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JP4929393B1 - 受信装置、受信方法および受信プログラム - Google Patents

受信装置、受信方法および受信プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】効率よく損失パケットの回復処理を行うことができる受信装置、受信方法および受信プログラムを提供する。
【解決手段】受信装置100は、データパケット受信部21、品質補強パケット受信部2、情報設定部11、パケット処理部45、回復処理部4を備える。データパケット受信部は、データ部を有するデータパケットを受信する。品質補強パケット受信部2は、品質補強部を有する品質補強パケットを受信する。パケット処理部45は、受信したデータパケットおよび品質補強パケット基づいて、損失したデータパケットが存在するか否かを判定する。回復処理部4は、損失したデータパケットが存在する場合、損失していないデータパケットのうちの、回復処理対象として設定された情報の一部を含むデータ部と、これらのデータ部に対応する品質補強部と、を用いて、損失したパケットのうち、少なくとも回復処理対象として設定されたデータ部を回復する。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、受信装置、受信方法および受信プログラムに関する。
近年、インターネット回線を伝送路として用いてコンテンツを配信するIPTV(Internet Protocol TV)方式が普及しつつある。IPTV方式では、コンテンツ全体がメディアパケットを単位として分割され、これらメディアパケットが多重化されたストリームが伝送される。メディアパケットの全てが送信装置から受信装置に正しく伝送されるとは限らず、パケット損失が生じることもある。
パケット損失を回復する手法として、例えば、FEC(Forward Error Correction:前方向誤り訂正)符号化伝送による回復手法が用いられる。FECでは、複数のパケットをグループ化し、グループ毎に予め定めた演算によりFECパケットを生成して、これをストリーム上で伝送する。受信装置では、グループ内の一部のパケットが損失した場合、FECパケットを用いて所定の演算を行うことにより、損失したパケットを回復できる。この手法は、受信装置から送信装置にパケットの再送を要求する必要がないため、リアルタイム処理が要求されるIPTV方式に適している。
受信装置でストリームを受信してから、表示装置に表示するまでの遅延時間を低減するためには、FECパケットを用いて、効率よく損失パケットの回復処理を行う必要がある。
国際公開WO2005/027439号
効率よく損失パケットの回復処理を行うことができる受信装置、受信方法および受信プログラムを提供する。
実施形態によれば、受信装置は、データパケット受信部と、品質補強パケット受信部と、情報設定部と、パケット処理部と、回復処理部とを備える。データパケット受信部は、それぞれが複数の情報のうちの1つの一部を含む複数のデータ部を有するデータパケットを受信する。品質補強パケット受信部は、それぞれが前記複数のデータ部の1または複数に対応する複数の品質補強部を有する品質補強パケットを受信する。情報設定部は、前記複数の情報のうち1または2以上の情報を選択し、選択された情報の一部に該当するデータ部を回復処理対象として設定する。パケット処理部は、前記品質補強パケットと、これと対応するデータパケットとの関連付けを行い、不足するデータパケットの有無に基づいて、損失したデータパケットが存在するか否かを判定する。回復処理部は、前記損失したデータパケットが存在する場合、前記損失していないデータパケットのうちの、前記回復処理対象として設定されたデータ部と、これらのデータ部と関連付けられた前記品質補強部と、を用いて、前記損失したパケットのうち、少なくとも前記回復処理対象として設定されたデータ部を回復する。前記情報設定部は、2以上の情報が選択された場合であって、前記設定された回復処理対象のデータ部が重複している場合に、前記回復処理対象のデータ部を結合して1つの回復対象のデータブロックとし、前記回復処理部は、前記結合された1つのデータブロックに含まれるデータ部と、これらのデータ部にそれぞれ対応する前記品質補強部と、を用いて、前記損失したパケットのうち、少なくとも前記回復処理対象として設定されたデータ部を回復する。
第1の実施形態に係る受信装置100の概略ブロック図。 図1の受信装置100が受信するストリームの構成の一例を示す図。 図1の受信装置100の処理動作を示すフローチャート。 各コンテンツがVBRで伝送される場合のストリームの構成の一例を示す図。
