JP2006190130A - 音声送信方法及び装置 - Google Patents

音声送信方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】
タイマを必要とせずに、外部からのタイミング信号に同期して所定量単位で音声データを送信する。
【解決手段】
マイコン36は、外部タイミング信号に応じて、音声メモリ22の記憶データ量がアンダーフローに対応する第1の閾値より小さいか、オーバーフローに対応する第2の閾値より大きいか、第1の閾値と第2の閾値の間にあるかを判定し、また、実質的な無音部分か否かを判定する。音声メモリ22の記憶データが第1の閾値より少なく、且つ、無音である場合に、マイコン36は、音声メモリ22から当該所定量より少ない音声データを読み出し、所定量に不足するデータを補充して、USB34に供給する。音声メモリ22の記憶データが第2の閾値より多く、且つ無音である場合に、音声メモリ22から所定量より多い音声データを読み出し、その内の当該所定量の音声データをUSB34に供給する。
【選択図】
図1

Description

本発明は、音声送信方法及び装置に関し、特に伝送路を介して音声データを送信する音声送信方法及び装置に関する。
従来、図5のように、デジタルビデオカメラ(以下、DVCと略す)をUSB(Universal Serial Bus:ユニバーサル・シリアル・バス)ケーブルを介してパーソナルコンピュータ(以下、パソコンと略す)に接続し、DVCからパソコンに音声データをストリーミングすることが行われる。その際、ある規格では、DVCは、パソコンが生成するSOF(Start Of Frame)を基準として、SOF間(1ms)にサンプリングされたオーディオデータ(8サンプル)をまとめてパソコンに転送すると規定されている。
また、パソコンが生成するSOFのベース周波数は1KHzであり、DVCのオーディオクロックのサンプリング周波数は8KHzである。この場合のSOFとオーディオサンプリング周波数との関係を図6に示す。図6(1)はフレーム同期信号を示し、同(2)はSOFを示し、同(3)はオーディオクロックを示す。図6に示すように、DVCにおけるオーディオデータ(8KHz)をサンプリングするオーディオクロックとパソコンで生成されるSOF(1KHz)の基準クロックには、誤差又はスキューがある。
この誤差が蓄積されると、音声データが適切にサンプリングされない、又は、パソコンに取り込まれない問題点があった。具体的には、オーディオデータをサンプリングするオーディオクロックが遅い場合、図7に示すように、1SOF期間にサンプリングされるオーディオデータ数が7データ分しかないことが発生しうる。図7(1)はフレーム同期信号を示し、同(2)はSOFを示し、同(3)はオーディオクロックを示す。逆に、オーディオクロックが速い場合、図8に示すように、1SOF期間にサンプリングされるAUDIOデータ数が9データ分になってしまうことがありうる。図8(1)はフレーム同期信号を示し、同(2)はSOFを示し、同(3)はオーディオクロックを示す。
このような問題点を解決するために、図9に示すような構成のDVCが提案された(特許文献1参照)。
200は、マイクである。210は、マイク200から入力されたアナログ音声信号をデジタルデータに変換するAD変換器(ADC)である。220は、ADC210からのオーディオデータを記憶する音声メモリ。230は、パソコンと通信し、パソコンに音声データを転送するUSBである。240は、全体を制御し、音声メモリ210からUSB230に音声データを転送するマイクロコンピュータ(マイコン)である。250はオーディオクロック発生装置である。260は、パソコンからUSB230を介して受信するSOFをオーディオクロック発生装置250からのオーディオクロックの周期で計測するタイマである。270は、ADC210から出力されるオーディオデータを音声メモリ220に書き込む場合に、ADC210からのサンプリングタイミングに従い、音声メモリ220の書込みアドレスを発行するアドレス制御装置である。
ADC210は、マイク200から出力されるアナログ音声信号を、オーディオクロック発生装置250からのオーディオクロックに従いサンプリング及びアナログ/デジタル変換する。ADC210は、出力音声データを音声メモリ220に印加すると共に、オーディオデータのサンプリングタイミング信号をアドレス制御装置270に印加する。アドレス制御装置270は、ADC210からのサンプリングタイミング信号に従い、音声メモリ220の書込みアドレスを順次、更新し、これにより、ADC210から出力される音声データが、順次、音声メモリ220に書き込まれる。
