the transmission side, the queuing process for buffering the encoded packet data and transmitting the packet according to the usable bandwidth is performed until the encoded packet data corresponding to the next image frame is buffered. Then, the decoding process is performed using only the encoded packet data that has been received when the encoded packet data corresponding to the next image frame is received.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、所定の伝送手段に接続された情報処理機器間において、映像データとして、複数種類の階層的スケーラビリティを有するディジタルデータをパケット配信するためのデータ配信方法及びデータ配信システムに関するものである。 The present invention relates to a data distribution method and a data distribution system for packet distribution of digital data having a plurality of types of hierarchical scalability as video data between information processing devices connected to a predetermined transmission means.
近年、データトラヒックと映像トラヒックを同時に運用するネットワークにおいて、データソースとなる映像データなどの配信サービスの需要増に伴い、通信帯域を有効利用するため、帯域制御、優先制御といった、いわゆるQoS(Quality of Service)機能が必要になってきた。 In recent years, in a network that simultaneously operates data traffic and video traffic, with the increase in demand for distribution services such as video data serving as a data source, so-called QoS (Quality of Quality) such as bandwidth control and priority control is used to effectively use communication bandwidth. Service) function has become necessary.
すなわち、ネットワーク上の通信制御装置(NCU:NetworkControl Unit)や、該ネットワークに接続される構内LAN上のルーターになどの情報処理装置を帯域管理装置として利用することで、当該ネットワーク上においてQoS機能が提供されている。係る帯域管理装置は、ネットワーク上に流れるデータパケットを識別し、アプリケーションごとに利用できる帯域を制御することで基幹系など重要な業務用の帯域を確保している。これにより、トラヒック量の多いアプリケーションにより使用可能な通信帯域が占有されるのを未然に防ぎ、データ配信システムなどネットワークを含む通信システム全体のサービスレベルの低下を抑制している。 That is, by using an information processing device such as a communication control device (NCU: Network Control Unit) on a network or a router on a local LAN connected to the network as a bandwidth management device, the QoS function can be achieved on the network. Is provided. Such a bandwidth management apparatus identifies a data packet flowing on the network and controls a bandwidth that can be used for each application to secure a bandwidth for important business such as a backbone system. As a result, it is possible to prevent an available communication band from being occupied by an application with a large amount of traffic, and to suppress a decrease in service level of the entire communication system including a network such as a data distribution system.
例えば、特許文献1には、送信前にトラヒックの種類を解析し、データトラヒックと映像トラヒックの送信する帯域量を予め制御することで、所望の表示装置上に表示される映像の品質を確保する技術が開示されている。また、特許文献2には、データソース(映像データ)又は音声データを含むパケットの配信帯域をリアルタイムで変動制御する技術が開示されている。
For example, in
発明者らは、従来のQoS機能を実現する技術について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、従来のQoS機能では、複数の画像フレームにより構成されたデータソースとなる映像データを配信するときに、十分な帯域が確保できないと受信側端末側(表示装置上)において映像遅延や映像乱れが発生してしまう。すなわち、従来のQoS機能では、データ優先度に従ってキューから送出するタイミングを制御しているため、該データ優先度の低いデータは、キューから送出完了するのに時間がかかったり、送出されずにデータが廃棄されてしまうことがあった。 As a result of examining the technology for realizing the conventional QoS function, the inventors have found the following problems. That is, with the conventional QoS function, when video data serving as a data source composed of a plurality of image frames is distributed, if a sufficient bandwidth cannot be secured, video delay and video disturbance on the receiving terminal side (on the display device) Will occur. In other words, since the conventional QoS function controls the timing of transmission from the queue according to the data priority, data with a low data priority takes time to complete transmission from the queue, or data is not transmitted. Could be discarded.
本発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、種々の通信環境によって変化する使用可能な帯域幅に対応して、送信側及び受信側それぞれで自立的に、所望の表示装置上に表示されるべき映像の品質を制御することで、表示装置上の映像遅延、映像乱れ等の映像品質の劣化を効果的に抑制することを可能にするための映像データの配信システム及び配信方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in accordance with the usable bandwidth that varies depending on various communication environments, a desired display can be independently performed on each of the transmission side and the reception side. A video data distribution system for effectively controlling deterioration of video quality such as video delay and video disturbance on a display device by controlling the quality of video to be displayed on the device, and The purpose is to provide a delivery method.
本発明の一実施形態は、所定の伝送手段に接続された複数の情報処理装置から送受信用端末として選択された情報処理装置間で映像データを構成する画像フレームのパケット配信を行うためのデータ配信方法、及び該データ配信方法を実現するデータ配信システムを提供する。ここで、所定の伝送手段は、インターネットなど、有線、無線を問わず、公衆回線、携帯電話回線等の一般的な通信ネットワークの他、構内LAN、家庭内LANも含む概念であり、パケットデータの送受信を行う情報処理装置間に位置する通信経路全般を意味する。 One embodiment of the present invention is a data distribution for performing packet distribution of image frames constituting video data between information processing apparatuses selected as transmission / reception terminals from a plurality of information processing apparatuses connected to a predetermined transmission means. A method and a data distribution system for realizing the data distribution method are provided. Here, the predetermined transmission means is a concept including a local LAN and a home LAN as well as a general communication network such as a public line and a mobile phone line, regardless of wired or wireless, such as the Internet. It means all communication paths located between information processing devices that perform transmission and reception.
