JP2003216195A - Ｍｐｅｇオーディオデコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビットバッファのオーバーフローを回避する
ことが可能なＭＰＥＧオーディオデコーダを提供する。 【解決手段】 ＭＰＥＧオーディオデコーダ１はビット
バッファ２、デコードコア回路３、解析回路９、スキッ
プ回路８から構成される。デコードコア回路３は逆量子
化部４、帯域合成部５、ＰＣＭ出力部６、制御回路７か
ら構成される。スキップ回路８は２つのノード８ａ，８
ｂを備え、解析回路９の制御に従って各ノード８ａ，８
ｂ側への接続が切り換えられる。そして、ノード８ａ側
に接続されると、外部機器から転送されてきたオーディ
オストリームはそのままビットバッファ２へ転送され
る。また、ノード８ｂ側に接続されると、外部機器から
転送されてきたオーディオストリームはスキップされ
る。解析回路９は、外部機器から転送されてきたオーデ
ィオストリームを構成する各ＡＡＵを解析し、その解析
結果に基づいてスキップ回路８を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＰＥＧ（Moving
Picture Expert Group ）オーディオデコーダに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】マルチメディアで扱われる情報は、膨大
な量で且つ多種多様であり、これらの情報を高速に処理
することがマルチメディアの実用化を図る上で必要とな
ってくる。情報を高速に処理するためには、データの圧
縮・伸長技術が不可欠となる。そのようなデータの圧縮
・伸長技術として「ＭＰＥＧ」方式が挙げられる。この
ＭＰＥＧ方式は、ＩＳＯ（International Organization
for Standardization）／ＩＥＣ（Intarnational Elec
trotechnical Commission ）傘下のＭＰＥＧ委員会（IS
O/IEC JTC1/SC29/WG11）によって標準化されつつある。

【０００３】ＭＰＥＧは３つのパートから構成されてい
る。パート１の「ＭＰＥＧシステムパート」（ISO/IEC
IS 11172 Part1:Systems）では、ビデオデータとオーデ
ィオデータの多重化構造（マルチプレクス・ストラクチ
ャ）および同期方式が規定される。パート２の「ＭＰＥ
Ｇビデオパート」（ISO/IEC IS 11172 Part2:Video）で
は、ビデオデータの高能率符号化方式およびビデオデー
タのフォーマットが規定される。パート３の「ＭＰＥＧ
オーディオパート」（ISO/IEC IS 11172 Part3:Audio）
では、オーディオデータの高能率符号化方式およびオー
ディオデータのフォーマットが規定される。

【０００４】ＭＰＥＧビデオパートで取り扱われるビデ
オデータは動画に関するものであり、その動画は１秒間
に数十個（例えば、３０個）のフレーム（静止画、コ
マ）によって構成されている。ビデオデータは、シーケ
ンス（Sequence）、ＧＯＰ（Group Of Pictures ）、ピ
クチャ、スライス（Slice ）、マクロブロック（Macrob
lock）、ブロックの順に６層の階層構造から成る。

【０００５】また、ＭＰＥＧには主にエンコードレート
の違いにより、現在のところ、ＭＰＥＧ−１，ＭＰＥＧ
−２の２つの方式がある。ＭＰＥＧ−１においてフレー
ムはピクチャに対応している。ＭＰＥＧ−２において
は、フレームまたはフィールドをピクチャに対応させる
こともできる。フィールドは、２個で１つのフレームを
構成している。ピクチャにフレームが対応している構造
はフレーム構造と呼ばれ、ピクチャにフィールドが対応
している構造はフィールド構造と呼ばれる。

【０００６】ＭＰＥＧでは、フレーム間予測と呼ばれる
圧縮技術を用いる。フレーム間予測は、フレーム間のデ
ータを時間的な相関に基づいて圧縮する。フレーム間予
測では双方向予測が行われる。双方向予測とは、過去の
再生画像（または、ピクチャ）から現在の再生画像を予
測する順方向予測と、未来の再生画像から現在の再生画
像を予測する逆方向予測とを併用することである。

【０００７】この双方向予測は、Ｉピクチャ（Intra-Pi
cture ），Ｐピクチャ（Predictive-Picture），Ｂピク
チャ（Bidirectionally predictive-Picture）と呼ばれ
る３つのタイプのピクチャを規定している。Ｉピクチャ
は、過去や未来の再生画像とは無関係に、独立して生成
される。Ｐピクチャは順方向予測（過去のＩピクチャま
たはＰピクチャからの予測）により生成される。Ｂピク
チャは双方向予測により生成される。双方向予測におい
てＢピクチャは、以下に示す３つの予測のうちいずれか
１つにより生成される。順方向予測；過去のＩピクチ
ャまたはＰピクチャからの予測、逆方向予測；未来の
ＩピクチャまたはＰピクチャからの予測、双方向予
測；過去および未来のＩピクチャまたはＰピクチャから
の予測。そして、これらＩ，Ｐ，Ｂピクチャがそれぞれ
エンコードされる。つまり、Ｉピクチャは過去や未来の
ピクチャが無くても生成される。これに対し、Ｐピクチ
ャは過去のピクチャが無いと生成されず、Ｂピクチャは
過去または未来のピクチャが無いと生成されない。

【０００８】フレーム間予測では、まず、Ｉピクチャが
周期的に生成される。次に、Ｉピクチャよりも数フレー
ム先のフレームがＰピクチャとして生成される。このＰ
ピクチャは、過去から現在への一方向（順方向）の予測
により生成される。続いて、Ｉピクチャの前、Ｐピクチ
ャの後に位置するフレームがＢピクチャとして生成され
る。このＢピクチャを生成するとき、順方向予測，逆方
向予測，双方向予測の３つの中から最適な予測方法が選
択される。一般的に連続した動画では、現在の画像とそ
の前後の画像とは良く似ており、異なっているのはその
一部分に過ぎない。そこで、前のフレーム（例えば、Ｉ
ピクチャ）と次のフレーム（例えば、Ｐピクチャ）とは
同じであると仮定し、両フレーム間に変化があればその
差分（Ｂピクチャのデータ）のみを抽出して圧縮する。
これにより、フレーム間のデータを時間的な相関に基づ
いて圧縮することができる。

【０００９】このようにＭＰＥＧビデオパートに準拠し
てエンコードされたビデオデータのデータ列（ビットス
トリーム）は、ＭＰＥＧビデオストリームと呼ばれる。
また、ＭＰＥＧオーディオパートに準拠してエンコード
されたオーディオデータのデータ列は、ＭＰＥＧオーデ
ィオストリームと呼ばれる。そして、ビデオストリーム
とオーディオストリームは、ＭＰＥＧシステムパートに
準拠して時分割多重化され、１本のデータ列としてのＭ
ＰＥＧシステムストリームとなる。システムストリーム
はマルチプレックスストリームとも呼ばれる。

【００１０】ところで、ＭＰＥＧ−１は主にビデオＣＤ
（Compact Disc）、ＣＤ−ＲＯＭ（CD-Read Only Memor
y ）、ＤＶＤ（Digital Video Disk）などの記録媒体を
用いた蓄積メディアに対応しており、ＭＰＥＧ−２はＭ
ＰＥＧ−１をも含む幅広い範囲のアプリケーションに対
応している。

【００１１】ＭＰＥＧオーディオには、レイヤ（Layer
）Ｉ，レイヤII，レイヤIII の３つのモードがあり、
高いレイヤほど高音質および高圧縮率が実現できる。オ
ーディオストリームの１フレームは、ＡＡＵ（Audio Ac
cess Unit ）と呼ばれる。ＡＡＵは、一つ一つ単独でデ
コード可能な最小単位で、各レイヤ毎に設定された一定
のサンプル数（レイヤＩは384 サンプル、レイヤIIおよ
びレイヤIII は1152サンプル）のデータを含んでいる。

【００１２】ＡＡＵの構成は、先頭からヘッダ、オプシ
ョンのエラーチェック（ＣＲＣ；Cyclic Redundancy Co
de 16ビット）、オーディオデータと続く。ヘッダから
オーディオデータまでがオーディオ信号を再生するため
に使われるデータである。

【００１３】ヘッダにはサンプリング周波数が規定され
ている。サンプリング周波数とは、サンプリングレート
を指定するフィールドであり、３種類の周波数（32kHz
、44.1kHz 、48kHz ）から選択される。

【００１４】オーディオデータは可変長のデータであ
り、オーディオデータの終わりがＡＡＵの終わりに達し
ない場合、残りの部分（オーディオデータの終わりから
ＡＡＵの終わりまでの隙間部分）は、アンシラリーデー
タ（Ancillary Data）と呼ばれる。このアンシラリーデ
ータには、ＭＰＥＧオーディオ以外の任意のデータを挿
入することが可能である。尚、ＭＰＥＧ−２では、アン
シラリーデータにマルチチャンネルおよびマルチリンガ
ルのデータを挿入する。

