| ４−１ データベースの構造 |
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| 【技術分類】 |
| ４−１ データベースの構造 |
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| 【技術の名称】 |
| ４−１−１ 映像内容による検索システム |
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| 【技術内容】 |
| 映像内容による検索システムとは、大きな静止画像やビデオデータベースの中から、指定した特徴に基づいて、その特徴に合った画像情報を見出すシステムである。例としてＱＢＩＣ（Query
by Image Content）システムを取り上げる。 |
| （１）特徴 |
| ＱＢＩＣシステムでは、実例画像、ユーザが構成したスケッチおよび図面、色やテクスチャパターン、カメラやオブジェクトの動き、その他のグラフィック情報に基づいて検索を行う。検索した映像は特徴のマッチングの程度の順に表示する。 |
| （２）機能説明 |
| 図１にＱＢＩＣシステムのアーキテクチャを示す。上半分のデータベース・ポピュレーションと、下半分のデータベース・クェリーという、２つの主要部品で構成される。 |
| データベース・ポピュレーションは、映像データベースを生成するプロセスである。静止画像のシーンおよびオブジェクトや、ビデオのモーション・オブジェクトおよびショットを処理し、特徴を抽出する。色、テクスチャ、形、カメラやオブジェクトの動きといった内容を記述する特徴である。抽出した特徴はデータベースに保存される。 |
| データベース・クェリーでは、ユーザがクェリー・インタフェイスと対話しながら、クェリー仕様をグラフィック合成する。そのグラフィック・クェリーから特徴が生成され、マッチ・エンジンに入力される。マッチ・エンジンは、フィルタリング／インデクシング・モジュールを用いて、データベースから似た特徴をもった静止画像またはビデオを見出す。 |
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| 【図】 |
| 図１ 映像内容による検索システムＱＢＩＣのアーキテクチャ |
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| 出典：「Query by Image and Video Content:
The QBIC System」、「Computer」、(1995年９月)、Myron
Flickner、Harpreet Sawhney、Wayne Niblack、Jonathan
Ashley Qian Huang、Byron Dom、Monika Gorkani、Jim
Hafner、Denis Lee、Dragutin Petkovic、David
Steels、Peter Yanker著、ＩＥＥＥ発行、24頁 Figure２ QBIC
database population (top) and query (bottom)
architecture |
| Copyright (c) 1995 IEEE |
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| 【応用分野】 |
| オフライン編集 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 出典：「Query by Image and Video Content:
The QBIC System」、「Computer」、(1995年９月)、Myron
Flickner、Harpreet Sawhney、Wayne Niblack、Jonathan
Ashley Qian Huang、Byron Dom、Monika Gorkani、Jim
Hafner、Denis Lee、Dragutin Petkovic、David
Steels、Peter Yanker著、ＩＥＥＥ発行、23頁〜32頁 |
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| 【技術分類】 |
| ４−１ データベースの構造 |
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| 【技術の名称】 |
| ４−１−２ オブジェクト指向のデータベースを基にしたシステム |
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| 【技術内容】 |
| オブジェクト指向データベース（ＯＯＤＢ）は、伝統的な関係データベース（ＲＤＢ）よりも媒体構造およびオペレーションの記述に適したデータベースである。このＯＯＤＢを基にしたシステムを取り上げる。マルチメディア・データ・モデルを用いる。 |
| （１）特徴 |
| 大量の不均一媒体のフレキシブルで効率的なアクジション、アクセスおよび検索、ディストリビューションおよびプレゼンテーションが可能で、映像データに適している。 |
| （２）機能説明 |
| 図１にシステム・アーキテクチャを示す。ＯＳ（Operation
System）の上のレイヤーは、エージェント・マネジメント、媒体マネジメント、オブジェクト・マネジメント、データ・マネジメント、およびマルチデータベース・マネジメントというレイヤーで構成される。下のレイヤーはネットワーク・プロトコル・マネジメント・レイヤーである。 |
| エージェント・マネジメント・レイヤーは、マルチメディア・アプリケーションのフレキシブルな記述を可能にする。媒体マネジメント・レイヤーは個々の媒体のデータへのインタフェイスを提供する。 |
| オブジェクトおよびデータ・マネジメント・レイヤーはＯＯＤＢに基づいて構成されている。オブジェクト・マネジメント・レイヤーは、ユーザがオブジェクトをフレキシブルに定義し、操作することを可能にする。オブジェクト指向のプログラミングおよびクェリー言語の組み合わせにより、オブジェクト操作を容易にしている。データ・マネジメント・レイヤーは大量のオブジェクトを効率よく格納し、オブジェクト操作を遂行する。 |
