JP2006139267A - オーディオ信号制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用者が演奏音、すなわち音声（歌手の歌）と伴奏音を選択的に再生することができるようにする。
【解決手段】 本発明は、オーディオセクター内に伴奏音と演奏音とが同時に記録される部分Ａａと伴奏音のみが記録される部分Ａｂに区別され、これが区別できるコーディング情報を記録するように構成されるカラオケＣＤフォーマットと、これを利用して伴奏音と演奏音が同時に含まれたオーディオ信号と伴奏音のみが含まれたオーディオ信号を分離して、選択的に出力できるよう構成し、演奏音と伴奏音を含んだオーディオデータを選択的に再生してＣＤ音に準じるステレオ音を楽しむことができ、楽しく歌の練習ができてカラオケ気分を味わうことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カラオケＣＤシステムに係り、特に使用者が演奏者の音声を選択的に再生することができるようにしたカラオケＣＤフォーマット及びこれを利用したオーディオ信号制御装置に関するものである。

一般のカラオケＣＤのディスクデータレイアウト（ｄｉｓｃ ｄａｔａ ｌａｙｏｕｔ）は、図１に示すように、ＣＤの中心側と外側に形成され、モード２／フォーム２の空セクター（ＥＭＰＴＹ Ｓｅｃｔｏｒ）を含むＣＤ−ＲＯＭＸＡデータがエンコーディングされたリードイン／リードアウト（Ｌｅａｄ ｉｎ／Ｌｅａｄ ｏｕｔ）領域１，６とプラグラム領域２，３，４，５に分けられる。

プログラム領域は、リードイン領域１のつぎに形成され、コンパクトディスクブリッジシステム技術（Ｃｐｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｂｒｉｄｇｅ ＳｙｓｔｅｍＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）に描かれたものであり、ＣＤ−Ｉ応用プログラムのパス名（Ｐａｔｈ ｎａｍｅ）を含むボリュームディスクリプタ（Ｖｏｌｕｍｅ ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）領域２と、曲名、歌手名、作曲者、作詞者などのデータを記録したカラオケ基本データ領域３と、標準規格のディスクをＣＤ−Ｉ／ＦＭＶプレーヤーで再生する時にＣＤ−ＲＴＯＳ（ＲｅａｌＴｉｍｅ Ｏｓ）で動作するようにするブリッジ化に必要な応用プログラム（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍ）を記録するＣＤ−Ｉ応用プログラム領域４と、及びＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）ビデオ、オーディオデータを記録するＭＰＥＧデータ領域５とからなる。ここで、リード領域１には曲の数、各曲の時間と全体時間及び各曲の初部分とインデックス部分とが記録され、リードアウト領域６にはプログラムの終了が記録される。

従来のカラオケＣＤシステムは、図２に示すように、ＥＦＭ（Ｅｉｇｈｔ ｔｏ Ｆｏｕｒｔｅｅｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を復調する第１復調部１１と、第１復調部１１の信号を受けてＣＤ−ＲＯＭ用のセクターインターリーブ（ＳｅｃｔｏｒＩｎｔｅｒｌｅａｖｅ）を復調する第２復調部１２と、第２復調部１２の信号を受けてシステムの流れをデマルチプレックス（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）するＣＰＵ１６と、ＣＰＵ１６から出力されるオーディオ及びビデオデータを記録する第１メモリ１７及び第２メモリ１８と、第１メモリ１７と第２メモリ１８に記憶されたオーディオ及びビデオデータを入力して各々ＭＰＥＧオーディオ及びＭＰＥＧビデオ信号をデコーディング（ｄｅｃｏｄｉｎｇ）するＭＰＥＧビデオコーダ１９及びＭＰＥＧオーディオデコーダ２０と、ＣＰＵ１６の制御によってシステムタイムをクラッキングするＳＴＣ（ＳｙｓｔｅｍＴｉｍｅＣｌｏｃｋ）部２３と、ＳＴＣ部２３のＳＴＣとＭＰＥＧビデオデコーダ１９から出力されるビットストリーム（ｂｉｔ ｓｔｒｅａｍ）内のＰＴＳ（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐｓ）を比較するビデオ出力部２１と、及びＳＴＣ部２３のＳＴＣとＭＰＥＧオーディオデコーダ１９から出力されるビットストリーム（ｂｉｔｓｔｒｅａｍ）内のＰＴＳ（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐｓ）を比較するオーディオ出力部２２とから構成されたビデオ及びオーディオ信号処理部１３と、入力されるキー信号に基づいて第１、第２復調部１１，１２とビデオ及びオーディオ信号処理部１３の全体をコントロールする制御部１０と、前記制御部１０の制御によってビデオ出力部２１から出力されるビデオ信号をＤ／Ａ変換してモニタに出力するＤ／Ａ変換器１４と、及び前記制御部１０の制御によってオーディオ出力部２２から出力されるオーディオ信号をＤ／Ａ変換してスピーカに出力するＤ／Ａ変換器１５とから構成される。

