WO2023095307A1 - 配信装置、配信方法、及びプログラム - Google Patents

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WO2023095307A1
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client
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delivery
video
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正憲 小池
将裕 横田
和久 山岸
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日本電信電話株式会社
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    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
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    • A63F13/30—Interconnection arrangements between game servers and game devices; Interconnection arrangements between game devices; Interconnection arrangements between game servers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/20—Servers specifically adapted for the distribution of content, e.g. VOD servers; Operations thereof
    • H04N21/23—Processing of content or additional data; Elementary server operations; Server middleware
    • H04N21/24—Monitoring of processes or resources, e.g. monitoring of server load, available bandwidth, upstream requests
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    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/43—Processing of content or additional data, e.g. demultiplexing additional data from a digital video stream; Elementary client operations, e.g. monitoring of home network or synchronising decoder's clock; Client middleware
    • H04N21/438—Interfacing the downstream path of the transmission network originating from a server, e.g. retrieving encoded video stream packets from an IP network

Definitions

  • the present invention relates to technology for improving distribution quality in cloud games.
  • cloud games face different challenges than traditional network-based games.
  • the server distributes the video of the processing result of the game, so the distribution capacity is large.
  • packet loss and delay are more likely to occur during video distribution, resulting in deterioration of quality. Therefore, in order to distribute high-quality cloud games, it is necessary to distribute appropriate video considering quality deterioration such as bit rate, delay, and packet loss.
  • Non-Patent Document 1 As a conventional method for estimating the quality of cloud games, ITU-T has established Recommendation G.1072 (Non-Patent Document 1). This recommendation divides the quality factors of cloud games into factors such as video quality degradation, frame loss, and delay, and calculates the overall quality experienced by the user based on each of these factors. Therefore, it is important for cloud game providers to distribute appropriate video by taking into account the impact of bit rate, packet loss, delay, etc. on overall quality.
  • GCC Google congestion control
  • Non-Patent Document 2 is one of the methods for controlling cloud games.
  • GCC is one of the methods of controlling distribution in a network, and is a mechanism for estimating network conditions from values of packet loss and delay in communication, and controlling the bit rate transmitted by the server side.
  • the delay is calculated from the RTP header information and the time stamp information at the time of reception, and congestion in the network is detected based on this.
  • the server on the transmission side receives the packet loss information and the above-mentioned estimated value of delay sent from the receiving terminal, checks the network status based on them, and controls the video flow.
  • GCC is intended for real-time two-way communication using normal WebRTC, not for cloud games.
  • the impact of packet loss and delay is more demanding than in normal distribution, and in Non-Patent Document 1, it has been confirmed that packet loss of 5% or more significantly reduces quality. .
  • GCC has a mechanism that lowers the distribution bit rate when the packet loss exceeds 10%, and it is necessary to perform more suitable distribution control in order to control the quality of cloud games.
  • G.1072 Opinion model predicting gaming quality of experience for cloud gaming services, ITU-T, 2020 Gaetano Carlucci, Luca De Cicco, Stefan Holmer, and Saverio Mascolo. 2016. Analysis and design of the *** congestion control for web real-time communication (WebRTC). Proceedings of the 7th International Conference on Multimedia Systems. , New York, NY, USA, Article 13, 1-12.
  • a threshold is set for packet loss and delay, and control is performed to lower the transmission bit rate when the threshold is exceeded.
  • Conventional technology does not estimate the quality of cloud games given packet loss and delay. The trade-off between quality improvement due to degradation and reduced latency is unclear.
  • the conventional technology may not be able to select the optimum bit rate.
  • the conventional technology cannot take into account the degradation of quality of experience and the fluctuations in delay and packet loss due to frequent fluctuations in bit rates and the like.
  • Non-Patent Document 1 shows a method for estimating quality in cloud games, but does not show a method for controlling a network using this method.
  • Non-Patent Document 2 is a control method targeting a normal network, and cannot take into account the impact on the user's quality of cloud games.
  • the present invention has been made in view of the above points, and aims to provide technology for improving the user's experience quality in cloud games.
  • a distribution device for distributing video of an application to a client, Using packet loss information of packets transmitted from the distribution device to the client, communication delay information between the distribution device and the client, and a plurality of distribution parameter sets, the quality of experience of video in the client is determined.
  • a delivery quality estimator configured to determine the best delivery parameter set;
  • a distribution unit configured to distribute video to the client using the distribution parameter set determined by the distribution quality estimation unit.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between packet loss values and MOS; It is a figure which shows the apparatus structure of a distribution server.
  • FIG. 4 is a diagram showing an operation flow of a distribution server; It is a figure which shows the hardware configuration example of an apparatus.
  • cloud games are targeted as applications, but the application field of the technology according to the present invention is not limited to cloud games.
  • the technology according to the present invention can be used for general applications that perform application processing on the server side based on commands received from the user side, and transmit video as a result of the processing to the user side.
  • Non-Patent Document 1 shows the relationship between packet loss, bit rate, and Mean Opinion Score (MOS), which is the user's quality of experience.
  • MOS Mean Opinion Score
  • Figure 1 shows the MOS values when the video frame rate is 30 FPS and the delay is 100 milliseconds, and the distribution bit rate is 5 Mbps and 10 Mbps. As shown in FIG. 1, when the packet loss exceeds about 3%, the MOS is higher at a bit rate of 5 Mbps than at a bit rate of 10 Mbps.
  • the user's MOS will be improved by controlling the distribution bitrate according to the network environment between the user and the server.
  • the distribution server 100 which will be described later, controls parameters such as the bit rate used for distribution according to the network state between the user and the server to improve the user's MOS.
