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    一種從相對應輸入內容串流適應性轉碼為輸出內容串流之流送方法，包含對委託機裝置提供輸出內容串流之許多選項版本，供委託機裝置選擇，並將輸入內容串流分成二個或以上節段。在提供步驟之前，把輸入內容串流之至少第一節段，轉碼成輸出內容串流之至少一相對應節段。相當於提供給委託機裝置許多選項版本之至少一種版本。從委託機裝置接受要求所選擇版本之輸出內容串流，即使用在提供之前業已轉碼並儲存，相當於提供給委託機裝置許多選項版本之至少一版本的輸出內容串流至少一相對應節段之第一節段開始流送。從要求摘取之轉碼參數，以供控制輸入內容串流後續節段轉碼成委託機裝置所選擇版本，而轉碼成所要求版本之後續節段，即流送至委託機。
    公开号:TW201313000A
    申请号:TW101127080
    申请日:2012-07-27
    公开日:2013-03-16
    发明作者:Christophe Delaunay；Remi Houdaille；Stephane Gouache；Hadj Ali Habib Bel
    申请人:Thomson Licensing；
    IPC主号:H04L65-00
    专利说明:
    從相對應輸入內容串流適應性轉碼為輸出內容串流之流送方法及其裝置
    本發明係關於多媒體串流，尤指聲訊和/或視訊串流之適應性轉碼和裝置。
    聲訊和/或視訊串流可由使用者使用各種不同裝置消費。顯然視訊串流需要適應重製裝置顯示幕尺寸之格式或表示法。聲訊串流同樣會受到重製裝置之限度設定。然而，本發明在下述中將焦中在視訊串流表示。
    由於流送內容跨越的連接有多種多樣，也需要各種流送內容之適應。例如無線連接由於混雜，只能提供變動的輸貫量，或因接收裝置遊移造成變化接收狀況。
    迄今已倡議適應性流送內容之多種實施方式。例如美國加州蘋果公司的實施方式亦稱為「HTTP現場流送」或「HLS」。此實施方式載於R.Pantos著《HTTP現場流送》，IETF，網際網路草案第5版(draft-pantos-http-live-streaming-05)，2010年11月。
    另一實施方式是微軟公司提出，亦稱為「銀光平滑流送」。此實施方式載於《IIS平滑流送技術概覽》。詳細情形可線上查搜http：//www.microsoft.com/downloads/details.aspx？displaylang=en&FamilyID=03d22583-3ed6-44da-8464-b1b4b5ca7520。
    又一實施方式是Adobe系統公司所提，稱為「Adobe動態流送」。詳情可見文件〈在Adobe快閃平台上之HTTP動態流送〉，網上查搜http：//www.adobe.com/products/httpdynamicstreaming/pdfs/httpdynamicstreaming wp ue.pdf。
    標準化作業仍然由3GPP在SA4小組和以MPEG由「跨越HTTP之動態適應性流送」(DASH)小組進行中。此項作業詳情由T.Stockhammer發表〈跨越HTTP之動態適應性流送-標準和設計原則〉，見2011 ACM多媒體系統會議(MMSysE 2011)議事錄，2011年2月，第157-168頁。
    在所有已知實施方式中，伺候機必須將要流送的內容，預先編碼，備妥待送，不論是做為個別語塊或做為節段，可從較大的容器檔案摘取。
    Kevin J.Ma,Radim Bartos,Swapnil Bhatia,Raj Nair在〈以HTTP之行動視訊輸送〉，見IEEE通訊雜誌2011年4月號，第166-174頁，揭示使用轉碼之適應性流送內容。使用轉碼的認知是，把多媒體內容從一格式轉換為另一格式。
    Kuei-Chung Chang,Ren-Yo Wu,Tien-Fu Chen在〈供行動多媒體服務以有效節段為基礎之視訊轉碼代理〉，IEEE國際多媒體和展覽會議(ICME)2005年，第755-758頁，也討論到流送視訊之轉碼。
    本發明之目的，在於改進使用者對轉碼流送內容的經驗，同時減少伺候機和/或系統之要件。
