JP2007096451A - Ip phone and buffer control method - Google Patents
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本発明は、入力音声をPCM音声データに変換し、該PCM音声データをVoIP電話方式に適合する符号化をなしてVoIP網に供給するIP電話装置、並びに該PCM音声データを蓄積するバッファのバッファ制御方法に関する。 The present invention converts an input voice into PCM voice data, supplies the PCM voice data to a VoIP network after encoding it in conformity with the VoIP telephone system, and a buffer buffer for storing the PCM voice data It relates to a control method.
従来、かかるPCM音声データ処理は、特許文献1に開示されるように、DMAコントローラ及びバッファメモリ等のハードウェアを使用するのが一般的であった。しかし、最近では、かかる処理をソフトウェアにより実現することが試みられている。
Conventionally, such PCM audio data processing generally uses hardware such as a DMA controller and a buffer memory, as disclosed in
かかるソフトウェアによる実現形態としては、通常、PCM入力デバイスを備えたコンピュータ装置に、ソフトウェアコーデックを含むVoIP電話アプリケーションを実装することが行われる。該VoIP電話アプリケーションは、16kHz、44.1kHz又は48kHz等のサンプリングレートをPCM入力デバイスに指定する。該PCM入力デバイスは、入力音声を取り込み、かかるサンプリングレートにてPCM音声データを生成し、これをメモリ上のバッファメモリに書き込む。次いで、VoIP電話アプリケーションに含まれるコーデック処理部が、データ量ではなく、所定の時間間隔で該バッファメモリから書き込まれたPCM音声データを読み込み、これに必要な符号化を処理を施すことが行われる。この時間間隔の例として、サンプリングレートを16kHzとし、ビットレートを8kHzとするステレオPCM音声信号の場合、640kバイトのPCM音声データが10ms毎に読み込まれる必要がある。
しかしながら、ソフトウェアによりPCM音声データ処理を実現しようとした場合、PCM入力デバイスのハードウェア性能や、VoIP電話アプリケーションが動作するコンピュータ装置のCPU速度や制御プログラムの性能、さらには同時動作する他アプリケーションの負荷等の変動要因により常に決められた時間間隔では必要なサイズのPCM音声データをバッファから読み込むことが出来ない事象が発生する。かかる事象は、音声情報の欠落を招き音質低下をもたらす原因となる。 However, when PCM audio data processing is to be realized by software, the hardware performance of the PCM input device, the CPU speed of the computer device on which the VoIP telephone application operates, the performance of the control program, and the load of other applications that operate simultaneously An event occurs in which PCM audio data of a required size cannot be read from the buffer at a time interval always determined by a variable factor such as the above. Such an event causes a loss of audio information and causes a decrease in sound quality.
本発明の目的は、ソフトウェアによる音声処理を行う場合にあって、音質低下をもたらすことのないIP電話装置及びバッファ制御方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an IP telephone apparatus and a buffer control method that do not cause deterioration in sound quality when performing voice processing by software.
本発明によるIP電話装置は、入力音声を取り込んでPCM音声データに変換するPCMPCM入力デバイスと、該PCM音声データに対してIP電話のための符号化処理をなす音声コーデックとを含むIP電話装置であり、該PCM音声データを蓄積するバッファと、該バッファのPCM音声データ蓄積量を監視し、該PCM音声データ蓄積量が所定量に達した場合に、蓄積されていたPCM音声データの少なくとも1部を該バッファから該音声コーデックに転送するバッファ監視転送手段とを含むことを特徴とする。 An IP telephone apparatus according to the present invention is an IP telephone apparatus that includes a PCMPCM input device that takes input voice and converts it into PCM voice data, and a voice codec that performs encoding processing for the IP phone on the PCM voice data. Yes, the buffer for storing the PCM audio data, and the PCM audio data storage amount in the buffer are monitored, and when the PCM audio data storage amount reaches a predetermined amount, at least a part of the PCM audio data stored therein And a buffer monitoring transfer means for transferring the data from the buffer to the audio codec.
本発明によるバッファ制御方法は、入力音声を取り込んでPCM音声データに変換し、該PCM音声データに対して音声処理をなすコンピュータ装置におけるバッファ制御方法であり、該PCM音声データをバッファに蓄積する蓄積ステップと、該バッファのPCM音声データ蓄積量を監視し、該PCMデータ蓄積量が所定量に達した場合に、蓄積されていたPCM音声データの少なくとも1部を該バッファから該音声処理に転送する監視転送ステップとを含むことを特徴とする。 The buffer control method according to the present invention is a buffer control method in a computer device that takes in an input voice, converts it into PCM voice data, and performs voice processing on the PCM voice data, and stores the PCM voice data in a buffer. Monitoring the amount of PCM audio data stored in the buffer and when the PCM data storage amount reaches a predetermined amount, at least a part of the stored PCM audio data is transferred from the buffer to the audio processing. And a monitoring transfer step.