  • the distribution server 100 utilizes the packet loss and delay information transmitted from the client to control the frame rate, bit rate, and resolution of the video of the cloud game to be distributed, thereby increasing the user's experience. We aim to improve quality.
  • control that takes into account the increase and decrease of delay and packet loss due to the increase and decrease of the bit rate, and the quality deterioration due to the change of the bit rate, and the trade-off by increasing the bit rate.
  • control By performing the control to improve the user's MOS.
  • the configuration and operation of the device according to this embodiment will be described in detail below.
  • FIG. 2 shows a configuration example of distribution server 100 that distributes a cloud game according to the present embodiment.
  • a client 200 is connected to the distribution server 100 via a network, and communication is performed between the distribution server 100 and the client 200 .
  • the distribution server 100 may also be called a "distribution device".
  • the client 200 is a terminal such as a PC, smartphone, tablet, or the like. Clients 200 may also be referred to as terminals, user terminals, and the like. A user uses the client 200 to play a cloud game.
  • the distribution server 100 has a distribution unit 110, a distribution database 120, and a distribution quality estimation unit .
  • the distribution unit 110 distributes cloud game video and receives delay information and packet loss from the client 200 .
  • the distribution database 120 holds a plurality of values of bit rate, frame rate, and resolution of video to be distributed.
  • the distribution database 120 holds information such as BR (Mbps) 1,2,4,..., FR (fps) 30,60,90,..., Res 1280x720, 1920x1080...
  • BR bit rate
  • FR frame rate
  • Res resolution.
  • a set of bit rate/frame rate/resolution is hereinafter referred to as a “distribution parameter set”.
  • a "set of delivery parameters" may be referred to as a "delivery parameter set.”
  • the distribution quality estimation unit 130 calculates MOS, which is the quality of experience in the client 200, based on the distribution parameters, delay information, and packet loss, and returns a set of distribution parameters with the highest MOS. More specifically, the packet loss is the packet loss rate of packets transmitted from distribution server 100 to client 200 , and the delay information is the round-trip delay time between distribution server 100 and client 200 . However, it is not limited to these.
  • the distribution unit 110 transmits information indicating the start of distribution to the distribution database 120 at the start of cloud game distribution.
  • distribution database 120 selects the lowest set of distribution parameters and returns it to distribution section 110 .
  • the distribution unit 110 generates distribution video of the cloud game according to the set of distribution parameters received from the distribution database 120 and transmits it to the client 200 .
  • a system used for video distribution is used, such as WebRTC, for example.
  • the system used for video distribution is not limited to WebRTC, and a system other than WebRTC may be used.
  • a cloud game is played on the client 200 based on the distributed video.
  • the user uses the distributed video to play the game, the content of the input command is transmitted to the distribution server 100, and the game is processed by the distribution server 100.
  • the game processing may be performed by the distribution unit 110 or may be performed by a function outside the distribution unit 110 in the distribution server 110 .
  • the distribution unit 110 When the distribution unit 110 receives packets from the client 200, it receives the packet loss rate PL and delay time Delay from the client 200 using WebRTC.
  • the client 200 has a function of measuring the packet loss rate of packets received from the distribution server 100, measuring the delay time, and transmitting the measurement results to the distribution server 100.
  • the distribution unit 110 calculates the delay time Delay between the distribution server 100 and the client 200 from the difference between the transmission time of the packet and the reception time of the packet in response to the packet from the client 200. may be
  • the method by which the distribution server 100 acquires the packet loss rate PL and the delay time Delay is not limited to the above method.
  • a communication device or monitoring device on the network may measure the packet loss rate PL and the delay time Delay between the distribution server 100 and the client 200 and notify the distribution server 100 of the measurement results.
  • the distribution unit 110 transmits the acquired packet loss rate PL and delay time Delay to the distribution database 120 .
  • the distribution database 120 In the distribution database 120, a set of distribution parameters currently used in the distribution unit 110 and one or more combinations of distribution parameters close to the set of distribution parameters are selected, and the plurality of sets of distribution parameters are used for distribution quality estimation. Send to unit 130 . Furthermore, the distribution database 120 transmits the current packet loss rate PL and the delay time Delay with the client to the distribution quality estimation unit 130 .
  • the calculation processing in the distribution quality estimation unit 130 will be described in detail below.
  • the distribution quality estimation unit 130 calculates the current video quality Q(t) from a set of the current distribution parameters, packet loss rate PL, and delay Delay.
  • the method of estimating the quality of the cloud game disclosed in Non-Patent Document 1 can be used.
  • the video quality can be calculated by the following estimation formula, where Q is the video quality.
  • the following estimation formula is the formula disclosed in Non-Patent Document 1.
  • BPP (BR*1000000)/NPP/FR
  • I_VQtrans c_1v*log(c_2v*LME+1)
  • LME q_1*exp(q_2*LMNP)-q_1
  • LMNP (c_21-I_codn)*PL/(c_23*I_codn+PL)
  • I_codn (I_Vqcod)
  • I_TVQ d_1+d_2*FR_enc ⁇ 2+d_3*FR_enc+d_4*Log(FLR)
  • FLR (FR_enc-AVG_FPS)/FR_enc*100
  • AVG_FPS FR_enc*exp(-(d_5+d_6*FR_enc+
  • the distribution quality estimation unit 130 sets a plurality of distribution parameters sent from the distribution database 120. , estimate the expected quality (MOS) for each delivery parameter choice. Let Q(t1), Q(t2), . . . , Q(tn), .
  • the following methods 2-1) to 2-3) can be used as methods for calculating the Q(tn) of the MOS.
