JP2001045067A

JP2001045067A - 音声伝送装置

Info

Publication number: JP2001045067A
Application number: JP2000154209A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Ogata; 啓介緒方; Yutaka Takeda; 豊竹田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2001-02-16
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: JP4218186B2

Abstract

(57)【要約】【課題】受信バッファの大きさは固定であり、実際に
音声データの蓄積量を超える遅延の揺らぎが発生した場
合は、音声欠落が発生し、音声の品質劣化が発生する。【解決手段】通信網から受信されるデータブロックを
一時的に蓄積するための受信バッファと、この受信バッ
ファに蓄積されたデータ量を監視するバッファ量監視部
とを備え、このバッファ量監視部の監視結果に応じて、
受信バッファからデータを読み出す際の読み出し速度を
切り替える。これにより受信側の受信バッファには適切
な量のデータを蓄積しておくことができる。また遅延揺
らぎ時間を計測し、その遅延揺らぎ時間に基づき受信バ
ッファのデータ蓄積量を制御することにより、通信網の
遅延量が変動する場合でも、受信バッファのあふれや音
声データ転送中に受信バッファの空を防止し、音声の欠
落の発生を回避させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イーサネットに代
表される非同期通信を行うネットワーク上で音声データ
をリアルタイムに伝送するリアルタイムな音声伝送装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、バス構造のＬＡＮであるイーサネ
ットやＡＴＭ(Asynchronous TransferMode)に代表され
る非同期通信システムにおいて、音声データをリアルタ
イムに伝送するリアルタイムな音声伝送装置の品質向上
が望まれている。図１０は、従来の音声伝送装置を用い
た通信システムの第１の例を示す説明図であり、遅延時
間が一定の通信網を用いたパケットデータによる音声伝
送の例を示す。

【０００３】図１０の通信システムは、送信側の音声伝
送装置１００１ａ、受信側の音声伝送装置１００１ｂ、
遅延時間が一定である通信網１０１１、で受信側のは受
信バッファ１００３で構成される。一般的に、遅延時間
が一定である通信網１０１１の場合、一定間隔で送信さ
れた音声パケットは、受信側でも一定間隔で受信され、
連続的な音声の再生が可能である。

【０００４】図１１は従来の音声伝送装置を用いた通信
システムの第２の例を示す説明図である。図に基づいて
遅延揺らぎの発生する通信網を用いた場合の通信システ
ムを説明する。通信網１１１１はイーサネットに代表さ
れる非同期通信網である。非同期通信網１１１１の場
合、不規則な遅延時間の変化すなわち遅延の揺らぎが発
生するため、遅延が大きい場合には、受信バッファ１１
０３の音声データが空となり、音声が欠落し、音声品質
が劣化する。

【０００５】この問題の対策として、その通信網の最大
遅延揺らぎ時間を想定し、その時間分の音声データを予
め受信バッファ１１０３に蓄積しておき、遅延の揺らぎ
が発生した際に、受信バッファ１１０３に蓄積されてい
る音声データを再生することにより、とぎれのない連続
的な音声再生を可能としていた。

【０００６】しかし、この対策では、あらかじめ、通信
網の最大遅延揺らぎ時間をどれだけに設定すればよいか
の検討を要する。現在のところ、通信網における遅延の
揺らぎの許容範囲が規格化されていないため、どれだけ
最大遅延揺らぎ時間が発生するか、すなわちどれだけの
音声データを受信バッファ１１０３に蓄積しておけばよ
いかが明確ではない。受信バッファ１１０３の大きさ
（音声データを蓄積可能な量）は、その通信網の最大遅
延揺らぎ時間を想定し、その想定によって固定的に決め
ていた。

【０００７】図１２は、従来の音声伝送装置を示すブロ
ック図であり、イーサネット等の非同期通信網を利用し
て音声パケットを受信する場合を示す。図１２におい
て、リアルタイムな音声伝送装置１２０１は、通信網イ
ンタフェース部（通信網Ｉ／Ｆ部）１２０２、受信バッ
ファ１２０３、は音声復号化部１２０４、Ｄ／Ａ変換部
１２０６、バッファ制御部１２０８、イーサネット等の
非同期通信網１２１１、は音声再生スイッチ１２１３を
含んでいる。

【０００８】このように構成された音声伝送装置につい
て、その概略動作を説明する。バッファ制御部１２０８
は最初、受信バッファ１２０３に一定量の音声データが
蓄積するまで音声再生スイッチ１２１３をオフにし、音
声の再生をおこなわない。受信バッファ１２０３に一定
量の音声データの蓄積が確認されると、バッファ制御部
１２０８は音声再生スイッチ１２１３をオンにし、これ
により、音声復号化部１２０４とＤ／Ａ変換部１２０６
が動作を開始し、音声の再生が開始される。そして、通
信網１２１１における遅延揺らぎ時間が、受信バッファ
１２０３に蓄積されている音声データの再生時間以内で
ある場合、次の音声パケットが受信バッファ１２０３に
入るまでの間、蓄積されている音声データを再生するこ
とにより連続的な再生が可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上に示した対策で
は、受信バッファの大きさ（音声データを蓄積可能な
量）は、その通信網の最大遅延揺らぎ時間を想定し、そ
の想定によって固定的に決めていた。しかし、それは予
測であり、実際に音声データの蓄積量を超える遅延の揺
らぎが発生した場合は、次の音声パケットが受信される
までに蓄積されている音声データが空となるため、音声
欠落が発生し、音声データのアンダーランが発生し、音
声の品質劣化が発生するという不具合があった。

【００１０】また、受信バッファへの音声データの蓄積
量自体がさらなる音声の遅延時間となるため、あまりに
多くのデータを蓄積することは低遅延化という観点から
避けなければならない。これらのことから、音声データ
の蓄積量は、実際に通信網を調査するか、もしくは経験
的な手法により決定されていた。しかし、このように決
定された蓄積量であっても、通信網の運用状態が悪化し
た場合などは音声の品質劣化が発生するので、高い品質
の音声再生を維持するためには、通信網の品質をある一
定以上保持させておく必要があるが、これは高コストを
生じ、実現は困難である。