一実施形態に係るデータ配信方法は、複数の情報処理装置から選択された一又はそれ以上の情報処理装置により、少なくとも、記録手段、制御手段及び通信手段を含むデータ送信ユニットが構成された、データ配信システムにおいて実行される。したがって、当該データ配信システムは、所定の伝送手段と、該伝送手段に接続された複数の情報処理装置を、備える。ここで、情報処理装置には、送受信用端末装置(パーソナルコンピュータ、以下、「PC」という)の他、構内LANや家庭内LAN上に設置されたルーター、インターネットなどのネットワーク資源(例えば、NCUなど)も含まれる。 The data distribution method according to an embodiment includes data in which a data transmission unit including at least a recording unit, a control unit, and a communication unit is configured by one or more information processing devices selected from a plurality of information processing devices. It is executed in the distribution system. Therefore, the data distribution system includes a predetermined transmission unit and a plurality of information processing apparatuses connected to the transmission unit. Here, in addition to transmission / reception terminal devices (personal computers, hereinafter referred to as “PCs”), information processing devices include network resources such as routers and Internet installed on local and home LANs (eg, NCU) ) Is also included.
具体的にデータ送信ユニットにおける制御手段は、第1データ生成工程と、符号化工程と、キューイング工程と、データ送出工程と、を実行する。第1データ生成工程では、カメラなどの入力機器から取り込まれた映像データや予め別の記録手段に格納されていた映像データを構成する画像フレームが、時間軸方向に圧縮されることなく該時間軸に沿って配置される。符号化工程では、第1データ生成工程において順次用意された画像フレームのスケーラブル圧縮が行われる。これにより、スケーラビリティを有する各画像フレームの符号化が実行される。なお、スケーラブル圧縮とは、複数の解像度やビットレートなどを1つの圧縮データから取り出せるように、階層的スケーラビリティを持たせて符号化する圧縮方法を意味する。キューイング工程では、スケーラブル圧縮された符号化データから分割された複数のパケットデータが、予め設定されたデータ優先度(例えばJPEG2000規格におけるプログレッション順序など)に従って、記録手段にバッファリングされる。また、このバッファリングと並行して、送信側端末と受信側端末との間におけるパケット配信に割り当てられた帯域に従って、バッファリングされたパケットデータのうちから送出すべきパケットデータが、記録手段から取り出される。なお、送信すべきパケットデータの取り出しは、キューイング工程でのバッファが一杯の状態で、次画像フレームに相当する符号化パケットデータがバッファリングされるタイミングまで実行される。データ送出工程では、記録手段から取り出されたパケットデータが、通信手段を介して所定の伝送手段へ順次送出される。 Specifically, the control means in the data transmission unit performs a first data generation process, an encoding process, a queuing process, and a data sending process. In the first data generation step, video data captured from an input device such as a camera or video frames constituting video data stored in advance in another recording unit is not compressed in the time axis direction. It is arranged along. In the encoding step, scalable compression of the image frames sequentially prepared in the first data generation step is performed. Thus, encoding of each image frame having scalability is executed. Note that scalable compression means a compression method that performs encoding with hierarchical scalability so that a plurality of resolutions, bit rates, and the like can be extracted from a single piece of compressed data. In the queuing step, a plurality of packet data divided from the scalable compressed encoded data is buffered in the recording means in accordance with a preset data priority (for example, a progression order in the JPEG2000 standard). In parallel with this buffering, packet data to be sent out of the buffered packet data is extracted from the recording means according to the bandwidth allocated for packet distribution between the transmitting terminal and the receiving terminal. It is. The extraction of the packet data to be transmitted is executed until the encoded packet data corresponding to the next image frame is buffered while the buffer in the queuing process is full. In the data sending step, the packet data taken out from the recording means is sent out sequentially to the predetermined transmission means via the communication means.
上述のように当該データ配信方法では、バッファリングされたパケットデータの取り出し(配信動作の一部)は、キューイング工程でのバッファが一杯の状態で、次画像フレームに相当する符号化パケットデータがバッファリングされるタイミングまで実行される。ここで、受信側で表示される映像のスムーズさ(画像フレーム速度)もしくは映像の画質の優先度に応じて、このタイミング以降(次画像フレームに相当する符号化パケットデータがバッファリングされるタイミング以降)、次画像フレームに相当する符号化パケットデータのバッファリング及び取り出しを可能にするための移行処理が行われる。この移行処理の一例として、制御手段は、現画像フレームに相当する符号化パケットデータの取り出し(配信動作の一部)を中止した後に次画像フレームに相当する符号化パケットデータに対するキューイング工程及びデータ送出工程を実行するか、次画像フレームに相当する符号化パケットデータのキューイング工程では該次画像フレームに相当する符号化パケットデータのバッファリングを実行せずにそのデータを廃棄し、優先データを送信し終わるまで現画像フレームに相当する符号化パケットデータの取り出しを継続する。なお、優先データの区切りは、よりデータ列後方の方が画質がよくなるため、要求される受信側での画質の高さによって決定される。また、キューイング工程において、バッファリングされる画像フレーム数は、受信側で許容される映像表示の遅延時間によって決定される。 As described above, in the data distribution method, the buffered packet data is extracted (part of the distribution operation) when the buffer in the queuing process is full and the encoded packet data corresponding to the next image frame is stored. It is executed until the buffering timing. Here, after this timing (after the timing when the encoded packet data corresponding to the next image frame is buffered) according to the smoothness of the video displayed on the receiving side (image frame speed) or the priority of the image quality of the video ), A transition process is performed to enable buffering and extraction of encoded packet data corresponding to the next image frame. As an example of this transition processing, the control means stops the extraction of the encoded packet data corresponding to the current image frame (part of the distribution operation) and then the queuing process and data for the encoded packet data corresponding to the next image frame In the queuing step of the encoded packet data corresponding to the next image frame, the data is discarded without executing the buffering of the encoded packet data corresponding to the next image frame, and the priority data is The extraction of the encoded packet data corresponding to the current image frame is continued until the transmission is completed. Note that the priority data delimiter is determined by the required high image quality on the receiving side because the image quality is better in the rear of the data string. In the queuing process, the number of image frames to be buffered is determined by the video display delay time allowed on the receiving side.