| マルチデータベース・マネジメント・レイヤーは媒体への統合的なアクセス機能を提供する。ＲＤＢによる数や文字列などの媒体へのアクセス、およびＯＯＤＢによる音声やビデオ・ストリームなどの媒体へのアクセスを可能にする。 |
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| 【図】 |
| 図１ ＯＯＤＢを基にしたシステム・アーキテクチャ |
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| 出典：「A Next-Generation Industry Multimedia
Database System」、「Proceedings of the Twelfth
International Conference on Data Engineering,1996」、(1996年２月)、Hiroshi
Ishikawa、Koki Kato、Miyuki Ono、Naomi Yoshizawa、Kazumi
Kubota、Akiko Kondo著、ＩＥＥＥ発行、368頁 Figure５ System
architecture |
| Copyright (c) 1996 IEEE |
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| 【応用分野】 |
| オフライン編集 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 出典：「A Next-Generation Industry Multimedia
Database System」、「Proceedings of the Twelfth
International Conference on Data Engineering,1996」、(1996年２月)、Hiroshi
Ishikawa、Koki Kato、Miyuki Ono、Naomi Yoshizawa、Kazumi
Kubota、Akiko Kondo著、ＩＥＥＥ発行、364頁〜371頁 |
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| 【技術分類】 |
| ４−１ データベースの構造 |
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| 【技術の名称】 |
| ４−１−３ 多重アクセス・スケジューリング方式 |
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| 【技術内容】 |
| 対話型動画提供サービスでは、サーバには多重アクセスが可能な機構、ディスク装置には同時アクセスを制御する多重アクセス・スケジューリングが必要である。 |
| （１）特徴 |
| ディスク・スキャン方式を基本として、バッファに存在するデータ量を監視しながら、特定のクライアントへのデータ転送を優先する。これにより、バッファがアンダーフローを起こさないようにスケジューリングし、同時にクライアントへの短い応答時間を実現する。 |
| （２）機能説明 |
| 図１に多重アクセスの模式図を示す。上半分はシステムモデルを示す。ディスク上に動画データが格納され、表示系であるクライアントにデータを供給する。下半分はデータ転送の様子を示す。ディスクから周期的にデータをバッファに高速転送し、バッファからクライアントが必要とする速度で連続的にクライアントに転送する。ディスクの転送速度vは全クライアントへのビットレートwiを十分賄えるようにし、バッファのアンダーフローを防ぐ。 |
| 例えば、クライアントC2が時間t0で新たなデータ・ストリームを要求した場合を考えてみよう。優先度の指定がない場合は、図２（１）に示すように、アクセス順序はディスク・スキャンに基づく。クライアントC2は、次のサイクルでセグメントC2が回ってくるまで待たなければならないので、応答時間はt’1–t0となる。ただし１セグメントのマージンをとっており、また図２ではデータ・セグメントC2は黒塗りで示す。 |
| 図２（２）はクライアントC2に高優先度を与えた場合を示す。セグメントC2は次のサイクルの最初に転送され、転送終了直後にデータを使用開始する。ただしこのセグメントC2のデータはマージンをとって二重にしている。応答時間はt1–t0と短くなる。 |
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| 【図】 |
| 図１ 動画データベースへの多重アクセス |
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| 出典：「バッファ監視とクライアントの優先度に基づく動画像情報多重アクセス制御方式」、「情報処理学会論文誌 Vol.37 No.５」、(1996年５月)、藤井寛、石川篤、櫻井紀彦著、社団法人情報処理学会発行、760頁 図１ 動画データベースへの多重アクセス |
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| 図２ クライアントC2が時間t0で新たなデータ・ストリームを要求した場合 |
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| 出典：「バッファ監視とクライアントの優先度に基づく動画像情報多重アクセス制御方式」、「情報処理学会論文誌 Vol.37 No.５」、(1996年５月)、藤井寛、石川篤、櫻井紀彦著、社団法人情報処理学会発行、763頁 図２ クライアントC2への優先度 |
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| 【応用分野】 |
| オフライン編集 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「バッファ監視とクライアントの優先度に基づく動画像情報多重アクセス制御方式」、「情報処理学会論文誌 Vol.37 No.５」、(1996年５月)、藤井寛、石川篤、櫻井紀彦著、社団法人情報処理学会発行、759頁〜769頁 |