【００１１】また通信網の遅延揺らぎ時間が一定してい
たとしても、通信を行う装置間でクロック同期がとれて
ない場合には、受信状態が長時間続いた場合に受信側の
受信バッファにて音声データが空となったり、またはあ
ふれたりして、音声欠落が発生することもある。

【００１２】リアルタイムな音声データの通信を行う装
置間では、クロック同期をとるために、双方が通信網へ
クロック同期するのが一般的である。しかし、イーサネ
ット等のように通信網自体にクロック同期の手段がない
非同期通信網においては、音声データの有音部を検出し
て有音部のみをパケット化して送出し、受信側で無音区
間によってタイミングを調整してリアルタイム性を保持
している。

【００１３】以下、図１３に沿って、非同期通信網を介
して通信する場合の送信側クロック周波数と受信側クロ
ック周波数の差によって発生する課題を説明する。図１
３は、従来の音声伝送装置において送信側の符号化クロ
ック周波数が受信側の復号化クロック周波数よりも大き
い場合の、受信側の音声伝送装置６０１内のバッファ蓄
積量の遷移状態を示す。図の上側の符号１３１０と１３
１２が図１２の通信網インタフェース１２０２が受信し
た音声データを受信バッファ１２０３へ書き込んでいる
時間帯を示し、符号１３１１と１３１３が受信バッファ
１２０３から音声復号化部１２０４へ音声データを読み
出している時間帯を示している。先ず、図中の時間帯１
３０１，１３０５は、受信バッファに読み出すデータが
存在しない状態で通信網１２１１から音声データを受信
し始めてから、バッファ量があるしきい値（START）１
３０８を超えて受信バッファ１２０３からの読み出しが
開始されるまでの時間である。

【００１４】時間帯１３０２は受信バッファ１２０３に
対する書き込みと読み出しが同時に行われている時間帯
で、送信側の符号化クロック周波数が受信側の復号化ク
ロック周波数より高い場合を例示しているため、受信バ
ッファの蓄積量が時間とともに若干増加している。時間
帯１３０３は書き込みが終了し、読み出しのみが行われ
ている時間帯で、時間帯１３０４は受信バッファが空に
なった時間帯で、無音が再生される。

【００１５】図１３からわかるように、受信データ１３
１２のようにデータブロックが長い場合、時間帯１３０
６で受信バッファ１２０３に対する書き込みと読み出し
が同時に行われている間に時間帯１３０７に至って蓄積
量が（ＦＵＬＬ）１３０９を超えた状態になり、受信デ
ータ１３１４の部分で受信バッファのあふれが生じる。
このように送信側の符号化クロック周波数が受信側の復
号化クロック周波数より僅かでも高いと、図１３に示す
ように受信バッファの蓄積量が時間とともに若干増加し
ていき、受信バッファのあふれが生じる。このあふれが
発生している時間が図中の時間帯１３０７であり、この
間の音声データ１３１５は欠落が発生し、音声品質が劣
化するという問題があった。

【００１６】本発明は、通信網の品質によることなく、
再生する音声データが空になること、あるいは受信バッ
ファのあふれが生じることによる音声の欠落を回避し、
連続的に音声を再生することができる音声伝送装置を提
供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明のリアルタイムな音声伝送装置は、通信網から
受信されるデータブロックを蓄積するための受信バッフ
ァと、この受信バッファに蓄積されたデータ量を監視す
るバッファ量監視部とを備え、このバッファ量監視部の
監視結果に応じて、受信バッファから音声データを読み
出す際の読み出し速度を切り替えるように構成した。こ
れにより、受信側の受信バッファには適切な量のデータ
を蓄積しておくことができる。

【００１８】また、受信される音声パケットの受信間隔
から不規則な遅延時間の変動幅である遅延揺らぎ時間を
計測する遅延揺らぎ計測部を設け、この遅延揺らぎ計測
部で計測された遅延揺らぎ時間に基づき、受信バッファ
のデータ蓄積量の制御を行うように構成したことによ
り、通信網の遅延量が変動する場合でも、受信バッファ
のあふれや音声データ転送中に受信バッファが空になる
ことによる音声データの欠落の発生を回避させ、音声デ
ータを連続的、かつリアルタイムに伝送することが可能
となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の音声伝
送装置は、非同期転送を行う通信網に接続され、リアル
タイムな音声データの送受信を行う音声伝送装置であっ
て、通信網から受信されるデータブロックを蓄積するた
めの受信バッファと、受信バッファに蓄積されたデータ
量を監視するバッファ量監視部とを備え、バッファ量監
視部の監視結果に応じて、受信バッファから音声データ
を読み出す際の読み出し速度を切り替えるようにした音
声伝送装置であり、受信バッファにおいて音声データが
空となったり、またはあふれたりすることを防止でき、
音声データを連続的に、リアルタイムに伝送することが
可能である。

【００２０】本発明の請求項３記載の音声伝送装置は、
通信網とのインタフェースを司る通信網インタフェース
部と、通信網から受信される音声パケットの受信間隔か
ら不規則な遅延時間の変動幅である遅延揺らぎ時間を計
測する遅延揺らぎ計測部と、音声パケットを一次的に蓄
積するための受信バッファと、受信バッファに蓄積され
た音声データを復号化する音声復号化部と、デジタル音
声データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、音
声復号化部とＤ／Ａ変換部との間に配設され、Ｄ／Ａ変
換部におけるＤ／Ａ変換速度を変更可能なＤ／Ａ速度変
換部と、遅延揺らぎ計測部で計測された遅延揺らぎ時間
に基づき、前記Ｄ／Ａ速度変換部のＤ／Ａ変換速度を制
御するバッファ制御部とを有することとしたものであ
る。この構成により、通信網を通して送られてくる音声
パケットの受信間隔から、その通信網における不規則な
遅延時間の変化量である遅延揺らぎ時間を求め、その遅
延揺らぎ時間分以上の音声データ量を受信バッファに常
時蓄積しておくように制御することができるので、通信
網の品質によることなく、再生する音声データが空にな
ることによる音声の欠落を回避し、連続的に音声を再生
するという作用を有する。