  • the method is not limited to the following methods 2-1) to 2-3), and methods other than 2-1) to 2-3) may be used.
  • the distribution quality estimation unit 130 calculates Q(tn) by substituting each distribution parameter using the formula 1) disclosed in Non-Patent Document 1.
  • the delivery quality estimation unit 130 performs quality estimation taking into account variations in delay or packet loss due to variations in bit rate.
  • the bit rate fluctuation amount is dBR
  • the estimated delay Delay' and packet loss PL' after the bit rate fluctuation can be calculated by the following equations, for example. a to d are predetermined coefficients.
  • the amount of variation in bit rate is the amount of variation from the currently used bit rate to the bit rate changed by changing the set of distribution parameters. For example, if the current bit rate is 5 and a distribution parameter set with a bit rate of 10 is used as the distribution parameter set used for quality estimation, the bit rate variation is 5.
  • the bit rate fluctuation amount is an example.
  • a ratio may be used as the bit rate fluctuation amount.
  • the variation in bit rate is 2.
  • Delay' Delay+a*exp(b*dBR)
  • PL' PL+ (c*dBR+d)*(exp(PL))
  • the distribution quality estimation unit 130 uses the Delay' and PL' calculated by the above formula as the Delay and PL in the formula shown in 1), and substitutes each distribution parameter to obtain Q(tn). calculate.
  • distribution quality estimation section 130 estimates quality by adding quality deterioration caused by changing the bit rate in order to detect quality deterioration caused by changing the bit rate.
  • Q'(tn) be the quality obtained in 2-2
  • dBR be the amount of change in the bit rate caused by changing the set of distribution parameters, and calculate Q(tn) by the following formula.
  • Distribution quality estimation section 130 returns optimal distribution parameters to distribution section 110 . If the current quality Q calculated in 1) is the best (better than any Q(tn)), the current distribution parameters may be returned to distribution section 110 as the optimum distribution parameters.
  • the distribution unit 110 uses the distribution parameters received from the distribution quality estimation unit 130 to encode the cloud game video, and distributes the encoded video to the client 200 .
  • the coefficients used in each of the above formulas may be coefficients that change depending on the distributed cloud game. For example, use coefficient set A for cloud game A, coefficient set B for cloud game B, and so on.
  • distribution server 100 distributes cloud game A
  • information indicating cloud game A is input to distribution quality estimation unit 130, whereby distribution quality estimation unit 130 calculates coefficient set A as Decide to use.
  • the distribution database 120 transmits initial distribution parameters to the distribution unit 110 at the start of cloud game video distribution.
  • the distribution unit 110 distributes the cloud game video to the client 200 using the distribution parameters acquired at S101 (or S105).
  • the distribution unit 110 acquires delay information and packet loss information from the client 200 in S103.
  • the distribution unit 110 transmits the acquired delay information and packet loss information to the distribution database 120, and from the distribution database 120, sets (a plurality of sets) of delay information, packet loss information, and distribution parameters are used for distribution quality estimation. It is sent to unit 130 .
  • the distribution quality estimation unit 130 calculates a set of distribution parameters with the highest quality using the method described above, and transmits the calculated distribution parameters to the distribution unit 110 .
  • the distribution unit 110 uses the distribution parameters sent from the distribution quality estimation unit 130 to distribute video of the cloud game (S102). S102-105 are performed until the user ends the cloud game.
  • the update processing of the optimum distribution parameters in S102 to S105 may be performed at predetermined time intervals, or may be performed when packet loss or delay changes by a predetermined threshold value or more, It is good also as performing at timings other than these.
  • the distribution server 100 can be implemented, for example, by causing a computer to execute a program.
  • This computer may be a physical computer or a virtual machine on the cloud.
  • the distribution server 100 can be realized by executing a program corresponding to the processing performed by the distribution server 100 using hardware resources such as a CPU and memory built into the computer.
  • the above program can be recorded in a computer-readable recording medium (portable memory, etc.), saved, or distributed. It is also possible to provide the above program through a network such as the Internet or e-mail.
  • FIG. 4 is a diagram showing a hardware configuration example of the computer.
  • the computer of FIG. 4 has a drive device 1000, an auxiliary storage device 1002, a memory device 1003, a CPU 1004, an interface device 1005, a display device 1006, an input device 1007, an output device 1008, etc., which are interconnected by a bus BS.
  • a program that implements the processing in the computer is provided by a recording medium 1001 such as a CD-ROM or memory card, for example.
  • a recording medium 1001 such as a CD-ROM or memory card
  • the program is installed from the recording medium 1001 to the auxiliary storage device 1002 via the drive device 1000 .
  • the program does not necessarily need to be installed from the recording medium 1001, and may be downloaded from another computer via the network.
  • the auxiliary storage device 1002 stores installed programs, as well as necessary files and data.
  • the memory device 1003 reads and stores the program from the auxiliary storage device 1002 when a program activation instruction is received.
  • the CPU 1004 implements functions related to the distribution server 100 according to programs stored in the memory device 1003 .
  • the interface device 1005 is used as an interface for connecting to a network or the like.
  • a display device 1006 displays a GUI (Graphical User Interface) or the like by a program.
  • An input device 1007 is composed of a keyboard, a mouse, buttons, a touch panel, or the like, and is used to input various operational instructions.
  • the output device 1008 outputs the calculation result.
  • the technology according to the present embodiment can improve the user's experience quality by controlling the bit rate of video distributed from the distribution server according to the network state between the client and the distribution server.
  • the bit rate for distribution can be set to an optimum value based on the relationship between the quality and the distribution bit rate, making it possible to improve the quality.