従来のＭＰＥＧビデオ及びＭＰＥＧオーディオセクターのインターリービング（Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｉｎｇ）は、図３のようになされる。すなわち、ＭＰＥＧビデオデータの量がＭＰＥＧオーディオデータの量より極めて多いので、ＭＰＥＧビデオセクター（Ｖ）に周期的にＭＰＥＧオーディオセクター（Ａ）が位置し、例えば四つのＭＰＥＧビデオセクター（Ｖ）毎に一つのＭＰＥＧオーディオセクター（Ａ）を置いて構成することができる。

下記の表１はオーディオチャンネルエンコーディング（Ａｕｄｉｏ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ）を示すもので、詳細に説明すると以下の通りである。

カラオケＣＤフォーマット（ｆｏｒｍａｔ）は、ステレオミュージックプログラム（Ｓｔｅｒｅｏ Ｍｕｓｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍ）において、レフトオーディオチャンネル（Ｌｅｆｔ Ａｕｄｉｏ Ｃｈａｎｎｅｌ）がＭＰＥＧオーディオチャンネル０（Ｃｈａｎｎｅｌ ０）として、ライトオーディオチャンネル（Ｒｉｇｈｔ Ａｕｄｉｏ Ｃｈａｎｎｅｌ）がＭＰＥＧオーディオチャンネル１（Ｃｈａｎｎｅｌ １）としてエンコーディングされており、Ｓｐｅｃｉａｌｍｕｓｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍに対して一つのチャンネル内に音声部分の無い音楽と、もう一つのチャンネル内に音声部分を含んだ音楽としてエンコーディングされる。

このように構成された従来のカラオケ−ＣＤシステムの動作は次の通りである。ピックアップ（Ｐｉｃｋ−ｕｐ）により読み出されたカラオケＣＤデータは、ＥＦＭ／ＣＩＲＣ（ＣｒｏｓｓＩｎｔｅｒｌｅａｖｅ Ｒｅａｄ ＳｏｌｏｍｏｎＣｏｄｅ）デコーダである第１復調部１１によりＥＦＭ復調され、ＣＤエラーが訂正された後ＣＤ−ＲＯＭデコーダである第２復調部１２に送られてエンコーディング時にインターリーブされたデータらが復調され、ビデオ及びオーディオ信号処理部１３のＣＰＵ１６のデマルチプレックス動作によりオーディオデータとビデオデータに分けられて各々第１及び第２メモリ１７，１８を通じてＭＰＥＧビデオデコーダ１９及びＭＰＥＧオーディオデコーダ２０に送られる。

ＭＰＥＧビデオデコーダ１９とＭＰＥＧオーディオデコーダ２０は、圧縮されていたデータを復元してＳＴＣ部２３のＳＴＣとデータ内のＰＴＳと比較して出力データの出力（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）時間を調節する。なお、ＭＰＥＧ符号化技術をカラオケ−ＣＤシステムに利用する技術については、例えば、下記非特許文献１に開示されている。
ＭＰＥＧ１符号化技術のＣＤ動画カラオケへの応用、菅原隆幸他、テレビジョン学会技術報告Ｖｏｌ．１７ Ｎｏ．２０、第１３〜１８頁（１９９３年３月１８日発表）

しかし、このような従来のカラオケ−ＣＤシステムにおいては、カラオケＣＤ規定によってＳｐｅｃｉａｌｍｕｓｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍを第１チャンネル（Ｌｅｆｔ）と第２チャンネル（Ｒｉｇｈｔ）に音声部分のない音楽と音声部分のある音楽をロードする場合、ステレオ音が得られないという短所がある。すなわち、二つのチャンネルに割り当てられた音を出力する場合には、ＣＨ０には演奏音（ｖｏｃａｌｓｏｕｎｄ）と伴奏音（ａｃｃｏｍｐａｎｉｍｅｎｔｓｏｕｎｄ（Ｌ））が、ＣＨ１には伴奏音（ａｃｃｏｍｐａｎｉｍｅｎｔ（Ｒ））が各々出力されるのでステレオ音を出力するが、使用者の選択によって演奏音を出力しない場合にはＣＨ１のみが出力されるので、モノ状態になり、ステレオ音が得られなくなるのである。