【００２１】本発明の請求項４記載の音声伝送装置は、
通信網とのインタフェースを司る通信網インタフェース
部と、通信網から受信される音声パケットの受信間隔か
ら不規則な遅延時間の変動幅である遅延揺らぎ時間を計
測する遅延揺らぎ計測部と、音声パケットを一次的に蓄
積するための受信バッファと、受信バッファに蓄積され
た音声データを復号化する音声復号化部と、デジタル音
声データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、音
声復号化部とＤ／Ａ変換部との間に配設され、Ｄ／Ａ変
換部におけるＤ／Ａ変換速度を変更可能なＤ／Ａ速度変
換部と、遅延揺らぎ計測部で計測された遅延揺らぎ時間
の変動量に基づき、その遅延揺らぎ耐えうる音声データ
蓄積容量を決定し、その容量を受信バッファに常時蓄積
しておくようにＤ／Ａ速度変換部を制御するバッファ制
御部とを有することとしたものである。この構成によ
り、受信バッファに蓄積しておく音声データ量はそのと
きの遅延時間に応じた最適な量とすることができ、再生
音声の遅延を最小限にして連続的に音声を再生するとい
う作用を有する。

【００２２】本発明の請求項５に記載の音声伝送装置
は、請求項３又は４記載の音声伝送装置において、受信
バッファに蓄積されている音声データが空になる前にタ
イムアウトするタイマ制御部を備え、タイマ制御部は、
或る一定時間パケットの受信がなされない場合はタイム
アウトにより受信バッファに蓄積されている音声データ
が空になる可能性があることを認知し、Ｄ／Ａ速度変化
部を制御してＤ／Ａ変換部におけるＤ／Ａ変換速度を遅
くすることとしたものである。この構成により、受信バ
ッファのデータ流出を抑制することができるので、音声
データが空になることによる音声データの欠落の発生を
回避し、連続的な音声を再生するという作用を有する。

【００２３】本発明の請求項６記載の音声伝送装置は、
請求項３又は４記載の音声伝送装置において、遅延の揺
らぎ状態を解析する遅延揺らぎ解析部を備え、バッファ
制御部は、遅延揺らぎ時間が一定値以内の値で一定時間
保たれたと遅延揺らぎ解析部が判定した場合、Ｄ／Ａ速
度変化部を制御してＤ／Ａ変換部におけるＤ／Ａ変換速
度を速くすることとしたものである。この構成により、
受信バッファの音声データ流出を促進して、徐々に受信
バッファ内のデータ蓄積量を減少させることができるの
で、音声データの低遅延化が可能になるという作用を有
する。

【００２４】本発明の請求項７記載の音声伝送装置は、
非同期転送を行う通信網に接続され、リアルタイムな音
声データの送受信を行う音声伝送装置であって、通信網
とのインタフェースを司る通信網インタフェース部と、
通信網から受信される音声パケットの受信間隔から不規
則な遅延時間の変動幅である遅延揺らぎ時間を計測する
遅延揺らぎ計測部と、通信網から受信される音声パケッ
トを一次的に蓄積するための受信バッファと、受信バッ
ファに蓄積された音声データを復号化する音声復号化部
と、デジタル音声データをアナログ信号に変換するＤ／
Ａ変換部と、音声復号化部とＤ／Ａ変換部との間に配設
され、Ｄ／Ａ変換部におけるＤ／Ａ変換速度を変更可能
なＤ／Ａ速度変換部と、受信バッファに蓄積されたデー
タ量を監視するバッファ量監視部とを備え、このバッフ
ァ量監視部の監視結果に応じて、前記受信バッファから
音声データを読み出す際の読み出し速度を切り替えるよ
うに構成したものであり、この構成により、受信バッフ
ァに蓄積しておく音声データ量は最適な量とすることが
でき、受信バッファのあふれや音声データ転送中に受信
バッファが空になることによる音声データの欠落を回避
させ、音声データを連続的、かつリアルタイムに伝送す
ることが可能となる。

【００２５】本発明の請求項９記載の音声伝送装置は、
通信網から受信されるデータブロックを蓄積するための
受信バッファと、受信バッファに蓄積されたデータ量を
監視するバッファ量監視部とを備え、このバッファ量監
視部の監視結果に応じて、受信バッファから音声データ
を読み出す際の読み出し速度を切り替えるように構成
し、送信側の音声伝送装置において音声データブロック
を固定長に分割し、この音声データ送信部にて付与され
た各データブロックにシーケンス番号を付与した音声デ
ータを受信した場合に、受信側では各データブロックに
シーケンス番号を認識出来るようにし、欠落が発生した
時点で無音データブロックを欠落した分だけ受信バッフ
ァに書き込むように構成したものであり、この構成によ
り、受信側でネットワーク上におけるデータブロックの
欠落が発生したことを認識でき、ネットワーク上でデー
タブロックが欠落した場合でも、音声の欠落した部分が
時間的に不連続に再生されないようにし、音声品質を維
持することが可能になる以下、本発明の実施形態につい
て、図１〜図３を参照しながら説明する。

【００２６】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１による音声伝送装置を示すブロック図である。１は
イーサネットに代表される非同期転送を行う通信網１１
に接続され、リアルタイムな音声データの送受信を行う
音声伝送装置、２は通信網１１とのインタフェースを司
る通信網インタフェース部（通信網Ｉ／Ｆ部）、３は音
声パケットを一次的に蓄積するための受信バッファ、４
は受信バッファ３に蓄積された音声データを復号化する
音声復号化部、５は音声復号化部４と後述のＤ／Ａ変換
部６との間に配設され、見かけ上のＤ／Ａ変換速度を変
更可能なＤ／Ａ速度変換部、６はデジタル音声データを
アナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部、７は通信網１１
から受信される音声パケットの受信間隔から遅延時間の
変動幅である遅延揺らぎ時間を計測する遅延揺らぎ計測
部である。非同期転送を行う通信網におけるデータの遅
延は不規則に変動することがある。ここでの遅延ゆらぎ
時間は、この変動の時間幅である。８は遅延揺らぎ計測
部７で計測された遅延揺らぎ時間に基づき、受信バッフ
ァ３のデータ蓄積量の制御を行うバッファ制御部であ
る。

