JP2005244303A - データ遅延装置及び同期再生装置並びにデータ遅延方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同期のためのデータ遅延に要するメモリ容量を削減可能なデータ遅延装置及び同期再生装置並びにデータ遅延方法を提供する。
【解決手段】音声データを所定のサンプリング毎に入力する入力制御部２１と、各サンプリング毎の音声データの差分値に対してハフマン符号などの可逆符号化処理を行う可逆符号化部２５と、同時に読み書きが可能なメモリ２３と、音声データの符号化データをメモリ２３に書込むとともに所定の遅延時間の経過後に当該符号化データを読み出すメモリ制御部２２と、メモリ制御部２２により読み出された符号化データを復号して音声データの差分値を生成する可逆復号部２６と、可逆復号部２６により生成された音声データの差分値を順次出力する出力制御部２４と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多重化データに含まれる複数のディジタルデータのうち、一のディジタルデータをその他のディジタルデータとの同期のために遅延させるデータ遅延装置及び同期再生装置並びにデータ遅延方法に関するものである。

近年、ディジタル通信網の発展に伴い、複数のディジタルデータを多重化したデータ（多重データ）により情報を伝送することが頻繁に行われている。そして、同期再生装置は、かかる多重データに含まれる各ディジタルデータを分離して処理し、各ディジタルデータの同期をとって再生する。
たとえば、同期再生装置の一例として、地上波ディジタル放送を受信するためのＴＶなどのＡＶ（音声／映像）再生装置は、音声データと映像データとを含んで多重化されたＡＶ多重データを入力して処理する。
その際、ＡＶ再生装置は、ＡＶ多重データを音声データおよび映像データに分離した後に、各データに対して処理を行うが、一般に、画像データは情報量が多く、かつ、複雑な画像処理を行うため、映像信号に対して実行する処理は、音声信号に対して実行する処理に対し、相対的に時間を要する。従って、ＡＶ再生装置は、音声信号を所定時間遅延させることにより、映像信号と同期をとった上で出力するようにしている。

図２は、従来の同期再生装置としてのＡＶ再生装置の構成例を示す。
図２に示すＡＶ再生装置において、多重データ分離部１０ａは、ディジタル音声データとディジタル画像データが多重化されているＡＶ多重データを入力する。ＡＶ多重データは、たとえば、所定の規格に準拠されたパケット単位で構成されたフレーム構造のビットストリームである。
なお、画像データは圧縮符号化されているが、音声データは、たとえばＬＰＣＭ(Linear Pulse Code Modulation)形式により記録された非圧縮データとする。

多重データ分離部１０ａは、入力したＡＶ多重データを音声データと画像データとに分離し、音声データはデータ遅延装置としての音声同期再生部２０ａへ、画像データは画像処理部３０ａへ、それぞれ出力する。
たとえば、多重データ分離部１０ａは、ＡＶ多重データの各フレームに付加されるフレーム同期信号等によりフレーム毎にＡＶ多重データを各データに分離する。

画像処理部３０ａは、圧縮符号化された画像データの復号処理を行った後、画質を向上させるためのフィルタリング処理などを実行し、画像データを出力する。
ここで、画像処理部３０ａにおいて行われる処理は、画像のフレーム単位（約33msec）で行われるため、フレーム単位の時間に相当するで処理遅延が発生する。

一方、従来のデータ遅延装置としての音声同期再生部２０ａは、入力した音声データに対し、画像処理部３０ａが出力する画像データと同期をとるため、遅延時間を挿入した後に音声データを出力する。すなわち、音声同期再生部２０ａにおいて挿入される遅延時間は、画像処理部３０ａにおける画像データの処理時間の分だけ、音声データの出力タイミングを調整するために挿入されている。

図３は、音声同期再生部２０ａの構成例を示す。
図３に示すように、音声同期再生部２０ａは、入力制御部２１ａと、メモリ制御部２２ａと、メモリ２３ａと、出力制御部２４ａとを含んで構成される。
入力制御部２１ａは、音声データを入力するためのインタフェース回路を含んで構成され、入力した音声データを所定のサンプリングによりメモリ制御部２２ａへ供給する。

メモリ制御部２２ａは、入力制御部２１ａを介して入力した音声データを、サンプリングのタイミングに応じて、順次メモリ２３ａに格納するとともに、メモリ２３ａに格納した音声データを、格納した順に、所定の遅延時間に相当するサンプリング分経過した後に読み出して、出力制御部２４ａへ供給する。
メモリ２３ａは、読み書きが同時に可能なＦＩＦＯ(First In First Out)型のメモリ等により構成される。
出力制御部２４ａは、音声データを出力するためのインタフェース回路を含んで構成され、メモリ制御部２２ａに読み出された音声データを順次出力する。

