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動画伝送・再生サービスの全体概要と機能要件 ストリーミング技術の特徴と限界

 

動画配信の種類と概要

ネットワーク動画送受信・再生のアプリケーションやサービスを送信側の処理方法で大別すると図1のように、リアルタイムで動画像を圧縮・送信・伸長・再生するもの、あらかじめ圧縮されたビデオ画像を送信・伸長・再生するものの2つになります。前者の例が、テレビ会議システムであり、後者の例がさまざまなビデオ配信サービスです。後者はさらに、送信側が主導して送信するタイプ(プッシュ型)と受信側が取り出すタイプ(プル型)とに分けられます。プッシュ型はいわゆるブロードキャスト・サービスで、プル型はWebサービスです。

また、受信者側の対応方法で分けると図2のように、単に配信を受けるだけのものと、送信側から配信されるコンテンツを選択するもの、とがあります。後者ではさらにこのコンテンツの選択方式を配信の最初と最後にのみ行うものと、配信の途中でも頻繁に行うものとに分けられます。この後者が対話型のアプリケーション・サービスであり、現時点では、既存のストリーミング方式では技術的に難しいレベルにありますが、新方式はさまざまな方法で可能にしているのです。

対話型動画伝送・再生サービスの機能要件とは

動画像をネットワーク上で伝送し、対話的にクライアントで再生するアプリケーション・サービスの機能をセグメント分けすると、次の4つの部分に分けられます。

  1. コンテンツ作成
  2. 配信サーバ
  3. ネットワーク
  4. クライアント

(1)コンテンツ作成

現在のストリーミングコンテンツの多くは、ただ単にコンテンツを作成して、サーバに置いておくだけの固定的サービスです。このような状況にあるのは、先にも述べたように、単に帯域幅の制限だけでなく、コンテンツの作成環境、ストリーミングサーバの機能的な制約に依存しているためです。しかし、こうしたサービスのみでは、ストリーミングサービスがより大きな付加価値を持ち、ユーザーの多様なニーズに応えていくことはできません。

DVDコンテンツやインタラクティブなゲームコンテンツを見るまでもなく、インターネットを介したコンテンツにおいても、将来コンテンツ作成業者は、利用するユーザーの好みや嗜好などはもちろん、その利用状況・経過に応じた動的なコンテンツの作成をせまられてくるはずです。つまり、これは時々刻々と変わる動的なシナリオです(図3)。

具体的には、シナリオがユーザーからの選択指示に動的に対応するようにさまざまな観点から作成することになります。

そしてネットワーク・システムは、コンテンツ作成業者がこうしたシナリオをそのまま利用者に伝える作りになっていなければなりません。つまり、これは、ユーザーとコンテンツ作成業者との間のシステムがトンネルのようになるもので、コンテンツ作成業者はユーザーとの間にあるネットワークやシステムを気にせずにシナリオを作成できなければなりません。

(2)サーバ

動画配信サーバでは、高いメモリ使用効率や処理効率が要求されます。配信型サービスでは、通信開始時にのみ高速に画像をメモリ上にロードすればよいのですが、対話型アプリケーション・サービスでは、クライアントからの選択に即応しなければなりません。そのため、RAIDなどを使用することで、選択された画像を素早くロードして送信できるようになっていなければなりません(図4)。また、ロードする動画データは必要最低限でなければならず、大容量のデータをロードするとなると、そのI/O時間が大きくなり、対話型処理が不可能になります。逆に言えば、一度に大容量の読み込みが必要な方式では、単なる配信型サービスにしか対応できません。

また、もともと多くのOSやTCP/IPプロトコルはリアルタイム処理用には作られてはいません。したがって、さまざまな面で時間がかかる処理を極力減らすことが必要です。

(3)ネットワーク

ネットワーク上での動画伝送では、ユーザーからのアクセス回線の帯域幅の確保とその制御は必要不可欠です。特に、固定的な帯域幅を四六時中使用する方式では、ネットワーク上のトラフィックが極度に増加するため、パケットの衝突や網輻輳などが起こります。これを避けるためには、マルチキャスト・ルーティング機能がネットワーク全体で必要です(図5)。しかし、このマルチキャスト方式は、同時かつ1つの配信源には適用できますが、複数配信源対複数クライアントには適用できません。後者はあくまでもユニキャスト方式で行われます。

なお、マルチキャスト・ルーティングの適用は実験的にMBONE(Multicast BackBone)などのネットワークもありますが、現実的には展開はまだ限られています。

(4)クライアント

クライアント・ソフトウェアは、動画配信のアプリケーション・サービスをユーザーに魅力のある仕組みに見せなければなりません。そのためには、既存のテレビ放送やビデオ・システムの機能が最低限必要です。これには、表示の即時開始・再開、巻き戻しや早送り、同時録画(格納)などの機能があります。

さらに、将来型の機能も装備しなければなりません。それは双方向機能の中でも重要な対話型操作機能です(図6)。つまり、従来の双方向機能(デマンド型の開始や停止など)の他に、DVDコンテンツのような、頻繁なユーザー操作による番組切り替えやコンテンツ自体のマルチアングル機能などです。

これらは多くが、サーバやネットワークの方式に依存するものですが、そればかりではなく、クライアント・ソフトウェア自体が小さく軽快な仕組みや、OSや通信プロトコルに依存しない方式をとることも重要です。

 
図1 動画配信サービス(送信処理別)

図2 動画配信サービス(受信処理別)

図3 動的シナリオ

図4 対話型サービスの要件

図5 マルチキャストとユニキャスト

図6 対話型操作機能
動画伝送・再生サービスの全体概要と機能要件 ストリーミング技術の特徴と限界

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