配信されるパケットデータは、階層的スケーラビリティを有する画像フレームの符号化データであるため、受信側端末では、所定タイミング(例えば、時間軸上において次画像フレームに相当する符号化パケットデータを受信したとき)までに受信されたパケットデータのみを利用して時間軸に沿って配置された復号化用データを伸長(復号化)することで、画像フレームの再生表示が可能になる。このように当該データ配信方法によれば、所定のデータ優先度に従ってバッファリングされた符号化パケットデータを、リアルタイムで変化する使用可能な通信帯域に従って可能なだけ送出する(キューイング工程及びデータ送出工程)。これは、送信側及び受信側それぞれで自立的に、所望の表示装置上に表示されるべき映像の品質を制御可能であることを意味する。その結果、表示装置上の映像遅延、映像乱れ等の映像品質の劣化を効果的に抑制することを可能になり、表示上の映像品質を一定レベル以上確保した状態で、従来の帯域制御や優先制御と同等の効果が得られる。 Since the packet data to be distributed is encoded data of an image frame having hierarchical scalability, the receiving side terminal receives encoded packet data corresponding to the next image frame on the time axis (for example, The data for decoding can be reproduced and displayed by expanding (decoding) the decoding data arranged along the time axis using only the packet data received up to (). As described above, according to the data distribution method, the encoded packet data buffered according to the predetermined data priority is transmitted as much as possible according to the usable communication band that changes in real time (the queuing process and the data transmission process). ). This means that the quality of the video to be displayed on the desired display device can be controlled independently on each of the transmission side and the reception side. As a result, it is possible to effectively suppress degradation of video quality such as video delay and video disturbance on the display device, and with conventional bandwidth control and priority with a certain level of video quality on display secured. The same effect as control can be obtained.
なお、データ送信ユニットは、複数の情報処理装置から送信側端末として選択された情報処理装置により構成されてもよい。この場合、データ送信ユニットを構成する情報処理装置は、少なくとも、記録手段として機能する記録装置と、制御手段として機能する制御装置と、通信手段として機能する通信インターフェースと、を備えるのが好ましい。なお、制御手段は、第1データ生成工程、符号化工程、キューイング工程及びデータ送出工程を実行する。 The data transmission unit may be configured by an information processing apparatus selected as a transmission side terminal from a plurality of information processing apparatuses. In this case, the information processing device constituting the data transmission unit preferably includes at least a recording device that functions as a recording unit, a control device that functions as a control unit, and a communication interface that functions as a communication unit. The control means executes a first data generation process, an encoding process, a queuing process, and a data sending process.
また、データ送信ユニットは、所定の伝送手段に接続された複数の情報処理装置により構成されてもよい。具体的に当該データ送信ユニットは、複数の情報処理装置から送信側端末として選択された第1情報処理装置と、複数の情報処理装置から帯域制御用端末として選択され、かつ、所定の伝送手段の一部を介して第1情報処理装置に接続された第2情報処理装置により構成されてもよい。この場合、第1情報処理装置は、少なくとも、記録手段の一部として機能する第1記録装置と、制御手段の一部として第1データ生成工程、符号化工程、スケーラブル圧縮されたデータから分割された複数のパケットデータを第2情報処理装置へ転送するデータ転送工程を実行する第1制御装置と、該分割されたパケットデータを当該第1情報処理装置の外部へ送出する第1通信インターフェースと、備えるのが好ましい。また、第2情報処理装置は、少なくとも、記録手段の一部として第1情報処理装置から転送されたパケットデータが順次格納される第2記録装置と、制御手段の一部としてキューイング工程及びデータ送出工程を実行する第2制御装置と、通信手段として機能する第2通信インターフェースと、を備えるのが好ましい。 Further, the data transmission unit may be composed of a plurality of information processing devices connected to a predetermined transmission means. Specifically, the data transmission unit is selected as a first information processing device selected as a transmission-side terminal from a plurality of information processing devices, a band control terminal selected from a plurality of information processing devices, and a predetermined transmission means You may comprise by the 2nd information processing apparatus connected to the 1st information processing apparatus via a part. In this case, the first information processing device is divided at least from the first recording device functioning as a part of the recording unit and the first data generation step, the encoding step, and the scalable compressed data as a part of the control unit. A first control device that executes a data transfer step of transferring a plurality of packet data to the second information processing device, a first communication interface that sends the divided packet data to the outside of the first information processing device, It is preferable to provide. The second information processing apparatus includes at least a second recording apparatus that sequentially stores packet data transferred from the first information processing apparatus as a part of the recording means, and a queuing process and data as a part of the control means. It is preferable to include a second control device that executes the sending process and a second communication interface that functions as a communication unit.
一方、複数の情報処理装置から受信側端末として選択された情報処理端末は、少なくとも第3通信インターフェースと、第3記録装置と、第3制御装置と、を備える。この場合、第3制御装置は、キューイング工程を経て所定の伝送手段に送出されたパケットデータのうち、受信に成功したパケットデータのみを利用して一画像フレームとして復号化すべき復号化対象データを時間軸に沿って配置していく第2データ生成工程と、第2データ生成工程により用意される復号化対象データを順次伸長していく工程であって、時間軸上において次画像フレームに相当する符号化パケットデータを受信したとき、現画像フレームに相当する符号化パケットデータの受信完了の有無に関わらず、受信に成功した符号化パケットデータのみを利用して第2データ生成工程により生成された復号化対象データを伸長する復号化工程と、を実行する。 On the other hand, the information processing terminal selected as the receiving-side terminal from the plurality of information processing apparatuses includes at least a third communication interface, a third recording device, and a third control device. In this case, the third control device uses the queuing process to transmit the decoding target data to be decoded as one image frame using only the packet data that has been successfully received out of the packet data transmitted to the predetermined transmission means. A second data generation step arranged along the time axis, and a step of sequentially decompressing the data to be decoded prepared by the second data generation step, which corresponds to the next image frame on the time axis When encoded packet data is received, it is generated by the second data generation step using only encoded packet data that has been successfully received, regardless of whether or not reception of encoded packet data corresponding to the current image frame is completed. A decrypting step of decompressing the data to be decrypted.