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| 【技術分類】 |
| ４−１ データベースの構造 |
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| 【技術の名称】 |
| ４−１−４ ディジタルビデオサーバシステム |
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| 【技術内容】 |
| ディジタルビデオサーバシステムは、映像サービスシステムのキーコンポーネントである。映像信号の時間的連続性（送出する間隔）を保証する機能を有する。 |
| （１）特徴 |
| 図１にビデオサーバシステムの例を示す。ビデオサーバ、システム管理装置、端末装置、登録装置が、共通のＡＴＭ（Asynchronous
Transfer Mode）ネットワークに接続されている。入出力帯域は、最小ユニット構成で100Mbps、最大1.5Gbpsまで拡張できる。これにより、ビデオオンデマンドサービスシステムから、放送局の番組制作、送出システムへの対応も可能にする。 |
| （２）機能説明 |
| ビデオサーバは、複数のＲＡＩＤ（Redundant
Arrays of Inexpensive Disks）とＡＴＭスイッチを中心に構成される。蓄積されるデータフォーマットは、動画、静止画、あるいはこれらの混在したものをシステム要件によって使用する。 |
| システム管理装置は、コンピュータシステムで、構成機器の管理、サービス管理、コンテンツ管理、リソース管理など、システム全体の管理を行う。 |
| 端末装置は、オペレータの要求に応じて、データの検索および選択を行い、ビデオサーバに蓄積されているデータの配信を受ける。一般の映像情報サービスではタッチパネルなどを使用した検索を行う。放送局の送出システムでは、フレームメモリーを内蔵し、ビデオ機器間の同期を取るゲンロック機構などを備えた専用端末の形をとる。 |
| 登録装置は、画像の圧縮エンコーディングおよびその制御、ビデオサーバへの書込みを行う。放送局の送出システムでは視聴および書込みの両機能をもった形態も可能である。 |
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| 【図】 |
| 図１ ビデオサーバシステムの例 |
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| 出典：「ディジタルビデオサーバシステム」、「ナショナルテクニカルレポート Vol．42 No.５」、(1996年10月)、田中隆、横田博史、阿比留巌、内村潔、秋本俊昭著、松下電器産業（株）発行、42頁 第５図 ビデオサーバシステム |
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| 【応用分野】 |
| オフライン編集 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「ディジタルビデオサーバシステム」、「ナショナルテクニカルレポート Vol．42 No.５」、(1996年10月)、田中隆、横田博史、阿比留巌、内村潔、秋本俊昭著、松下電器産業（株）発行、38頁〜43頁 |
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| 【技術分類】 |
| ４−１ データベースの構造 |
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| 【技術の名称】 |
| ４−１−５ ネットワークを通じての動画配信 |
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| 【技術内容】 |
| ＬＡＮ（Local Area Network）やイントラネットといった、コンピュータネットワークの標準環境で動画の利用ができる動画配信ソフトウェアを取り上げる。 |
| （１）特徴 |
| ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet
Protocol）およびＮＦＳ（Network File System）プロトコルを対象とする。動画の配信元サーバ上で配信データの時間管理を行う。 |
| （２）機能説明 |
| 図１にシステム構成を示す。左側が動画配信元のサーバ、右側がクライアントで、両者はＬＡＮで結ばれている。サーバ搭載ソフトウェアの特徴的な機能を（１）〜（５）で示す。 |
| ネットワークへのデータ送出制御では、図２のように、端末ごとに読出し要求の待ち行列を用意し、読出し要求に対する処理順序をスケジューリングする。各端末が要求する動画データ転送レートに応じた時間間隔で待ち行列から取り出し、データ送出処理を行う。 |
| ネットワークプロトコル処理は、ネットワークへの送出を高速化するために、ＴＣＰ／ＩＰを構成する複数のプロトコルを一括処理する。プロトコルのヘッダのうち端末ごとに共通の送信側、受信側のＩＰアドレスなどを定型化し、オーバヘッドを削減している。 |
| ディスクからのデータ読出し制御では、動画データファイルを複数のディスクに分割格納し、並列に読み出す。さらに、タイムスロット制御を用いてディスクから読出す速度を保証し、ディスクアクセスを高速化している。ディスクへの書込みも、レート制御やタイムスロット制御を用い、動画配信を阻害することなくリアルタイム書込みを実現している。 |
| その上、送出高速化のため、動画データのディスクアクセス、ネットワーク送出処理を専用で行う拡張カードを付加している。動画専用のデータパスを設け、プロセサの負荷を分散し、ＮＦＳデータ転送要求の分割による動画配信の並列化を行っている。 |
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| 【図】 |