本発明は、使用者が第１のオーディオ信号（例えば音声などの演奏音と伴奏音）と第２のオーディオ信号（例えば伴奏音のみ）を選択的に再生し得るようにし、また、使用者がどちらのオーディオ信号を選択するとしても、ステレオ音が得られるように構成することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のオーディオ信号制御装置は、特定のフォーマットを利用したオーディオ信号を制御するオーディオ信号制御装置であって、外部から入力される信号に基づいてシステム全体を制御する制御手段と、第１のオーディオ信号と前記第１のオーディオ信号とは異なる第２のオーディオ信号とを、当該第１のオーディオ信号と第２のオーディオ信号とを区別するための情報と共に単一のチャネルに挿入して符号化する前記特定のフォーマットで符号化された信号を復調する復調手段と、前記復調手段から出力される前記単一のチャネルの信号を復号し、その後、前記第１のオーディオ信号と第２のオーディオ信号とを区別するための情報を用いて、前記第１のオーディオ信号と前記第２のオーディオ信号とを分離して出力するオーディオ信号処理手段と、前記制御手段による制御に基づいて、前記オーディオ信号処理手段から出力される前記第１のオーディオ信号と第２のオーディオ信号とのいずれかを選択し、選択されたオーディオ信号を出力するスイッチング手段とを備えたことを特徴としている。

本発明は、カラオケＣＤシステムなどにおいて、第１のオーディオ信号（例えば音声などの演奏音と伴奏音）と第２のオーディオ信号（例えば伴奏音のみ）とを選択して再生することができるので、ＣＤ音に準じるステレオ音を楽しむことができ、楽しく歌の練習ができてカラオケ気分を満喫し得るという効果がある。

本発明によるサブヘッダー（Ｓｕｂ−ｈｅａｄｅｒ）の構造は図４のようになされるが、オーディオパケット（Ｐａｃｋｅｔ）内のサブヘッダー情報から演奏者の音声、すなわち演奏音と伴奏音を含んだオーディオデータＡａと伴奏音のみを含んだオーディオデータＡｂを区分するため、コーディング情報（ＣｏｄｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）に区分値を入力してエンコーディングする。

ここで、コーディング情報とは、データのエンコーディング時に区分信号として各セクターのサブヘッダー内に含ませるが、ＭＰＥＧビデオの場合は０ＦＨと、ＭＰＥＧオーディオの場合には７ＦＨと規定されている。ここに新しいコーディング情報を追加（例３Ｆ）して、演奏音と伴奏音のあるオーディオデータセクターＡａと伴奏音のみのあるオーディオデータセクターＡｂとの区分信号として利用する。

すなわち、セクターＡａには、従来と同様に、伴奏音と演奏音とが載せられ、使用者が伴奏音が含まれたデータを選択する場合に、ステレオに該当する音を出力することができ、また、演奏音のないデータ、Ａｂを選択してもステレオ音を得ることができる。

ＭＰＥＧビデオ及びＭＰＥＧオーディオセクターインターリービングは、図５に示すようである。すなわち、ビデオデータとオーディオデータセクターのインターリービングは、通常４〜５個のビデオセクターＶに一つのオーディオセクターＡを含むが、エンコーディング時に音声を含んだセクターを追加し、入力された選択信号によってデコーディングされたデータを区分して出力する（Ａａ，Ａｂ）。ここで、新しく追加されたオーディオセクター（Ａａ，Ａｂ）によるバッファサイズ（ｂｕｆｆｅｒｓｉｚｅ）の増加は、映像データに比べて微少であるため無視しても構わない。

即ち、本発明によるカラオケＣＤフォーマットは、ビデオセクターとオーディオセクターに分けられるＣＤフォーマットにおいて、オーディオセクター内に伴奏音と演奏音が同時に記録される部分Ａａと、伴奏音のみ記録される部分Ａｂとに区別され、これが区別できるコーディング情報を記録するようになされる。

このようにオーディオデータをインターリービングした状態の本発明によるカラオケＣＤオーディオ信号制御装置は、図６に示すように、制御部３０と、復調部４０と、オーディオ信号処理部７０と、スイッチ５０と、及びＤ／Ａ変換部６０とから構成される。