以下、受信装置100、受信方法および受信プログラムの実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る受信装置100の概略ブロック図である。また、図2は、図1の受信装置100が受信するストリームの構成の一例を示す図である。図1の受信装置100は、例えば複数の映像信号や音声信号などのデータがパケットを単位として分割され、多重化された図2のストリームを、イーサネット(登録商標)や無線LAN(Local Area Network)等のネットワーク200を介して、受信するものである。
図2のストリームは、RTP(Real-time Transport Protocol)に準拠した例を示しており、メディアパケット(データパケット)M1〜M3と、FECパケット(品質補強パケット)F1とを含む。以下、メディアパケットM1〜M3の構成はいずれも同様なので、代表してメディアパケットM1について説明する。
メディアパケットM1は、RTPヘッダと、コンテンツ部(データ部)Ma1〜Md1とを有する。RTPヘッダには、ペイロードタイプや、順序、処理タイミング、タイムスタンプ等の付加情報が含まれる。コンテンツ部Ma1〜Md1はそれぞれコンテンツA〜Dを分割したものであり、メディアパケットM1は複数の異なるコンテンツ(情報)のうちの1つの一部を含む。なお、図2は、各コンテンツが一定のビットレート(Constant Bit Rate:CBR)で伝送される例を示している。
本実施形態では、コンテンツ部Ma1〜Md1のサイズがそれぞれ192Byteである例を示す。すなわち、メディアパケットM1の(RTPヘッダを除き)0〜191Byte目(以下、レイヤLa)がコンテンツ部Ma1,192〜383Byte目(以下、レイヤLb)がコンテンツ部Mb1,384〜575Byte目(以下、レイヤLc)がコンテンツ部Mc1,576〜767Byte目(以下、レイヤLd)がコンテンツ部Md1にそれぞれ対応する。
一方、FECパケットF1は、RTPヘッダと、FECヘッダと、FEC部Fa1〜Fd1とを有する。RTPヘッダには上記と同様の付加情報が含まれる。FECヘッダには、FECパケットをメディアパケットと関連付ける情報が含まれる。
本実施形態では、FECパケットF1がメディアパケットM1〜M3と関連付けられるものとする。より具体的には、コンテンツ部Ma1〜Ma3から、所定の演算(例えば排他的論理和演算)によりFEC部Fa1が生成される。コンテンツ部Ma1〜Ma3とFEC部Fa1とが同じレイヤLaにあるため、自動的に対応づけられる。他のコンテンツ部およびFEC部についても同様である。この場合、メディアパケットM1〜M3のうちの1つが損失しても、他のメディアパケットおよびFECパケットF1を用いて、損失したメディアパケットを回復できる。
図1の受信装置100は、コンテンツ選択部1と、受信部2と、RTP処理部3と、回復処理部4とを備えている。
コンテンツ選択部1は、取得コンテンツ設定部(情報設定部)11と、取得コンテンツ記憶部12とを有する。取得コンテンツ設定部11は、コンテンツA〜Dのうち、取得すべき1または複数のコンテンツを取得コンテンツ記憶部12に設定する。取得コンテンツ記憶部12は、設定されたコンテンツを記憶する。
受信部2は不図示の送信装置からネットワーク200を介して伝送されるストリームを受信する。そして、受信部2内のメディアパケット受信部(データパケット受信部)21はストリーム中のメディアパケットM1〜M3を受信し、FECアパケット受信部(品質補強パケット受信部2)22はFECパケットF1を受信する。
RTP処理部3は、メディアパケットバッファ31と、FECパケットバッファ32と、撹乱解消処理部33とを有する。メディアパケットバッファ31およびFECパケットバッファ32は、受信部2で受信したメディアパケットM1〜M3およびFECパケットF1をそれぞれ、一時的に記憶する。そして、撹乱解消処理部33は、メディアパケットM1〜M3およびFECパケットF1に対して、RTPヘッダに含まれる付加情報に基づく撹乱解消処理等のRTP処理を行う。処理後のメディアパケットM1〜M3およびFECパケットF1は回復処理部4へ送信される。
回復処理部4は、メディアパケットバッファ(データパケットバッファ)41と、FECパケットバッファ(品質補強パケットバッファ)42と、回復部分設定部43と、回復演算部44と、関連付け処理部(パケット処理部)45とを有する。
メディアパケットバッファ41およびFECパケットバッファ42はそれぞれ、RTP処理部3から送信されるメディアパケットおよびFECパケットを一時的に記憶する。回復部分設定部43は、取得コンテンツ記憶部12に設定されたコンテンツのみを回復処理の対象として設定する。回復演算部44は、メディアパケットバッファ41およびFECパケットバッファ42内のメディアパケットM1〜M3およびFECパケットF1を関連付け処理部45に送信する。
関連付け処理部45は、FECパケットのFECヘッダの情報に基づき、FEC部をコンテンツ部と関連付ける。そして、関連付け処理部45は、コンテンツ部の損失が生じたことにより回復演算を行うべきコンテンツ部が存在するか否かを判定する。この判定結果に応じて、回復演算部44は、所定の演算(例えば排他的論理和)により損失したコンテンツ部を回復する。そして、回復演算部44は回復したコンテンツ部をメディアパケットバッファ41に挿入する。