【００２７】このように構成された音声伝送装置１につ
いて、その動作を説明する。通信網１１から受信される
音声パケットについて、パケットの受信から次のパケッ
トの受信までに要した時間（パケット受信間隔時間Ｔ
Ｒ）を遅延揺らぎ計測部７で計測する。もし遅延時間が
一定の通信網であれば、送信側のパケット送信間隔と同
じ間隔で受信される。しかし、イーサネットのような非
同期通信網の場合、遅延時間が不定であるため、受信間
隔にばらつきが生じる。このばらつきは遅延の揺らぎに
よるものであり、次式（１）により遅延揺らぎ時間ＴＳ
が求められる。

【００２８】遅延揺らぎ時間ＴＳ＝パケット受信間隔時間ＴＲ −パケット送信間隔時間ＴＴ・・・・・（１）送信側のパケット送信間隔時間ＴＴを、通信網１１の状
態と関係なくほぼ一定と考えた場合、上記式により遅延
揺らぎ計測部７において遅延揺らぎ時間ＴＳが求められ
る。

【００２９】計測された遅延揺らぎ時間ＴＳは、バッフ
ァ制御部８に送られ、これらの遅延揺らぎ時間分、受信
バッファ３に蓄積されている音声データだけで安定して
再生できるように音声データの蓄積量を決定する。

【００３０】同時に、バッファ制御部８は、Ｄ／Ａ速度
変換部５に対してＤ／Ａ変換速度変更の要求をだすこと
で、受信バッファ３からの音声データの流出量を調整
し、受信バッファ３の蓄積量を決定した蓄積量に制御す
る。これにより、通信網１１の遅延揺らぎ時間に応じた
音声データを受信バッファ３に蓄積することが可能とな
り、連続した音声再生が可能となる。

【００３１】以上のように本実施の形態によれば、通信
網１１を通して送られてくる音声パケットの受信間隔か
ら、その通信網１１における遅延揺らぎ時間を求め、そ
の遅延揺らぎ時間に耐えうる音声データ蓄積容量を決定
し、その容量を受信バッファ３に常時蓄積しておくよう
にＤ／Ａ速度変換部５を制御することができるので、通
信網１１の品質によることなく、再生する音声データが
空になることによる音声の欠落を回避することができ、
連続的に音声を再生することができる。

【００３２】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２による音声伝送装置を示すブロック図である。図２
において、２０１は本実施の形態における音声伝送装置
である。音声伝送装置２０１において、通信網インタフ
ェース部２０２、受信バッファ２０３、音声復号化部２
０４、Ｄ／Ａ速度変換部２０５、Ｄ／Ａ変換部２０６、
遅延揺らぎ計測部２０７、バッファ制御部２０８は図１
の音声伝送装置１、通信網インタフェース部２、受信バ
ッファ３、音声復号化部４、Ｄ／Ａ速度変換部５、Ｄ／
Ａ変換部６、遅延揺らぎ計測部７、バッファ制御部８に
相当するものなので、その説明は省略する。

【００３３】２０９は音声パケットが受信される間隔を
カウントし、受信バッファ２０３に蓄積されている音声
データが空になる前にタイムアウトするタイマ制御部で
ある。

【００３４】このように構成された音声伝送装置２０１
について、その動作を説明する。通信網２１１から音声
パケットが受信される毎にタイマ制御部２０９における
タイマがリセットされ、再びカウントを開始する。同時
に、受信バッファ２０３における現時点での音声データ
の蓄積量より、受信バッファ２０３に蓄積されている音
声データでの再生時間を求め、この再生時間以内でタイ
ムアウトするようにタイマ制御部２０９を設定する。も
し、タイムアウトすることなく次回のパケットを受信し
た場合は、上記の処理を繰り返す。

【００３５】タイムアウトが発生した場合、タイマ制御
部２０９は、音声データが空になる可能性があることを
認知し、Ｄ／Ａ速度変換部２０５に対してＤ／Ａ変換速
度を遅くするよう要求する。これにより、受信バッファ
２０３のデータ流出を抑制し、音声データが空になるこ
とから救済し、連続した音声再生を可能とする。

【００３６】以上のように本実施の形態によれば、受信
バッファ２０３に蓄積されている音声データが空になる
前にタイムアウトするタイマ制御部２０９を備えたもの
であり、このタイマ制御部２０９は、或る一定時間パケ
ットの受信がなされない場合は受信バッファ２０３に蓄
積されている音声データが空になる可能性があることを
認知し、Ｄ／Ａ速度変化部２０５を制御してＤ／Ａ変換
部２０６におけるＤ／Ａ変換速度を遅くするので、受信
バッファ２０３のデータ流出を抑制することができる。
したがって、音声データが空になることによる音声デー
タの欠落の発生を回避することができ、連続的な音声を
再生することができる。

【００３７】（実施の形態３）図３は本発明の実施の形
態３による音声伝送装置を示すブロック図である。図３
において、３０１は本実施の形態における音声伝送装置
である。音声伝送装置３０１において、通信網インタフ
ェース部３０２、受信バッファ３０３、音声復号化部３
０４、Ｄ／Ａ速度変換部３０５、Ｄ／Ａ変換部３０６、
遅延揺らぎ計測部３０７、バッファ制御部３０８は図１
の音声伝送装置１、通信網インタフェース部２、受信バ
ッファ３、音声復号化部４、Ｄ／Ａ速度変換部５、Ｄ／
Ａ変換部６、遅延揺らぎ計測部７、バッファ制御部８に
相当するものなので、その説明は省略する。