当該データ配信方法及びデータ配信システムにおいて、符号化対象となる前記映像データは、JPEG2000規格に従った画像フレームにより構成されているのが好ましい。 In the data distribution method and data distribution system, it is preferable that the video data to be encoded is composed of image frames in accordance with the JPEG2000 standard.
なお、この発明に係る各実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、この発明を限定するものと考えるべきではない。 Each embodiment according to the present invention can be more fully understood from the following detailed description and the accompanying drawings. These examples are given for illustration only and should not be construed as limiting the invention.
また、この発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施例を示すものではあるが、例示のためにのみ示されているものであって、この発明の範囲における様々な変形および改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。 Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the detailed description given below. However, the detailed description and specific examples, while indicating the preferred embodiment of the invention, are presented for purposes of illustration only and various modifications and improvements within the scope of the invention may It will be apparent to those skilled in the art from the detailed description.
本発明によれば、ビジュアルコミュニケーションなど、リアルタイム性が要求される映像配信(映像データを含むマルチメディア配信サービス)において、表示装置上における映像遅延、映像乱れを発生させることなく、帯域の制御が可能になる。また、QoS機能は、送信機能とは独立に構築(実装)でき、かつ、送信機能とは独立してリアルタイムに帯域変動に追随することが可能であるため、当該データ配信システムの構築が容易になる。 According to the present invention, it is possible to control the bandwidth without causing video delay or video disturbance on a display device in video distribution (multimedia distribution service including video data) that requires real-time performance such as visual communication. become. In addition, the QoS function can be constructed (implemented) independently of the transmission function, and can follow the band fluctuation in real time independently of the transmission function, so that the data distribution system can be easily constructed. Become.
以下、本発明に係るデータ配信方法及びデータ配信システムの種々の実施形態について、図1〜図6を参照しながら詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。 Hereinafter, various embodiments of a data distribution method and a data distribution system according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本実施形態に係るデータ配信方法を実行可能なシステム構成として、データ配信システムの一例を示す図である。図1に示されたように、本実施形態に係るデータ配信システムは、ネットワーク10と、該ネットワーク10に直接又は間接に接続された種々の情報処理装置と、を備える。ネットワーク10に直接接続される情報処理装置等としては、例えばネットワーク資源であるNCU30が含まれ、また、このネットワーク10上にはデータベース(D/B)20等が設けられていてもよい。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a data distribution system as a system configuration capable of executing the data distribution method according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the data distribution system according to the present embodiment includes a
さらに、ネットワーク10にはデータ送信側のルーター40が接続されており、このルーター40には、LAN41を介して、送信側端末として複数のPC42A〜42Dが接続されている。一方、ネットワーク10には、データ受信側のルーター50も接続されており、このルーター50には、LAN51を介して、受信側端末として複数のPC52A〜52Dが接続されている。
Further, a
図2は、情報処理装置100の一般的な構成を示すブロック図である。この図2に示された情報処理装置100は、少なくとも、制御手段である制御装置110と、伝送手段200との間でデータ授受を行う通信手段である通信インターフェース120(通信用I/Oを含む)と、記録手段であるN個(≧1)の記録装置130A〜130Nと、周辺機器150との間でデータ授受を行うデバイスインターフェース140(描画装置やデータ送受信用I/Oを含む)を備える。なお、この情報処理装置100には、図1に示された送受信用端末装置としてのPC42A〜42D、52A〜52Dの他、LAN41、52上に設置されたルーター40、50、ネットワーク10上のネットワーク資源であるNCU30なども含まれる。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a general configuration of the
また、伝送手段200は、インターネットなど、有線、無線を問わず、公衆回線、携帯電話回線等の一般的な通信ネットワーク(図1中のネットワーク10に相当)の他、構内LANや家庭内LAN(図1中のLAN41、51に相当)も含む概念であり、パケットデータの送受信を行う情報処理装置間に位置する通信経路全般を意味する。
In addition, the transmission means 200 includes a general communication network (corresponding to the
周辺機器150には、例えば外部記録装置、キーボードやポインティングデバイスなどの入力装置、表示装置も含まれる。
The
次に、本発明に係るデータ配信方法及びデータ配信システムでは、複数種類の階層的スケーラビリティを有するディジタルデータ(画像フレーム)を符号化及び復号化の対象(配信対象の一部)としている。以下、簡単のため、階層的スケーラビリティを有するディジタルデータの具体例として、画像圧縮の国際標準であるJPEG2000の各パケットの符号化について説明する。なお、JPEG2000はスケーラビリティの種類に対して優先順位を与えることが可能である。符号化列においてこの順位は、データ単位であるパケットの構成順序(プログレッション順序)として表現される。このプログレッション順序を決定する要素としては、レイヤ(L)、解像度レベル(R)、コンポーネント(C)及びポジション(P)の4種類のスケーラビリティがある。 Next, in the data distribution method and data distribution system according to the present invention, digital data (image frames) having a plurality of types of hierarchical scalability are set as encoding and decoding targets (part of distribution targets). Hereinafter, for the sake of simplicity, encoding of each packet of JPEG 2000, which is an international standard for image compression, will be described as a specific example of digital data having hierarchical scalability. JPEG2000 can give priority to the type of scalability. In the coded sequence, this order is expressed as a packet composition order (progression order) which is a data unit. There are four types of scalability that determine the progression order: layer (L), resolution level (R), component (C), and position (P).