図3は、図1の受信装置100の処理動作を示すフローチャートである。まず、取得コンテンツ設定部11は、例えばユーザから取得するよう指定される1または複数のコンテンツを取得コンテンツ記憶部12に設定する(ステップS1)。そして、回復部分設定部43は設定されたコンテンツのみを回復処理の対象として設定する(ステップS2)。
例えば、取得コンテンツ設定部11が図2のコンテンツBを設定した場合、回復部分設定部43は、コンテンツ部Mb1〜Mb3に対応する、メディアパケットM1〜M3のレイヤLbを回復処理の対象とする。コンテンツと対応するレイヤ情報については、FEC部Fbとコンテンツ部Mbとの対応情報としてFECヘッダの情報に基づいて行ってもよいし、送信開始時に受信装置100に通知してもよいし、予め送信装置(不図示)と受信装置100との間で定められた規則がある場合は、これに基づいて行ってもよい。また、取得コンテンツ設定部11が連続する複数のコンテンツを設定した場合、例えば、コンテンツBおよびCを設定した場合、回復部分設定部43は、コンテンツ部Mb1〜Mb3およびMc1〜Mc3にそれぞれ対応する、レイヤLb(192〜383Byte目)およびレイヤLc(384〜575Byte目)を結合して、192〜575Byte目を1つのデータブロックとして回復処理の対象に設定する。以下、コンテンツBおよびCが設定された場合を例に取って説明を行う。
続いて、ストリーム受信中に(ステップS3のYES)パケットを受信すると(ステップS4のYES)、それがメディアパケットであればメディアパケット受信部21が、FECパケットであればFECパケット受信部22がそれぞれ受信する。受信したパケットがメディアパケットであるかFECパケットであるかは、例えばRTPヘッダ内のペイロードタイプにより判断される(ステップS5)。
メディアパケット受信部21は受信したメディアパケットM1〜M3をRTP処理部3内のメディアパケットバッファ31に送信し(ステップS6a)、FECパケット受信部22は受信したFECパケットF1をRTP処理部3内のFECパケットバッファ32に送信する(ステップS6b)。そして、撹乱解消処理部33は、RTPヘッダに含まれる付加情報に基づく撹乱解消処理等のRTP処理を、メディアパケットおよびFECパケットに対して実行する(ステップS7a,S7b)。これにより、メディアパケットの順序等を正しくすることができるが、損失したパケットを回復できるわけではない。
続いて、メディアパケットバッファ31はRTP処理が完了したメディアパケットM1〜M3を回復処理部4内のメディアパケットバッファ41へ送信する(ステップS8a)。同様に、FECパケットバッファ32はRTP処理が完了したFECパケットF1を回復処理部4内のFECパケットバッファ42へ送信する(ステップS8b)。
さらに、回復演算部44は、メディアパケットバッファ41内のメディアパケットM1〜M3およびFECパケットバッファ42内のFECパケットF1を関連付け処理部45へ送信する。
関連付け処理部45は受信したパケットの関連付けを行う(ステップS9)。関連付けは、FECヘッダの情報に基づいて行う。ここで、関連付け処理部45は、コンテンツ単位ではなく、FEC部Fb1,Fc1が含まれるFECパケットF1と、コンテンツ部Mb1〜Mb3,Mc1〜Mc3が含まれるメディアパケットM1〜M3と、の対応関係に基づき、パケット単位で関連付けを行うことができ、複数のコンテンツBおよびCが回復処理の対象であっても、関連付けは1度だけでよい。
続いて、関連付け処理部45は、回復演算を行うべきコンテンツ部が存在するか否かを判定する(ステップS10)。仮に、メディアパケットM2が損失すると、FECパケットF1に関連付けられるメディアパケットM2が関連付け処理部45に送信されず、これが不足する。そのため、関連付け処理部45はメディアパケットM2を回復すると判定する。
そして、回復演算部44は所定の演算により、損失したメディアパケットM2のうち、ステップS2で設定された回復処理対象であるコンテンツ部Mb2およびMc2のみを部分的に回復する(ステップS11)。より具体的には、回復演算部44は、コンテンツ部Mb1,Mb3およびFEC部Fb1を用いてコンテンツ部Mb2を回復し、コンテンツ部Mc1,Mc3およびFEC部Fc1を用いてコンテンツ部Mc2を回復する。実際には、コンテンツ部MbおよびMcを回復するために必要となるFEC部およびコンテンツ部である192〜575Byte目に対し回復演算処理を施す。
関連付け処理部45は、回復処理の対象であるコンテンツ部を含むパケットを受信するため、コンテンツ毎に複数の回復処理部4を設ける必要がない。そして、取得コンテンツ設定部11により回復処理の対象として設定されたコンテンツ部Mb2およびMc2についてのみ回復演算を行い、設定されていないコンテンツ部Ma2およびMd2の回復演算は行わない。結果として、受信装置100の処理量を軽減できる。