【００３８】３１０は遅延揺らぎ計測部３０７からの遅
延揺らぎ時間に基づいて遅延の揺らぎ状態を解析する遅
延の揺らぎ解析部である。

【００３９】このように構成された音声伝送装置につい
て、その動作を説明する。通信網３１１から受信される
音声パケットについて、パケットの受信から次のパケッ
トの受信までに要した時間（パケット受信間隔時間Ｔ
Ｒ）を遅延揺らぎ計測部３０７で計測し、（１）式に基
づいて遅延揺らぎ時間ＴＳを算出する。この算出された
遅延揺らぎ時間ＴＳは遅延揺らぎ解析部３１０にて監視
され、遅延揺らぎ解析部３１０は、その算出された遅延
揺らぎ時間ＴＳが一定値以内の値を一定時間保った場
合、通信網３１１は安定したと判定し、バッファ制御部
３０８に対してバッファ蓄積量を減らすように要求す
る。これによりバッファ制御部３０８は、Ｄ／Ａ速度変
換部３０５に対してＤ／Ａ変換速度を速くするよう要求
することで、受信バッファ３０３のデータ流出を促進し
て、徐々に受信バッファ３０３内のデータ蓄積量を減少
させることができるので、音声の低遅延化を図ることが
できる。

【００４０】以上のように本実施の形態によれば、遅延
の揺らぎ状態を解析する遅延揺らぎ解析部３１０を備
え、遅延揺らぎ時間ＴＳが一定値以内の値で一定時間保
たれたと遅延揺らぎ解析部３１０が判定した場合、Ｄ／
Ａ速度変化部３０５を制御してＤ／Ａ変換部３０６にお
ける変換速度を速くするようにしたことにより、受信バ
ッファ３０３の音声データ流出を促進して、徐々に受信
バッファ３０３内のデータ蓄積量を減少させることがで
きる。したがって、音声データの低遅延化を図ることが
できる。

【００４１】（実施の形態４）以下、本発明の実施形態
４について図４及び図５を参照しながら説明する。図４
に示す本実施形態による音声伝送装置を示すブロック図
では、イーサネットやＡＴＭ等に代表される非同期通信
網４１１と、音声伝送装置４５１が示されている。

【００４２】音声伝送装置４５１は、下記のように構成
される。通信網インタフェース部４５２は非同期通信網
４１１とのインタフェースを行う。受信バッファ４５３
は通信網インタフェース部４５２が受信した音声データ
を一旦蓄積する。バッファ蓄積量監視部４５４は受信バ
ッファ４５３の蓄積量を監視する。間引き補間部４５５
は、バッファ蓄積量監視部４５４の監視結果により、受
信バッファ４５３から読み出した音声データに対してデ
ータの間引きあるいは補間を行う。音声復号化部４５６
は、間引き補間部４５５を経由した音声データを復号化
してアナログ音声信号の再生を行う。音声符号化部４５
７は、マイク等のアナログ音声入力信号をデジタル音声
データに符号化する。クロック発生器４５８は、音声復
号化部４５６と音声符号化部４５７に対し符号化あるい
は復号化レートを与える基本クロックを生成する。

【００４３】次に、図５の本実施の形態における音声伝
送装置のバッファ蓄積量の遷移図を用いて動作を説明す
る。図５の上側に、非同期通信網４１１から受信する音
声データブロック５０６、受信バッファ４５３から読み
出される音声データブロック５０７を示す。図の下側は
受信バッファ４５３の蓄積量の変化を示している。時間
帯５０１は、受信バッファ４５３に読み出すデータが存
在しない状態で網から音声データを受信し始めてから、
バッファ量があるしきい値（START）５０８を超えて受
信バッファからの読み出しが開始されるまでの時間であ
る。バッファ量がしきい値（START）５０８を超えると
読み出しが開始される。時間帯５０２は、受信バッファ
に対する書き込みと読み出しが同時に行われている時間
帯を示す。この例では送信側の符号化クロック周波数が
受信側の復号化クロック周波数より高い場合を示し、受
信バッファの蓄積量が時間とともに若干増加している。

【００４４】音声の再生を始めて時刻（ｔ1）からある
時間５０２が経過すると、受信バッファの蓄積量が予め
設定されたしきい値（ＳＨ１）５１０に達し、これをバ
ッファ蓄積量監視部４５４が検出し、間引き補間部４５
５へ通知する。間引き補間部４５５ではこの通知をもと
に受信バッファ４５３から読み出した音声データに対
し、しきい値５１０を超えないよう音声データの間引き
を開始する。

【００４５】音声データの間引きを開始すると、次第に
受信バッファ４５３の蓄積量が減少する。時間帯５０３
では音声データの間引きによって受信バッファの蓄積量
が減少していっている。

【００４６】そして受信バッファの蓄積量がしきい値
（ＳＨ２）５１１に達し、これをバッファ蓄積量監視部
４５４が検出し、間引き補間部４５５へ通知する。間引
き補間部４５５ではこの通知をもとに受信バッファから
読み出した音声データに対し、しきい値５１１を下回ら
ないよう音声データの補間を開始する。音声データの補
間によって時間帯５０４の間、次第に受信バッファの蓄
積量が増加する。再びしきい値５１０に達すると、間引
き補間部４５５は音声データ間引きを開始する。音声デ
ータを受信する間、以上説明した間引き、補間の動作が
繰り返し行われる。

【００４７】以上のように構成することにより、受信バ
ッファのあふれや、音声データ転送中に受信バッファが
空になることによる音声データの欠落の発生を回避する
ことができる。したがって、非同期転送を行う通信網を
利用し、送信側端末と受信側端末とでクロックの速度が
僅かにずれているような場合でも、末端装置間でクロッ
ク同期をとることなく、連続的な音声データを高品質で
伝送することが可能となる。

【００４８】すなわち、データの間引きあるいは補間の
量を変更することにより、受信バッファに蓄積しておく
音声データ量は最適な量とすることができる。したがっ
て、受信バッファのあふれや音声データ転送中に受信バ
ッファが空になることによる音声データの欠落を回避さ
せる。こうして、音声データを連続的、かつリアルタイ
ムに伝送することができる。