USB230は、パソコンから送信されたSOFをタイマ260に印加し、且つ、割り込みとしてマイコン240に印加する。マイコン240は、この割込みで起動し、音声メモリ220に記憶されているオーディオデータの8サンプル分を読み出し、USB230を介してパソコンに転送する。タイマ260は、USB230からのSOFの周期をオーディオクロック発生装置250からのオーディオクロックに従って計測する。タイマ260は、計測したSOF周期をマイコン240に送信する。マイコン240は、オーディオクロック発生装置250の発生するオーディオクロックと、パソコンからのSOF(より具体的には、パソコンでSOFを発生する基準となる基準クロック)との間の誤差を検出し、この誤差が小さくなるように、オーディオクロック発生装置250を制御する。
特開2000−021081公報
特許文献1に記載の構成では、SOFを生成する基準クロックとオーディオクロックとの誤差を計測するためにタイマ260等のハードウエアを必要とする。
また、最近では、LSIなどの大規模化により、1つのLSIに複数の機能を組み込んでいる。その場合、LSIの基準クロックは共通化されることが多い。オーディオクロックをLSIの基準クロックから分周して生成している場合、オーディオクロックを帰還制御する為には、LSIの基準クロックを調整する必要があり、そうすると、他の機能に悪影響を及ぼすことが懸念される。
そこで、本発明は、タイマなどのハードウエアを必要とせずに音声データを送信できる音声送信方法及び装置を提示することを目的とする。
本発明に係る音声送信方法は、外部タイミング信号に応じて、所定量単位で入力音声を送信する音声送信方法であって、音声入力手段による入力音声データを音声メモリに一時記憶する音声記憶ステップと、当該外部タイミング信号に応じて、当該音声メモリに記憶される音声データ量を監視し、当該音声データ量が、当該音声メモリのアンダーフローに対応する第1の閾値より小さいか、当該音声メモリのオーバーフローに対応する第2の閾値より大きいか、第1の閾値と第2の閾値の間にあるかを判定するデータ量判定ステップと、当該外部タイミング信号に応じて、当該音声メモリに記憶される音声データの音量を検出し、実質的な無音部分か否かを判定する音量判定ステップと、当該音声メモリの記憶データが当該第1の閾値より少なく、且つ、当該音声メモリに記憶される音声データが無音である第1の場合に、当該音声メモリから当該所定量より少ない音声データを読み出し、当該所定量に不足するデータを補充して、送信装置に供給するステップと、当該音声メモリの記憶データが当該第2の閾値より多く、且つ、当該音声メモリに記憶される音声データが無音である第2の場合に、当該音声メモリから当該所定量より多い音声データを読み出し、その内の当該所定量の音声データを送信装置に供給するステップと、当該第1及び第2の場合を除く場合に、当該音声メモリから当該所定量より多い音声データを読み出し、その内の当該所定量の音声データを送信装置に供給するステップと、当該送信装置が、当該所定量単位で音声データを外部に送信するステップとを具備することを特徴とする。
本発明に係る音声送信装置は、音声入力手段と、当該音声入力手段により入力された音声データを一時記憶する音声メモリと、当該音声メモリに記憶される音声データ量を監視し、当該音声データ量が、当該音声メモリのアンダーフローに対応する第1の閾値より小さいか、当該音声メモリのオーバーフローに対応する第2の閾値より大きいか、第1の閾値と第2の閾値の間にあるかを判定するデータ量判定装置と、当該音声メモリに記憶される音声データの音量を検出し、実質的な無音部分か否かを判定する音量判定装置と、外部タイミング信号、当該データ量判定装置の判定結果及び当該音量判定装置の判定結果に従い、当該音声メモリからの当該音声データの読み出しを制御する制御装置と、当該音声メモリから読み出された当該音声データを、当該所定量を単位に外部に送信する送信装置とを具備する音声送信装置であって、当該制御装置が、当該音声メモリの記憶データが当該第1の閾値より少なく、且つ、当該音声メモリに記憶される音声データが無音である場合に、当該音声メモリから当該所定量より少ない音声データを読み出し、当該所定量に不足するデータを補充して、当該送信装置に供給し、当該音声メモリの記憶データが当該第2の閾値より多く、且つ、当該音声メモリに記憶される音声データが無音である場合に、当該音声メモリから当該所定量より多い音声データを読み出し、その内の当該所定量の音声データを当該送信装置に供給することを特徴とする。
本発明に係る送信装置によれば、タイマなどのハードウエアを必要とせずに、破綻なく音声データを送信できる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