制御部３０は、外部からキーマトリックス８０を通じて入力される信号に基づいてシステム全体を制御する。

復調部４０は、伴奏音と演奏音が同時に記録される部分Ａａと、伴奏音のみが記録された部分Ａｂが区別できるように構成されたＣＤフォーマットから制御部３０の制御によってＥＦＭ（Ｅｉｇｈｔｔｏ Ｆｏｕｒｔｅｅｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）復調する第１復調器４１と、制御部３０の制御によって第１復調器４１から出力される信号よりＣＤ−ＲＯＭ用のセクターインターリーブを復調してオーディオ信号処理部７０に出力する第２復調器４２とから構成され、制御部３０の制御によって伴奏音と演奏音が同時に記録される部分Ａａと、伴奏音のみ記録された部分Ａｂを区別し得るように構成されたＣＤフォーマットから読み出された信号を復調する。

オーディオ信号処理部７０は、制御部３０の制御によって第２復調器４２から出力される信号よりオーディオデータと時間データを分離するＣＰＵ７１と、ＣＰＵ７１から出力される時間情報を利用して同期信号を出力するＳＴＣ（ＳｙｓｔｅｍＴｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）部７７と、ＣＰＵ７１から出力されるオーディオデータを記憶するメモリ７２と、メモリ７２に記憶されたＭＰＥＧオーディオデータをデコーディングするＭＰＥＧオーディオデコーダ７３と、ＣＰＵ７１の制御によってＭＰＥＧオーディオデコーダ７３から出力されるデータを伴奏音と演奏音に該当するデータと伴奏音に該当するデータとに分離して出力するデマルチプレックサ７４と、デマルチプレックサ７４から出力される伴奏音に該当するデータ内のＰＴＳ（ＰｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎＴｉｍｅ Ｓｔａｍｐ）をＳＴＣ部７７から出力される信号と比較して、出力データの出力時間を調節する第１オーディオ出力部７５と、及びデマルチプレックサ７４から出力される伴奏音と演奏音に該当するデータ内のＰＴＳ（ＰｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎＴｉｍｅ Ｓｔａｍｐ）をＳＴＣ部７７から出力される信号と比較して、出力データの出力時間を調節する第２オーディオ出力部７６とから構成され、復調部４０から出力される信号を利用してオーディオ信号を処理し、伴奏音と演奏音、及び伴奏音に該当するデータを分離して出力する。

スイッチ５０は、制御部３０の制御によってオーディオ信号処理部７０の第１及び第２オーディオ出力部７５，７６から出力される伴奏音と演奏音、及び伴奏音に該当するデータのうち一つを選択して出力する。

Ｄ／Ａ変換器６０は、制御部３０の制御によってスイッチ５０から出力されるデータをＤ／Ａ変換器してスピーカに出力する。

ビデオ信号を処理するための構成及び過程は、従来のカラオケＣＤシステムと同様である。このように構成された本発明によるカラオケＣＤオーディオ信号制御装置の動作を説明すると次のようである。コーディング情報に区分値を入力してエンコーディングしたカラオケ−ＣＤデータはＥＦＭ／ＣＩＲＣ（ＣｒｏｓｓＩｎｔｅｒｌｅａｖｅＲｅａｄ Ｓｏｌｏｍｏｎ Ｃｏｄｅ）デコーダである第１復調部４１によってＥＦＭ復調されて、ＣＤのエラーが訂正された後、ＣＤ−ＲＯＭデコーダである第２復調部４２へ送られ、エンコーディング時にインターリーブ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）されたデータらが復調され、ＣＰＵ７１ではオーディオとビデオデータ、及び時間データに分離される。この時、オーディオデータのうちコーディング情報を読み出して出たオーディオデマルチプレックシング信号は、デマルチプレックサ７４の動作のためにデマルチプレックサ７４に出力する。

ＣＰＵ７１でデマルチプレッシングされたデータのうちＭＰＥＧオーディオデータは、メモリ７２に一時記憶されかけてＭＰＥＧオーディオデコーダ７３により圧縮復元され出力される。ＭＰＥＧオーディオデコーダ７３から出力される復元されたオーディオデータは、ＣＰＵ７１の制御によりデマルチプレックサ７４を通過して伴奏音のみがエンコーディングされたオーディオデータと、及び伴奏音と演奏音のみがロードされたオーディオデータとに分けられ、第１オーディオ出力部７５と第２オーディオ出力部７６に各々出力される。

すなわち、ＣＰＵ７１から出力されるオーディオデマルチプレッシング信号は、入力されたオーディオ信号のうち伴奏音のみがロードされたオーディオデータＡｂの場合、第１オーディオ出力部７５でＰＴＳとの比較により出力時間が調節され出力されるようにし、音声すなわち演奏音と伴奏音を含んだオーディオデータＡａの場合、第２オーディオ出力部７６でＰＴＳとの比較により出力時間が調節され出力されるようにする。第１及び第２オーディオ出力部７５，７６から出力されるオーディオデータは制御部３０の制御によるスイッチ５０のスイッチング動作によりＤ／Ａ変換器６０に出力されてＤ／Ａ変換された後スピーカに出力される。この時、スイッチ５０は、キーマトリックス８０を通じて入力されたキー信号に基づいて動作する制御部３０の制御によって動作する。