【００１５】レイヤＩのオーディオデータは、アロケー
ション（Allocation）、スケールファクタ（Scale Fact
or）、サンプル（Sample）から構成されている。レイヤ
IIおよびレイヤIII のオーディオデータは、アロケーシ
ョン、スケールファクタ選択情報（Scale Factor Slect
Information）、スケールファクタ，サンプルから構成
されている。

【００１６】スケールファクタとは、各サブバンドおよ
び各チャネル毎の波形の再生時の倍率である。サブバン
ドおよびチャネル毎に各々６ビットで表され、＋６〜−
118dBまで約２dB単位で指定することができる。スケー
ルファクタの値は再生される音声の音圧レベルに対応し
ているため、スケールファクタの値がある程度以下にな
ると、再生音は人間には聴取できない音圧レベル（すな
わち、無音）になる。

【００１７】ＭＰＥＧオーディオで利用される人間の聴
覚特性（聴覚心理モデル）には、マスキング効果および
最小可聴限特性がある。マスキング効果とは、ある周波
数で大きな音がすると、その近辺の周波数のあるレベル
以下の音が聴こえなくなるか、聴こえにくくなるという
ものである。また、最小可聴限特性とは、人間の耳が数
百Hzの人間の声の帯域に最も敏感で、超低域や超高域で
はある音圧レベル以下の音が聴こえなくなるという一定
の周波数特性をもっているというものである。そこで、
マスキング効果と最小可聴限特性とを合成して音声信号
と共にダイナミックに変化するマスクレベルを設定し、
そのレベル以下の信号をデータ圧縮する。その結果、レ
イヤＩではエンコードレート；192k,128kbps，圧縮率；
1/4 ，音質はＣＤ−ＤＡ（CD Digital Audio）およびＰ
ＣＭ（Pulse Code Modulation ）と同等、レイヤIIでは
エンコードレート；128k,96kbps ，圧縮率；1/6 〜1/8
，音質はＭＤおよびＤＣＣと同等、レイヤIII ではエ
ンコードレート；128k,96k,64kbps ，圧縮率；1/6 〜1/
12、といった圧縮効果および音質が得られる。

【００１８】ＭＰＥＧオーディオエンコーダにおいて
は、まず、入力された音声信号が帯域分割フィルタを使
って32のサブバンドに分割される。次に、量子化におい
て、前記のようにマスキング効果および最小可聴限特性
を利用し、マスクされて聴こえなくなった音声にビット
割り当てをしないことにより、情報量が削減されてデー
タ圧縮が行われる。

【００１９】図１２に、従来のＭＰＥＧオーディオデコ
ーダ３０１の要部ブロック回路を示す。ＭＰＥＧオーデ
ィオデコーダ３０１は、ビットバッファ３０２およびデ
コードコア回路３０３から構成されている。デコードコ
ア回路３０３は、逆量子化部３０４、帯域合成部３０
５、ＰＣＭ出力部３０６、制御回路３０７から構成され
ており、オーディオストリームを構成する各ＡＡＵ（フ
レーム）をＭＰＥＧオーディオパートに準拠してデコー
ドする。

【００２０】ビットバッファ３０２はＦＩＦＯ（First-
In-First-Out）構成のＲＡＭ（Random Access Memory）
から成るリングバッファによって構成され、外部機器
（ビデオＣＤやＤＶＤなどの記録媒体、パーソナルコン
ピュータなどの情報機器、等）から転送されてきたオー
ディオストリームを順次蓄積する。

【００２１】制御回路３０７は、ビットバッファ３０２
に蓄積されたオーディオストリームを構成する各ＡＡＵ
の先頭に付くヘッダを検出し、その検出結果に基づい
て、ビットバッファ３０２から１つのＡＡＵ分ずつのオ
ーディオストリームを読み出す。また、制御回路３０７
は、ヘッダに規定されているサンプリング周波数を検出
し、そのサンプリング周波数に対応したパルスであるパ
イプライン信号を生成する。

【００２２】各部３０４〜３０６の動作はパイプライン
信号に従って制御される。すなわち、各部３０４〜３０
６の動作速度はパイプライン信号に対応したものにな
る。逆量子化部３０４は、ビットバッファ３０２から読
み出された各ＡＡＵに対して、前記したエンコーダにお
ける量子化の逆量子化を行う。

【００２３】帯域合成部３０５は、逆量子化部３０４の
出力に対してバタフライ演算による積和演算を行い、前
記したエンコーダにおいて32のサブバンドに分割された
データを１つに合成する。

【００２４】ＰＣＭ出力部３０６は、出力インタフェー
スおよびクロスアッテネータから構成され、帯域合成部
３０５の出力からオーディオ信号（ＰＣＭ出力信号）を
生成する。

【００２５】そのオーディオ信号は、Ｄ／Ａコンバータ
（図示略）によってＤ／Ａ変換された後に、オーディオ
アンプ（図示略）で増幅されてスピーカ（図示略）へ送
られる。そして、スピーカから音声が再生される。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】外部機器から転送され
てくるオーディオストリームのビットレートが規定値よ
りも大きい場合、ビットバッファ３０２がオーバーフロ
ーする恐れがある。

【００２７】ビットバッファ３０２はリングバッファに
よって構成されているため、オーバーフローすると、ビ
ットバッファ３０２に既に蓄積されていたオーディオス
トリームに対して、新たに入力されたオーディオストリ
ームが上書きされることになる。すると、ビットバッフ
ァ３０２に既に蓄積されていたオーディオストリームが
破壊されて失われてしまう。その結果、失われたオーデ
ィオストリームについては音声を再生することができな
くなり、再生音に音切れが起こってユーザが聴き苦しく
感じる。

【００２８】尚、オーディオストリームのビットレート
が規定値よりも大きい場合とは、以下に示すような場合
である。

【００２９】(1) 音声を通常（標準）の再生速度より高
速で再生する場合。このような高速再生は、例えば、外
部機器として記録媒体を用いた場合に、ユーザが短時間
に音声を聴くために早送り再生を行う際や、聴きたい音
声を探索するために早送り再生または早送り逆転再生を
行う際に使われる。

【００３０】(2) 外部機器として情報機器を用いた場
合。ビデオＣＤやＤＶＤなどの記録媒体では、ＭＰＥＧ
オーディオパートに準拠してオーディオストリームのビ
ットレートが設定されている。しかし、マイクロコンピ
ュータなどの情報機器では、オーディオストリームのエ
ンコードが必ずしも規格通りに行われているとは限ら
ず、オーディオストリームのビットレートが規格から外
れている場合もある。

【００３１】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、ビットバッファのオー
バーフローを回避することが可能なＭＰＥＧオーディオ
デコーダを提供することにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】請求項１のＭＰＥＧオー
ディオデコーダは、オーディオストリームを蓄積するビ
ットバッファと、ビットバッファから読み出されたオー
ディオストリームを構成する各フレームをＭＰＥＧオー
ディオパートに準拠してデコードするデコードコア回路
と、オーディオストリームを構成する各フレームを解析
する解析回路と、解析回路の解析結果に基づいて、各フ
レームからデコードコア回路において必要なデータだけ
を抽出し、その抽出したデータをビットバッファへ転送
して、残りのデータをスキップするスキップ手段とを備
えたことをその要旨とする。

【００３３】請求項２のＭＰＥＧオーディオデコーダ
は、請求項１に記載の発明において、前記デコードコア
回路において必要なデータとはヘッダとエラーチェック
とオーディオデータであり、不必要なデータとはアンシ
ラリーデータとエラーデータであることをその要旨とす
る。

【００３４】請求項３のＭＰＥＧオーディオデコーダ
は、オーディオストリームを蓄積するビットバッファ
と、ビットバッファから読み出されたオーディオストリ
ームを構成する各フレームをＭＰＥＧオーディオパート
に準拠してデコードするデコードコア回路と、ビットバ
ッファの占有量を検出し、その占有量と予め定められた
閾値とを比較する占有量判定回路と、占有量判定回路の
判定結果に基づいて、オーディオストリームから所定の
フレームをフレーム単位でスキップし、残りのフレーム
をビットバッファへ転送するフレームスキップ手段とを
備えたことをその要旨とする。

【００３５】請求項４のＭＰＥＧオーディオデコーダ
は、オーディオストリームを蓄積するビットバッファ
と、ビットバッファから読み出されたオーディオストリ
ームを構成する各フレームをＭＰＥＧオーディオパート
に準拠してデコードするデコードコア回路と、ビットバ
ッファの占有量を検出し、その占有量と予め定められた
閾値とを比較する占有量判定回路と、占有量判定回路の
判定結果に基づいて、オーディオストリーム中の一部の
データをフレーム単位でビットバッファに格納し、デコ
ードコア回路に転送する制御手段とを備えたことをその
要旨とする。

【００３６】請求項５のＭＰＥＧオーディオデコーダ
は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明におい
て、前記デコードコア回路の出力をＤ／Ａ変換するＤ／
Ａコンバータと、Ｄ／Ａコンバータの出力を増幅するオ
ーディオアンプとを備えたことをその要旨とする。