    此目的係由所附申請專利範圍提出之方法和裝置解決，申請專利範圍各附屬項則代表裝置和方法之具體例和發展。
    為提供對各項流送內容有可能最佳之使用者經驗，使用者可選用適合回放裝置和/或刻意使用的內容格式。選擇亦可基於其他考量，包含但不限於傳輸所需之帶寬，尤其是經由同樣傳輸通道之共現傳輸，以及與傳輸帶寬關聯之成本。同理，付酬內容可視表現方式之品質定價。
    如上所述，內容串流常以各種格式和品質儲存在伺候機，例如HTTP伺候機。最可能的最高品質是高位元率；最可能最低品質是低位元率。如此容許內容分配到許多不同終端機或委託機裝置，會額外受到高度變化的網路狀況。整個內容串流分成語塊，可選擇使委託機裝置，例如視訊播放機或終端機可在語塊之間，順利從一種品質水準切換到另一品質水準。此等切換會發生網路連接變化條件之情況，以及使用者需改換回放裝置，又要繼續消費內容的情況。結果，視訊品質可以在播放中變化，很少凍結。
    一旦使用者要求之品質內容，在委託機上不可得，內容串流或其語塊即轉碼成所要求之格式和品質，並傳輸給使用者。然而，內容轉碼需要時間，會延宕使用者所要求內容之回放。即使視訊之最初少數語塊可傳輸，但一旦轉碼，後續視訊語塊之轉碼，即可在背景繼續，如此延宕通常不宜，因為會降低使用者對服務經驗之感受品質。
    在伺候機與回放裝置之間，或轉碼閘口與回放裝置之間，網路連接有變化情況時，延宕特別顯著，強迫伺候機或閘口在對回放裝置的連接上，降低內容之資料率。當使用者改換回放裝置，又同時繼續消費內容，尤其是為無間回放經驗，可能是內容提供者收費服務，則延宕同樣顯著。例如使用者在家觀看大型顯示幕上之視訊，決定移動到不同地方，不結束視訊。視訊之其餘部份可在具有不同顯示幕尺寸和回放能力的行動裝置上重製。如此不但需要串流必須改向到許多回放裝置，而且轉碼參數也必須改變。此項轉換，如果視訊或其語塊的複本，在新的格式中不易立即切換，則會另一延宕插入串流內。
    典型上，內容串流係向委託機裝置或重製裝置通告，串流描述符特別提供一集合所謂「表示方式」，每一品質位階、位元率、格式等有一表示方式。各完整表示方式包括一系列語塊，以同等期限為佳，並附有一集合之描述性元件，供委託機選擇。各語塊可利用分開的URL存取。
    為支持現場流送，通告可只記述一件相對應內容串流。在此情況下，所通告件必須定期換新。
    如上所述，把內容複本保存在所有構想得到的格式，即可避免延宕。然而此項策略，需要極大儲存器，顯然對格式為無效率，很少被要求，故不宜。
    如果最高品質的內容只有一複本，避免延宕的另一方式是，使用轉碼器，能夠同時把所要求內容轉碼成全部可設想格式，參見上述。然而，此等轉碼器需要極高之處理功率，最易引起很高成本，也是不宜。
    按照本發明具體例，委託機裝置對伺候機發出要求所需內容。此項要求包含指示格式、品質、帶寬、資料率等，委託機裝置能夠處置重製，亦可含有指示較佳格式。要求可製成形式為，選擇複數HTTP連路之一，各連路代表一格式、資料率、品質，或其組合。各連路給轉碼器傳送資訊，得以設定適當轉碼器參數，製成具有所需且所選擇性能之內容串流。易言之，伺候機提供之選擇頁提供委託機裝置說明，如何能夠接收流送內容，例如可行選項表，以供選用。
    流送內容按語塊序列提供給委託機。各語塊以個別要求，例如HTTP要求檢復，當做一小檔案。對於各語塊，委託機決定適當之位元率、品質、解像度、格式等，明顯關係到網路連續性質，因而要求語塊要有特別連路位址，或URL。故對於諸項位元率、格式、品質等，各有各流送內容之語塊，即有獨特URL存在。個別要求的語塊即逐一回放，以形成內容串流。
    上面進一步提到，尤其是為了現場流送內容，也為隨需要之他類內容，現場伺候機需即時準備所有設想得到的品質、格式、資料率等之語塊。典型上，所得各種語塊要至少暫時儲存，並應要求，例如通過網路伺候機輸送。在伺候機受限轉碼和/或儲存源，表示對如此策略之阻礙。因應對次一語塊的要求，只改變轉碼參數，會造成延宕，阻止內容串流之平滑和無間隙回放。
    按照本發明，若具有所要求性能之語塊不可得。雖然可通告委託機裝置，但對要求指向此等不可得語塊之要求，使用可得語塊應答，最好使用盡量接近要求性能之可得語塊。此等語塊可例如選自前述計算和儲存版本的同樣內容之限制選擇。於輸送預計算語塊，以提供內容串流，同時使用原先請求之參數，因此改變轉碼器參數。待傳輸之次一語塊，即在實際要求的格式、品質、位元率等中可得。此項策略某種程度有賴比在語塊重製期間改變更慢的連接性能。
