JP2005151486A - 再生装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
複数のfs周波数でサンプリングされたデジタルAudioデータを再生するために必要な各々に対応した高精度のマスタクロックは、単一周波数の水晶発振器だけでは生成できない。
【解決手段】
本発明では、携帯端末装置に最低限必要とされるシステムクロックから容易に生成可能なマスタクロックに合わせてデジタルAudioデータのfs周波数を変換して再生するものである。
【選択図】 図1

Description

本発明は、音楽データ、音声データ等の再生が可能な装置に関する。
従来、通話用の音声codecで着信メロディの再生を行なうために、着信メロディのサンプリング周波数を通話用の音声codecのサンプリング周波数に変換して再生する楽音再生装置に関する手法が提案されていた(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−123257号公報(第5頁、第3図)
しかしながら、上記特許文献1においては、音声codecによる音声の再生は記載されているが、それ以外の様々なサンプリング周波数(以下、「fs周波数」という。)の音楽データ、音声データを再生することは記載されていなかった。
例えば、音楽データ、音声データのfs周波数には、16kHz、22.05kHz、24kHz等のfs周波数があり、これらのfs周波数の音楽データ、音声データを再生するためには、それぞれのfs周波数で再生可能なマスタクロック(一般的にはfs周波数の512倍/256倍/128倍/64倍の、いずれかのクロック)を生成する必要があるが、この場合にはコストアップや部品点数増加により携帯本体が大きくなってしまい、問題である。また、1つのクロックから上記fs周波数にあったマスタクロックを生成しようとすると、非常に高い周波数の水晶発振器が必要となるが、携帯電話や地上波デジタルテレビ放送受信機の高周波部へのノイズ等の影響が懸念され、使い勝手が悪い。さらに、携帯電話や地上波デジタルテレビ放送受信機のシステムクロックは音楽再生を考慮した周波数には設定されていないため、現状のシステムクロックでは、非常に高い精度のマスタクロックが生成できるとは限らない。
本願発明は、上記問題を解決し、使い勝手の良い装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本願発明は、音声データを再生可能な通信端末装置において、 音声データを再生する再生部と、システムクロックを発生する発振部と、音声データのサンプリング周波数を、前記システムクロックの周波数で再生可能な周波数に変換する周波数変換部と、を有することを特徴とする。
本発明では、携帯端末装置でデジタルAudioデータを再生する際に、デジタルAudioデータのfs周波数に合わせたマスタクロックを生成して再生するのではなく、携帯端末装置に最低限必要とされるシステムクロックを用いて、システムクロックから容易に生成可能なクロック周波数をマスタクロックとして生成し、デジタルAudioデータのfs周波数をシステムクロックから生成されたマスタクロックで再生が可能なfs周波数へ変換して再生する方法である。
制御部は、再生するデジタルAudioデータのヘッダ情報からfs周波数情報を読み取る。fs周波数変換部はデジタルAudioデータのfs周波数をシステムクロックから再生可能なfs周波数に変換する。マスタクロック生成部は、変換後のfs周波数に対して32の倍数のシステムクロックを生成する。fs周波数変換されたデジタルAudioデータは、マスタクロックにタイミング制御されてAudioインタフェースからデジタル−アナログ変換部に出力され、アナログAudio信号に変換されたのち、スピーカより出力される。
本願発明によれば、使い勝手の良い携帯電話を提供することが可能になる。
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本実施の形態では、携帯端末装置として、携帯電話機を例に説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態、及び第2の実施の形態を示す携帯電話機のブロック構成図である。