【００３７】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
具体化した第１実施形態を図１に従って説明する。

【００３８】図１に、本実施形態のＭＰＥＧオーディオ
デコーダ１の要部ブロック回路を示す。ＭＰＥＧオーデ
ィオデコーダ１は、ビットバッファ２、デコードコア回
路３、解析回路９、スキップ回路８から構成されてい
る。尚、各回路２，３，８，９は１チップのＬＳＩに搭
載されている。

【００３９】デコードコア回路３は、逆量子化部４、帯
域合成部５、ＰＣＭ出力部６、制御回路７から構成され
ており、ＭＰＥＧオーディオストリームを構成する各Ａ
ＡＵ（フレーム）をＭＰＥＧオーディオパートに準拠し
てデコードする。

【００４０】後記するように、外部機器（ビデオＣＤや
ＤＶＤなどの記録媒体、パーソナルコンピュータなどの
情報機器、等）から転送されてきたオーディオストリー
ムは、スキップ回路８を介してビットバッファ２へ送ら
れる。

【００４１】スキップ回路８は２つのノード８ａ，８ｂ
を備え、解析回路９の制御に従って各ノード８ａ，８ｂ
側への接続が切り換えられる。そして、ノード８ａ側に
接続されると、外部機器から転送されてきたオーディオ
ストリームはそのままビットバッファ２へ転送される。
また、ノード８ｂ側に接続されると、外部機器から転送
されてきたオーディオストリームはスキップされる。そ
の結果、ビットバッファ２へ転送されるオーディオスト
リームは、スキップ回路８によってスキップされた分だ
け間引かれる。

【００４２】解析回路９は、外部機器から転送されてき
たオーディオストリームを構成する各ＡＡＵを解析し、
その解析結果に基づいてスキップ回路８を制御する。す
なわち、解析回路９は、各ＡＡＵのうち、デコードコア
回路３において必要なデータ（ヘッダ、エラーチェッ
ク、オーディオデータ）だけがビットバッファ２へ転送
されるように、スキップ回路８の各ノード８ａ，８ｂの
切り換えを制御する。つまり、解析回路９は、外部機器
から転送されてきたオーディオストリームのデータが必
要なときにはスキップ回路８をノード８ａ側に接続さ
せ、そのデータをそのままビットバッファ２へ転送させ
る。また、デコードコア回路３において必要でないデー
タ（例えば、アンシラリーデータやエラーデータなど）
のときにはスキップ回路８をノード８ｂ側に接続させ、
そのデータをスキップさせる。

【００４３】ビットバッファ２はＦＩＦＯ構成のＲＡＭ
から成るリングバッファによって構成され、オーディオ
ストリームを順次蓄積する。制御回路７は、ビットバッ
ファ２に蓄積されたオーディオストリームを構成する各
ＡＡＵの先頭に付くヘッダを検出し、その検出結果に基
づいて、ビットバッファ２から１つのＡＡＵ分ずつのオ
ーディオストリームを読み出す。また、制御回路７は、
ヘッダに規定されているサンプリング周波数を検出し、
そのサンプリング周波数に対応したパルスであるパイプ
ライン信号を生成する。

【００４４】各部４〜６の動作はパイプライン信号に従
って制御される。すなわち、各部４〜６の動作速度はパ
イプライン信号に対応したものになる。逆量子化部４
は、ビットバッファ２から読み出された各ＡＡＵに対し
て、前記したエンコーダにおける量子化の逆量子化を行
う。

【００４５】帯域合成部５は、逆量子化部４の出力に対
してバタフライ演算による積和演算を行い、前記したエ
ンコーダにおいて32のサブバンドに分割されたデータを
１つに合成する。

【００４６】ＰＣＭ出力部６は、出力インタフェースお
よびクロスアッテネータから構成され、帯域合成部５の
出力からオーディオ信号（ＰＣＭ出力信号）を生成す
る。後記するように、そのオーディオ信号は、Ｄ／Ａコ
ンバータによってＤ／Ａ変換された後に、オーディオア
ンプで増幅されてスピーカへ送られる。そして、スピー
カから音声が再生される。

【００４７】このように本実施形態によれば、上記の構
成によって以下に示す作用および効果を得ることができ
る。

【００４８】解析回路９とスキップ回路８とを設ける
ことで、デコードコア回路３において必要なデータ（ヘ
ッダ、エラーチェック、オーディオデータ）だけをビッ
トバッファ２へ転送する。その結果、ビットバッファ２
は必要なデータだけを蓄積することができる。

【００４９】従来のＭＰＥＧオーディオデコーダ３０１
では、外部機器から転送されてきたオーディオストリー
ムを全てビットバッファ３０２へ転送するため、ビット
バッファ３０２は不必要なデータも蓄積していた。その
ため、特に、外部機器から転送されてくるオーディオス
トリームのビットレートが規定値よりも大きい場合、ビ
ットバッファ３０２がオーバーフローする恐れがあっ
た。

【００５０】しかし、本実施形態では、ビットバッファ
２は必要なデータだけを蓄積するため、ビットバッファ
２に蓄積されるデータ量（ビットバッファ２の占有量）
は、不必要なデータが省かれた分だけ少なくなる。従っ
て、外部機器から転送されてくるオーディオストリーム
のビットレートが規定値よりも大きい場合でも、ビット
バッファ２のオーバーフローを回避することができる。

【００５１】上記を逆に言えば、ビットバッファ２
がオーバーフローする恐れが全く無い場合、ビットバッ
ファ２の占有量が少なくなる分だけ、ビットバッファ２
の容量を少なくすることができる。

【００５２】ビットバッファ２には必要なデータだけ
が蓄積されているため、制御回路７がビットバッファ２
からＡＡＵを読み出す際に、制御回路７からビットバッ
ファ２へのアクセス回数を減らすことができる。

【００５３】（第２実施形態）以下、本発明を具体化し
た第２実施形態を図２〜図４に従って説明する。尚、本
実施形態において、第１実施形態と同じ構成部材につい
ては符号を等しくしてその詳細な説明を省略する。

【００５４】図２に、本実施形態のＭＰＥＧオーディオ
デコーダ１１の要部ブロック回路を示す。ＭＰＥＧオー
ディオデコーダ１１は、ビットバッファ２、デコードコ
ア回路３、スキップ回路８、占有量判定回路１２、解析
回路１３から構成されている。尚、各回路２，３，８，
１２，１３は１チップのＬＳＩに搭載されている。

【００５５】スキップ回路８は２つのノード８ａ，８ｂ
を備え、占有量判定回路１２および解析回路１３の制御
に従って各ノード８ａ，８ｂ側への接続が切り換えられ
る。占有量判定回路１２は、ビットバッファ２の占有量
Ｂを検出し、オーバーフローする恐れがあるかどうかを
判定する。

【００５６】解析回路１３は、外部機器から転送されて
きたオーディオストリームを構成する各ＡＡＵを解析
し、ビットバッファ２へ転送されるＡＡＵが途切れない
ようにスキップ回路８の各ノード８ａ，８ｂを切り換え
る。その結果、ビットバッファ２へ転送されるオーディ
オストリームは、スキップ回路８によってスキップされ
た分だけＡＡＵ単位で間引かれる。

【００５７】次に、本実施形態の動作を図３に従って説
明する。占有量判定回路１２は、占有量Ｂが予め設定さ
れた閾値TH１よりも小さい場合、ビットバッファ２がオ
ーバーフローする恐れがないと判定する。この場合、解
析回路１３は、ビットバッファ２へ転送されるＡＡＵが
途切れないようにスキップ回路８をノード８ａ側に接続
させ、外部機器から転送されてきたオーディオストリー
ムをそのままビットバッファ２へ転送させる。すると、
ビットバッファ２の占有量Ｂは、外部機器から転送され
てきたオーディオストリームのビットレートに対応して
上昇する（図示の期間α）。

【００５８】次に、占有量判定回路１２は、占有量Ｂが
予め設定された閾値TH１よりも大きくなった場合、ビッ
トバッファ２がオーバーフローする恐れがあると判定す
る。この場合、解析回路１３は、ビットバッファ２へ転
送されるＡＡＵが途切れないようにスキップ回路８をノ
ード８ｂ側に接続させ、外部機器から転送されてきたオ
ーディオストリームをＡＡＵ単位でスキップさせる。す
ると、占有量Ｂは、ビットバッファ２からＡＡＵが読み
出されるに従って減少してゆく（図示の期間β）。

【００５９】そして、占有量判定回路１２は、占有量Ｂ
が予め設定された閾値TH２よりも小さくなった場合、ビ
ットバッファ２がオーバーフローする恐れがなくなった
と判定する。この場合、解析回路１３は、ビットバッフ
ァ２へ転送されるＡＡＵが途切れないようにスキップ回
路８をノード８ａ側に接続させ、外部機器から転送され
てきたオーディオストリームをそのままビットバッファ
２へ転送させる（図示の期間α）。