図3は、複数種類の階層的スケーラビリティを有するディジタルデータのデータ構造を説明するための概念図であって、JPEG2000のスケーラビリティのうちアクセス制御対象となるスケーラビリティを、レイヤ(L)及び解像度レベル(R)のみに制限したときの(濃淡画像の場合)、JPEG2000におけるパケット符号化列の復号パターンを示す。具体的に、図3において、レイヤ(スケーラビリティL)の階層数NLは3、解像度レベル(スケーラビリティR)の階層数NRは3である。なお、レイヤは、画質レイヤとも言われ、画像再生時におけるSNR(Signal/Noise Ratio)に対応した、ディジタル画像の算術符号化データを意味する。画質への影響が高い情報ほど高位のレイヤに含まれるため、上位レイヤのデータに対して下位レイヤのデータを追加していくことで段階的に再生画像の品質を向上させることができる。 FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the data structure of digital data having a plurality of types of hierarchical scalability. The scalability that is an access control target among the scalability of JPEG2000 is represented by a layer (L) and a resolution level (R). ) Shows a decoding pattern of a packet coded sequence in JPEG2000 when it is limited to only (in the case of a grayscale image). Specifically, in FIG. 3, the layer number N L of the layer (scalability L) is 3, and the layer number N R of the resolution level (scalability R) is 3. The layer is also referred to as an image quality layer, and means arithmetically encoded data of a digital image corresponding to SNR (Signal / Noise Ratio) at the time of image reproduction. Since information having a higher influence on image quality is included in a higher layer, the quality of a reproduced image can be improved step by step by adding lower layer data to upper layer data.
この図3において、Pi,j(i=0,…,NL−1;j=0,…,NR−1;iはスケーラビリティLの階層番号;jはスケーラビリティの階層番号)は、画像情報をもつJPEG2000パケットを表す。ある品質のJPEG2000符号化画像をQL,Rで表すと、QL,Rを得るためには図3の枠Aで囲まれたパケットPi,j(i=0,…,L;j=0,…,R)すべてが復号化される必要がある。ただし、受信側においてパケットPi,j少なくともいずれかが復号化されれば、画像の正常再生には問題はない。したがって、QoS機能などのアクセス制御において階層性を保持するため、パケットPi,jは個別に符号化される(スケーラブル圧縮)。 In FIG. 3, P i, j (i = 0,..., N L-1 ; j = 0,..., N R-1 ; i is the hierarchical number of scalability L; j is the hierarchical number of scalability) Represents a JPEG2000 packet with information. Expressing JPEG2000 coded image of a quality Q L, in R, Q L, the packet in order to obtain R is surrounded by the frame A in FIG. 3 P i, j (i = 0, ..., L; j = 0,..., R) all need to be decrypted. However, if at least one of the packets P i, j is decoded on the receiving side, there is no problem in normal reproduction of the image. Therefore, the packets P i, j are individually encoded (scalable compression) in order to maintain the hierarchy in access control such as a QoS function.
上述のようなJPEG2000において、プログレッション順序(データ優先度)には、LRCP、RLCP、RPCL、PCRL、及びCPRLの5種類あり、それぞれ先頭の要素から順に優先される。図4は、図3に示されたJPEG2000パケット符号化列を復号する際の優先順位を示すプログレッシブ順序を説明するための概念図である。特に、図4(a)は、スケーラビリティL(レイヤ)が最優先されたLRCPプログレッション順序における復号順序であり、図4(b)は、スケーラビリティR(解像度レベル)を最優先させたRLCPのプログレッション順序における復号順序である。 In JPEG2000 as described above, there are five types of progression order (data priority): LRCP, RLCP, RPCL, PCRL, and CPRL, each prioritized in order from the first element. FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the progressive order indicating the priority when decoding the JPEG2000 packet coded sequence shown in FIG. 4A is a decoding order in the LRCP progression order in which scalability L (layer) is given the highest priority, and FIG. 4B is an RLCP progression order in which scalability R (resolution level) is given the highest priority. Is the decoding order.
図5は、本実施形態に係るデータ配信方法の第1構成例を、各機能に基づいて説明するための図である。図5の第1構成例は、送信機能及びQoS機能を実行するデータ送信ユニットが、2台の情報処理端末で構成された例である。例えば、図1の構成では、送信機能を担う一方の情報処理装置が送信側PC42A〜42Dのいずれか(以下、PC42Aを送信側PCとして説明する)に相当し、QoS機能を担う情報処理装置が送信側ルーター40に相当する。また、図2の構成について説明すると、送信機能を担う送信側PC42Aは、少なくとも、記録手段の一部として機能する記録装置130A〜130Nと、制御手段の一部として第1データ生成工程(データ生成)、符号化工程(エンコード)、スケーラブル圧縮されたデータから分割された複数のパケットデータを第2情報処理装置へ転送するデータ転送工程(パケット送信)を実行する制御装置110と、該分割されたパケットデータを当該送信側PC42Aの外部へ送出する通信インターフェース120と、備える(言及されていない他の構成については図2参照)。同様に、QoS機能を担う送信側ルーター40は、少なくとも、記録手段の一部として送信側PC42Aから転送されたパケットデータが順次格納される記録装置130A〜130Nと、制御手段の一部としてキューイング工程(バッファリング)及びデータ送出工程を実行する制御装置110と、通信手段として機能する通信インターフェース120と、を備える(言及されていない他の構成については図2参照)。
FIG. 5 is a diagram for explaining a first configuration example of the data distribution method according to the present embodiment based on each function. The first configuration example of FIG. 5 is an example in which a data transmission unit that executes a transmission function and a QoS function is configured by two information processing terminals. For example, in the configuration of FIG. 1, one information processing apparatus responsible for the transmission function corresponds to one of the transmission side PCs 42 </ b> A to 42 </ b> D (hereinafter, the PC 42 </ b> A will be described as the transmission side PC), and the information processing apparatus responsible for the QoS function is This corresponds to the transmitting