携帯電話機は、電波の送受信及び高周波の電気信号への変換を行なうアンテナ1と、高周波信号に対する変調・復調処理を行なう無線部2と、無線通信あるいは、様々なアプリケーションの実行や、各LSIの制御を管理する制御部3と、各種データやプログラムの格納と、アプリケーション実行時の作業領域としてのメモリ部4と、数字キーや十字カーソルキー等のキー入力部5と、携帯電話機の各種LSIを動作させるための基本動作クロックとしてシステムクロック6を備える。このシステムクロックには、主に水晶発振器が用いられ、およそ20MHz程度のクロックが用いられる事が多い。更に、音楽を再生するために、デジタルAudioデータをアナログAudio信号に変換するためのステレオ対応のデジタル−アナログ変換部7と、デジタル−アナログ変換部7によって変換されたアナログAudio信号を出力するステレオ対応のスピーカ8を備える。ここでは、デジタル−アナログ変換部7とスピーカ8は、各々ステレオ対応としているが、モノラル対応のデジタル−アナログ変換部7とスピーカ8でも構わない。また、ステレオ対応のデジタル−アナログ変換部7とスピーカ8でモノラルのデジタルAudioデータ再生や、モノラル対応のデジタル−アナログ変換部7とスピーカ8でステレオのデジタルAudioデータ再生を行なっても構わない。
更に、システムクロックを元に、デジタルAudioデータを前記デジタル−アナログ変換部7に出力するためのクロックを生成したり、fs周波数変換を行なうためのクロック生成したりするためのマスタクロック生成部10と、デジタルAudioデータのfs周波数を変更するfs周波数変換部11と、デジタルAudioデータを前記デジタル−アナログ変換部7に出力するためのAudioインタフェース部12を備える。
更に、図中では省略したが、デジタルAudioコンテンツ選択時のコンテンツ一覧や、再生中における再生時間表示や歌詞等の文字情報を表示するための表示部が備わっている。
図2は本発明の第1の実施の形態、及び第2の実施の形態を示す携帯電話機における、デジタルAudioコンテンツの概略構成図と、fs周波数変換した場合のデジタルAudioデータ再生時の、Audioデータの流れを示す。
メモリ部4には、様々なAudio情報を備えるデジタルAudioコンテンツ20が、複数個格納されている。このデジタルAudioコンテンツ20は、ユーザー自身がキー入力部5によって入力して作成したり、無線通信手段によって網側よりダウンロードして入手したり、また、メールやメモリカード等を用いて他の携帯電話機間で交換したりする事で入手する事ができる。入手したデジタルAudioコンテンツは携帯電話機内のメモリ部4に格納されており、再生時にメモリ部4から制御部3によって読み出され、デコード部13によってデコードされる。
このデジタルAudioコンテンツ20は、大別して2種類の情報によって構成されている。1つは実際にデジタル−アナログ変換部7によってアナログAudio信号に変換されるデジタルAudioデータ22であり、もう1つはデジタルAudioデータ22を再生するために必要となる様々な識別情報をまとめたヘッダ情報21である。このヘッダ情報21も、デジタルAudioデータ22のfs周波数を示すfs周波数情報23や、どの様な圧縮フォーマットで圧縮されたかを示す圧縮フォーマット情報24、デジタルAudioデータ22のデータ長を示すデータ長情報25等の様々な情報群から構成されており、再生する端末装置によって必要とされる情報が決まっていて、上記以外の、例えばステレオ/モノラル情報等の情報が追加される場合もある。
Audioインタフェース部12とデジタル−アナログ変換部7はシリアルインタフェース30によって接続される。シリアルインタフェース30は、SYNC信号31とCLK信号32とData信号33によって構成されている。SYNC信号31はデジタル−アナログ変換部7で再生されるデジタルAudioデータ22のfs周波数と同じクロック周期でDuty=50%の矩形波であり、SYNC信号31の1周期で1サンプリング分のLchとRchのデータが転送される。CLK信号32は、転送されるデジタルAudioデータに同期した、Duty=50%のクロックである。Data信号33は、SYNC信号31とCLK信号32に同期してデジタルAudioデータ22をデジタル−アナログ変換部7に転送する信号線である。Lch、及びRchの各々のデータサイズは、デジタル−アナログ変換部7の分解能によって決まる。
fs周波数変換部11とAudioインタフェース部12にはfs周波数変換処理やデジタルAudioデータ22転送処理を行なうためのマスタクロック34の入力が必要となる。このマスタクロック34は、通常、再生されるデジタルAudioデータ22のfs周波数の64倍/128倍/256倍/512倍のクロックが使用される。
図1と図2を用いて、本発明の動作説明を行なう。
先ず、本発明における動作条件を、次の様に設定する場合について説明する。システムクロックの発振周波数を19.8MHz、再生するためのデジタルAudioデータのfs周波数は16kHz/22.05kHz/24kHzで、ステレオデータとする。更に、デジタル−アナログ変換部7の分解能は16bitで、アナログ信号への変換が可能なfs周波数範囲は、fs周波数=8kHz〜44.1kHzとする。また、マスタクロックの倍率は特に限定しない。