【００６０】このように、上記期間βにおいてはビット
バッファ２にＡＡＵが入力されない。そのため、上記期
間βに対応するＡＡＵについてはオーディオ信号を生成
することができず、オーディオ信号が連続して生成され
る時間（すなわち、音声が連続して再生される時間）
は、上記期間αに対応したものになる。音声が連続して
再生される時間が短くなり過ぎると、再生音に音切れが
起こってユーザが聴き苦しく感じる。従って、各閾値TH
１，TH２は、実際の試聴によって最適な値に設定する必
要がある。

【００６１】このように本実施形態によれば、上記の構
成によって以下に示す作用および効果を得ることができ
る。

【００６２】占有量判定回路１２とスキップ回路８と
を設けることで、ビットバッファ２の占有量Ｂを最適に
制御することができる。従って、外部機器から転送され
てくるオーディオストリームのビットレートが規定値よ
りも大きい場合でも、ビットバッファ２のオーバーフロ
ーを確実に回避することができる。

【００６３】スキップ回路８からスキップされるオー
ディオストリームはＡＡＵ単位となるため、ビットバッ
ファ２に蓄積されるオーディオストリームもＡＡＵ単位
となり、デコードコア回路３はＡＡＵ毎にオーディオ信
号を生成することができる。

【００６４】本実施形態における高速再生時の効果に
ついてシミュレーションしたところ、８倍速再生以上の
高速再生においてもビットバッファ２のオーバーフロー
を回避することができ、再生音に音切れが生じないこと
が確認できた。

【００６５】図４に示すように、各閾値TH１，TH２を
同じ値に設定してもよい。この場合、期間αが短くなる
ため、音声が連続して再生される時間が短くなり、音切
れが生じやすくなる。その反面で、占有量判定回路１２
の処理が簡単になるため、占有量判定回路１２の回路規
模を小さくすることができる。

【００６６】（第３実施形態）以下、本発明を具体化し
た第３実施形態を図５に従って説明する。尚、本実施形
態において、第１および第２実施形態と同じ構成部材に
ついては符号を等しくしてその詳細な説明を省略する。

【００６７】図５に、本実施形態のＭＰＥＧオーディオ
デコーダ２１の要部ブロック回路を示す。ＭＰＥＧオー
ディオデコーダ２１は、ビットバッファ２、デコードコ
ア回路３、占有量判定回路１２から構成されている。
尚、各回路２，３，１２は１チップのＬＳＩに搭載され
ている。

【００６８】デコードコア回路３は、逆量子化部４、帯
域合成部５、ＰＣＭ出力部６、制御回路２２から構成さ
れている。外部機器から転送されてきたオーディオスト
リームは、直接ビットバッファ２へ転送される。占有量
判定回路１２は、ビットバッファ２の占有量Ｂを検出
し、オーバーフローする恐れがあるかどうかを判定す
る。

【００６９】制御回路２２は、ビットバッファ２に蓄積
されたオーディオストリームを構成する各ＡＡＵの先頭
に付くヘッダを検出し、その検出結果に基づいて、ビッ
トバッファ２から１つのＡＡＵ分ずつのオーディオスト
リームを読み出す。また、制御回路２２は、占有量判定
回路１２の判定結果に基づいてパルスであるパイプライ
ン信号を生成する。すなわち、制御回路２２は、ビット
バッファ２の占有量Ｂが大きくなるほどパイプライン信
号の発生周期を短くする。

【００７０】各部４〜６の動作はパイプライン信号に従
って制御される。すなわち、各部４〜６の動作速度はパ
イプライン信号の発生周期に対応したものになる。従っ
て、ビットバッファ２の占有量Ｂが大きくなるほどパイ
プライン信号の発生周期が短くなり、各部４〜６の動作
速度が速くなる。

【００７１】ビットバッファ２からオーディオストリー
ムが読み出される速度は、デコードコア回路３の処理速
度（すなわち、各部４〜６の動作速度）に依存する。そ
のため、各部４〜６の動作速度を速くすれば、ビットバ
ッファ２からオーディオストリームが読み出される速度
も速くなる。つまり、外部機器から転送されてくるオー
ディオストリームのビットレートが規定値よりも大きい
場合でも、そのビットレート以上の速度でビットバッフ
ァ２からオーディオストリームを読み出せば、オーバー
フローを回避することができる。

【００７２】このように本実施形態によれば、外部機器
から転送されてくるオーディオストリームのビットレー
トが規定値よりも大きい場合でも、ビットバッファ２の
オーバーフローを回避することができる。

【００７３】尚、本実施形態では、デコードコア回路３
の処理速度が速くなる分だけ、オーディオ信号のビット
レートが大きくなる。その結果、再生される音声の音程
（ピッチ）が上がるのに加えて、発声速度（話速）が速
くなる。従って、デコードコア回路３の処理速度を速く
し過ぎると、再生音に音切れは起こらないものの、やは
りユーザは聴き苦しく感じる。従って、パイプライン信
号の発生周期は短くし過ぎないことが重要であり、その
発生周期は実際の試聴によって最適な値に設定する必要
がある。

【００７４】（第４実施形態）以下、本発明を具体化し
た第４実施形態を図６に従って説明する。尚、本実施形
態において、第１〜３実施形態と同じ構成部材について
は符号を等しくしてその詳細な説明を省略する。

【００７５】図６に、本実施形態のＭＰＥＧオーディオ
デコーダ３１の要部ブロック回路を示す。ＭＰＥＧオー
ディオデコーダ３１は、ビットバッファ２、デコードコ
ア回路３、占有量判定回路１２から構成されている。
尚、各回路２，３，１２は１チップのＬＳＩに搭載され
ている。

【００７６】デコードコア回路３は、逆量子化部３２、
帯域合成部５、ＰＣＭ出力部６、制御回路７から構成さ
れている。外部機器から転送されてきたオーディオスト
リームは、直接ビットバッファ２へ転送される。

【００７７】占有量判定回路１２は、ビットバッファ２
の占有量Ｂを検出し、オーバーフローする恐れがあるか
どうかを判定する。帯域合成部５は、逆量子化部３２の
出力に対してバタフライ演算による積和演算を行い、前
記したエンコーダにおいて32のサブバンドに分割された
データを１つに合成する。

【００７８】逆量子化部３２は、ビットバッファ２から
読み出された各ＡＡＵに対して、前記したエンコーダに
おける量子化の逆量子化を行う。また、逆量子化部３２
は、占有量判定回路１２の判定結果と、ＡＡＵに含まれ
るオーディオデータに含まれるスケールファクタとに基
づいて、そのＡＵＵに逆量子化処理を施すか又はスキッ
プするかを決定する。

【００７９】すなわち、スケールファクタの値は再生さ
れる音声の音圧レベルに対応しているため、スケールフ
ァクタの値が所定値以下になると、そのＡＵＵの再生音
は人間には聴取できない音圧レベル（すなわち、無音）
になる。つまり、無音のＡＵＵをスキップしても、再生
される音声区間（音声が存在している区間）は変化しな
い。従って、逆量子化部３２から無音のＡＵＵをスキッ
プすることで、帯域合成部５およびＰＣＭ出力部６はそ
のＡＵＵを処理する必要がなくなり、その分だけ、ビッ
トバッファ２からオーディオストリームが読み出される
速度を速くすることができる。つまり、外部機器から転
送されてくるオーディオストリームのビットレートが規
定値よりも大きい場合でも、そのビットレート以上の速
度でビットバッファ２からオーディオストリームを読み
出せば、オーバーフローを回避することができる。

【００８０】但し、無音のＡＵＵをスキップすると、再
生される音声から無音区間（音声が存在していない時
間）がなくなるため、ユーザは不自然に感じる。そこ
で、占有量判定回路１２の判定結果に基づき、ビットバ
ッファ２がオーバーフローする恐れがある場合にだけ、
無音のＡＵＵをスキップする。このようにすれば、再生
される音声をできるだけ自然な状態に保った上で、ビッ
トバッファ２のオーバーフローを回避することができ
る。

【００８１】図８に、ＭＰＥＧシステムデコーダのブロ
ック回路を示す。

【００８２】ＭＰＥＧシステムデコーダ１０１は、オー
ディオビデオパーサ（ＡＶパーサ）１０２、ＭＰＥＧビ
デオデコーダ２０１、上記した各ＭＰＥＧオーディオデ
コーダ１，１１，２１，３１，４１のうちのいずれか１
つのＭＰＥＧオーディオデコーダを備えている。

【００８３】ＡＶパーサ１０２は、デマルチプレクサ
（ＤＭＵＸ；DeMUltipleXer ）１０３を備えており、外
部機器１０４から転送されてきたＭＰＥＧシステムスト
リームを入力する。ＤＭＵＸ１０３は、システムストリ
ームをＭＰＥＧビデオストリームとＭＰＥＧオーディオ
ストリームに分離する。ビデオストリームはビデオデコ
ーダ２０１へ出力され、オーディオストリームはオーデ
ィオデコーダ１，１１，２１，３１，４１へ出力され
る。