上記のように、従来の音声同期再生部２０ａは、入力した音声データをメモリ２３ａに格納し、所定の遅延時間の経過後にメモリ２３ａから順次格納した順に読み出すことにより、出力する音声データが画像データと同期がとれるような構成となっている。

ところで、図２に示す画像処理部３０ａにおいては、上述したように、画像データに対して、復号処理に加えて、画質向上のためのフィルタリング処理が施されるが、近年、かかるフィルタリング処理に要する時間は、処理技術の高度化に伴い、増大する傾向にある。
画像処理に要する処理時間の増大に伴って、必然的に、同期のため音声データに挿入すべき遅延時間も増大するが、これは音声データを格納するためのメモリ容量を増大させなければならないという不利益につながることになる。たとえば、サンプリング周波数４８ｋｈｚで１サンプルあたり３２ビットで表現されている音声データ６チャネル分に１００ｍｓの遅延時間を挿入するために必要なメモリ容量は、約１Ｍビットにもなる。
特に、音声同期再生部２０ａをＬＳＩ（大規模集積回路）に実装する際には、メモリサイズがＬＳＩのコストを大きく左右することから、メモリ効率の良い同期再生処理が望まれる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、同期のためのデータ遅延に要するメモリ容量を削減可能なデータ遅延装置及び同期再生装置並びにデータ遅延方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の第１の観点は、入力した前記ディジタルデータに対して可逆符号化を行う可逆符号化手段と、前記可逆符号化手段により可逆符号化されたディジタルデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段が記憶する前記ディジタルデータを、前記記憶手段が記憶した時から前記所定時間の経過後に復号する制御手段とを有するデータ遅延装置である。

上記目的を達成するために本発明の第２の観点は、第１のディジタルデータと、第２のディジタルデータとを含む多重化データを入力し、前記第２のディジタルデータを遅延させることにより、前記第１のディジタルデータと同期させて出力する同期再生装置であって、前記多重データを第１のディジタルデータと第２のディジタルデータに分離する多重データ分離手段と、前記多重データ分離手段に分離された第１のディジタルデータを所定時間毎に処理して出力するデータ処理手段と、前記多重データ分離手段に分離された第２のディジタルデータを前記所定時間遅延させて出力するデータ遅延手段とを有し、前記データ遅延手段は、第２のディジタルデータに対して可逆符号化を行う可逆符号化手段と、可逆符号化手段により可逆符号化された第２のディジタルデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段が記憶する前記第２のディジタルデータを、前記記憶手段が記憶した時から前記所定時間の経過後に復号する制御手段とを含む。

上記目的を達成するために本発明の第３の観点は、入力した前記ディジタルデータに対して可逆符号化を行うステップと、可逆符号化されたディジタルデータを記憶するステップと、記憶した前記ディジタルデータを、記憶した時から前記所定時間の経過後に復号し、出力するステップとを有するデータ遅延方法である。

第１の観点に係る表示装置によれば、可逆符号化手段は、入力した前記ディジタルデータに対して可逆符号化を行い、記憶手段は、前記可逆符号化手段により可逆符号化されたディジタルデータを記憶し、制御手段は、前記記憶手段が記憶する前記ディジタルデータを、前記記憶手段が記憶した時から所定時間の経過後に復号し、出力するので、前記所定時間、すなわち、遅延時間の間に記憶手段が記憶するディジタルデータの量を削減することが可能となる。

本発明によれば、同期のためのデータ遅延に要するメモリ容量を削減することが可能であるため、メモリサイズを低減できコスト低減に資するという利点がある。

実施形態
本発明に係る同期再生装置の一実施形態であるＡＶ再生装置の全体構成は、図２に示すＡＶ再生装置と同様である。すなわち、入力したＡＶ多重データを音声データと画像データとに分離し、画像データに対して画像処理を行い、音声データに対して音声同期再生処理を行った後に、それぞれ出力する。
本実施形態におけるＡＶ再生装置は、データ遅延装置としての音声同期再生部に特徴があるので、かかる部位について、図１に関連付けて以下説明する。

図１は、本発明に係るデータ遅延装置としての音声同期再生部２０の構成例を示す。
図１に示すように、音声同期再生部２０は、入力制御部２１と、本発明の制御手段としてのメモリ制御部２２と、本発明の記憶手段としてのメモリ２３と、出力制御部２４と、本発明の可逆符号化手段としての可逆符号化部２５と、可逆復号部２６とを含んで構成され、図３に示す音声同期再生部２０ａと対比すると、可逆符号化部２５および可逆復号部２６が付加されている点で大きく異なる。
以下、音声同期再生部２０の各構成要素について説明する。