一方、受信機能を担う情報処理装置は、図1の構成では、例えば受信側PC52Aが相当する。また、図2の構成について説明すると、受信機能を担う受信側PC52Aは、少なくとも通信インターフェース120と、記録装置130A〜130Nと、制御装置110と、を備える(言及されていない他の構成については図2参照)。この場合、受信側PC52Aにおける制御装置110は、キューイング工程を経て所定の伝送手段に送出されたパケットデータのうち、受信に成功したパケットデータのみを利用して一画像フレームとして復号化すべき復号化対象データを時間軸に沿って配置していくデータ生成工程(パケット受信:当該受信側PC52Aの記録装置130A〜130Nはこのデータ生成工程で利用される)と、用意された復号化対象データを順次伸長していく工程であって、時間軸上において次画像フレームに相当する符号化パケットデータを受信したとき、現画像フレームに相当する符号化パケットデータの受信完了の有無に関わらず、用意された復号化対象データを伸長する復号化工程(出コード)と、を実行する。これらの工程を経て得られた復号化データ(画像フレーム)が、配信された映像データとして順次周辺機器150である表示装置に表示される(表示工程)。
On the other hand, the information processing apparatus having the reception function corresponds to, for example, the reception-
より具体的には、送信機能は、送信されるべき画像フレーム(所定の表示装置に表示される映像データの一部)を生成又は準備(予め所定の記録手段に格納されていた映像データを利用する場合)するデータ生成(データ生成工程)と、生成されたデータを圧縮するエンコード(符号化工程)と、符号化されたデータをパケットに分割して外部に送出するパケット送信(データ転送工程)から構成される。 More specifically, the transmission function generates or prepares an image frame to be transmitted (part of video data displayed on a predetermined display device) (using video data stored in a predetermined recording unit in advance) Data generation (data generation process), encoding for compressing the generated data (encoding process), and packet transmission for dividing the encoded data into packets and sending them to the outside (data transfer process) Consists of
QoS機能は、送信機能から送出された符号化パケットデータの受信するパケット受信と、受信されたパケットデータを相手先、データ種別、JPEG2000規格のプログレッシブ順序などのデータ優先度に従って格納しながら、送受信端末間のパケット配信に割り当てられた優先度(帯域)に従って、符号化パケットデータを取り出すバッファリング(キューイング工程)と、取り出された符号化パケットデータをネットワーク10へ送出するパケット送信(データ送出工程)から構成される。
The QoS function is a function for receiving and receiving encoded packet data sent from the transmission function, and storing the received packet data in accordance with the data priority of the destination, data type, progressive order of the JPEG2000 standard, etc. Buffering (queuing process) for extracting the encoded packet data according to the priority (bandwidth) assigned to the packet distribution between them, and packet transmission (data transmission process) for transmitting the extracted encoded packet data to the
受信機能は、ネットワーク10から符号化パケットデータを受け取るパケット受信(復号化対象データを生成するデータ生成工程の一部)と、受信された符号化パケットデータのみを利用して生成された復号化対象データを伸長するデコード(復号化工程)と、復号化されたデータを表示する表示工程から構成される。 The reception function includes packet reception for receiving encoded packet data from the network 10 (part of a data generation step for generating data to be decoded), and a decoding target generated using only the received encoded packet data. It comprises a decoding process (decoding process) for decompressing data and a display process for displaying the decoded data.
ここで、送信機能では、エンコード(符号化工程)において、相手先が受信可能な最大の画質で符号化が行われる。その際、JPEG2000などにより、スケーラブルに複数の画質、解像度で圧縮される(スケーラブル圧縮)。また、送パケット送信に符号化データを送る際、もしくはパケット送信時に、より優先したい品質レイヤー(画質、解像度など)を優先的にデータ構成した後に、符号化パケットデータが送信される。 Here, in the transmission function, in the encoding (encoding step), encoding is performed with the maximum image quality that can be received by the other party. At that time, the image data is compressed with a plurality of image quality and resolution in a scalable manner by JPEG2000 or the like (scalable compression). Further, when sending encoded data for transmission packet transmission, or at the time of packet transmission, the encoded packet data is transmitted after preferentially configuring a quality layer (image quality, resolution, etc.) to be prioritized.
QoS機能では、割り当てられた優先度(帯域)に応じた速度で、バッファリング(キューイング工程)から符号化パケットデータが送出される。その際、送信すべきパケットデータの取り出しは、キューイング工程でのバッファが一杯の状態で、次画像フレームに相当する符号化パケットデータがバッファリングされるタイミングまで実行され、そのタイミング以降、現画像フレームに相当する符号化パケットデータのバッファリング動作から次画像フレームに相当する符号化パケットデータのバッファリング動作への移行処理が行われる。その一例として、事前の設定に従って、以下の2つの処理が選択される。 In the QoS function, encoded packet data is transmitted from buffering (queuing process) at a speed corresponding to the assigned priority (bandwidth). At that time, the extraction of the packet data to be transmitted is executed until the encoded packet data corresponding to the next image frame is buffered while the buffer in the queuing process is full. A transition process from the buffering operation of the encoded packet data corresponding to the frame to the buffering operation of the encoded packet data corresponding to the next image frame is performed. As an example, the following two processes are selected according to the preset settings.