【００８４】ビデオデコーダ２０１は、ＭＰＥＧビデオ
パートに準拠してビデオストリームをデコードし、ビデ
オ信号を生成する。そのビデオ信号はディスプレイ１０
５へ出力され、ディスプレイ１０５で動画が再生され
る。

【００８５】オーディオデコーダ１，１１，２１，３
１，４１は、上記したようにオーディオ信号を生成し、
そのオーディオ信号はＤ／Ａコンバータ１０６によって
Ｄ／Ａ変換された後、オーディオアンプ１０７で増幅さ
れてスピーカ１０８へ送られる。そして、スピーカ１０
８から音声が再生される。

【００８６】外部機器１０４から転送されてきたシステ
ムストリームのビットレートは、読み出し速度に対応し
たものになる。そして、ビデオストリームおよびオーデ
ィオストリームのビットレートは、システムストリーム
のそれと同一になる。

【００８７】従って、ビデオデコーダ１２は、システム
ストリームのビットレートに対応したビデオ出力を生成
する。すなわち、システムストリームのビットレート
が、通常の再生時（標準再生時）よりも大きければディ
スプレイ１０５では動画が高速再生され、通常の再生時
よりも小さければディスプレイ１０５では動画が低速再
生される。

【００８８】図９に、高速再生機能を備えたＭＰＥＧビ
デオデコーダ２０１の要部ブロック回路を示す。ＭＰＥ
Ｇビデオデコーダ２０１は、ビットバッファ２０２、ピ
クチャヘッダ検出回路２０３、ＭＰＥＧビデオデコード
コア回路（以下、デコードコア回路と略す）２０４、可
変閾値オーバーフロー判定回路（以下、判定回路と略
す）２０５、ピクチャスキップ回路２０６、制御コア回
路２０７から構成されている。尚、各回路２０３〜２０
７は１チップのＬＳＩに搭載されている。

【００８９】制御コア回路２０７は各回路２０２〜２０
６を制御する。

【００９０】外部機器から転送されてきたＭＰＥＧビデ
オストリームはビットバッファ２０２へ転送される。

【００９１】ビットバッファ２０２はＦＩＦＯ構成のＲ
ＡＭから成るリングバッファによって構成され、転送さ
れてくるビデオストリームをそのまま順次蓄積する。ピ
クチャヘッダ検出回路２０３は、ビットバッファ２０２
に蓄積されたビデオストリームの各ピクチャの先頭に付
くピクチャヘッダを検出し、その各ピクチャヘッダに規
定されているピクチャのタイプ（Ｉ，Ｐ，Ｂ）を検出す
る。

【００９２】制御コア回路２０７は、ピクチャヘッダ検
出回路２０３の検出結果と後記する判定回路２０５の判
定結果とに基づいて、ビットバッファ２０２から１フレ
ーム期間毎に適宜なピクチャ分のビデオストリームを読
み出す。尚、ビットバッファ２０２から読み出されたビ
デオストリームは、読み出された後もビットバッファ２
０２にそのまま残される。

【００９３】ビットバッファ２０２から読み出された各
ピクチャは、ピクチャスキップ回路２０６を介してデコ
ードコア回路２０４へ転送される。デコードコア回路２
０４は、各ピクチャをＭＰＥＧビデオパートに準拠して
デコードし、各ピクチャ毎のビデオ信号を生成する。そ
のビデオ信号は、ビデオデコーダ２０１の外部に設けら
れたディスプレイ１０５へ出力される。

【００９４】ピクチャスキップ回路２０６は、制御コア
回路２０７の制御に従って各ノード２０６ａ，２０６ｂ
側への接続が切り換えられる。そして、ピクチャスキッ
プ回路２０６がノード２０６ａ側に接続されると、ビッ
トバッファ２０２から読み出されたピクチャはそのまま
デコードコア回路２０４へ転送される。また、ノード２
０６ｂ側に接続されると、ビットバッファ２０２から読
み出されたピクチャはデコードコア回路２０４へ転送さ
れずにスキップされる。その結果、デコードコア回路２
０４へ転送されるピクチャは、ピクチャスキップ回路２
０６によってスキップされた分だけピクチャ単位で間引
かれる。

【００９５】判定回路２０５は、外部から指定された再
生速度に基づいてビットバッファ２０２の占有量Ｂm の
閾値Ｂthn を設定し、ビットバッファ２０２の占有量Ｂ
m と閾値Ｂthn とを比較する。尚、外部からの再生速度
の指定は、通常の再生速度に対する倍率ｎによって行わ
れる。例えば、２倍速再生時には倍率ｎ＝２となり、閾
値Ｂthn ＝Ｂth2 となる。また、通常の再生時には倍率
ｎ＝１となり、閾値Ｂthn ＝Ｂth1 となる。

【００９６】そして、判定回路２０５は、ビットバッフ
ァ２０２の占有量Ｂm が閾値Ｂthnを越えない場合に
は、ビットバッファ２０２がオーバーフローする恐れが
なく正常であると判定する。この場合、制御コア回路２
０７は、ビットバッファ２０２から１ピクチャ分のビデ
オストリームを読み出す。そして、制御コア回路２０７
は、ピクチャスキップ回路２０６をノード２０６ａ側に
接続し、そのビットバッファ２０２から読み出されたピ
クチャをデコードコア回路２０４へ転送させる。

【００９７】また、判定回路２０５は、ビットバッファ
２０２の占有量Ｂm が閾値Ｂthn を越えた場合には、ビ
ットバッファ２０２がオーバーフローする恐れがあると
判定する。この場合、制御コア回路２０７は、ビットバ
ッファ２０２の占有量Ｂm が閾値Ｂthn を下回るまで、
ビットバッファ２０２から適宜なピクチャ分のビデオス
トリームを読み出す。そして、制御コア回路２０７は、
ピクチャスキップ回路２０６をノード２０６ｂ側に接続
し、そのビットバッファ２０２から読み出された適宜な
ピクチャ分のビデオストリームを全てスキップさせる。

【００９８】図１０に、ビットバッファ２０２の占有量
Ｂm の変化を示す。ビットバッファ２０２の占有量Ｂm
はビットレートＲB をグラフの傾きとして上昇する。ビ
ットレートＲB は、シーケンスの先頭に付くシーケンス
ヘッダのＢＲ（Bit Rate）に従って式（１）に示すよう
に規定される。また、外部機器から転送されてくるビデ
オストリームのピクチャレートＲP はシーケンスヘッダ
のＰＲ（Picture Rate）によって規定される。そして、
ビットバッファ２０２の容量Ｂは、シーケンスヘッダの
ＶＢＶ（Vbv[Video Bufferring Verifier] Buffer Siz
e）に従って式（２）に示すように規定される。そし
て、１フレーム期間毎に、デコードコア回路２０４がそ
のときデコードしようとする１ピクチャ分のビデオスト
リームが、ビットバッファ２０２から一気に読み出され
る。ここで、１フレーム期間にビットバッファ２０２に
入力されるビデオストリームのデータ量Ｘは、ビットレ
ートＲB およびピクチャレートＲP に従って式（３）に
示すように規定される。従って、ビットバッファ２０２
から１ピクチャ分のビデオストリームが一気に読み出さ
れた直後のビットバッファ２０２の占有量Ｂm （＝Ｂ0
〜Ｂ6）は、データ量Ｘとビットバッファ２０２の容量
Ｂとに基づいて、式（４）に示す条件を満たすように規
定される。

【００９９】 ＲB ＝４００×ＢＲ ………（１） Ｂ＝１６×１０２４×ＶＢＶ ………（２） Ｘ＝ＲB ／ＲP ………（３） ０＜Ｂm ＜Ｂ−Ｘ＝Ｂ−（ＲB ／ＲP ） ………（４） 式（４）に示す条件を満たすようにビットバッファ２０
２の占有量Ｂm が規定されていれば、ビットバッファ２
０２がオーバーフローしたりアンダーフローしたりする
ことはない。逆に言えば、ビットバッファ２０２の占有
量Ｂm が閾値（Ｂ−Ｘ）を越えると、次の１フレーム期
間にビットバッファ２０２に入力されるビデオストリー
ムによってビットバッファ２０２がオーバーフローする
可能性が極めて高くなる。

【０１００】ビデオデコーダ２０１では、通常の再生時
において、式（４）が満たされるように、ビットレート
ＲB 、ピクチャレートＲP 、容量Ｂの各値が規定されて
いる。つまり、式（２）に示すようにビットバッファ２
０２の容量Ｂを設定しておけば、ピクチャスキップ回路
２０６の接続をノード２０６ａ側に固定しておいたとし
ても、理想的な状態ではビットバッファ２０２がオーバ
ーフローしたりアンダーフローしたりすることはない。