入力制御部２１は、音声データを入力するためのインタフェース回路を含んで構成され、入力した音声データを所定のサンプリング時間毎に抽出して、可逆符号化部２５へ供給する。

可逆符号化部２５は、入力制御部２１により所定のサンプリング時間毎に供給される音声データに基づいて、可逆符号化処理を行う。これにより、音声データのデータ量を圧縮することが可能となる。
なお、非可逆符号化処理を行った場合には、さらなるデータ量の圧縮が期待できるが、かかる非可逆符号化処理は、音声データそのものの劣化を伴うため、行わない。

一般に、可逆符号化処理において、情報として扱う値をシンボルと呼び、当該シンボルの生起確率に偏りがある場合には、情報を圧縮することが可能となる。すなわち、生起確率の低いシンボルに対して長い符号を与え、生起確率の高いシンボルに対して短い符号を与えることで、全体としてのデータ長を短縮化（可変長符号化）することができ、かかる可逆符号化処理について、たとえば、ハフマン符号を適用することができる。

可逆符号化部２５は、入力制御部２１が所定のサンプリング時間毎に抽出した音声データに対して、隣接するサンプリング毎に差分をとり、その音声データの差分値をハフマン符号化のためのシンボルとして処理を行う。
各サンプリング毎の音声データを直接ハフマン符号化のためのシンボルとしてもよいが、サンプリングが隣接する音声データの差分値に対して処理することで符号化効率が向上する。

メモリ制御部２２は、メモリ２３に対してリード命令およびライト命令を行い、メモリ２３に対するデータの読み書きを制御する。
すなわち、メモリ制御部２２ａは、ライト命令により、可逆符号化部２５により生成された音声データの符号化データをサンプリング順にメモリ２３に書込むとともに、所定の遅延時間経過後に、リード命令により、メモリ２３に書き込んだ符号化データを読み出す。

メモリ２３は、たとえば、読み書きが同時に可能なＦＩＦＯ型のメモリにより構成され、メモリ制御部２２のリード命令およびライト命令によって、上述のようにデータの読み書きが制御される。
なお、上述のように、情報量として圧縮された符号化データがメモリ２３に書き込まれるので、図３を用いて説明した従来の音声同期再生部２０ａにおけるメモリ２３ａと比較して、記憶容量を約１／２〜２／３程度に低減させることが可能である。

可逆復号部２６は、メモリ制御部２２により遅延時間の経過後にメモリ２３から読み出された符号化データを復号する。すなわち、ハフマン符号に基づいて、一意に対応する各サンプリング毎の音声データの差分値を生成する。
当該復号処理により、音声データの差分値は、全くデータ欠損を起こすことなく再生される。

出力制御部２４は、音声データを出力するためのインタフェース回路を含んで構成され、可逆復号部２６により復号された各サンプリング毎の音声データの差分値から、サンプリング毎の音声データを順次出力する。

次に、音声同期再生部２０の動作について述べる。
ＡＶ多重データが分離された後、入力制御部２１は、分離された音声データをサンプリングして、順次可逆符号化部２５へ供給する。
可逆符号化部２５は、供給される音声データをバッファリングして隣接するサンプリング間の音声データの差分値を算出するとともに、サンプリング周期で順次ハフマン符号化を施す。

サンプリング周期で順次ハフマン符号化された符号化データは、メモリ制御部２２によりメモリ２３にＦＩＦＯ型のメモリに書き込まれるとともに、所定の遅延時間経過後にメモリ２３から読み出される。読み出しタイミングを画像処理部３０ａより指示するように構成してもよい。
たとえば、メモリ２３は、読み書き動作を同時に実行可能にデュアルポートを備え、メモリ制御部２２は、各ポートに対して同時にアクセスする。そして、メモリ制御部２２は、先にメモリ２３に書き込まれた符号化データから順に読み出されていくように、メモリ２３を制御する。

可逆復号部２６は、メモリ制御部２２により読み出された符号化データを順次復号して音声データのサンプリング間の差分値を復元し、出力制御部２４は、復元された差分値に基づいて、各サンプリング毎の音声データを生成して出力する。

以上説明したように本実施形態に係る音声同期再生部２０によれば、音声データを所定のサンプリング毎に入力する入力制御部２１と、各サンプリング毎の音声データの差分値に対してハフマン符号などの可逆符号化処理を行う可逆符号化部２５と、同時に読み書きが可能なメモリ２３と、音声データの符号化データをメモリ２３に書込むとともに所定の遅延時間の経過後に当該符号化データを読み出すメモリ制御部２２と、メモリ制御部２２により読み出された符号化データを復号して音声データの差分値を生成する可逆復号部２６と、可逆復号部２６により生成された音声データの差分値を順次出力する出力制御部２４と、を有しているので、以下の効果を得ることができる。