  • a distribution device for distributing video of an application to a client Using packet loss information of packets transmitted from the distribution device to the client, communication delay information between the distribution device and the client, and a plurality of distribution parameter sets, the quality of experience of video in the client is determined.
  • a delivery quality estimator configured to determine the best delivery parameter set;
  • a distribution unit configured to distribute video to the client using the distribution parameter set determined by the distribution quality estimation unit.
  • the delivery quality estimation unit estimates changed packet loss information and delay information that change with changes in bit rate due to changes in the delivery parameter set, and estimates the changed packet loss information and delay information, and the plurality of 2.
  • the distribution device is used to determine a distribution parameter set that maximizes the perceived quality of video in the client.
  • the distribution quality estimating unit estimates the quality of experience for each of the plurality of distribution parameter sets by taking into account the quality deterioration caused by the change in the bit rate, and the quality of experience of the video in the client becomes the best. 3.
  • the distribution device is determined.
  • the distribution device is any one of items 1 to 3, wherein the application is a cloud game.
  • (Section 5) A distribution method executed by a distribution device that distributes video of an application to a client, Using packet loss information of packets transmitted from the distribution device to the client, communication delay information between the distribution device and the client, and a plurality of distribution parameter sets, the quality of experience of video in the client is determined. a delivery quality estimation step of determining the best delivery parameter set; and a delivery step of delivering video to the client using the delivery parameter set determined by the delivery quality estimation step.
  • (Section 6) A program for causing a computer to function as each unit in the delivery device according to any one of items 1 to 4.
  • distribution server 110 distribution unit 120 distribution database 130 distribution quality estimation unit 200 client 1000 drive device 1001 recording medium 1002 auxiliary storage device 1003 memory device 1004 CPU 1005 interface device 1006 display device 1007 input device 1008 output device

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  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

アプリケーションの映像をクライアントに配信する配信装置であって、前記配信装置から前記クライアントへ送信するパケットのパケットロス情報と、前記配信装置と前記クライアントとの間の通信の遅延情報と、複数の配信パラメータセットとを用いて、前記クライアントにおける映像の体感品質が最も良くなる配信パラメータセットを決定するように構成された配信品質推定部と、前記配信品質推定部により決定された配信パラメータセットを用いて、映像を前記クライアントに配信するように構成された配信部とを備える。

Description

配信装置、配信方法、及びプログラム
　本発明は、クラウドゲームにおける配信品質を向上させるための技術に関連するものである。
　近年、通信技術の発達に伴い高速かつ大容量の通信が可能になったことや、サーバにおける処理能力の向上によって、クラウドゲームの市場規模が拡大している。クラウドゲームでは、ユーザはゲームの映像を視聴し、それに基づいてゲームのコマンドを送信する。
　サーバ側では受け取ったコマンドに基づいてサーバ側においてゲームの処理を全て行い、処理が終わった結果の映像をゲームのユーザへ送信するという仕組みになっている。
　従来の通常のネットワーク対戦型ゲームにおいては、ゲームの移動の処理などはユーザ側の端末で処理される仕組みとなっている。したがって、ユーザ側の端末ではゲームの処理及びそれらを描写する高い処理能力が求められるため、高性能なGPU/CPUが必要となる。
　一方、クラウドゲームにおいてはゲームの処理をユーザ側の端末ではなくサーバ側で行うため、ユーザ側の端末での負担が軽減され、高性能なGPUをもたないパソコンや、スマートフォンなどにおいても高品質なゲームを体験できることが期待されている。
　しかし、クラウドゲームにおいては従来のネットワーク対戦型ゲームとは異なった課題が存在する。クラウドゲームにおいてサーバはゲームの処理結果の映像を配信するため、配信する容量が大きくなっている。そのため、映像配信時におけるパケットロスや遅延が起こりやすくなり、品質の劣化が発生する。そのため、高品質なクラウドゲームの配信のためには、ビットレートや遅延、パケットロスなどの品質劣化を加味して適切な映像を配信する必要がある。
　クラウドゲームの品質を推定する従来の手法として、ITU-Tから勧告G.1072（非特許文献１）が制定されている。この勧告では、クラウドゲームの品質要因を映像の品質劣化やフレーム欠損、遅延などの要因に分割し、それらのそれぞれの品質に基づいてユーザが体感する総合的な品質が算出される。したがって、クラウドゲーム事業者は、ビットレートやパケットロス、遅延などが総合的な品質に与える影響を加味して適切な映像を配信することが大切となる。
　クラウドゲームを制御する手法の一つとして、*** congestion control (GCC)（非特許文献２）がある。GCCはネットワークにおける配信の制御の手法の１つであり、通信におけるパケットロス及び遅延の値からネットワークの状況を推定し、サーバ側が送信するビットレートを制御する仕組みとなっている。
　受信側の端末においてはRTPのヘッダ情報と受信した時のタイムスタンプ情報から遅延を算出し、これに基づいてネットワークにおける輻輳の検知を行う。また、送信側のサーバにおいては、受信する端末から送られるパケットロス情報及び前述の遅延の推定値を受けとり、それらに基づいてネットワークの状況を確認し、映像のフロー制御を行う。
　しかしながら、GCCは通常のWebRTCを利用したリアルタイムな双方向通信を対象としたものであり、クラウドゲームを対象としたものでない。一般に、クラウドゲームにおいてはパケットロスや遅延の影響が通常の配信と比較して要求が厳しくなり、非特許文献１においては５％以上のパケットロスで極端に品質が低下することが確認されている。
　一方でGCCにおいてはパケットロスが１０％を超えると配信ビットレートを下げる仕組みをとっており、クラウドゲームの品質制御を行うためにはより適した配信制御を行う必要がある。
G.1072: Opinion model predicting gaming quality of experience for cloud gaming services, ITU-T, 2020 Gaetano Carlucci, Luca De Cicco, Stefan Holmer, and Saverio Mascolo. 2016. Analysis and design of the *** congestion control for web real-time communication (WebRTC). Proceedings of the 7th International Conference on Multimedia Systems. Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, Article 13, 1-12.