本発明によるIP電話装置及びバッファ制御方法によれば、ソフトウェアによる音声処理を行う場合にあって、音質低下をもたらすことのないIP電話装置及びバッファ制御方法が提供される。 According to the IP telephone apparatus and the buffer control method of the present invention, an IP telephone apparatus and a buffer control method that do not cause deterioration in sound quality when performing voice processing by software are provided.
本発明の実施例について添付の図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施例を示し、IP電話装置を含む全体の構成を示している。IP電話装置10は、1つのコンピュータ装置として実現され、中央処理演算ユニットであるCPU11と、記憶装置であるメモリ12(以下、MEM12と称する)と、PCM入力デバイス13と、IP電話を収容するVoIP網と接続し得る通信デバイス14とを含み、これらがバス15により相互接続されている。尚、図示されないが、IP電話装置10はIP電話機能を奏するために音声出力に関わる他のユニットを当然に含んでいる。以下の説明においてかかる音声出力に関わる部分については説明を省略する。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention and shows the entire configuration including an IP telephone apparatus. The IP telephone device 10 is realized as a single computer device, and includes a CPU 11 that is a central processing unit, a memory 12 that is a storage device (hereinafter referred to as MEM 12), a PCM input device 13, and a VoIP that accommodates an IP phone. A communication device 14 that can be connected to a network is included, and these are interconnected by a bus 15. Although not shown, the IP telephone device 10 naturally includes other units related to audio output in order to perform the IP telephone function. In the following description, the description relating to the sound output is omitted.
PCM入力デバイス13は、マイク等の集音装置から外部の入力音声を取り込み、これを予め設定される動作条件設定値に従ってPCM変換し、PCM音声データとしてバス15に供給にする機能を備える。該動作条件設定値は、量子化ビット数、サンプリングレート、チャンネル数等の設定値からなり、PCM入力デバイス13の初期設定時に、後述する制御プログラムの装置管理機能に従って設定される。例としての動作条件設定値は、量子化ビット数を16ビットとし、サンプリングレートを16kHzとし且つチャネル数をステレオ音声の2とすることが想定される。この場合、ビットレートは512kbpsになる。 The PCM input device 13 has a function of taking external input sound from a sound collecting device such as a microphone, converting it into PCM according to a preset operating condition setting value, and supplying it to the bus 15 as PCM sound data. The operating condition setting value includes setting values such as the number of quantization bits, the sampling rate, and the number of channels, and is set according to the device management function of the control program described later when the PCM input device 13 is initially set. As an operation condition setting value as an example, it is assumed that the number of quantization bits is 16 bits, the sampling rate is 16 kHz, and the number of channels is 2 for stereo sound. In this case, the bit rate is 512 kbps.
MEM12には、IP電話装置10の電源投入後に、装置全体の基本制御機能を備えると共にPCM入力デバイス13等のデバイスの装置管理機能を備える制御プログラム(OS)20と、IP電話機能を司るVoIP電話アプリケーション30と、PCM入力デバイスドライバ31と、通信制御部35とがローディングされている。VoIP電話アプリケーション30は、バッファ32と、バッファ制御部33と、PCM音声コーデック部34とを含んできる。
The MEM 12 includes a control program (OS) 20 that has a basic control function of the entire apparatus and a device management function of a device such as the PCM input device 13 after the IP telephone apparatus 10 is turned on, and a VoIP telephone that manages the IP telephone function. An
PCM入力デバイスドライバ31は、バス15を介してPCM入力デバイス13からPCM音声データを取得し、これをバッファ32に書き込む機能を備える。また、PCM入力デバイスドライバ31は、バッファ32におけるPCM音声データの蓄積量を監視し、この蓄積量が所定量に達した場合に、読込許可通知を生成し、これをバッファ制御部33に供給する機能を備える。 The PCM input device driver 31 has a function of acquiring PCM audio data from the PCM input device 13 via the bus 15 and writing it in the buffer 32. Also, the PCM input device driver 31 monitors the amount of PCM audio data stored in the buffer 32, generates a read permission notification when this amount reaches a predetermined amount, and supplies this to the buffer controller 33. It has a function.
バッファ制御部33は、この読込許可通知を契機すなわちトリガとして、蓄積されていたPCM音声データの少なくとも1部をバッファ32から読み込んで、これをPCM音声コーデック部34に転送する機能を備える。 The buffer control unit 33 has a function of reading at least a part of the stored PCM audio data from the buffer 32 and transferring it to the PCM audio codec unit 34, triggered by this read permission notification.