回復演算部44は回復したコンテンツ部Mb2およびMc2を含むメディアパケットを回復処理部4のメディアパケットバッファ41に挿入する(ステップS12)。これにより、メディアパケットバッファ41には損失したコンテンツ部Mb2およびMc2が回復されたメディアパケットM1〜M3が記憶される。このコンテンツ部は、液晶ディスプレイ等の表示部(不図示)に表示されたり、ハードディスクやフラッシュメモリ等の記録媒体(不図示)に記録されたりする。なお、コンテンツ部Ma2およびMd2は回復されないが、コンテンツAおよびDは取得する必要がないコンテンツであるため、問題はない。
このように、第1の実施形態では、回復演算が必要なコンテンツ部のみに対してはまとめて関連付けおよび回復演算を行い、取得する必要がないコンテンツ部に対する回復演算を行わない。そのため、受信装置100の負荷が軽減され、効率よく損失パケットの回復処理を行うことができる。
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態は、各コンテンツがCBRで伝送されるものであったが、以下に説明する第2の実施形態は、各コンテンツが可変ビットレート(Variable Bit Rate:VBR)で伝送されるものである。
図4は、各コンテンツがVBRで伝送される場合のストリームの構成の一例を示す図である。同図では、コンテンツAはレイヤLaに、コンテンツBはレイヤLbおよびレイヤLcの一部に、コンテンツCはレイヤLcの一部およびレイヤLdに含まれる。この場合でも、FECパケットF1のFEC部Fa1〜Fd1はレイヤ毎に生成される。例えば、FEC部Fb1はレイヤLbのコンテンツ部Mb1,Mb3,Mb5から生成され、FEC部Fc1はレイヤLcのコンテンツ部Mb2,Mb4,Mc3から生成される。
以下、受信装置100の処理動作について、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。まず、取得コンテンツ設定部11がコンテンツBおよびCを設定したとする(図3のステップS1)。コンテンツBが含まれるのはレイヤLbおよびLcであり、コンテンツCが含まれるのはレイヤLcおよびLdであるが、レイヤLcが重複している。したがって、回復部分設定部43は、レイヤLb〜Ldを結合して、(RTPヘッダを除き)192〜767Byte目を1つのデータブロックとして回復処理の対象に設定する(ステップS2)。
さらに、受信装置100はステップS3〜S9の処理を行う。VBRの場合、1つのFEC部が関連付けられるコンテンツ部のそれぞれが、異なるコンテンツの一部を含むこともある。そして、関連付け処理部45は、回復演算を行うべきコンテンツ部が存在するか否かを判定する(ステップS10)。ここでは、メディアパケットM2が損失したとする。この場合、回復演算部44は、ステップS2で設定した回復処理対象である192〜767Byte目に対して演算を行い、損失したコンテンツ部MbおよびMcを回復する(ステップS11)。
以上のようにすることで、コンテンツBおよびCの両方が含まれるレイヤLcのFEC部Fc1について、重複して回復処理が行われることはなく、一度だけ回復処理が行われる。以下、受信装置100は第1の実施形態と同様の処理を行う。
このように、第2の実施形態では、複数のコンテンツがVBRで伝送される場合でも、コンテンツ単位ではなく、回復処理の対象についてまとめて回復処理を行う。そのため、複数のコンテンツが含まれるレイヤ(図4の場合、レイヤLc)について重複して回復処理が行われることがなく、効率よく損失したパケットを回復できる。
なお、図2および図4では、メディアパケットに複数の異なるコンテンツが含まれる例を示しているが、必ずしも異なるコンテンツでなくてもよく、複数の異なる情報が含まれていればよい。例えば、メディアパケットが、同一コンテンツであって、フレームレートおよび解像度のうち少なくとも一方が異なる複数の映像情報を含んでいてもよい。また、メディアパケットが、それぞれ視点が異なる複数の映像情報を含んでいてもよい。
上述した実施形態で説明した受信装置100の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、受信装置100システムの少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやCD−ROM等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
また、受信装置100の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線(無線通信も含む)を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
11 取得コンテンツ設定部
21 メディアパケット受信部
22 FECアパケット受信部
41 メディアパケットバッファ
42 FECパケットバッファ
43 回復部分設定部
44 回復演算部