このように動作するカラオケＣＤオーディオシステムの動作を図７を参照して説明すると、次の通りである。まず、サブヘッダーとパケットヘッダーを読み出し１００、デマルチプレッシングしてオーディオデマルチプレッシング信号とＭＰＥＧオーディオ信号に分離する１０１。分離されたＭＰＥＧオーディオ信号は、デコーディング処理した後、オーディオデマルチプレッシング信号を利用して伴奏音のみが含まれたオーディオ信号と演奏音と伴奏音のみが含まれたオーディオ信号に分離し１０２、各パケットのＰＴＳを読み出して同期化させたのち出力する１０３。

一方、前記ＣＰＵ７１から分離されたオーディオデータをメモリ７２に格納した後、制御部３０の制御により、使用者の選択に従うデータ、即ち、演奏音と伴奏音を含むデータＡａ、又は伴奏音のみを含むデータＡｂに該当するデータを前記メモリ７２から出力して、ＭＰＥＧデコーダ７３でデコーディングした後出力することにより、上記実施例のように、デマルチプレックサ７４を備えないことが可能であり、そのようにすることで、一つの出力部７５又は７６を達成することができ、また、別のスイッチ５０を構成せずにも選択したデータを容易に出力することができる。

ＭＰＥＧオーディオフォーマット構成は、図８のようになされ、セクター毎のサブヘッダーからコーディング情報を抽出して、分離されたＭＰＥＧオーディオ信号（Ａａ，Ａｂ）とオーディオデマルチプレッシング信号を発生し、パケットヘッダーを読み出してＳＴＣを比較することにより出力データの出力時間を調節する。

カラオケＣＤデータのレイアウトである。 従来のカラオケＣＤシステムの構成図である。 従来のＭＰＥＧオーディオ／ビデオセクターインターリービングの構成図である。 本発明によるサブヘッダー（Ｓｕｂｈｅａｄｅｒ）の構造図である。 本発明によるＭＰＥＧオーディオ／ビデオセクターインターリービングの構成図である。 本発明によるカラオケＣＤオーディオ信号制御装置の構成図である。 本発明によりカラオケＣＤオーディオ信号制御装置の動作のフローチャートである。 本発明によるＭＰＥＧオーディオフォーマット図である。

符号の説明

１０，３０…制御部、１１，４１…第１復調部、１２，４２…第２復調部、１３…ビデオ及びオーディオ信号処理部、１４，１５，６０…Ｄ／Ａ変換部、１６，７１…ＣＰＵ、１７，１８，７２…メモリ、１９…ＭＰＥＧビデオデコーダ、２０，７３…ＭＰＥＧオーディオデコーダ、２１…ビデオ出力部、２２，７５，７６…オーディオ出力部、４０…復調部、５０…スイッチ、７０…オーディオ信号処理部、７４…デマルチプレックサ、８０…キーマトリックス。

Claims (4)

1. 特定のフォーマットを利用したオーディオ信号を制御するオーディオ信号制御装置であって、
   外部から入力される信号に基づいてシステム全体を制御する制御手段と、
   第１のオーディオ信号と前記第１のオーディオ信号とは異なる第２のオーディオ信号とを、当該第１のオーディオ信号と第２のオーディオ信号とを区別するための情報と共に単一のチャネルに挿入して符号化する前記特定のフォーマットで符号化された信号を復調する復調手段と、
   前記復調手段から出力される前記単一のチャネルの信号を復号し、その後、前記第１のオーディオ信号と第２のオーディオ信号とを区別するための情報を用いて、前記第１のオーディオ信号と前記第２のオーディオ信号とを分離して出力するオーディオ信号処理手段と、
   前記制御手段による制御に基づいて、前記オーディオ信号処理手段から出力される前記第１のオーディオ信号と第２のオーディオ信号とのいずれかを選択し、選択されたオーディオ信号を出力するスイッチング手段と
   を備えたことを特徴とするオーディオ信号制御装置。
2. 前記特定のフォーマットは、カラオケフォーマットである
   ことを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号制御装置。
3. 前記第１のオーディオ信号は、伴奏音と演奏音とに対応する信号である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のオーディオ信号制御装置。
4. 前記第２のオーディオ信号は、伴奏音のみに対応する信号である
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のオーディオ信号制御装置。

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