    本發明適應性流送容許從包含但不限於任何進內廣播或承繼IPTV節目，飛動製作HTTP適應性流送順從內容串流。一種可能輸出是H.264視訊和AAC聲訊，在適合輸送至適應性委託機，例如MPEG-TS之格式內多工化，以供輸送至美國加州蘋果公司製造的委託機裝置。
    H.264編碼需大量計算，和資源限制之轉碼裝置，例如使用Intel CE4200處理器之裝置，為內嵌式裝置所設計，具有轉碼之有限資源。雖然此處理器可立刻製作標準清晰度之若干視訊，例如NTSC或PAL格式，但每次只能輸出一HD視訊。
    因此，可同時輸出的不同視訊品質之數量，即受到Intel CE4200計算功率之限制。例如，若目標解析度接近HD，例如1920×1080 i/p，或720×1280 i/p，則只能輸出單一串流，因此不可能製成多品質適應性串流。
    本發明得以把輸入視訊串流轉碼成適應性HTTP串流，不需高度處理功率，否則需製作所有可能之選項串流。
    按照本發明，提供數種可能之表示方式，例如位元率、格式等，給委託機裝置，若處理功率真正低的話，事實上只有選項子集，或甚至只有單一選項，會以按照委託機裝置所為要求加以調節之位元率轉碼。
    本發明所著目之一要旨為，在適應性內容流送中，內容串流之語塊，在通告時必須即備妥。所以，與通常飛動式轉碼策略相反的是，委託機要求必須預先設想。否則，對要求之回應會太遲。預先設想之可能，其理由有二。首先，所要求語塊是整個串流之一部份。易言之，必須按照為使用者製作的順序播放，以觀賞正確的內容串流。所以，當一語塊在轉碼時，已知何者是其次要製作。然後，以不是委託機裝置所要求之位元率，製作一些語塊，幸虧任何HTTP適應性流送委託機裝置實施所固有的緩衝能力，輸送此等語塊以取代所要求者。當然，對預先設想演算必須小心，避免委託機緩衝器溢流。
    本發明方法包含事先為流送內容的起點，製作一或以上之接續性語塊。蘋果公司實施方式例如需至少三個語塊，在流送審理起點，充填播放機緩衝器，其他實施方式需要不同數量語塊供預轉碼。當所謂開啟語塊製作之時，委託機所需位元率尚未知悉。因此，位元率是由適應平台事先選擇。選擇可根據先前流送審理之統計分析，或單純任意為之。然後，在次一步驟中，例如利用HTTP伺候機，使委託機可得列出選項表示方式或其變化式之清單。對於蘋果公司表現方式，此清單是M3U8節目表的形式。變化式可尤其是提供不同空間性或時間性解像度、不同格式、不同位元率，或不同品質之流送內容。例如，當委託機裝置要求M3U8節目表形式之視訊串流，HTTP伺候機即輸送主M3U8節目表，列出可得之變化節目表，因而界定可得之位元率。可得位元率之表單，視終端使用者代理商，例如內容播放機，加以調節。各選項變化式之清單條目，含有語塊表單，備妥供委託機下載。此變化式說明係由委託機下載。按照本發明，清單之全部可選擇變化式，均針對同樣預轉碼之語塊。如上所述蘋果實施方式，此變化式清單以M3U8節目表表示，各變化式可由獨特連路選擇。委託機即要求流送內容之變化式，因而由變化式伺候語塊。變化式節目表列出針對可得語塊之連路，或更正確而言，含有朝向可得語塊之符號連路。因應委託機之要求，內容伺候機輸送相對應語塊，只有來自業已可得之預轉碼變化式，並決定來自要求連路之所需位元率。此項所需位元率反饋至轉碼器，為後續語塊調節編碼位元率。須知位元率可換成格式、空間性和時間性解像度、品質等。轉碼器連續捕獲進來內容串流之一部份，轉碼成所需位元率，封包於適合適應性連流之格式。每次由轉碼器製作新語塊，備妥伺候，則提供給委託機的清單及變化式清晰度即更新，通知委託機新的可得語塊。從委託機觀點，串流看似轉碼器實際上正提供由若干選項變化式製成之承續適應性串流，而串流即適應性調節至可得帶寬或委託機容量。