始めに、従来の再生方法で、19.8MHzのシステムクロックを用いてfs周波数=22.05kHzのデジタルAudioデータを再生する方法について説明する。先ず、fs周波数22.05kHzのデジタルAudioデータを再生する場合のマスタクロック34を生成する必要があるが、マスタクロックを再生されるデジタルAudioデータのfs周波数の64倍とすると1.4112MHzとなる。このマスタクロックをシステムクロックより作り出そうとすると、19.8MHzのクロックを98/1375倍しなければならないが、マスタクロック生成部の回路規模も大きくなり問題である。また、マスタクロック生成部の回路規模をある程度小さく抑える事を考えると、1/14倍することで、1.41428MHzのマスタクロックが生成可能となるが、この1.41428MHzのマスタクロックから再生されるfs周波数は22.1kHzとなり、目標とするfs周波数=22.05kHzに対して0.22%程度の誤差で収まる。
しかし、同様の方法を用いてfs周波数=16kHzと24kHzのデジタルAudioデータを再生する場合では、各々のマスタクロックはシステムクロックの128/2475倍と64/825倍となり、やはりマスタクロック生成部の回路規模が大きくなってしまう。マスタクロック生成部の回路規模をある程度小さく抑えようとすると、各々、1/19倍と1/13倍することで64倍のfs周波数に近似のクロックが生成可能となるが、誤差成分を多く含んでいるため、fs周波数=16kHzのデジタルAudioデータの場合で再生可能なfs周波数は16.28kHzとなり1.76%もの誤差が生じ、v24kHzのデジタルAudioデータの場合では再生可能なfs周波数は23.79kHzとなり0.84%もの誤差が生じてしまう。
この様な従来方法に対し、本発明では携帯電話でシステムクロックとして使用しているクロックから、容易に生成可能なマスタクロック34を1種類に決めてしまい、このマスタクロック34で再生が可能なfs周波数にデジタルAudioデータ22のfs周波数を変更する。
本実施の形態では、容易に使用可能なクロックは、19.8MHzのシステムクロック6であり、このクロック周波数を用いてマスタクロック34を生成する。本方法では自由にマスタクロック34を生成する事ができるため、音質を良くしたければfs周波数をいくらでも高くする事ができてしまうが、fs周波数変換後のデジタルAudioデータ22をアナログAudio信号に変換するためのデジタル−アナログ変換部7には、再生可能なfs周波数範囲が決まっており、この範囲内で収まる最大のfs周波数をfs周波数変換後のfs周波数とする必要がある。本実施の形態のデジタル−アナログ変換部7では、再生可能なfs周波数範囲をfs周波数=8kHz〜44.1kHzとしているので、fs周波数変換可能なfs周波数は最大44.1kHzとなる。
次にfs周波数変換を行なうためのマスタクロック34のクロック周波数と、変換後のfs周波数の決め方について説明する。fs周波数変換後のデジタルAudioデータ22のfs周波数は最大fs周波数=44.1kHzとしたので、マスタクロック34をfs周波数の512倍とするとマスタクロック34は最大22.5792MHzとなる。このクロック周波数はシステムクロック6の19.8MHz以上であるので、システムクロック6をそのままマスタクロック34に用いる事が可能である。従い、19.8MHzのシステムクロック6をマスタクロック34と仮定して、fs周波数を512倍と見なすと、再生可能なfs周波数は38.671875kHzとなる。
よって、マスタクロック34をシステムクロック6の19.8MHz、マスタクロック34の倍率を512倍として、fs周波数=38.7kHzのデジタルAudioデータの再生を行なうものとする。
次に、図3を用いて、デジタルAudioデータ22をfs周波数変換して、再生する方法について説明する。
デジタルAudioデータ22は、デジタルAudioコンテンツ20にヘッダ情報21と一緒にまとめられ、メモリ部4に格納されている。このメモリ部4には、ユーザーが自作したコンテンツやインターネットよりダウンロードしたコンテンツ、或いは他のユーザーとメールやメモリカードの様な媒体で交換したコンテンツ等の、複数のデジタルAudioコンテンツ20が格納され、自由に書き込み読み出しができる。
ユーザーはキー入力部5より、再生したいデジタルAudioコンテンツ20を選択する(S100)。入力されたキー情報は制御部3に通知される(S101)。制御部3はユーザーによって選択されたデジタルAudioコンテンツ20をメモリ部4より読み出し、ヘッダ情報21よりデジタルAudioデータ22に関する、圧縮フォーマット情報24と、fs周波数情報23を抽出する(S102)。そして、マスタクロック生成部10では、19.8MHzのシステムクロック6を1逓倍し、19.8MHzのマスタクロック34としてfs周波数変換部11と、Audioインタフェース部12に出力する(S103)。