　従来技術では、パケットロスや遅延に対して閾値を設定し、超えた場合に際して送信するビットレートを下げるような制御が行われている。従来技術では、パケットロスや遅延が与えられた場合におけるクラウドゲームの品質を推定していないため、パケットロスと遅延及び現在の配信しているビットレートを制御する場合、ビットレートを下げることによる品質低下と遅延が減ることによる品質向上のトレードオフの関係が不明確である。
　そのため、従来技術では、最適なビットレートを選択できていない可能性がある。また、従来技術では、ビットレート等の変動が頻繁に生じることによる体感品質の低下や、遅延やパケットロスへの変動を加味できていない。
　特に非特許文献１には、クラウドゲームにおける品質推定の手法が示されているものの、これを用いてネットワークを制御する手法は示されていない。また、非特許文献２では、通常のネットワークを対象とした制御手法となっており、クラウドゲームに関するユーザの品質への影響を加味できていない。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、クラウドゲームにおいて、ユーザの体感品質を向上させるための技術を提供することを目的とする。
　開示の技術によれば、アプリケーションの映像をクライアントに配信する配信装置であって、
　前記配信装置から前記クライアントへ送信するパケットのパケットロス情報と、前記配信装置と前記クライアントとの間の通信の遅延情報と、複数の配信パラメータセットとを用いて、前記クライアントにおける映像の体感品質が最も良くなる配信パラメータセットを決定するように構成された配信品質推定部と、
　前記配信品質推定部により決定された配信パラメータセットを用いて、映像を前記クライアントに配信するように構成された配信部と
　を備える配信装置が提供される。
　開示の技術によれば、クラウドゲームにおいて、ユーザの体感品質を向上させることが可能となる。
パケットロス値とMOSとの関係を表す図である。 配信サーバの装置構成を示す図である。 配信サーバの動作フローを示す図である。 装置のハードウェア構成例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。
　なお、以下の実施の形態の説明では、アプリケーションとしてクラウドゲームを対象としているが、本発明に係る技術の適用分野はクラウドゲームに限られない。本発明に係る技術は、ユーザ側から受信したコマンドに基づいてサーバ側でアプリケーションの処理を行い、処理が終わった結果の映像をユーザ側へ送信するアプリケーション全般に利用することが可能である。
　（実施の形態の概要）
　非特許文献１において、パケットロス及びビットレートとユーザの体感品質であるMean Opinion Score(MOS)の関係が示されている。一般に、パケットロスが小さい場合においてはビットレートが高い場合においてMOSが高くなるが、パケットロスが発生している場合、ビットレートが低い場合において品質が高くなる場合があることが示されている。
　図１は映像のフレームレートが30FPS、遅延が100ミリ秒の場合の、配信ビットレートが5Mbpsと10Mbpsの場合におけるMOSの値を示している。図１に示すとおり、パケットロスが3%程度を超えると、ビットレートが5Mbpsのほうが、ビットレートが10Mbpsの場合よりも、MOSが高くなることが示されている。
　したがって、ユーザとサーバとの間のネットワークの環境に応じて配信ビットレートを制御することによって、ユーザのMOSが向上すると考えられる。本実施の形態では、後述する配信サーバ１００が、ユーザとサーバとの間のネットワーク状態に応じて、配信に使用するビットレート等のパラメータを制御し、ユーザのMOSを向上させることとしている。
　すなわち、本実施の形態では、配信サーバ１００が、クライアントから送信されるパケットロス及び遅延情報を利用して、配信するクラウドゲームの映像のフレームレート・ビットレート・解像度を制御することによってユーザの体感品質の向上を図る。
　特に、現在のパケットロス、遅延情報に対して、ビットレートの増減に伴う遅延・パケットロスの増減、及びビットレートの変動による品質低下を加味し、ビットレートを上げることによるトレードオフを加味した制御を行うことで、ユーザのMOSを向上させる制御を行う。以下、本実施の形態における装置構成及び動作について詳細に説明する。
　（装置構成例）
　図２に、本実施の形態における、クラウドゲームを配信する配信サーバ１００の構成例を示す。配信サーバ１００には、ネットワークを介してクライアント２００が接続され、配信サーバ１００とクライアント２００との間で通信を行う。なお、配信サーバ１００を「配信装置」と呼んでもよい。
　クライアント２００は、ＰＣ、スマートフォン、タブレット等の端末である。クライアント２００を、端末、ユーザ端末、などと呼んでもよい。ユーザが、クライアント２００を用いてクラウドゲームをプレイする。
　図２に示すとおり、配信サーバ１００は、配信部１１０、配信データベース１２０、及び配信品質推定部１３０を有する。
　配信部１１０は、クラウドゲームの映像を配信するとともに、クライアント２００から遅延情報及びパケットロスを受信する。配信用データベース１２０は、配信する映像のビットレート・フレームレート・解像度の値をそれぞれ複数保持する。一例として、配信用データベース１２０は、BR(Mbps) 1,2,4,…、FR(fps) 30,60,90,…、Res 1280x720, 1920x1080…、などの情報を保持する。なお、BRはビットレートであり、FRはフレームレートであり、Resは解像度である。以下、ビットレート・フレームレート・解像度の組を「配信パラメータの組」と表現する。「配信パラメータの組」を「配信パラメータセット」と呼んでもよい。
　配信品質推定部１３０は、配信パラメータと、遅延情報及びパケットロスに基づいて、クライアント２００における体感品質であるMOSを算出し、最も高いMOSとなる配信パラメータの組を返す。なお、より詳細には、パケットロスは、配信サーバ１００からクライアント２００へ送信するパケットについてのパケットロス率であり、遅延情報は、配信サーバ１００とクライアント２００との間の往復遅延時間である。ただし、これらに限定されない。