    例如，假設M為變化式節目表數量，Pk為第k號變化式節目表，Bk為第k號變化式節目表之位元率，N為現時可得語塊數量，Ci為相當於第i次迭代之語塊。故基本上，當C1,C2,C3可得時，節目表Pk列出語塊Ck,1,Ck,2,Ck,3之URL，係分別朝向C1,C2,C3之符號連路。符號連路之構成方式為，容易從URL檢復位元率。當委託機要求視訊語塊Ck,1時，網路伺候機不但輸送所要求語塊，而且剖析要求URL。伺候機由此URL摘取事實，即委託機指出需要以第k號變化式節目表發訊的位元率Bk檢復第1個語塊。此項資訊輸入到帶寬估計模組，計算適於編碼後續語塊之位元率值。按照本發明，可用簡單的低通濾波器，以平順過渡帶寬變化。帶寬估計模組之輸出值B’k，立即用來重組轉碼器，以位元率B’k製作次一語塊(在本實施例中即第4號語塊)。此外，轉碼器獲通知語塊第1號已被消費，因此指示“GO”，供製作語塊第4號。轉碼器以啟動和止動方式操作，避免語塊在消費之前，編碼太遠。由於蘋果流送實施方式委任N=3語塊存在，轉碼器運轉到3個語塊為止，並到最舊語塊已消費才停止。此機制有助於加速朝委託機所要求位元率之會聚性。一旦語塊可得，即為1至M範圍之k創造相對應符號連路Ck,4，而全部節目表Pk均更新，對委託機廣告語塊Ck,4的存在。由於委託機定期要求節目表Pk之內容，會立刻發現另一語塊存在，並要求再充填其播放機緩衝器。
    本發明裝置能夠即時把進來的內容串流，轉碼成具有不同格式、資料率、品質等至少一輸出內容串流。例如，此類裝置能夠把進來的視訊串流，轉碼成至少一H.264順應性輸出視訊串流。輸出視訊串流可封包於適合HTTP適應性流送之傳送格式。HTTP伺候機把轉碼之視訊串流語塊，輸送至委託機裝置。伺候機把所需位元率、格式、品質等，發訊至轉碼器。發訊至轉碼器之參數資訊，是由委託機要求而獲得，但例如在與委託機裝置無線連接之輸貫量變化情況時，亦可由監驗條件衍生。實際上，主導流送內容的伺候機與委託機間的輸貫量有任何變化，都會造成轉碼參數改變。此行為不部份視轉碼器在連接所佔位置而定。若轉碼器具有來自任何側之和諧資訊，即來自轉碼器之輸入側或轉碼器之輸出側，其在主導伺候機和委託機裝置的連接上之位置，幾乎無關。
    本發明裝置之一具體例，係使用Intel CE4200基礎之平台，已如上述。此處理器包含在硬體內實施之基本視訊解碼和編碼功能。封包和網路伺候任務係在軟體內實施。以下，平台稱為「適應平台」。
    本發明參照附圖說明如下，唯一附圖顯示所涉及組件之概覽。
    本發明實施之環境，包含三個通常元素：源器、播放機、適應平台。
    源器為流送內容，例如視訊之原點。易言之，源器是流送內容之提供者。可例如為本位裝置，輸送任何種類之本位或預付視訊，或是外部內容提供者，輸送廣播或多元播送視訊(DVB-T,DVB-IPTV,...)，或甚至隨需要服務之視訊、VoD服務，可以檔案表現，或由網路流送。源器在圖上稱為DVB/IPTV。
    播放器是商業化終端機，或委託機裝置，視容量和網路條件，能夠播放不同品質之視訊。以像HTTP適應性流送規約為佳，因容許委託機在播放之前，要求適當品質。播放機在圖上以「委託機」表示。
    適應平台佔有圖上最大部份。設有解多工器，得便時把進來的內容串流解多工化，成為分開的聲訊和視訊組份。視訊組份在解碼器內解碼，並在分節單位內分節。然後把節段轉碼，即使用與原先參數不同的參數，在編碼器內再編碼。編碼器可為H.264編碼器，但其他格式同樣可行。聲訊組份在分節單位內分成節段，也可以轉碼(圖上未示)。再將轉碼之聲訊和視訊節段，提供給TS多工器。TS多工器把轉碼且多工化之節段，書寫到儲存器檔案、網路伺候機，例如HTTP伺候機，由此把節段轉移到委託機。
    如前所述，本發明特別用於在處理功率有限之轉碼裝置，例如基於Intel CE4200處理器，具有基本媒體處理容量之網際網路閘口內實施。
    凡技術專家均知，選用上述具體例所用H.264寫解碼器和M3U8清單格式，只是應用於蘋果委託機裝置時，說明本發明所必須。需要其他寫解碼器，諸如VC1、WebM，和其他清單格式之其他適應性流送實施方式，當編碼源少到無法同時製作全部必要之選項串流時，同樣可從所述發明獲益。
    在流送現場視訊時，清單會宣告語塊子集，隨時間改變。所宣告之變化式子集亦可變化。此可用於本發明開展，把擬議之變化式子集，加以動態修飾。例如，若清單擬議五種變化式，有三種的位元率接近最後要求者，即稍低或稍高，一種高很多，第五種則低很多。清單內呈現的版本，可視連接輸貫量的過去變化而更新。