10は撮影レンズ、12は、撮影レンズ10による光学像を電気画像信号に返還する撮像素子、14は撮像素子12の出力画像信号をデジタル信号に変換し、γ補正及び色バランス調整等の周知のカメラ信号処理を施すカメラ信号処理装置、16は、カメラ信号処理装置14から出力される画像データを一時記憶する画像メモリである。
18は音声入力手段としてのマイク、20は、マイク18から出力されるアナログ音声信号をデジタル音声データに変換するADC、22は、ADC20からの音声データを一時記憶する音声メモリ、24は、音声メモリ22の書込みアドレス及び読み出しアドレスを制御するアドレス制御装置であって、ADC20からのサンプリングタイミング信号に従い、音声メモリ22の書込みアドレスを変更するアドレス制御装置である。
26は、画像メモリ16からの画像データ及び音声メモリ22からの音声データを記録処理し、磁気テープ28に所定のフォーマットで記録する記録処理装置である。
30は、画像メモリ16から読み出された画像データをJPEG方式で圧縮するJPEG圧縮装置、32は、JPEG圧縮装置30からの圧縮画像データを一時記憶する圧縮メモリである。
34は、図示しないパソコンとUSBケーブルで接続するUSBインターフェイスである。本実施例では、USB34を使って、ビデオデータとオーディオデータをパソコンに送信する。マイコン36は、本実施例の全体を制御する。マイコン36は特に、音声メモリ22及び圧縮メモリ32からUSB34を介してパソコンにビデオデータ(圧縮画像データ)と音声データを送信する動作も制御する。38はデータバスである。
図1に示す実施例の基本動作を説明する。撮像素子12は、撮影レンズ10による光学像を電気信号に変換し、カメラ信号処理装置14は、撮像素子12の出力画像信号にデジタル信号に変換し公知のカメラ信号処理を施して、画像メモリ16に書き込む。
また、マイク18は周囲の音声を取り込み、アナログ音声信号をADC20に印加する。ADC20は、マイク18からのアナログ音声信号をデジタル化し、デジタル化された音声データを音声メモリ22に書き込む。その際、アドレス制御装置24は、ADC20からのサンプリングタイミング信号に従い音声メモリ22の書込みアドレスを順次、変更する。
記録処理装置26は、画像メモリ22に記憶されている画像データ及び音声メモリ30に記憶されている音声データを順次、読み出し、テープ記録フォーマットに変換して磁気テープ28に記録する。図2は、磁気テープ28の記録パターンを示す。磁気テープ28には、1フレームの映像信号に対して、画像データを収容するVideoエリアと、オーディオデータを収容するAudioエリアと、その他の情報を収容するSubCodeエリアがそれぞれ固定長で用意されている。Audioエリアには、映像信号の1フレーム期間に一定レートで取り込まれる音声データが書き込まれる。
次に、画像データ及び音声データのUSBストリーミングを説明する。JPEG圧縮装置30は、データ量を削減する為に、画像メモリ30に記憶される画像データをフレーム単位でJPEG方式により圧縮し、圧縮画像データ、即ちJPEGデータを圧縮メモリ32に書き込む。マイコン36は、図示しないパソコンからのSOFに同期して、圧縮メモリ32に記憶される圧縮画像データをフレーム単位で選択及び読み出し、USB34を介して外部のパソコンに送信する。マイコン36はまた、当該SOFに同期して、音声メモリ22に記憶されている音声データから所定データ量を順次、読み出し、USB34からパソコンに送信される。
図3は、音声メモリ22のイメージ図を示す。音声メモリ22はRAMからなり、1データ毎にアドレッシングされ、リングバッファとして用いられる。ADC20でサンプリングされた音声データは、アドレス制御装置24で生成された音声メモリ22の書込みアドレスに書き込まれる。アドレス制御装置24は、書き込む音声データごとに書込みアドレスをインクリメントし、現在の書込みアドレスをマイコン36に通知する。音声メモリ22からのデータ読出しは、マイコン36により制御され、SOF単位に規定のデータ数分が読み出される。即ち、マイコン36が、音声メモリ22の読出しアドレスを管理する。
図4は、マイコン36による音声データのUSBストリーミング処理のフローチャートである。
まず、パソコンからのSOFの信号に同期して、マイコン36に割込みが発生する(S1)。マイコン36は、割込み処理後、アドレス制御装置24から書込みアドレスを取得し、マイコン36で管理している読出しアドレスとの差分Δnを求める(S2)。書込みアドレスと読出しアドレスの差分Δnを第1の閾値ThLと比較し、Δn<ThLが成立するか否かを判別する(S3)。