すなわち、移行処理では、受信側で表示される映像のスムーズさ(画像フレーム速度)もしくは映像の画質の優先度に応じて、このタイミング以降(次画像フレームに相当する符号化パケットデータがバッファリングされるタイミング以降)、次画像フレームに相当する符号化パケットデータのバッファリング及び取り出しを可能にするための移行処理が行われる。この移行処理の一例として、現画像フレームに相当する符号化パケットデータの取り出し(配信動作の一部)が中止された後に次画像フレームに相当する符号化パケットデータに対するキューイング工程及びデータ送出工程が実行されるか、次画像フレームに相当する符号化パケットデータのキューイング工程では該次画像フレームに相当する符号化パケットデータのバッファリングを実行せずにそのデータを廃棄し、優先データを送信し終わるまで現画像フレームに相当する符号化パケットデータの取り出しを継続する。なお、優先データの区切りは、よりデータ列後方の方が画質がよくなるため、要求される受信側での画質の高さによって決定される。また、キューイング工程において、バッファリングされる画像フレーム数は、受信側で許容される映像表示の遅延時間によって決定される。 That is, in the transition process, the encoded packet data corresponding to the next image frame is buffered after this timing according to the smoothness of the video displayed on the receiving side (image frame speed) or the priority of the video image quality. And the like), a transition process for enabling buffering and extraction of the encoded packet data corresponding to the next image frame is performed. As an example of this transition processing, there are a queuing step and a data sending step for the encoded packet data corresponding to the next image frame after the extraction (part of the distribution operation) of the encoded packet data corresponding to the current image frame is stopped. In the queuing process of encoded packet data corresponding to the next image frame, the data is discarded without performing buffering of the encoded packet data corresponding to the next image frame, and the priority data is transmitted. The extraction of the encoded packet data corresponding to the current image frame is continued until the end. Note that the priority data delimiter is determined by the required high image quality on the receiving side because the image quality is better in the rear of the data string. In the queuing process, the number of image frames to be buffered is determined by the video display delay time allowed on the receiving side.
例えば、画質を優先する場合、次画像フレームに相当する符号化パケットデータを破棄し、現画像フレームデータのうち画質レイヤを送出し終わった時点で、次画像フレームに相当する符号化パケットデータを受信する。又は、画像フレーム速度を優先する場合には、現画像フレームデータの送出を、次画像フレームに相当する符号化パケットデータを受信した時点で中止するか、優先データを送信し終わった時点で中止し、次画像フレームに相当する符号化パケットデータをバッファリングしながら、パケット送信を開始する。なお、優先データの区切りは、よりデータ列後方の方が画質がよくなるが、これは受信側からの送信要求に依存して変わる。 For example, when giving priority to image quality, the encoded packet data corresponding to the next image frame is discarded, and the encoded packet data corresponding to the next image frame is received when the image quality layer of the current image frame data has been transmitted. To do. Alternatively, when priority is given to the image frame rate, transmission of the current image frame data is stopped when the encoded packet data corresponding to the next image frame is received or when transmission of the priority data is completed. The packet transmission is started while buffering the encoded packet data corresponding to the next image frame. Note that the priority data delimiter has better image quality at the rear of the data string, but this changes depending on the transmission request from the receiving side.
受信機能では、デコード(復号化工程)において、QoS機能でシェーピングされた画像フレームデータ(受信された符号化パケットデータのみからなる復号化対象データ)に対して、コンシールメントを施した後に伸長し、復号化されたデータを表示部に表示させる(表示工程)。 In the reception function, in decoding (decoding process), the image frame data shaped by the QoS function (decoding target data consisting only of the received encoded packet data) is decompressed after being concealed, The decrypted data is displayed on the display unit (display process).
図6は、本実施形態に係るデータ配信方法の第2構成例を、各機能に基づいて説明するための図である。図6の第2構成例は、QoS機能が追加された送信機能を実行するデータ送信ユニットが、1台の情報処理端末で構成された例である。例えば、図1の構成では、QoS機能が追加された送信機能を担う情報処理装置が送信側PC42A〜42Dのいずれか(以下、PC42Aを送信側PCとして説明する)に相当する。また、図2の構成について説明すると、QoS機能を含む送信機能を担う送信側PC42Aは、少なくとも、記録手段の一部として機能する記録装置130A〜130Nと、制御手段として機能する制御装置110と、通信手段として機能する通信インターフェース120と、を備える(言及されていない他の構成については図2参照)。この場合、制御手段110は、第1データ生成工程(データ生成)、符号化工程(エンコード)、キューイング工程(バッファリング)及びデータ送出工程(パケット送信)を実行する。
FIG. 6 is a diagram for explaining a second configuration example of the data distribution method according to the present embodiment based on each function. The second configuration example in FIG. 6 is an example in which the data transmission unit that executes the transmission function to which the QoS function is added is configured by one information processing terminal. For example, in the configuration of FIG. 1, the information processing apparatus having the transmission function to which the QoS function is added corresponds to one of the transmission side PCs 42 </ b> A to 42 </ b> D (hereinafter, the PC 42 </ b> A will be described as the transmission side PC). 2, the transmission-
受信機能を担う情報処理装置は、図1の構成では、例えば受信側PC52Aが相当する。また、図2の構成について説明すると、受信機能を担う受信側PC52Aは、少なくとも通信インターフェース120と、記録装置130A〜130Nと、制御装置110と、を備える(言及されていない他の構成については図2参照)。この場合、受信側PC52Aの制御装置110は、キューイング工程を経て所定の伝送手段に送出されたパケットデータのうち、受信に成功したパケットデータのみから復号化対象データを順次生成していくデータ生成工程(パケット受信:当該受信側PC52Aの記録装置130A〜130Nはこのデータ生成工程で利用される)と、生成された復号化対象データを順次伸長していく工程であって、時間軸上において次画像フレームに相当する符号化パケットデータを受信したとき、現画像フレームに相当する符号化パケットデータの受信完了の有無に関わらず、受信完了した符号化パケットデータのみを利用して生成された復号化対象データを伸長する復号化工程(デコード)と、を実行する。そして、これらの工程を経て生成された復号化データ(それぞれ復号化された画像フレーム)が、順次周辺機器150である表示装置に映像として表示される(表示工程)。
The information processing apparatus responsible for the reception function corresponds to, for example, the reception-
以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想および範囲から逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。 From the above description of the present invention, it is apparent that the present invention can be modified in various ways. Such modifications cannot be construed as departing from the spirit and scope of the invention, and modifications obvious to one skilled in the art are intended to be included within the scope of the following claims.