| 図１ ネットワークを通じての動画配信システム |
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| 出典：「ビデオネットワークサーバ”VideoShower”」、「ナショナルテクニカルレポート Vol.42 No.５」、(1996年10月)、湯川泰平、森田光秋、春元英明、岡本啓二著、松下電器産業（株）発行、46頁 第１図 VideoShowerを用いたクライアント・サーバ型システム |
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| 図２ ネットワークへのデータ送出制御 |
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| 出典：「ビデオネットワークサーバ”VideoShower”」、「ナショナルテクニカルレポート Vol.42 No.５」、(1996年10月)、湯川泰平、森田光秋、春元英明、岡本啓二著、松下電器産業（株）発行、46頁 第２図 ネットワークへのデータの送出制御 （ａ）従来の（ＮＦＳ）のデータ送出（ｂ）VideoShowerのデータ送出 |
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| 【応用分野】 |
| オフライン編集 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「ビデオネットワークサーバ”VideoShower”」、「ナショナルテクニカルレポート Vol.42 No.５」、(1996年10月)、湯川泰平、森田光秋、春元英明、岡本啓二著、松下電器産業（株）発行、44頁〜52頁 |
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| 【技術分類】 |
| ４−１ データベースの構造 |
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| 【技術の名称】 |
| ４−１−６ 複数カメラで撮影され蓄積された履歴画像 |
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| 【技術内容】 |
| 映像監視やスポーツ中継などにおいて複数のカメラで撮影した履歴画像を、ディジタル化してカメラごとに分散蓄積し、検索、読出し、伝送、表示を行う技術を取り上げる。 |
| （１）特徴 |
| 映像の検索には、撮影カメラ、撮影時刻、イベントなどのメタデータを自動生成して蓄積管理し、このメタデータを用いる。ディジタル化により緊急時でも詳細な状況分析ができる。 |
| （２）機能説明 |
| 図１に分散型履歴映像サーバの概念を示す。監視カメラの映像は、現場に設置したＭＣ−Ｌ（Media
Controller Local Node）で圧縮符号化し、ハードディスクに記録する。記録は、設備センサからのイベント発生や操作者からの要求によって読み出され、監視センターＭＣ−Ｃ（Media
Controller Center Node）にストリーム転送され、実時間で伸長表示される。重要データはＬＨＶＳ（Long
Term Historical Video Server）に非実時間伝送して長期間保存する。ＭＣ−ＬやＬＨＶＳに蓄積された映像データの所在と撮影時刻などの属性データはＶＤＭ（Video
Data Manager）が管理する。 |
| 図２に具体的なシステム構成例を示す。多数のＭＣ−Ｌ、ＶＤＭ＆ＭＣ−Ｃ、およびＧＵＩ（Graphical
User Interface）を、100M Ethernetインタフェイスによって100BaseTハブと接続している。ＭＣ−ＬとＶＤＭ＆ＭＣ−Ｃは、MotionＪＰＥＧ（Joint
Photographic Experts Group）基板を中心に構成している。ＶＤＭにはツリー構造の映像データ管理テーブルと、イベント記録から検索するためのイベント管理テーブルを実装している。メタデータには、ＭＣ−Ｌ、カメラＩＤ、記録タイプの順番に辿り着く。 |
| ＧＵＩでは建物や設備の三次元モデルを作成し、スーパインポーザでＭＣ−Ｃの映像と連動させ、多数のカメラがどこを撮影しているのか分からないなどという問題を解決する。 |
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| 【図】 |
| 図１ 分散型履歴映像サーバの概念 |
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| 出典：「分散型履歴映像データの効果的検索・再生方式と実装」、「電子情報通信学会論文誌 Vol.J82-D１ No.１」、(1999年１月)、秦淑彦、塚田晶宇、尾崎稔、坊覚著、社団法人電子情報通信学会発行、235頁 図１ メディアコントローラのシステム構成 |
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| 図２ システム構成の具体例 |
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| 出典：「分散型履歴映像データの効果的検索・再生方式と実装」、「電子情報通信学会論文誌 Vol.J82-D１ No.１」、(1999年１月)、秦淑彦、塚田晶宇、尾崎稔、坊覚著、社団法人電子情報通信学会発行、243頁 図12 プロトタイプのシステム構成 |
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| 【応用分野】 |
| オフライン編集 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「分散型履歴映像データの効果的検索・再生方式と実装」、「電子情報通信学会論文誌 Vol.J82-D１ No.１」、(1999年１月)、秦淑彦、塚田晶宇、尾崎稔、坊覚著、社団法人 電子情報通信学会発行、234頁〜246頁 |
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