オーディオクロックでサンプリングされる音声データの書き込みに対して、パソコンからのSOFの周期が短い場合、音声メモリ22は、データ不足、即ち、読出しアドレスが書込みアドレスを追い越すアンダーフローを起こす可能性がある。第1の閾値ThLは、このアンダーフローを事前に検知する値に設定される。逆に、オーディオクロックでサンプリングされる音声データの書き込みに対して、パソコンからのSOFの周期が長い場合、音声メモリ22は、データの重ね書き、即ち、書込みアドレスが読出しアドレスを追い越すオーバーフローを起こす。第2の閾値ThHは、このオーバーフローを事前に検知する値に設定される。従って、ThL<ThHであり、差Δnが、閾値ThLとThHの間にあるとき、送信音声データの欠落無しで、マイク18の入力音声をパソコンに送信できることになる。
Δn<ThLの場合(S3)、音声メモリ22はアンダーフローを起こす可能性があるので、音声メモリ22からの読み出しデータ数を減らす。単に減らすと音質に影響するので、無音部分を選択して、音声メモリ22からの読み出しデータ数を減らす。そのために、先ず、音声メモリ22に記憶される音声データが無音に近いかどうかを判定する(S4,S5)。具体的には、マイコン36は、音声メモリ22に記憶される音声データの音声レベルA0を検出し、当該音声レベルA0を変数A_DATAに取り込む(S4)。音声レベルを示す変数A_DATAと無音判定の閾値Th_A_Lowとを比較し、A_DATA<Th_A_Lowが成立するか否かを判別する(S5)。閾値Th_A_Lowは、音声レベル(音量)が無音にごく近い音量に設定される。
A_DATA<Th_A_Lowの場合(S5)、音声メモリ22の読み出し対象の音声データは、無音である。この場合、マイコン36は、音声メモリ22から7データ分を取り出してUSB34に転送し、その7データ分の最後の1データをUSB34に再転送する(S6)。これにより、8データ分の音声データがUSB34に転送されたことになる。USB34は、転送された8データ分の音声データをパソコンに送信する。
A_DATA<Th_A_Lowでない場合(S5)、無音部分でないので、マイコン36は、通常通り、音声メモリ22から8データ分を取り出してUSB34に転送する(S7)。USB34は、転送された8データ分の音声データをパソコンに送信する。
ΔnがThL以上の場合(S3)、Δnが第2の閾値ThHより大きいかどうかを判定する(S8)。ΔnがThHより大きいと、上述したように、音声メモリ22がオーバーフローを起こす可能性があるので、音声メモリ22から多めにデータを読み出し、その一部を破棄すればよい。そのようなデータは、アンダーフローの場合と同様に、無音部分である。そこで、ここでも、音声メモリ22に記憶される音声データが無音に近いかどうかを判定する(S9,S10)。具体的には、マイコン36は、音声メモリ22に記憶される音声データの音声レベルA0を検出し、当該音声レベルA0を変数A_DATAに取り込む(S9)。音声レベルを示す変数A_DATAと無音判定の閾値Th_A_Lowとを比較し、A_DATA<Th_A_Lowが成立するか否かを判別する(S10)。
A_DATA<Th_A_Lowの場合(S10)、音声メモリ22の読み出し対象の音声データは、無音である。この場合、マイコン36は、音声メモリ22から通常より多い9データ分を取り出し、その内の8データ分をUSB34に転送する(S11)。即ち、1データ分を破棄する。USB34は、転送された8データ分の音声データをパソコンに送信する。
A_DATA<Th_A_Lowでない場合(S10)、無音部分でないので、マイコン36は、通常通り、音声メモリ22から8データ分を取り出してUSB34に転送する(S7)。USB34は、転送された8データ分の音声データをパソコンに送信する。
ΔnがThH以下の場合(S8)、結局、アドレスの差分Δnは、ThL以上で、ThH以下であることになる。この場合、音声データのサンプリングクロックとパソコンからのSOFとの間のスキューが無視できるほどに小さいことになる。通常通り、マイコン36は、音声メモリ22から8データ分を取り出してUSB34に転送する(S7)。USB34は、転送された8データ分の音声データをパソコンに送信する。
このようにして、USB34は、図示しないパソコンからのSOFに従い、8データ分の音声データをパソコンに送信する。タイマは不要である。
磁気テープ28への記録と、図示しないパソコンへのストリーミングを別々の動作として説明したが、これは各動作の理解を容易にするためである。磁気テープ28への記録と、図示しないパソコンへのストリーミングを同時に実行する場合でも、上述の作用効果を得ることができることは明らかである。