制御部3は、抽出された圧縮フォーマット情報24に対応するデコーダ13でデジタルAudioデータ22をデコードする(S104)。デコードされたデジタルAudioデータは、Audioインタフェース部12よりデジタル−アナログ変換部7に転送される事になるが、抽出されたfs周波数情報23に格納されているfs周波数情報がfs周波数=38.7kHzでなかった場合(S105のNo)、デコードされたデジタルAudioデータは、fs周波数変換部11によってfs周波数が38.7kHzのデジタルAudioデータにfs周波数変換してから(S106)、Audioインタフェース部12よりデジタル−アナログ変換部7に転送される(S107)。
ここでは、fs周波数変換によって変換されたデジタルAudioデータのfs周波数=38.7kHzは、マスタクロック34によって再生が可能になるfs周波数=38.671875kHzの小数点以下1桁になるように四捨五入して決めたが、fs周波数変換部11で精度良くfs周波数変換を行なう事が可能であれば、小数点以下2桁以上のfs周波数としても良い。小数点以下の桁数をより多く合わせる事ができれば、その分、再生時の誤差が少なくなる。
fs周波数を38.7kHzにfs周波数変換されたデジタルAudioデータはマスタクロック34によってAudioインタフェース部12でシリアルデータに変換され、fs周波数で1周期のSYNC信号31と、各16bitのLchデータとRchデータが交互に出力されるData信号33と、Data信号に同期したSYNC信号31で1周期に32発のクロックが存在するCLK信号32が、デジタル−アナログ変換部7に転送される。デジタル−アナログ変換部7で再生が可能なfs周波数は最大44.1kHzであり、ここでfs周波数変換されたデジタルAudioデータのfs周波数は38.7kHzなので、fs周波数変換されたデジタルAudioデータがデジタル−アナログ変換部7でアナログAudio信号に変換され、スピーカ8より再生される(S108)。
また、本発明を応用する事で、音楽や音声再生時のピッチを自由に速くしたり遅くしたりする事も可能になる。
これまでは、デジタルAudioコンテンツ20を精度良く再生する方法を説明してきたが、この場合は、音楽や音声再生に必要なマスタクロックとデジタルAudioデータのfs周波数を、携帯電話に最低限必要とされるシステムクロックから生成する事で、マスタクロックとfs周波数変換されたデジタルAudioデータのfs周波数の誤差を限りなく小さくする事で、精度良い音楽や音声の再生を可能とするものであった。
任意にマスタクロックとデジタルAudioデータのfs周波数を生成する事が可能であるとするならば、意図的にマスタクロックとデジタルAudioデータのfs周波数を異なる値になるように生成すれば、デジタルAudioコンテンツ再生時のピッチを高くしたり低くしたり、またテンポを速くしたり遅くしたりする事が可能となる。
従来までの携帯電話の動画コンテンツに含まれる音楽のfs周波数と、地上波デジタルテレビ放送で放送される音楽のfs周波数は、必ずしも一致しているとは限らない。そのため、地上波デジタルテレビ放送受信機能を内蔵した携帯電話では、各々のコンテンツを再生する場合、各アプリケーションで再生可能なfs周波数を1種類に固定したとしても、アプリケーション毎に再生する音楽のfs周波数が異なっているため、その結果、これまで述べてきた様な、複数の異なるfs周波数の音楽再生を行なう必要が生じる。
この様な場合でも、本発明を使う事で、端末装置の大型化を抑え、且つコストアップさせる事無く、各アプリケーションにおける音楽再生を行なう事ができる。
本発明では、携帯端末装置のシステムを動作させるために最低限必要なシステムクロックを単純な逓倍や分周によって手間をかけずにマスタクロックを生成し、このマスタクロックより生成可能なfs周波数にデジタルAudioデータを変換して、fs周波数変換後のデジタルAudioデータをデジタル−アナログ変換部で再生するため、
各fs周波数再生用のマスタクロックを必要とせず、クロック発振器や複雑なクロック生成回路無しに、いかなるfs周波数でサンプリングされたデジタルAudioデータを容易に再生する事が可能となる。
更に、ユーザーが任意にマスタクロックとデジタルAudioデータのfs周波数を生成できる事で、意図的にマスタクロックとデジタルAudioデータのfs周波数を異なる値になるように生成する事で、音楽や音声を再生する際に、自由に再生音(曲)のピッチを高くしたり低くしたり、またトーンを上げたり下げたりする事が可能となるので、ボイスチェンジャー機能等を実現する事が可能となる。