　（各部の詳細動作）
　以下、配信サーバ１００における各部の動作を詳細に説明する。
　配信部１１０は、クラウドゲーム配信開始時に、配信開始を示す情報を配信用データベース１２０に送信する。配信開始時には、配信用データベース１２０は、最も低い配信パラメータの組を選択し、配信部１１０に返す。
　配信部１１０は、配信用データベース１２０から受け取った配信パラメータの組に従って、クラウドゲームの配信映像を生成し、クライアント２００に送信する。配信部１１０がクライアント２００に映像を送信する際には、映像配信を利用する際に用いられるシステムが利用され、例えば、WebRTCなどが利用される。なお、映像配信を利用する際に用いられるシステムはWebRTCに限らず、WebRTC以外のシステムを使用してもよい。
　クライアント２００では、配信された映像をもとにクラウドゲームがプレイされる。ユーザは配信された映像を利用してゲームをプレイし、入力したコマンドの内容が配信サーバ１００へ送信され、配信サーバ１００でゲームが処理される。ゲームの処理は配信部１１０で行ってもよいし、配信サーバ１１０における配信部１１０外の機能で行ってもよい。
　配信部１１０は、クライアント２００からのパケットを受信する際に、WebRTCを利用してパケットロス率PL及び遅延時間Delayをクライアント２００から受けとる。なお、この場合、クライアント２００は、配信サーバ１００から受信するパケットのパケットロス率を測定するとともに、遅延時間を測定し、測定結果を配信サーバ１００へ送信する機能を有している。
　また、配信部１１０が、パケットの送信時刻と、そのパケットに対してクライアント２００から応答されるパケットの受信時刻との差分から、配信サーバ１００とクライアント２００との間の遅延時間Delayを算出することとしてもよい。
　パケットロス率PL及び遅延時間Delayを配信サーバ１００が取得する方法は上記の方法に限られない。例えば、ネットワーク上の通信装置あるいは監視装置が、配信サーバ１００とクライアント２００との間のパケットロス率PL及び遅延時間Delayを測定し、測定結果を配信サーバ１００に通知してもよい。
　配信部１１０は、取得したパケットロス率PLと遅延時間Delayを配信用データベース１２０に送信する。
　配信用データベース１２０では、現時点で配信部１１０において使用されている配信パラメータの組と、その配信パラメータの組から近い配信パラメータの組み合わせを１つ以上選択し、複数の配信パラメータの組を配信品質推定部１３０に送信する。さらに、配信用データベース１２０は、現時点のパケットロス率PL及びクライアントとの遅延時間Delayを配信品質推定部１３０に送信する。
　以下、配信品質推定部１３０における計算処理を詳細に説明する。
　＜配信品質推定部１３０の計算処理＞
　１）
　最初に、配信品質推定部１３０は、現在の配信パラメータ、パケットロス率PL、遅延Delayの組から、現在の映像品質Q(t)を算出する。
　配信映像の品質を算出する方法としては、例えば、非特許文献１に開示されているクラウドゲームの品質を推定する方法を利用することができる。この方法では、映像の品質をQとすると、以下の推定式で映像品質を算出できる。下記の推定式は非特許文献１に開示されている式である。
　推定式
　Q=R_max-a*I_Vqcod-b*I_Vqtrans-c*I_TVQ-d*I_IPQframes-e*I_IPQdelay
　上記の式において、a~eは係数であり、式中の各パラメータは以下のように表される。 
　I_Vqcod=a_1v*exp(a_2v*BPP)+a_3v*CC+a_4v
　CC=a_31*exp(a_32*BPP)+a_33
　BPP=(BR*1000000)/NPP/FR
　I_VQtrans=c_1v*log(c_2v*LME+1)
　LME=q_1*exp(q_2*LMNP)-q_1
　LMNP=(c_21-I_codn)*PL/(c_23*I_codn+PL)
　I_codn=(I_Vqcod)
　I_TVQ=d_1+d_2*FR_enc^2+d_3*FR_enc+d_4*Log(FLR)
　FLR=(FR_enc-AVG_FPS)/FR_enc*100
　AVG_FPS=FR_enc*exp(-(d_5+d_6*FR_enc+d_7*BR*FR_enc)*(d_8*Delay-d_9)*PL)
　I_IPQframes=e_1+e_2*FR^2+e_3*FR+e_4*log(PL)
　I_IPQdelay=f_1/(1+exp(f_2-f_3*Delay))+f_4
　上記の式で使用されているNPPは映像の解像度の縦×横によって求められ、映像の総ピクセル数を示している。なお、a_1~f_4は係数である。
　２）
　次に、配信品質推定部１３０は、現在のパケットロス率PL、及び配信サーバ１００とクライアント２００との間の遅延時間Delayを利用して、配信用データベース１２０から送られた複数の配信パラメータの組に対して、各配信パラメータを選んだ際における、予測される品質（MOS）を推定する。パラメータの組がN個ある際に、各配信パラメータによって算出される品質をQ(t1)、Q(t2)、…、Q(tn)、…、Q(tN)とする。
　本実施の形態では、MOSのQ(tn)を算出する方法として、例えば、以下の２－１）～２－３）の方法を用いることができる。ただし、以下の２－１）～２－３）の方法に限定されるわけではなく、２－１）～２－３）以外の方法を使用してもよい。
　２－１）
　配信品質推定部１３０は、非特許文献１に開示されている１）で示した式を利用して、各配信パラメータを代入することにより、Q(tn)を算出する。
　２－２）
　配信品質推定部１３０は、２－１の手法に加えて、ビットレートの変動に伴う、遅延あるいはパケットロスの変動を加味して品質推定を行う。ビットレートの変動量をdBRとすると、ビットレート変動後の推定される遅延Delay'及びパケットロスPL'は例えば以下の式で算出できる。a～dは予め定めた係数である。なお、ビットレートの変動量とは、現在使用しているビットレートから、配信パラメータの組を変化させることによる変化したビットレートへの変動量である。例えば、現在のビットレートが５であり、品質推定に使用する配信パラメータの組としてビットレートが１０の配信パラメータの組を使用する場合、ビットレートの変動量は５である。ビットレートの変動量として上記のように差分を利用することは一例である。例えば、ビットレートの変動量として比率を利用してもよい。この場合、例えば、現在のビットレートが５であり、品質推定に使用する配信パラメータの組としてビットレートが１０の配信パラメータの組を使用する場合、ビットレートの変動量は２である。