【０１０１】従って、通常の再生時において、ビットバ
ッファ２０２から１ピクチャ分のデータが一気に読み出
された直後の占有量Ｂm （＝Ｂ0 〜Ｂ4 ）は、閾値Ｂth
1 に基づいて、式（５）に示す条件を満たすように規定
される。尚、閾値Ｂth1 は、式（４）に基づいて、式
（６）に示すように設定される。

【０１０２】 ０＜Ｂm ＜Ｂth1 ＜Ｂ ………（５） Ｂth1 ＝Ｂ−Ｘ＝Ｂ−（ＲB ／ＲP ） ………（６） ところで、実際の状態では、式（２）に示すようにビッ
トバッファ２０２の容量Ｂを設定しておいても、ピクチ
ャスキップ回路２０６の接続をノード２０６ａ側に固定
しておくと、ビットバッファ２０２がオーバーフローす
る恐れがある。

【０１０３】しかし、ビデオデコーダ２０１では、通常
の再生時において、ビットバッファ２０２の占有量Ｂm
が閾値Ｂth1 を越えた場合、ビットバッファ２０２がオ
ーバーフローする恐れがあると判定される。すると、ビ
ットバッファ２０２の占有量Ｂm が閾値Ｂth1 を下回る
まで、ビットバッファ２０２から適宜なピクチャ分のビ
デオストリームが読み出される。そして、ピクチャスキ
ップ回路２０６はノード２０６ｂ側に接続され、そのビ
ットバッファ２０２から読み出された適宜なピクチャ分
のビデオストリームは全てスキップされる。従って、ビ
デオデコーダ２０１によれば、通常の再生時において、
ビットバッファ２０２がオーバーフローすることはな
い。

【０１０４】高速再生時におけるビットバッファ２０２
の占有量Ｂm はビットレートｎ×ＲB をグラフの傾きと
して上昇する。例えば、２倍速再生時におけるビットバ
ッファ２０２の占有量Ｂm はビットレート２×ＲB をグ
ラフの傾きとして上昇する。

【０１０５】従って、高速再生時において、ビットバッ
ファ２０２から１ピクチャ分のデータが一気に読み出さ
れた直後の占有量Ｂm （＝Ｂ0 〜Ｂ4 ）は、閾値Ｂthn
に基づいて、式（７）に示す条件を満たすように規定さ
れる。尚、閾値Ｂthn は式（８）に示すように設定され
る。

【０１０６】 ０＜Ｂm ＜Ｂthn ………（７） Ｂthn ＝Ｂ−ｎ×Ｘ＝Ｂ−（ｎ×ＲB ／ＲP ） ………（８） 高速再生時においては、ビットバッファ２０２の占有量
Ｂm が閾値Ｂthn を越えた場合、ビットバッファ２０２
がオーバーフローする恐れがあると判定される。例え
ば、２倍速再生時には占有量Ｂm が閾値Ｂth2 （＝Ｂ−
（２×ＲB ／ＲP））を越えた場合、３倍速再生時には
占有量Ｂm が閾値Ｂth3 （＝Ｂ−（３×ＲB ／ＲP ））
を越えた場合に、ビットバッファ２０２がオーバーフロ
ーする恐れがあると判定される。すると、ビットバッフ
ァ２０２の占有量Ｂm が閾値Ｂthnを下回るまでビット
バッファ２０２から適宜なピクチャ分のビデオストリー
ムが読み出され、そのビデオストリームは全てスキップ
される。従って、ビデオデコーダ２０１によれば、高速
再生時において、ビットバッファ２０２がオーバーフロ
ーすることはない。

【０１０７】デコードコア回路２０４において任意のピ
クチャをデコードしている途中でビットバッファ２０２
がオーバーフローすると、デコード処理中のピクチャの
ビットバッファ２０２に残っている部分に対して、新た
に入力されたビデオストリームが上書きされる。その結
果、デコード処理中のピクチャのビットバッファ２０２
に残っている部分が破壊されて失われる。すると、デコ
ードコア回路２０４では、そのピクチャのデコードを完
了することが不可能になり、そのピクチャのビデオ信号
を生成することができなくなる。従って、デコードコア
回路２０４において任意のピクチャをデコードしている
途中でビットバッファ２０２がオーバーフローすること
は絶対に避けなければならない。

【０１０８】そのため、ビットバッファ２０２がオーバ
ーフローする恐れがあるかどうかの判定は、デコードコ
ア回路２０４において任意のピクチャのデコードを開始
する前に行う必要がある。より正確には、ピクチャヘッ
ダ検出回路２０３がピクチャヘッダを検出した時点で、
ビットバッファ２０２がオーバーフローする恐れがある
かどうかを判定し、そのピクチャをピクチャスキップ回
路２０６を介してスキップするかどうかを決定する必要
がある。

【０１０９】ところで、１つのピクチャのデータ量は０
〜４０バイトであるが、そのデータ量はデコードコア回
路２０４においてデコードが終了した時点でないとわか
らない。また、１つのピクチャのデコード処理時間は、
そのピクチャのデータ量やデコードコア回路２０４の動
作速度によって異なるが、通常、１フレーム期間の１／
３〜３／４程度である。

【０１１０】ビットバッファ２０２から読み出されたピ
クチャのデータ量が０バイトの場合、そのピクチャの読
み出し前後でビットバッファ２０２の占有量Ｂm は変化
しないため、そのピクチャをスキップしたとしてもオー
バーフローを回避することはできない。逆に言えば、ビ
ットバッファ２０２から読み出されたピクチャのデータ
量が０バイトの場合でも、ビットバッファ２０２に十分
な空き容量があればオーバーフローすることはない。

【０１１１】そこで、１フレーム期間にビットバッファ
２０２に入力されるビデオストリームのデータ量分の空
き容量を、ビットバッファ２０２に確保しておく。そう
すれば、ビットバッファ２０２から読み出されたピクチ
ャのデータ量が０バイトの場合でもオーバーフローする
ことはない。

【０１１２】１フレーム期間にビットバッファ２０２に
入力されるビデオストリームのデータ量は、（ｎ×Ｘ＝
ｎ×ＲB ／ＲP ）になる。ビットバッファ２０２の空き
容量がこのデータ量以上であればオーバーフローするこ
とはない。従って、式（８）に示すように閾値Ｂthn を
設定しておけば、ビットバッファ２０２のオーバーフロ
ーを確実に回避することができる。

【０１１３】すなわち、判定回路２０５は、ピクチャヘ
ッダ検出回路２０３がピクチャヘッダを検出した時点で
ビットバッファ２０２の空き容量をチェックし、十分な
空き容量（ｎ×Ｘ＝ｎ×ＲB ／ＲP ）が確保されている
かどうかを判定する。十分な空き容量が確保されていな
ければ、そのピクチャヘッダに基づいて制御コア回路２
０７がビットバッファ２０２から読み出したピクチャ
を、ピクチャスキップ回路２０６を介してスキップす
る。続いて、判定回路２０５は、ピクチャヘッダ検出回
路２０３が次のピクチャヘッダを検出した時点で、再び
ビットバッファ２０２の空き容量をチェックする。これ
らの処理に要する時間は、デコードコア回路２０４のデ
コード処理時間に比べてはるかに短いため、ビットバッ
ファ２０２に十分な空き容量が確保できてからデコード
コア回路２０４のデコード処理を開始しても十分に間に
合う。

【０１１４】ところで、ピクチャヘッダ検出回路２０３
がピクチャヘッダを検出した時点や、デコードコア回路
２０４がデコードを開始した後に、ビットバッファ２０
２がアンダーフローすることがある。この場合は、ビデ
オストリームがビットバッファ２０２に入力され次第、
ビットバッファ２０２から１ピクチャ分のビデオストリ
ームを逐次読み出せばよいため、特に問題とはならな
い。

【０１１５】以上詳述したように、ビデオデコーダ２０
１によれば、以下に示す効果を得ることができる。

【０１１６】通常の再生時において、ビットバッファ
２０２のオーバーフローを回避することができる。

【０１１７】高速再生時において、ビットバッファ２
０２のオーバーフローを回避することができる。

【０１１８】判定回路２０５およびピクチャスキップ
回路２０６を設けることにより、ビットバッファ２０２
のオーバーフローを回避することができる。上記したよ
うに判定回路２０５およびピクチャスキップ回路２０６
の制御は簡単であるため、制御コア回路２０７はマイク
ロコンピュータを用いて構成する必要がない。そして、
各回路２０３〜２０７は１チップのＬＳＩに搭載されて
いる。従って、ビデオデコーダ２０１を小型化すること
ができる。

【０１１９】ピクチャスキップ回路２０６のノード２
０６ｂ側からスキップされるビデオストリームは、ピク
チャ単位となる。そのため、デコードコア回路２０４へ
転送されるピクチャの途中でデータが途切れることはな
い。従って、デコードコア回路２０４では、Ｉピクチャ
だけでなくＰピクチャやＢピクチャについてもデコード
可能になる。その結果、ディスプレイ１０５で再生され
る動画に生じるコマ落ちが少なくなる。そのため、２〜
４倍という比較的遅い高速再生時において、数コマ／秒
の表示が可能になる。従って、高速再生時における動画
の動きを滑らかにして画質を大幅に向上させることがで
きる。