10…ネットワーク、20…データベース(D/B)、30…NCU、40、50…ルーター、41、51…LAN、42A〜42D…送信側端末(PC)、52A〜52D…受信側端末(PC)、100…情報処理装置、110…制御装置、120…通信インターフェース、130A〜130N…記録装置、140…デバイスインターフェース、150…周辺機器、200…伝送手段。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記複数の情報処理装置から選択された一又はそれ以上の情報処理装置により、少なくとも、記録手段、制御手段及び通信手段を含むデータ送信ユニットが構成されており、
前記データ送信ユニットにおける前記制御手段が、
前記映像データを構成する画像フレームを、時間軸方向に圧縮されることなく該時間軸に沿って配置していく第1データ生成工程と、
前記第1データ生成工程において順次用意された画像フレームそれぞれをスケーラブル圧縮していく符号化工程と、
前記スケーラブル圧縮された符号化データから分割された複数のパケットデータを、予め設定されたデータ優先度に従って、前記記録手段にバッファリングしながら、前記送信側端末と前記受信側端末との間におけるパケット配信に割り当てられた帯域に従って、前記バッファリングされたパケットデータのうちから送出すべきパケットデータを前記記録手段から取り出すキューイング工程と、
前記記録手段から取り出されたパケットデータを、前記通信手段を介して前記所定の伝送手段へ順次送出するデータ送出工程と、実行することを特徴とするデータ配信方法。 A data distribution method for performing packet distribution for each image frame constituting video data between information processing apparatuses selected as transmission / reception terminals from a plurality of information processing apparatuses connected to a predetermined transmission means,
A data transmission unit including at least a recording unit, a control unit, and a communication unit is configured by one or more information processing devices selected from the plurality of information processing devices,
The control means in the data transmission unit;
A first data generation step of arranging the image frames constituting the video data along the time axis without being compressed in the time axis direction;
An encoding step in which each of the image frames sequentially prepared in the first data generation step is subjected to scalable compression;
Packets between the transmission side terminal and the reception side terminal while buffering a plurality of packet data divided from the scalable compressed encoded data in the recording means in accordance with a preset data priority A queuing step of retrieving packet data to be sent out of the buffered packet data from the recording means according to a bandwidth allocated for distribution;
A data delivery method comprising: a data sending step for sequentially sending packet data extracted from the recording means to the predetermined transmission means via the communication means;
前記情報処理装置は、少なくとも、前記記録手段として機能する記録装置と、前記制御手段として前記第1データ生成工程、前記符号化工程、前記キューイング工程及び前記データ送出工程を実行する制御装置と、前記通信手段として機能する通信インターフェースと、を備えることを特徴とする請求項1又は2記載のデータ配信方法。 The data transmission unit is configured by an information processing device selected as a transmission side terminal from the plurality of information processing devices,
The information processing apparatus includes at least a recording device that functions as the recording unit, and a control device that executes the first data generation step, the encoding step, the queuing step, and the data sending step as the control unit, The data distribution method according to claim 1, further comprising a communication interface functioning as the communication unit.
前記第1情報処理装置は、少なくとも、前記記録手段の一部として機能する第1記録装置と、前記制御手段の一部として前記第1データ生成工程、前記符号化工程、前記スケーラブル圧縮されたデータから分割された複数のパケットデータを前記第2情報処理装置へ転送するデータ転送工程を実行する第1制御装置と、該分割されたパケットデータを当該第1情報処理装置の外部へ送出する第1通信インターフェースと、を備え、
前記第2情報処理装置は、少なくとも、前記記録手段の一部として前記第1情報処理装置から転送されたパケットデータが順次格納される第2記録装置と、前記制御手段の一部として前記キューイング工程及びデータ送出工程を実行する第2制御装置と、前記通信手段として機能する第2通信インターフェースと、を備えることを特徴とする請求項1又は2記載のデータ配信方法。 The data transmission unit is selected from the plurality of information processing devices as a transmission-side terminal, selected from the plurality of information processing devices as a bandwidth control terminal, and the predetermined transmission means A second information processing apparatus connected to the first information processing apparatus through a part thereof;
The first information processing device includes at least a first recording device that functions as a part of the recording unit, and the first data generation step, the encoding step, and the scalable compressed data as a part of the control unit. A first control device that executes a data transfer step of transferring a plurality of packet data divided from the first information processing device to the second information processing device, and a first control device that sends the divided packet data to the outside of the first information processing device. A communication interface,
The second information processing device includes at least a second recording device that sequentially stores packet data transferred from the first information processing device as a part of the recording unit, and the queuing as a part of the control unit. The data distribution method according to claim 1, further comprising: a second control device that executes a process and a data transmission process; and a second communication interface that functions as the communication unit.
前記キューイング工程を経て前記所定の伝送手段に送出されたパケットデータのうち、受信に成功したパケットデータのみを利用して一画像フレームとして復号化されるべき復号化対象データを時間軸に沿って配置していく第2データ生成工程と、
前記第2データ生成工程により用意された復号化対象データを順次伸長していく復号化工程であって、時間軸上において次画像フレームに相当する符号化パケットデータを受信したとき、現画像フレームに相当する符号化パケットデータの受信完了の有無に関わらず、受信に成功した符号化パケットデータのみを利用して前記第2データ生成工程により生成された復号化対象データを伸長する復号化工程と、を実行することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のデータ配信方法。 A third information processing apparatus that is selected as a receiving terminal from the plurality of information processing apparatuses and includes at least a third communication interface, a third recording apparatus, and a third control apparatus, wherein the third information processing apparatus The control unit
Of the packet data sent to the predetermined transmission means through the queuing step, the data to be decoded to be decoded as one image frame using only the packet data that has been successfully received along the time axis A second data generation step to be arranged;
A decoding step of sequentially expanding the decoding target data prepared in the second data generation step, and when encoded packet data corresponding to the next image frame is received on the time axis, A decoding step of decompressing the decoding target data generated by the second data generation step using only the encoded packet data that has been successfully received, regardless of whether or not reception of the corresponding encoded packet data has been completed; The data distribution method according to claim 1, wherein the data distribution method is executed.
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