すなわち、同期のために遅延させる音声データに対して可逆符号化処理を行うので、メモリ２３に格納すべき音声データを約１／２〜２／３程度に圧縮できることから、メモリの回路規模を削減できる。特に、音声同期再生部に対して集積化を行う際に、大幅なコスト低減が得られる。
また、ハフマン符号により可逆符号化処理を行っているので、入力データを欠落させることなく完全に再生でき、高品質のデータを維持することが可能である。

本実施形態に係る音声同期再生部２０によれば、可逆符号化部２５は、サンプリングが隣接する音声データの差分値に対して可逆符号化処理を実行するので、符号化効率が向上する。

本実施形態に係るＡＶ再生装置によれば、入力したＡＶ多重データを分離した後に、分離された音声データに対して、上述した音声同期再生部２０により同期のためのデータ遅延が行われるので、画像データに対する処理時間が増加した場合でも、当該処理時間の増加に応じて必要となる音声データの遅延のためのメモリを節約できる。

なお、実施形態は、上述した内容に拘泥せず、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な改変が可能である。
たとえば、上述した実施形態においては、可逆符号化処理として、ハフマン符号化を適用したが、他の可逆符号化処理として、算術符号化やLempel-Ziv符号化などを用いてもよい。すなわち、遅延させる音声データの情報が欠落しない圧縮方法であれば、適用することが可能である。

また、上述した実施形態においては、遅延対象データとして音声データを例として説明したが、遅延対象データとしては、音声データに限られるものではなく、あらゆるディジタルデータに適用できることは言うまでもない。
すなわち、複数のディジタルデータが多重化された多重化データを処理する上で、１つのディジタルデータ（遅延対象データ）を他のディジタルデータと同期をとるために遅延させる処理を行う場合には、遅延対象データの種類に関わらず可逆符号化処理を実行できるので、本発明を適用することが可能である。

実施形態に係る音声同期再生部の構成例を示すブロック図である。 従来の同期再生装置としてのＡＶ再生装置の構成例を示す。 従来の音声同期再生部の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１０ａ…多重データ分離部、２０，２０ａ…音声同期再生部、２１，２１ａ…入力制御部、２２，２２ａ…メモリ制御部、２３，２３ａ…メモリ、２４，２４ａ…出力制御部、２５…可逆符号化部、２６…可逆復号部、３０ａ…画像処理部。

Claims (5)

1. 入力した前記ディジタルデータに対して可逆符号化を行う可逆符号化手段と、
   前記可逆符号化手段により可逆符号化されたディジタルデータを記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段が記憶する前記ディジタルデータを、前記記憶手段が記憶した時から前記所定時間の経過後に復号する制御手段と
   を有するデータ遅延装置。
2. 第１のディジタルデータと、第２のディジタルデータとを含む多重化データを入力し、前記第２のディジタルデータを遅延させることにより、前記第１のディジタルデータと同期させて出力する同期再生装置であって、
   前記多重データを第１のディジタルデータと第２のディジタルデータに分離する多重データ分離手段と、
   前記多重データ分離手段に分離された第１のディジタルデータを所定時間毎に処理して出力するデータ処理手段と、
   前記多重データ分離手段に分離された第２のディジタルデータを前記所定時間遅延させて出力するデータ遅延手段と
   を有し、
   前記データ遅延手段は、
   第２のディジタルデータに対して可逆符号化を行う可逆符号化手段と、
   可逆符号化手段により可逆符号化された第２のディジタルデータを記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段が記憶する前記第２のディジタルデータを、前記記憶手段が記憶した時から前記所定時間の経過後に復号する制御手段と
   を含む同期再生装置。
3. 前記多重化データは、
   第１のディジタルデータとして画像データを含み、第２のディジタルデータとして音声データを含む
   請求項２記載の同期再生装置。
4. 前記データ遅延手段は、音声データを所定のサンプリング時間毎に処理し、
   前記可逆符号化手段は、音声データの隣接する前記サンプリング毎の差分値に対して可逆符号化を行う
   請求項３記載の同期再生装置。
5. 入力した前記ディジタルデータに対して可逆符号化を行うステップと、
   可逆符号化されたディジタルデータを記憶するステップと、
   記憶した前記ディジタルデータを、記憶した時から前記所定時間の経過後に復号し、出力するステップと
   を有するデータ遅延方法。
   

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