【０１２０】ところで、上記したビデオデコーダ２０１
において、式（９）に示す規定を満たすように、２つの
閾値Ｂ2thn，Ｂ3thnを設定してもよい。尚、各閾値Ｂ2t
hn，Ｂ3thnの値は、上記のように再生速度に応じて設定
されると共に、ディスプレイ１０５で再生される動画の
画質を実際に検討して適宜に設定すればよい。

【０１２１】０＜Ｂ3thn＜Ｂ2thn＜Ｂ ………（９） 判定回路２０５は、ビットバッファ２０２の占有量Ｂm
と各閾値Ｂ3thn，Ｂ2thnとを比較し、占有量Ｂm が式
（１０）〜（１２）に示すどの領域に含まれるかを判定
する。

【０１２２】Ｂm ＜Ｂ3thn ………（１０） Ｂ3thn＜Ｂm ＜Ｂ2thn ………（１１） Ｂ2thn＜Ｂm ………（１２） 判定回路２０５は、式（１０）に示すように、ビットバ
ッファ２０２の占有量Ｂm が閾値Ｂ3thnを越えない場合
には、ビットバッファ２０２がオーバーフローする恐れ
がなく正常であると判定する。この場合、制御コア回路
２０７は、ビットバッファ２０２から１ピクチャ分のビ
デオストリームを読み出す。そして、制御コア回路２０
７は、ピクチャスキップ回路２０６をノード２０６ａ側
に接続し、そのビットバッファ２０２から読み出された
ピクチャをデコードコア回路２０４へ転送させる。

【０１２３】判定回路２０５は、式（１２）に示すよう
に、ビットバッファ２０２の占有量Ｂm が閾値Ｂ2thnを
越え且つ閾値Ｂthn を越えない場合に、ビットバッファ
２０２から読み出されたピクチャがＩピクチャまたはＰ
ピクチャならば、第１のフラグを立てる。また、式（１
１）に示すように、ビットバッファ２０２の占有量Ｂm
が閾値Ｂ3thnを越え且つ閾値Ｂ2thnを越えない場合に、
ビットバッファ２０２から読み出されたピクチャがＰピ
クチャならば、第２のフラグを立てる。第１または第２
のフラグが立っている場合、式（１０）に示す場合で
も、制御コア回路２０７は、ビットバッファ２０２から
読み出されたピクチャがＢピクチャならば、ピクチャス
キップ回路２０６をノード２０６ｂ側に接続し、そのピ
クチャをスキップさせる。

【０１２４】図１１に、２つの閾値Ｂ2thn，Ｂ3thnを設
定した場合におけるビットバッファ２０２の占有量Ｂm
の変化を示す。占有量Ｂm が閾値Ｂ3thnを越えた場合、
ビットバッファ２０２から読み出されたピクチャがＢピ
クチャであればデコードせずにスキップする（図示※
１）。ここで、Ｂピクチャのスキップ後に占有量Ｂm が
まだ閾値Ｂ3thnを越えていても、ビットバッファ２０２
から次に読み出されたピクチャがＩピクチャまたはＰピ
クチャであればデコードする（図示※２）。

【０１２５】占有量Ｂm が閾値Ｂ3thnを越えた場合で
も、ビットバッファ２０２から読み出されたピクチャが
ＩピクチャまたはＰピクチャであればデコードする（図
示※３）。ここで、ＩピクチャまたはＰピクチャのデコ
ード後に占有量Ｂm がまだ閾値Ｂ3thnを越えている場
合、ビットバッファ２０２から次に読み出されたピクチ
ャがＢピクチャであればデコードせずにスキップする
（図示※４）。このＢピクチャのスキップは、占有量Ｂ
m が閾値Ｂ3thnを下回るまで繰り返し行う（図示※
５）。

【０１２６】占有量Ｂm が閾値Ｂ2thnを越えた場合、ビ
ットバッファ２０２から読み出されたピクチャがＩピク
チャまたはＰピクチャであれば、判定回路２０５は第１
のフラグを立てる（図示※６）。第１のフラグが立って
いる場合、ビットバッファ２０２から次に読み出された
ピクチャがＢピクチャであれば、占有量Ｂm が閾値Ｂ3t
hnを下回っていても、そのＢピクチャをスキップする
（図示※７）。

【０１２７】占有量Ｂm が閾値Ｂ3thnを越え且つ閾値Ｂ
2thnを越えない場合、ビットバッファ２０２から読み出
されたピクチャがＰピクチャであれば、判定回路２０５
は第２のフラグを立てる（図示※８）。第２のフラグが
立っている場合、ビットバッファ２０２から次に読み出
されたピクチャがＢピクチャであれば、占有量Ｂm が閾
値Ｂ3thnを下回っていても、そのＢピクチャをスキップ
する（図示※９）。

【０１２８】占有量Ｂm が閾値Ｂ3thnを越え且つ閾値Ｂ
2thnを越えない場合、ビットバッファ２０２から読み出
されたピクチャがＩピクチャのときには、判定回路２０
５は第２のフラグを立てない（図示※１０）。第２のフ
ラグが立っていない場合、占有量Ｂm が閾値Ｂ3thnを下
回っていれば、ビットバッファ２０２から次に読み出さ
れたピクチャがＢピクチャであってもデコードする。

【０１２９】以上のように、２つの閾値Ｂ2thn，Ｂ3thn
を設定した場合には、上記したビデオデコーダ２０１の
効果〜に加えて、以下の効果を得ることができる。

【０１３０】ビットバッファ２０２の占有量Ｂm が閾
値Ｂ3thnを越え且つ閾値Ｂ2thn を越えない場合、Ｉピ
クチャおよびＰピクチャを可能な限りデコードすると共
に、Ｂピクチャを優先してスキップする。

【０１３１】Ｂピクチャは双方向予測によって生成され
るため、その重要度はＩピクチャやＰピクチャに比べて
低い。従って、重要度の低いＢピクチャを優先してスキ
ップすることにより、ディスプレイ１０５で再生される
動画に生じるコマ落ちをさらに少なくすることができ
る。その結果、高速再生時における動画の動きをさらに
滑らかにして画質をより向上させることができる。

【０１３２】第１のフラグを設定することで、Ｉピク
チャまたはＰピクチャのデコード後にビットバッファ２
０２の占有量Ｂm が閾値Ｂ3thnを下回っても、余裕をみ
て次にビットバッファ２０２から読み出されるＢピクチ
ャを予めスキップすることができる。また、第２のフラ
グを設定することで、Ｐピクチャのデコード後にビット
バッファ２０２の占有量Ｂm が閾値Ｂ3thnを下回って
も、余裕をみて次にビットバッファ２０２から読み出さ
れるＢピクチャを予めスキップすることができる。

【０１３３】このように、Ｂピクチャを予めスキップす
ることは、ビットバッファ２０２の次回のオーバーフロ
ーに対して予防措置を講ずることに他ならない。従っ
て、ビットバッファ２０２のオーバーフローをより確実
に回避することができる。

【０１３４】Ｉピクチャのデータ量はＰピクチャのそ
れの２〜３倍と多い。そのため、Ｐピクチャが読み出さ
れた場合に比べて、Ｉピクチャが読み出された場合の方
がビットバッファ２０２の占有量Ｂm の減少の度合いが
大きい。従って、Ｐピクチャが読み出された後よりも、
Ｉピクチャが読み出された後の方がビットバッファ２０
２がオーバーフローする可能性が小さくなる。そこで、
第１および第２のフラグを設定することにより、Ｉピク
チャとＰピクチャとで前記予防措置に差をつける。すな
わち、Ｉピクチャに対する予防措置の閾値Ｂ2thnを、Ｐ
ピクチャに対する予防措置の閾値Ｂ3thnよりも高い値に
設定することで、Ｉピクチャに対する予防措置をＰピク
チャのそれに比べて緩くすることが可能になる。その結
果、Ｂピクチャの無駄なスキップを少なくすることがで
きる。

【０１３５】以下のａ）ｂ）に示すＧＯＰ構成（ピク
チャのタイプの並び）のビデオストリームが外部機器か
ら転送されてきた場合についてシミュレーションしたと
ころ、以下に示す結果が得られた。

【０１３６】ａ）ＩＢＰＢＰＢＰＢＰ・・・ ｂ）ＩＢＢＰＢＢＰＢＢＰＢＢＰＢＢＩＢＰ・・・ [1] ２倍速再生時；ａ）の場合、ＩピクチャおよびＰピ
クチャの全てがデコード可能であり、その結果、３０コ
マ／秒のフルレートで表示できる。ｂ）の場合、Ｉピク
チャおよびＰピクチャの全てとＢピクチャの一部がデコ
ード可能であり、その結果、２５コマ／秒以上で表示で
きる。