本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。 DVCのテープ記録パターンの模式図である。 音声メモリ22のイメージ図である。 本実施例の動作フローチャート。 USBストーミング時のDVCとパソコンとの接続図である。 オーディオクロックとSOFとの関係を示すタイミングチャートである。 SOF周期が短い場合の、オーディオクロックとSOFとの関係を示すタイミングチャートである。 SOF周期が長い場合の、オーディオクロックとSOFとの関係を示すタイミングチャートである。 従来のDVCの概略構成ブロック図である。
符号の説明
10:レンズ
12:撮像素子
14:カメラ信号処理装置
16:画像メモリ
18:マイク
20:ADC
22:音声メモリ
24:アドレス制御装置
26:記録処理装置
28:磁気テープ
30:JPEG圧縮装置
32:圧縮メモリ
34:USB
36:マイコン

Claims (4)

  1. 外部タイミング信号に応じて、所定量単位で入力音声を送信する音声送信方法であって、
    音声入力手段(18,20)による入力音声データを音声メモリ(22)に一時記憶する音声記憶ステップと、
    当該外部タイミング信号に応じて、当該音声メモリに記憶される音声データ量を監視し、当該音声データ量が、当該音声メモリのアンダーフローに対応する第1の閾値(ThL)より小さいか、当該音声メモリのオーバーフローに対応する第2の閾値(ThH)より大きいか、第1の閾値と第2の閾値の間にあるかを判定するデータ量判定ステップ(S3,S8)と、
    当該外部タイミング信号に応じて、当該音声メモリに記憶される音声データの音量を検出し、実質的な無音部分か否かを判定する音量判定ステップ(S5,S10)と、
    当該音声メモリの記憶データが当該第1の閾値(ThL)より少なく(S3)、且つ、当該音声メモリに記憶される音声データが無音である第1の場合に(S5)、当該音声メモリから当該所定量より少ない音声データを読み出し、当該所定量に不足するデータを補充して、送信装置(34)に供給するステップ(S6)と、
    当該音声メモリの記憶データが当該第2の閾値(ThH)より多く(S8)、且つ、当該音声メモリに記憶される音声データが無音である第2の場合に(S10)、当該音声メモリから当該所定量より多い音声データを読み出し、その内の当該所定量の音声データを送信装置(34)に供給するステップ(S11)と、
    当該第1及び第2の場合を除く場合に、当該音声メモリから当該所定量より多い音声データを読み出し、その内の当該所定量の音声データを送信装置(34)に供給するステップ(S11)と、
    当該送信装置が、当該所定量単位で音声データを外部に送信するステップ
    とを具備することを特徴とする音声送信方法。
  2. 当該送信装置がUSBデバイスであることを特徴とする請求項1に記載の音声送信方法.
  3. 音声入力手段(18,20)と、
    当該音声入力手段により入力された音声データを一時記憶する音声メモリ(22)と、
    当該音声メモリに記憶される音声データ量を監視し、当該音声データ量が、当該音声メモリのアンダーフローに対応する第1の閾値(ThL)より小さいか、当該音声メモリのオーバーフローに対応する第2の閾値(ThH)より大きいか、第1の閾値と第2の閾値の間にあるかを判定するデータ量判定装置(36)と、
    当該音声メモリに記憶される音声データの音量を検出し、実質的な無音部分か否かを判定する音量判定装置(36)と、
    外部タイミング信号、当該データ量判定装置の判定結果及び当該音量判定装置の判定結果に従い、当該音声メモリからの当該音声データの読み出しを制御する制御装置(36)と、
    当該音声メモリから読み出された当該音声データを、所定量を単位に外部に送信する送信装置(34)
    とを具備する音声送信装置であって、
    当該制御装置が、
    当該音声メモリの記憶データが当該第1の閾値(ThL)より少なく(S3)、且つ、当該音声メモリに記憶される音声データが無音である場合に(S5)、当該音声メモリから当該所定量より少ない音声データを読み出し、当該所定量に不足するデータを補充して、当該送信装置(34)に供給し(S6)、
    当該音声メモリの記憶データが当該第2の閾値(ThH)より多く(S8)、且つ、当該音声メモリに記憶される音声データが無音である場合に(S10)、当該音声メモリから当該所定量より多い音声データを読み出し、その内の当該所定量の音声データを当該送信装置(34)に供給する(S11)
    ことを特徴とする音声送信装置。
  4. 当該送信装置がUSBデバイスであることを特徴とする請求項1に記載の音声送信装置.
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