【００４９】（実施の形態５）次に、図４のブロック図
の音声伝送装置４５１で、バッファ量監視方式が異なっ
た他の実施の形態について音声伝送装置４５１のバッフ
ァ蓄積量の遷移図の図６を用いて説明する。図５で説明
した動作では、一旦間引きあるいは補間動作に入ると、
間引きも補間も行わない通常動作に入ることはないが、
図６に示す実施の形態では、間引き・補間の動作に入っ
てから、バッファ蓄積量が再びしきい値（START）６０
９に達すると、間引きも補間も行わない通常動作に入
る。

【００５０】図６の上側の符号６０７は非同期通信網４
１１から受信する音声データブロック、符号６０８は受
信バッファ４５３から読み出される音声データブロック
を示す。図の下側は受信バッファ４５３の蓄積量の変化
を示している。時間帯６０１は受信バッファに読み出す
データが存在しない状態で網から音声データを受信し始
めてから、バッファ量があるしきい値（START）６０９
を超えて受信バッファからの読み出しが開始されるまで
の時間を示す。時間帯６０２は、受信バッファ４５３に
対する書き込みと読み出しが同時に行われている時間帯
である。この例では送信側の符号化クロック周波数が受
信側の復号化クロック周波数より高い場合を示し、受信
バッファの蓄積量が時間とともに若干増加している。

【００５１】音声の再生を始めて時刻（ｔ1）からある
時間６０２が経過すると、受信バッファ４５３の蓄積量
が予め設定されたしきい値（ＳＨ１）６１１に達し、こ
れをバッファ蓄積量監視部４５４が検出し、間引き補間
部４５５へ通知する。

【００５２】間引き補間部４５５ではこの通知をもとに
受信バッファから読み出した音声データに対し、しきい
値６１１を超えないよう音声データ間引きを開始する。
音声データの間引きによって時間帯６０３の間、次第に
受信バッファの蓄積量が減少する。受信バッファの蓄積
量がしきい値（ＳＴＡＲＴ）６０９に達すると、これを
バッファ蓄積量監視部４５４が検出し、間引き補間部４
５５へ通知する。間引き補間部４５５ではこの通知をも
とに受信バッファから読み出した音声データに対し、間
引きをせず通常動作にもどる。

【００５３】時間帯６０４では送信側の符号化クロック
周波数が受信側の復号化クロック周波数より低い場合の
例で、受信バッファの蓄積量が時間とともに若干減少し
ている。通常動作で音声の再生を始めてからある時間６
０４が経過すると、受信バッファの蓄積量が予め設定さ
れたしきい値（ＳＨ２）６１２に達し、これをバッファ
蓄積量監視部４５４が検出し、間引き補間部４５５へ通
知する。

【００５４】間引き補間部４５５ではこの通知をもとに
受信バッファから読み出した音声データに対し、しきい
値６１２より低下しないよう音声データ補間を開始す
る。音声データの補間によって時間帯６０５の間、次第
に受信バッファ４５３の蓄積量が増加し、しきい値（ST
ART）６０９に達し、これをバッファ蓄積量監視部４５
４が検出し、間引き補間部４５５へ通知する。間引き補
間部４５５ではこの通知をもとに受信バッファから読み
出した音声データに対し、間引きをせずに通常動作にも
どる。このときは送信側の符号化クロック周波数が受信
側のそれよりも高い場合となっている。音声データを受
信する間、以上説明した間引きおよび補間動作と通常動
作が繰り返し行われる。

【００５５】このように、間引きも補間も行わない通常
モードから間引きモードに遷移するためのバッファ量の
しきい値と、間引きモードから通常モードへ遷移するた
めのバッファ量のしきい値と、通常モードから補間モー
ドへ遷移するためのバッファ量のしきい値と補間モード
から通常モードへ遷移するしきい値を設け、バッファ量
監視部でこれらのしきい値を監視することにより、通常
モードで動作する期間を長くし音声品質を維持すること
が可能となり、より高品質な音声を伝送することが可能
となる。

【００５６】（実施の形態６）次ぎに、図４のブロック
図において音声データの欠落を認識可能にした他の実施
の形態について図７、８および図９を用いて説明する。

【００５７】図７は非同期通信網において音声データの
欠落が発生した場合のバッファ蓄積量の遷移図である。
図７において図の上側の符号７０７は非同期通信網４１
１から受信する音声データブロック、符号７０８は受信
バッファ４５３から読み出される音声データブロックを
示す。図の下側は受信バッファ４５３の蓄積量の変化を
示している。時間帯７０１は、受信バッファ４５３に読
み出すデータが存在しない状態で網から音声データを受
信し始めてから、バッファ量があるしきい値（START）
７１１を超えて受信バッファからの読み出しが開始され
るまでの時間である。バッファ量がしきい値（START）
７１１を超えると読み出しが開始される。時間帯７０２
は、受信バッファに対する書き込みと読み出しが同時に
行われている時間帯を示す。この例では送信側の符号化
クロック周波数が受信側の復号化クロック周波数より高
い場合を示し、受信バッファの蓄積量が時間とともに若
干増加している。

【００５８】音声の再生を始めて時間帯７０２が経過し
たところで音声ブロックの欠落７０９が生じ、受バッフ
ァ４５３の蓄積量が低下し、時間帯７０３が経過したと
ころで時間帯７０４の部分で音声欠落を生じることとな
る。

【００５９】本実施の形態６における音声伝送装置の通
信網インタフェースの受信部の動作を図８を用いて説明
する。送信側において、送出する音声データを予め固定
長ブロックに分割し、それぞれのブロックに対し図８の
８０１〜８０４に示すようなシーケンス番号(SN)を付与
する。