本発明では、システムクロックで生成可能なマスタクロックとfs周波数に合わせて、コンテンツのfs周波数を変換して再生するため、地上波デジタルテレビ放送受信機能を内蔵した携帯電話において、地上波デジタルテレビ放送での音楽と動画機能での音楽の各々のfs周波数が異なっていたとしても、マスタクロック生成用の水晶発振器やクロック生成回路の追加無しに、端末のサイズを維持したまま両アプリケーションの再生が可能となる。
第1の実施例、及び第2の実施例を示す携帯端末装置のブロック構成図である。 第1の実施例、及び第2の実施例におけるデジタルAudioデータのデータ構成を示す一例である。 第1の実施例、及び第2の実施例を示す携帯端末装置の動作シーケンスを示す一例である。
符号の説明
1…アンテナ、2…無線部、3…制御部、4…メモリ部、5…キー入力部、6…システムクロック、7…デジタル−アナログ変換部、8…スピーカ、10…マスタクロック生成部、11…fs周波数変換部、12…Audioインタフェース、13…デコーダ、20…デジタルAudioコンテンツ、21…ヘッダ情報、22…デジタルAudioデータ、23…fs周波数情報、24…データフォーマット情報、25…データ長情報、30…シリアルインタフェース、31…SYNC信号、32…CLK信号、33…Data信号、34…マスタクロック信号

Claims (5)

  1. 音楽データを再生可能な通信端末装置において、
    音楽データを再生する再生部と、
    システムクロックを発生する発振部と、
    音楽データのサンプリング周波数を、前記システムクロックの周波数で再生可能な周波数に変換する周波数変換部と、
    を有することを特徴とする通信端末装置。
  2. 請求項1記載の通信端末装置において、
    前記音楽データを再生するためのマスタクロックを、前記システムクロックから生成する生成部を有し、
    前記周波数変換部は、音楽データのサンプリング周波数を、前記マスタクロックの周波数で再生可能な周波数に変換することを特徴とする通信端末装置。
  3. 携帯電話を構成する各種LSIを動作させるシステムクロックと、デジタルAudioデータ再生に必要とされるマスタクロックを生成するマスタクロック生成部と、デジタルAudioデータのサンプリング周波数を任意のサンプリング周波数に変換するサンプリング周波数変換部と、デジタルAudioデータをアナログAudio信号に変換してスピーカに出力するデジタル−アナログ変換部と、デジタル−アナログ変換部とデジタルAudioデータの受け渡しを行なうAudioインタフェース部と、
    デジタルAudioデータのデジタル−アナログ変換部への出力や、アナログ−デジタル変換部からのデジタルAudioデータの入力を行なうAudioインタフェース部と、
    スピーカと、キー入力部と、デジタルAudioコンテンツを保存するメモリ部と、携帯端末装置を構成する各LSIの制御を行なう制御部を備え、
    デジタルAudioコンテンツは、少なくともサンプリング周波数情報と圧縮フォーマット情報とデータ長情報から構成されるヘッダ情報部と、データ格納部によって構成され、データ格納部にはデジタルAudioデータが書き込まれており、
    ユーザーより選択されたデジタルAudioコンテンツがメモリ部から読み出されると、制御部はヘッダ情報部内のサンプリング周波数情報を読み取り、サンプリング周波数変換部はデータ格納部に書き込まれているデジタルAudioデータのサンプリング周波数を、システムクロックを源振として生成可能なマスタクロックによって再生が可能なサンプリング周波数に変換を行い、前記サンプリング周波数に変換されたデジタルAudioデータを再生するために、システムクロックから生成されたサンプリング周波数に変換されたデジタルAudioデータを再生するためのマスタクロックをマスタクロック生成部によって生成し、前記サンプリング周波数に変換されたデジタルAudioデータは、前記マスタクロックを基準クロックとしてAudioインタフェース部よりデジタル−アナログ変換部に転送されてアナログAudio信号に変換され、スピーカより再生する事を特徴とする携帯端末装置
  4. 音楽データを再生する再生部と、
    システムクロックを発生する発振部と、
    音楽データのサンプリング周波数を、前記システムクロックの周波数で再生可能な周波数に変換する周波数変換部と、
    を有することを特徴とする再生装置。
  5. 請求項4記載の再生装置において、
    前記音楽データを再生するためのマスタクロックを、前記システムクロックから生成する生成部を有し、
    前記周波数変換部は、音楽データのサンプリング周波数を、前記マスタクロックの周波数で再生可能な周波数に変換することを特徴とする再生装置。
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