【０１３７】[2] ４倍速再生時；ａ）ｂ）共に、Ｉピク
チャおよびそれに続く３〜４枚のＰピクチャがデコード
可能であり、その結果、１５コマ／秒以上で表示でき
る。尚、上記各実施形態は以下のように変更してもよ
く、その場合でも同様の作用および効果を得ることがで
きる。

【０１３８】（１）第１〜４実施形態の内いずれか２つ
以上の実施形態を適宜に組み合わせて実施する。このよ
うにすれば、組み合わせた各実施形態の相乗作用により
さらに優れた効果を得ることができる。

【０１３９】図７に、第１〜４実施形態を全て組み合わ
せた場合（第５実施形態）のＭＰＥＧオーディオデコー
ダ４１の要部ブロック回路を示す。ＭＰＥＧオーディオ
デコーダ４１は、ビットバッファ２、デコードコア回路
３、占有量判定回路１２、解析回路４２、スキップ回路
８から構成されている。デコードコア回路３は、逆量子
化部３２、帯域合成部５、ＰＣＭ出力部６、制御回路２
２から構成されている。尚、解析回路４２は、各解析回
路９，１３の動作を切り換えて行うようにする。このよ
うにすれば、第１〜４実施形態の相乗作用により極めて
優れた効果を得ることができる。

【０１４０】（２）第１〜４実施形態をＣＰＵを用いた
ソフトウェア的な処理に置き代える。すなわち、各回路
（２〜３２）における信号処理をＣＰＵを用いたソフト
ウェア的な信号処理に置き代える。

【０１４１】（３）図１，図２及び図７に示す実施形態
においては、説明を分かりやすくするために、スキップ
回路８が、ノード８ａ，８ｂを有し、データに応じて接
続が切り換えられるような構成としたが、この構成に代
えて、このスキップ回路８を、解析回路９，１３，４２
からの信号に応じて、オーディオストリーム中の必要な
データだけを通過させる論理回路によって構成するよう
にしてもよい。

【０１４２】同様に、図９に示すピクチャスキップ回路
２０６もデコードされるべきピクチャデータだけを通過
させるための論理回路によって構成してもよい。

【０１４３】（４）図１３に示すように、図１，図２及
び図７に示す実施形態において、スキップ回路８を省略
し、制御回路７，２２がスキップ回路８と同等の機能を
有してもよい。

【０１４４】この場合、制御回路７，２２は、関連する
解析回路９，１３，４２と接続され、解析回路９，１
３，４２からの解析結果に基づいて、必要なデータがビ
ットバッファ２に供給されたときに、その必要なデータ
をビットバッファ２内の正規のアドレスＡｎに格納す
る。解析結果に基づいて不要なデータが供給されたとき
には、上記正規のアドレスＡｎの次のアドレスＡｎ＋１
に一時的に格納する。

【０１４５】これに引き続いて、新たに別のデータが供
給されたとき、制御回路７，２２は、次のアドレスＡｎ
＋１に格納された不要なデータが新たな必要なデータに
置き換えられるようにビットバッファ２のメモリ制御を
行う。次のアドレスＡｎ＋１に不要なデータが格納され
た状態で、新たに別の不要なデータが供給されたとき、
制御回路７，２２は、次のアドレスＡｎ＋１に格納され
た不要なデータが新たな不要なデータに置き換えられる
ようにメモリ制御を行う。

【０１４６】このメモリ制御による不要なデータの書換
えは、ビットバッファ２のオーバーフローを防止する。
尚、ここでいう不要なデータとは、第１実施形態や第２
実施形態において、スキップ回路８によってスキップさ
れるべきデータのことである。

【０１４７】ところで、特開平７−３０７６７４号公報
（H03M 7/30,G10L 7/04,G10L 7/06,G10L 9/18 ）の第２
段４０〜４６行には、復号器（上記各実施形態における
デコードコア回路３に相当）に入力するデータの転送レ
ート（上記各実施形態におけるオーディオストリームの
ビットレートに相当）を上げ、これに伴って復号器の処
理速度を向上させて瞬時にデータを復号化する旨の記載
がなされている。

【０１４８】しかし、第３実施形態のように、ビットバ
ッファ２の占有量を判定し、それに応じてデコードコア
回路３の処理速度を上げることについて、同公報には示
唆すらもされていない。従って、同公報に記載の技術で
は、第３実施形態の作用および効果は到底奏し得ないも
のである。

【０１４９】また、同公報の第８段２９行〜第９段１１
行には、ＦＩＦＯメモリ（（上記各実施形態におけるビ
ットバッファ２に相当）へのデータの書き込みを制御す
ることによって、復号器に入力するデータの間引き処理
を実行する旨の記載がなされている。

【０１５０】しかし、第１実施形態のように、デコード
コア回路３において不必要なデータだけをスキップする
ことについて、同公報には示唆すらもされていない。ま
た、第２実施形態のように、ビットバッファ２の占有量
を判定し、それに応じてデータをスキップすることにつ
いても、同公報には一切開示されていない。従って、同
公報に記載の技術では、第１実施形態または第２実施形
態の作用および効果は到底奏し得ないものである。

【０１５１】このように、上記各実施形態は、同公報に
記載の発明とは構成，作用，効果が相違する。また、同
公報に基づいて、上記各実施形態の作用および効果を想
到することは、たとえ当業者といえども困難である。

【０１５２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ビ
ットバッファのオーバーフローを回避することが可能な
ＭＰＥＧオーディオデコーダを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態の要部ブロック回路図。

【図２】 第２実施形態の要部ブロック回路図。

【図３】 第２実施形態の動作を説明するためのグラ
フ。

【図４】 第２実施形態の動作を説明するためのグラ
フ。

【図５】 第３実施形態の要部ブロック回路図。

【図６】 第４実施形態の要部ブロック回路図。

【図７】 第５実施形態の要部ブロック回路図。

【図８】 ＭＰＥＧシステムデコーダの要部ブロック回
路図。

【図９】 ＭＰＥＧビデオデコーダの要部ブロック回路
図。

【図１０】 ＭＰＥＧビデオデコーダの動作を説明する
ためのグラフ。

【図１１】 ＭＰＥＧビデオデコーダの動作を説明する
ためのグラフ。

【図１２】 従来の形態の要部ブロック回路図。

【図１３】 他の実施形態の要部ブロック回路図。

【符号の説明】

１，１１，２１，３１，４１…ＭＰＥＧオーディオデコ
ーダ ２…ビットバッファ ３…デコードコア回路 ４，３２…逆量子化部 ５…帯域合成部 ６…ＰＣＭ出力部 ７，２２…制御回路 ８…スキップ回路 ９，１３…解析回路 １２…占有量判定回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オーディオストリームを蓄積するビット
   バッファと、 ビットバッファから読み出されたオーディオストリーム
   を構成する各フレームをＭＰＥＧオーディオパートに準
   拠してデコードするデコードコア回路と、 オーディオストリームを構成する各フレームを解析する
   解析回路と、 解析回路の解析結果に基づいて、各フレームからデコー
   ドコア回路において必要なデータだけを抽出し、その抽
   出したデータをビットバッファへ転送して、残りのデー
   タをスキップするスキップ手段とを備えたことを特徴と
   するＭＰＥＧオーディオデコーダ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のＭＰＥＧオーディオデ
   コーダにおいて、前記デコードコア回路において必要な
   データとはヘッダとエラーチェックとオーディオデータ
   であり、不必要なデータとはアンシラリーデータとエラ
   ーデータであることを特徴としたＭＰＥＧオーディオデ
   コーダ。
3. 【請求項３】 オーディオストリームを蓄積するビット
   バッファと、 ビットバッファから読み出されたオーディオストリーム
   を構成する各フレームをＭＰＥＧオーディオパートに準
   拠してデコードするデコードコア回路と、 ビットバッファの占有量を検出し、その占有量と予め定
   められた閾値とを比較する占有量判定回路と、 占有量判定回路の判定結果に基づいて、オーディオスト
   リームから所定のフレームをフレーム単位でスキップ
   し、残りのフレームをビットバッファへ転送するフレー
   ムスキップ手段とを備えたことを特徴とするＭＰＥＧオ
   ーディオデコーダ。
4. 【請求項４】 オーディオストリームを蓄積するビット
   バッファと、 ビットバッファから読み出されたオーディオストリーム
   を構成する各フレームをＭＰＥＧオーディオパートに準
   拠してデコードするデコードコア回路と、 ビットバッファの占有量を検出し、その占有量と予め定
   められた閾値とを比較する占有量判定回路と、 占有量判定回路の判定結果に基づいて、オーディオスト
   リーム中の一部のデータをフレーム単位でビットバッフ
   ァに格納し、デコードコア回路に転送する制御手段とを
   備えたことを特徴とするＭＰＥＧオーディオデコーダ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載のＭ
   ＰＥＧオーディオデコーダにおいて、前記デコードコア
   回路の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバータと、Ｄ／
   Ａコンバータの出力を増幅するオーディオアンプとを備
   えたことを特徴とするＭＰＥＧオーディオデコーダ。