【００６０】受信側では、図４の通信網インタフェース
部４５２で図８に示すようにシーケンス番号が付与され
た音声データを受信し、シーケンス番号によって音声デ
ータブロックの欠落発生を監視する。もし非同期通信網
４１１上で音声データの欠落が発生すると図８に示すよ
うにシーケンス番号から判断される音声データブロック
８０３の欠落した分だけ、無音データ８０５を挿入し
て、受信バッファ４５３へ書き込む。図８の例では、シ
ーケンス番号n+2の音声データブロックが欠落している
ことをシーケンス番号n+3を受信した時点で検出してい
る。

【００６１】このように、通信網インタフェース部の送
信側で音声データを固定長ブロックに分割してシーケン
ス番号を付与して送出し、非同期転送を行う通信網上で
の音声データの欠落を受信側音声伝送装置で認識する。

【００６２】図９は非同期通信網において音声データの
欠落ブロックが発生した場合のバッファ蓄積量の遷移図
である。図９において図の上側の符号９０５は非同期通
信網４１１から受信する音声データブロック、符号９０
６は受信バッファ４５３から読み出される音声データブ
ロックを示す。図の下側は受信バッファ４５３の蓄積量
の変化を示している。時間帯９０１は、受信バッファ４
５３に読み出すデータが存在しない状態で網から音声デ
ータを受信し始めてから、バッファ量があるしきい値
（START）９０９を超えて受信バッファからの読み出し
が開始されるまでの時間である。バッファ量がしきい値
（START）９０９を超えると読み出しが開始される。時
間帯９０２は、受信バッファに対する書き込みと読み出
しが同時に行われている時間帯を示す。この例では送信
側の符号化クロック周波数が受信側の復号化クロック周
波数より高い場合を示し、受信バッファの蓄積量が時間
とともに若干増加している。

【００６３】音声の再生を始めて時間帯９０２が経過し
たところで音声データブロックの欠落９０７が判明する
と、受信側音声伝送装置は欠落した分の無音音声データ
ブロック９０８を挿入するために時間帯９０３において
も蓄積量の急激な変化が生じない。このように無音音声
データブロックを挿入することで、音声データの受信バ
ッファ内での滞留時間を一定に保つ。すなわち受信バッ
ファ内の蓄積量の急激な変化を防ぎ、音声が時間的に連
続に再生可能となり、通信網上での音声データの欠落が
発生しても、時間的に連続的な音声データを高品質に伝
送することが可能となる。

【００６４】すなわち、受信側でネットワーク上におけ
るデータブロックの欠落が発生したことを認識でき、ネ
ットワーク上でデータブロックが欠落した場合でも、音
声の欠落した部分が時間的に不連続に再生されないよう
にし、音声品質を維持することが可能になるなお、以上
の実施形態４，５，６において、バッファからの読み出
し速度の変更は段階的になるように説明したが、この変
更はバッファへの蓄積の増加度合いや、バッファ蓄積量
の変化度合いに応じて細かく可変するようにしてもよ
い。また読み出し速度の変更や間引き、補間の切り替え
のしきい値は（START），（ＳＨ１），（ＳＨ２）の３
点でなく数を増やしてしきい値に応じてさらに詳細に状
態を変更するようにしてもよい。

【００６５】

【発明の効果】以上のように本発明は、通信網から受信
されるデータブロックを一時的に蓄積するための受信バ
ッファと、この受信バッファに蓄積されたデータ量を監
視するバッファ量監視部とを備え、このバッファ量監視
部の監視結果に応じて、受信バッファから音声データを
読み出す際の読み出し速度を切り替えるように構成した
ことにより、通信網の遅延量が安定しない場合や、送受
信を行う装置間でのクロック同期がとれない場合におい
ても、受信側の受信バッファには適切な量のデータを蓄
積しておくことができる。

【００６６】また、受信される音声パケットの受信間隔
から不規則な遅延時間の変動幅である遅延揺らぎ時間を
計測する遅延揺らぎ計測部を設け、この遅延揺らぎ計測
部で計測された遅延揺らぎ時間に基づき、受信バッファ
のデータ蓄積量の制御を行うように構成したことによ
り、通信網の遅延量が変動する場合でも、受信バッファ
のあふれや音声データ転送中に受信バッファが空になる
ことによる音声データの欠落の発生を回避させ、音声デ
ータを連続的、かつリアルタイムに伝送することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による音声伝送装置を示
すブロック図

【図２】本発明の実施の形態２による音声伝送装置を示
すブロック図

【図３】本発明の実施の形態３による音声伝送装置を示
すブロック図

【図４】本発明の実施の形態４による音声伝送装置を示
すブロック図

【図５】同実施の形態４における音声伝送装置のバッフ
ァ蓄積量の遷移図

【図６】本発明の実施の形態５における音声伝送装置の
バッファ蓄積量の遷移図

【図７】非同期通信網において音声データの欠落が発生
した場合のバッファ蓄積量の遷移図

【図８】本発明の実施の形態６における音声伝送装置の
通信網インタフェースの受信部動作説明図

【図９】同実施の形態６における音声伝送装置のバッフ
ァ蓄積量の遷移図

【図１０】従来の音声伝送装置を用いた通信システムの
第１の例を示す説明図

【図１１】従来の音声伝送装置を用いた通信システムの
第２の例を示す説明図

【図１２】従来の音声伝送装置を示すブロック図

【図１３】従来の音声伝送装置のバッファ蓄積量の遷移
図

【符号の説明】１音声伝送装置２通信網インタフェース部（通信網Ｉ／Ｆ部）３受信バッファ４音声復号化部５Ｄ／Ａ速度変換部６Ｄ／Ａ変換部７遅延揺らぎ計測部８バッファ制御部１１通信網