　Delay'=Delay+a*exp(b*dBR)
　PL'=PL+ (c*dBR+d)*(exp(PL))
　配信品質推定部１３０は、上記の式で算出されたDelay'及びPL'を、１）で示した式のDelay,PLとして利用して、各配信パラメータを代入することにより、Q(tn)を算出する。
　２－３）
　配信品質推定部１３０は、２－２の手法に加えて、ビットレートの変化による品質劣化を捉えるため、ビットレートを変化させることによる品質劣化を加えることにより、品質を推定する。２－２）で求められた品質をQ'(tn)とし、配信パラメータの組を変化させることによるビットレートの変動量をdBRとし、Q(tn)を以下の式で計算する。
　Q(tn)=Q'(tn)-f(dBR)
　なお、f(x)は関数であり、例えば係数a、bを用いて以下で表せる。
　f(x)=ax^b
　３）上記の２－１、２－２、又は２－３の手法により配信パラメータごとに算出された品質Q(tn)に対して、最も高い値を取る配信パラメータが、最適な配信パラメータとなる。配信品質推定部１３０は、最適な配信パラメータを配信部１１０に返す。なお、１）で算出した現在の品質Qが最も良い場合（いずれのQ(tn)よりも良い場合）には、現在の配信パラメータを最適な配信パラメータとして配信部１１０に返すこととしてもよい。
　配信部１１０は、配信品質推定部１３０から受け取った配信パラメータを利用してクラウドゲーム映像の符号化を行い、符号化した映像をクライアント２００に配信する。
　上記の各式において利用された係数は、配信するクラウドゲームによって変化する係数としてもよい。例えば、クラウドゲームＡに対して係数のセットＡを使用し、クラウドゲームＢに対して係数のセットＢを使用する、等である。この場合、例えば、配信サーバ１００がクラウドゲームＡの配信を行う場合において、配信品質推定部１３０にはクラウドゲームＡを示す情報が入力され、これにより配信品質推定部１３０は、係数のセットＡを使用することを決定する。
　なお、上記の各式は一例であり、これらの式以外の式を使用しても本発明を実施することが可能である。
　（動作フロー）
　図３を参照して、配信サーバ１００の動作フローを説明する。
　Ｓ１０１において、クラウドゲーム映像配信開始に、初期配信パラメータを配信データベース１２０が配信部１１０に送信する。
　Ｓ１０２において、配信部１１０は、Ｓ１０１（又はＳ１０５）により取得した配信パラメータを利用して、クライアント２００へクラウドゲーム映像を配信する。
　映像配信が開始された後、Ｓ１０３において、配信部１１０は、クライアント２００から遅延情報及びパケットロス情報を取得する。
　Ｓ１０４において、配信部１１０は、取得した遅延情報及びパケットロス情報を配信データベース１２０に送信し、配信データベース１２０から、遅延情報及びパケットロス情報と、配信パラメータの組（複数の組）が配信品質推定部１３０に送信される。
　Ｓ１０５において、配信品質推定部１３０は、前述した方法により、最も品質が高くなる配信パラメータの組を算出し、算出した配信パラメータを配信部１１０に送信する。
　配信部１１０は、配信品質推定部１３０から送られた配信パラメータを利用してクラウドゲームの映像配信を行う（Ｓ１０２）。ユーザがクラウドゲームを終了するまで、Ｓ１０２～１０５が実施される。
　Ｓ１０２～Ｓ１０５による最適な配信パラメータの更新処理は、予め定めた時間間隔で行うこととしてもよいし、パケットロスあるいは遅延に予め定めた閾値以上の変化が生じた場合に行うこととしてもよいし、これら以外のタイミングで行うこととしてもよい。
　（ハードウェア構成例）
　配信サーバ１００は、例えば、コンピュータにプログラムを実行させることにより実現できる。このコンピュータは、物理的なコンピュータであってもよいし、クラウド上の仮想マシンであってもよい。
　すなわち、配信サーバ１００は、コンピュータに内蔵されるＣＰＵやメモリ等のハードウェア資源を用いて、配信サーバ１００で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（可搬メモリ等）に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。
　図４は、上記コンピュータのハードウェア構成例を示す図である。図４のコンピュータは、それぞれバスＢＳで相互に接続されているドライブ装置１０００、補助記憶装置１００２、メモリ装置１００３、ＣＰＵ１００４、インタフェース装置１００５、表示装置１００６、入力装置１００７、出力装置１００８等を有する。
　当該コンピュータでの処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ又はメモリカード等の記録媒体１００１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１００１がドライブ装置１０００にセットされると、プログラムが記録媒体１００１からドライブ装置１０００を介して補助記憶装置１００２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１００１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１００２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