45 関連付け処理部
100 受信装置

Claims (4)

  1. それぞれが複数の情報のうちの1つの一部を含む複数のデータ部を有するデータパケットを受信するデータパケット受信部と、
    それぞれが前記複数のデータ部の1または複数に対応する複数の品質補強部を有する品質補強パケットを受信する品質補強パケット受信部と、
    前記複数の情報のうち1または2以上の情報を選択し、選択された情報の一部に該当するデータ部を回復処理対象として設定する情報設定部と、
    前記品質補強パケットと、これと対応するデータパケットとの関連付けを行い、不足するデータパケットの有無に基づいて、損失したデータパケットが存在するか否かを判定するパケット処理部と、
    前記損失したデータパケットが存在する場合、前記損失していないデータパケットのうちの、前記回復処理対象として設定されたデータ部と、これらのデータ部と関連付けられた前記品質補強部と、を用いて、前記損失したパケットのうち、少なくとも前記回復処理対象として設定されたデータ部を回復する回復処理部と、を備え
    前記情報設定部は、2以上の情報が選択された場合であって、前記設定された回復処理対象のデータ部が重複している場合に、前記回復処理対象のデータ部を結合して1つの回復対象のデータブロックとし、
    前記回復処理部は、前記結合された1つのデータブロックに含まれるデータ部と、これらのデータ部にそれぞれ対応する前記品質補強部と、を用いて、前記損失したパケットのうち、少なくとも前記回復処理対象として設定されたデータ部を回復することを特徴とする受信装置。
  2. 前記複数の情報は、異なる複数のコンテンツ、フレームレートおよび解像度のうち少なくとも一方が異なる複数の映像情報、それぞれ視点が異なる複数の映像情報、のうちの1つであることを特徴とする請求項に記載の受信装置。
  3. それぞれが複数の情報のうちの1つの一部を含む複数のデータ部を有するデータパケットを受信するステップと、
    それぞれが前記複数のデータ部の1または複数に対応する複数の品質補強部を有する品質補強パケットを受信するステップと、
    前記複数の情報のうち1または2以上の情報を選択し、選択された情報の一部に該当するデータ部を回復処理対象として設定するステップと、
    前記品質補強パケットと、これと対応するデータパケットとの関連付けを行い、不足するデータパケットの有無に基づいて、損失したデータパケットが存在するか否かを判定するステップと、
    前記損失したデータパケットが存在する場合、前記損失していないデータパケットのうちの、前記回復処理対象として設定されたデータ部と、これらのデータ部と関連付けられた前記品質補強部と、を用いて、前記損失したパケットのうち、少なくとも前記回復処理対象として設定されたデータ部を回復するステップと、を備え
    前記データ部を回復処理対象として設定するステップは、2以上の情報が選択された場合であって、前記設定された回復処理対象のデータ部が重複している場合に、前記回復処理対象のデータ部を結合して1つの回復対象のデータブロックとし、
    前記データ部を回復するステップは、前記結合された1つのデータブロックに含まれるデータ部と、これらのデータ部にそれぞれ対応する前記品質補強部と、を用いて、前記損失したパケットのうち、少なくとも前記回復処理対象として設定されたデータ部を回復することを特徴とする受信方法。
  4. それぞれが複数の情報のうちの1つの一部を含む複数のデータ部を有するデータパケットを受信するステップと、
    それぞれが前記複数のデータ部の1または複数に対応する複数の品質補強部を有する品質補強パケットを受信するステップと、
    前記複数の情報のうち1または2以上の情報を選択し、選択された情報の一部に該当するデータ部を回復処理対象として設定するステップと、
    前記品質補強パケットと、これと対応するデータパケットとの関連付けを行い、不足するデータパケットの有無に基づいて、損失したデータパケットが存在するか否かを判定するステップであって、2以上の情報が選択された場合であって、前記設定された回復処理対象のデータ部が重複している場合に、前記回復処理対象のデータ部を結合して1つの回復対象のデータブロックとするステップと、
    前記損失したデータパケットが存在する場合、前記損失していないデータパケットのうちの、前記回復処理対象として設定されたデータ部と、これらのデータ部と関連付けられた前記品質補強部と、を用いて、前記損失したパケットのうち、少なくとも前記回復処理対象として設定されたデータ部を回復するステップであって、前記結合された1つのデータブロックに含まれるデータ部と、これらのデータ部にそれぞれ対応する前記品質補強部と、を用いて、前記損失したパケットのうち、少なくとも前記回復処理対象として設定されたデータ部を回復するステップと、をコンピュータに実行させるための受信プログラム。
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