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非同期転送を行う通信網に接続され、リア
ルタイムな音声データの送受信を行う音声伝送装置であ
って、前記通信網から受信されるデータブロックを蓄積
するための受信バッファと、前記受信バッファに蓄積さ
れたデータ量を監視するバッファ量監視部とを備え、前
記バッファ量監視部の監視結果に応じて、前記受信バッ
ファから音声データを読み出す際の読み出し速度を切り
替えることを特徴とする音声伝送装置。
【請求項２】受信バッファから読み出した音声データに
対しデータの間引きあるいは補間を行う間引き補間部を
備え、バッファ量監視部の監視結果に応じてデータの間
引きあるいは補間の量を切り替えることにより読み出し
速度を変えることを特徴とする音声伝送装置。
【請求項３】イーサネット（登録商標）に代表される非
同期転送を行う通信網に接続され、リアルタイムな音声
データの送受信を行う音声伝送装置であって、前記通信
網とのインタフェースを司る通信網インタフェース部
と、前記通信網から受信される音声パケットの受信間隔
から不規則な遅延時間の変動幅である遅延揺らぎ時間を
計測する遅延揺らぎ計測部と、音声パケットを一次的に
蓄積するための受信バッファと、前記受信バッファに蓄
積された音声データを復号化する音声復号化部と、デジ
タル音声データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部
と、前記音声復号化部と前記Ｄ／Ａ変換部との間に配設
され、前記Ｄ／Ａ変換部におけるＤ／Ａ変換速度を変更
可能なＤ／Ａ速度変換部と、前記遅延揺らぎ計測部で計
測された遅延揺らぎ時間に基づき、前記受信バッファの
データ蓄積量の制御を行うバッファ制御部とを有するこ
とを特徴とする音声伝送装置。
【請求項４】イーサネットに代表される非同期転送を行
う通信網に接続され、リアルタイムな音声データの送受
信を行う音声伝送装置であって、通信網とのインタフェ
ースを司る通信網インタフェース部と、通信網から受信
される音声パケットの受信間隔から不規則な遅延時間の
変動幅である遅延揺らぎ時間を計測する遅延揺らぎ計測
部と、音声パケットを一次的に蓄積するための受信バッ
ファと、受信バッファに蓄積された音声データを復号化
する音声復号化部と、デジタル音声データをアナログ信
号に変換するＤ／Ａ変換部と、音声復号化部とＤ／Ａ変
換部との間に配設され、Ｄ／Ａ変換部におけるＤ／Ａ変
換速度を変更可能なＤ／Ａ速度変換部と、遅延揺らぎ計
測部で計測された遅延揺らぎ時間の変動量に基づき、そ
の遅延揺らぎ耐えうる音声データ蓄積容量を決定し、そ
の容量を受信バッファに常時蓄積しておくようにＤ／Ａ
速度変換部を制御するバッファ制御部とを有することを
特徴とする音声伝送装置。
【請求項５】前記受信バッファに蓄積されている音声デ
ータが空になる前にタイムアウトするタイマ制御部を備
え、前記タイマ制御部は、或る一定時間パケットの受信
がなされない場合はタイムアウトにより前記受信バッフ
ァに蓄積されている音声データが空になる可能性がある
ことを認知し、前記Ｄ／Ａ速度変化部を制御して前記Ｄ
／Ａ変換部におけるＤ／Ａ変換速度を遅くすることを特
徴とする請求項３又は４記載の音声伝送装置。
【請求項６】遅延の揺らぎ状態を解析する遅延揺らぎ解
析部を備え、前記バッファ制御部は、前記遅延揺らぎ時
間が一定値以内の値で一定時間保たれたと前記遅延揺ら
ぎ解析部が判定した場合、前記Ｄ／Ａ速度変化部を制御
して前記Ｄ／Ａ変換部におけるＤ／Ａ変換速度を速くす
ることを特徴とする請求項３又は４記載の音声伝送装
置。
【請求項７】イーサネットやＡＴＭ(Asynchronous Tran
sfer Mode)に代表される非同期転送を行う通信網に接続
され、リアルタイムな音声データの送受信を行う音声伝
送装置であって、前記通信網とのインタフェースを司る
通信網インタフェース部と、前記通信網から受信される
音声パケットの受信間隔から不規則な遅延時間の変動幅
である遅延揺らぎ時間を計測する遅延揺らぎ計測部と、
前記通信網から受信される音声パケットを一次的に蓄積
するための受信バッファと、前記受信バッファに蓄積さ
れた音声データを復号化する音声復号化部と、デジタル
音声データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、
前記音声復号化部と前記Ｄ／Ａ変換部との間に配設さ
れ、前記Ｄ／Ａ変換部におけるＤ／Ａ変換速度を変更可
能なＤ／Ａ速度変換部と、前記受信バッファに蓄積され
たデータ量を監視するバッファ量監視部とを備え、前記
バッファ量監視部の監視結果に応じて、前記受信バッフ
ァから音声データを読み出す際の読み出し速度を切り替
えることを特徴とする音声伝送装置。
【請求項８】バッファ量監視部において、間引きも補間
も行わない通常モードから間引きモードに遷移するバッ
ファ量のしきい値と、間引きモードから通常モードへ遷
移するバッファ量のしきい値と、通常モードから補間モ
ードへ遷移するバッファ量のしきい値と補間モードから
通常モードへ遷移するしきい値を有することにより、通
常モードで動作する期間を長くし音声品質を維持するこ
とが可能なバッファ量監視部を有する、請求項７記載の
音声伝送装置。
【請求項９】イーサネットやＡＴＭ(Asynchronous Tran
sfer Mode)に代表される非同期転送を行う通信網に接続
され、リアルタイムな音声データの送受信を行う音声伝
送装置であって、前記通信網から受信されるデータブロ
ックを蓄積するための受信バッファと、前記受信バッフ
ァに蓄積されたデータ量を監視するバッファ量監視部と
を備え、前記バッファ量監視部の監視結果に応じて、前
記受信バッファから音声データを読み出す際の読み出し
速度を切り替え、送信側の音声伝送装置において音声デ
ータブロックを固定長に分割し、この音声データ送信部
にて付与された各データブロックにシーケンス番号を付
与した音声データを受信した場合に、受信側では、各デ
ータブロックにシーケンス番号を認識出来るようにし、
欠落が発生した時点で無音データブロックを欠落した分
だけ受信バッファに書き込むように構成した。