　メモリ装置１００３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１００２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１００４は、メモリ装置１００３に格納されたプログラムに従って、配信サーバ１００に係る機能を実現する。インタフェース装置１００５は、ネットワーク等に接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置１００６はプログラムによるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を表示する。入力装置１００７はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。出力装置１００８は演算結果を出力する。
　（実施の形態の効果）
　本実施の形態に係る技術により、クライアントと配信サーバ間のネットワーク状態に応じて配信サーバから配信する映像のビットレート等を制御することで、ユーザの体感品質を向上させることが可能となる。特にクラウドゲームにおいて、品質と配信ビットレートの関係に基づき、配信する際のビットレートを最適な値に設定することができ、品質の向上を図ることが可能になる。
　（付記）
　本明細書には、少なくとも下記各項の配信装置、配信方法、及びプログラムが開示されている。
（第１項）
　アプリケーションの映像をクライアントに配信する配信装置であって、
　前記配信装置から前記クライアントへ送信するパケットのパケットロス情報と、前記配信装置と前記クライアントとの間の通信の遅延情報と、複数の配信パラメータセットとを用いて、前記クライアントにおける映像の体感品質が最も良くなる配信パラメータセットを決定するように構成された配信品質推定部と、
　前記配信品質推定部により決定された配信パラメータセットを用いて、映像を前記クライアントに配信するように構成された配信部と
　を備える配信装置。
（第２項）
　前記配信品質推定部は、配信パラメータセットの変更によるビットレートの変化に伴って変化する変化後のパケットロス情報と遅延情報を推定し、当該変化後のパケットロス情報と遅延情報、及び前記複数の配信パラメータセットを用いて、前記クライアントにおける映像の体感品質が最も良くなる配信パラメータセットを決定する
　第１項に記載の配信装置。
（第３項）
　前記配信品質推定部は、前記ビットレートの変化に伴って生じる品質劣化を加味することにより、前記複数の配信パラメータセットのそれぞれに対する体感品質を推定し、前記クライアントにおける映像の体感品質が最も良くなる配信パラメータセットを決定する
　第２項に記載の配信装置。
（第４項）
　前記アプリケーションはクラウドゲームである
　第１項ないし第３項のうちいずれか１項に記載の配信装置。
（第５項）
　アプリケーションの映像をクライアントに配信する配信装置が実行する配信方法であって、
　前記配信装置から前記クライアントへ送信するパケットのパケットロス情報と、前記配信装置と前記クライアントとの間の通信の遅延情報と、複数の配信パラメータセットとを用いて、前記クライアントにおける映像の体感品質が最も良くなる配信パラメータセットを決定する配信品質推定ステップと、
　前記配信品質推定ステップにより決定された配信パラメータセットを用いて、映像を前記クライアントに配信する配信ステップと
　を備える配信方法。
（第６項）
　コンピュータを、第１項ないし第４項のうちいずれか１項に記載の配信装置における各部として機能させるためのプログラム。
　以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１００　配信サーバ
１１０　配信部
１２０　配信データベース
１３０　配信品質推定部
２００　クライアント
１０００　ドライブ装置
１００１　記録媒体
１００２　補助記憶装置
１００３　メモリ装置
１００４　ＣＰＵ
１００５　インタフェース装置
１００６　表示装置
１００７　入力装置
１００８　出力装置

Claims (6)

  1. 　アプリケーションの映像をクライアントに配信する配信装置であって、
    　前記配信装置から前記クライアントへ送信するパケットのパケットロス情報と、前記配信装置と前記クライアントとの間の通信の遅延情報と、複数の配信パラメータセットとを用いて、前記クライアントにおける映像の体感品質が最も良くなる配信パラメータセットを決定するように構成された配信品質推定部と、
    　前記配信品質推定部により決定された配信パラメータセットを用いて、映像を前記クライアントに配信するように構成された配信部と
    　を備える配信装置。
  2. 　前記配信品質推定部は、配信パラメータセットの変更によるビットレートの変化に伴って変化する変化後のパケットロス情報と遅延情報を推定し、当該変化後のパケットロス情報と遅延情報、及び前記複数の配信パラメータセットを用いて、前記クライアントにおける映像の体感品質が最も良くなる配信パラメータセットを決定する
    　請求項１に記載の配信装置。
  3. 　前記配信品質推定部は、前記ビットレートの変化に伴って生じる品質劣化を加味することにより、前記複数の配信パラメータセットのそれぞれに対する体感品質を推定し、前記クライアントにおける映像の体感品質が最も良くなる配信パラメータセットを決定する
    　請求項２に記載の配信装置。
  4. 　前記アプリケーションはクラウドゲームである
    　請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の配信装置。
  5. 　アプリケーションの映像をクライアントに配信する配信装置が実行する配信方法であって、
    　前記配信装置から前記クライアントへ送信するパケットのパケットロス情報と、前記配信装置と前記クライアントとの間の通信の遅延情報と、複数の配信パラメータセットとを用いて、前記クライアントにおける映像の体感品質が最も良くなる配信パラメータセットを決定する配信品質推定ステップと、
    　前記配信品質推定ステップにより決定された配信パラメータセットを用いて、映像を前記クライアントに配信する配信ステップと
    　を備える配信方法。
  6. 　コンピュータを、請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の配信装置における各部として機能させるためのプログラム。
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