    以轉碼器能夠製作超出一個H.264輸出串流之情況言，需預見到適應進一步改進使用者經驗。按照本發明之發展，追蹤器模組除現時要求外，保持先前所要求位元率之軌路。當現時所要求位元率低於先前者，預估模組即假設委託機會在未來要求時，再降低位元率。所以，在此情況時，轉碼器有二實例在運轉，在所要求位元率Ci,k和次一較低位元率Ci,k-1二者製作次一語塊。呈現的模組，為[k；M]內之j，產生Ci,j之全部符號連路，指向Ci,k，而為[0；k-1]內之j，產生Ci,j符號連路，指向Cj,k-1。
    若現時要求之位元率比前次高，預估模組即假設位元率在未來要求中會再增加，造成類似方式，於更高位元率製作語塊之另外版本。
    須知追蹤器模組，預估模組和表示模組，均可做為軟體模組，加到一般目的之微處理器，或做為專用電路。
    本發明容許朝各種裝置，包含行動裝置，再分配可得之任何輸入串流，並以傳輸品質變化複製。此項適應甚具成本效益，因不需事先為適應性流送準備串流，即使利用低檔裝置，諸如住家閘口，亦可實施。
    由於流送內容之語塊不預先準備，理論上可以不限數量變化式宣告流送內容。
    因適應可在盡量接近使用者，例如在住家閘口內進行，本發明提供低檔解決方案以供廣泛分配，同時維持各單獨使用者最佳之可能經驗。視訊以高品質廣佈，例如多元播送至住家閘口，且僅在閘口內適用。
    除非刻意保留流送內容供後來使用，不必儲存在適應平台上。只須儲存一部份在平台上，供暫時使用和實施方便即可。
    第1圖為本發明所涉及組件之配置方塊圖。
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] 一種從相對應輸入內容串流適應性轉碼為輸出內容串流之流送方法，包含步驟為：對委託機裝置，提供輸出內容串流之許多選項版本，供委託機裝置選擇；把輸入內容串流分成二個或以上節段；在提供步驟之前，把輸入內容串流之至少第一節段，轉碼並儲存於輸出內容串流之至少一相對應節段，相當於從提供給委託機裝置許多選項版本之至少一版本；從委託機裝置接受要求流送所選擇版本的輸出內容串流之語塊；使用在提供步驟之前業已轉碼，相當於提供給委託機裝置許多選項版本之至少一版本的輸出內容串流至少一相對應節段之第一節段，開始流送；從要求摘取轉碼參數，以控制輸入內容串流後續節段轉碼成委託機裝置所選擇版本；流送轉碼成所要求版本之後續節段者。
    [2] 如申請專利範圍第1項之方法，其中輸入內容串流之至少第一節段，從委託機裝置提供的許多選項版本，預先轉碼成複數版本之相對應節段者。
    [3] 如申請專利範圍第2項之方法，其中相當於因應要求立即流送的至少第一節段之該節段，係選自與委託機重製容量相容之版本者。
    [4] 如申請專利範圍第2項之方法，其中相當於因應要求立即流送的至少第一節段之該節段，係選自盡量配合從委託機所接到要求摘取的轉碼參數之轉碼參數版本者。
    [5] 如申請專利範圍第1項之方法，其中轉碼包含製作輸出內容串流，其中格式、空間性或時間性解像度、資料率或品質至少其一，分別與輸入格式、空間性或時間性解像度、資料率或品質不同者。
    [6] 如申請專利範圍第1項之方法，其中控制輸入內容串流後續節段轉碼之轉碼參數，係基於有關提供輸入內容串流的伺候機與委託機裝置間連接節段之資訊而改變者。
    [7] 如申請專利範圍第1項之方法，其中對各後續節段重複提供步驟，又其中所提供節段之至少一變化式，係按照指向現時所伺候節段的要求摘取之參數轉碼者。
    [8] 一種裝置，適於進行前述申請專利範圍任一項方法者。
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    法律状态:
    2021-11-21| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    EP11306093A|EP2566172A1|2011-09-02|2011-09-02|Method and apparatus for adaptive transcoding of multimedia stream|
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