PCM音声コーデック部34は、バッファ制御部33から転送されたPCM音声データを、VoIP電話の仕様に基づいて予め指定されたコーデック方式にて符号化すなわちエンコードする機能を備える。コーデック方式は、複数の方式を選択的に切り替え得るマルチコーデック方式としても良く、制御プログラム20の装置管理機能により、PCM入力デバイス13に対する動作条件の設定に呼応して動的に選択変更されても良い。
The PCM audio codec unit 34 has a function of encoding, that is, encoding, the PCM audio data transferred from the buffer control unit 33 using a codec method designated in advance based on the specifications of the VoIP telephone. The codec method may be a multi-codec method capable of selectively switching between a plurality of methods, and may be selected and changed dynamically in response to the setting of the operating condition for the PCM input device 13 by the device management function of the
通信制御部35は、エンコードされたPCM音声データを、IP電話通信のためVoIP信号に変換し、バス15を介して通信デバイス14に向けて送出する機能を備える。 The communication control unit 35 has a function of converting the encoded PCM audio data into a VoIP signal for IP telephone communication and sending it to the communication device 14 via the bus 15.
図2は、図1に示されたバッファへの書込及び読込の様子を説明している。バッファ32は、2つのバッファ面すなわちブロックB1及びB2に分割されている。ブロックB1は、例として3つのレコードBuf1−1〜3からなり、ブロックB2は、例として3つのレコードBuf2−1〜3からなる。複数のレコードBuf1−1〜3及びBuf1−1〜3の各々には、PCM音声データが格納される。ブロックB1及びB2の各々は、読込許可通知の対象となる許可単位となる。例えば、ブロックB1が読込許可されている時には、ブロックB2は読込不許可の状態にある。一方、ブロックB2が読込許可されている時には、ブロックB1は読込不許可の状態にある。 FIG. 2 explains how data is written to and read from the buffer shown in FIG. The buffer 32 is divided into two buffer planes, blocks B1 and B2. The block B1 includes, for example, three records Buf1-1 to 3, and the block B2 includes, for example, three records Buf2-1 to 3. PCM audio data is stored in each of the plurality of records Buf1-1 to Buf1-1 to Buf1-1 to 3. Each of the blocks B1 and B2 is a permission unit that is a target of a read permission notification. For example, when the block B1 is permitted to be read, the block B2 is in a state where reading is not permitted. On the other hand, when the block B2 is permitted to be read, the block B1 is in a state where reading is not permitted.
PCM入力デバイスドライバ31は、PCM音声データを、3つのレコードBuf1−1〜3の各々に格納して、バッファ面すなわち1つのブロックB1に順次書込する。PCM入力デバイスドライバ31は、1つのブロックB1への書き込みに終了すると、次の3つのレコードBuf2−1〜3の各々にPCM音声データを格納し他の1つのブロックB2に順次書込する。ここで、PCM入力デバイスドライバ31は、ブロックB1からブロックB2に書込を移行する際に、読込許可通知を生成し、バッファ制御部33にこれを供給する。 The PCM input device driver 31 stores the PCM audio data in each of the three records Buf1-1 to Buf1-1 and sequentially writes them in the buffer plane, that is, one block B1. When the PCM input device driver 31 finishes writing to one block B1, the PCM audio data is stored in each of the next three records Buf2-1 to 1-3 and sequentially written to the other one block B2. Here, the PCM input device driver 31 generates a read permission notice and transfers it to the buffer control unit 33 when writing is transferred from the block B1 to the block B2.
一方、読込待ち状態にあったバッファ制御部33は、この読込許可通知をトリガとして、ブロックB1に格納されていたレコードBuf1−1〜3を順次読み込んで行く。読み込みが終了したバッファ制御部33は、再び読込待ち状態となる。尚、読込待ち状態にあるバッファ制御部33は、次の読込許可通知をトリガとして、ブロックB2に格納されていたレコードBuf2−1〜3を順次読み込んで行くことになる。 On the other hand, the buffer control unit 33 that has been in the read waiting state sequentially reads the records Buf1-1 to 3 stored in the block B1 using the read permission notification as a trigger. The buffer control unit 33 that has finished reading is again in a reading waiting state. Note that the buffer control unit 33 in the read waiting state sequentially reads the records Buf2-1 to 3 stored in the block B2 using the next read permission notification as a trigger.
このように、PCM音声データの読込及び書込が、バッファ面すなわち複数のブロックB1及びB2を交互に選択するることより行われる。ブロックB1及びB2のサイズを適切に選択することにより、バッファ32に蓄積されるPCM音声データの蓄積量に対してどの程度の時点で読込許可通知を生成するかを決定する所定量を与えることができる。 In this way, reading and writing of PCM audio data is performed by alternately selecting a buffer plane, that is, a plurality of blocks B1 and B2. By appropriately selecting the sizes of the blocks B1 and B2, it is possible to give a predetermined amount for determining at what point the read permission notification is generated with respect to the amount of the PCM audio data accumulated in the buffer 32. it can.
前述のように、動作条件設定値を量子化ビット数を16ビットとし、サンプリングレートを16kHzとし且つチャネル数をステレオ音声の2とすると、ビットレートは512kbpsとなり、10ms毎に640kバイトのPCM音声データが発生する。そこで、ブロックB1及びB2の各々のサイズを640kバイトとして、定常的に10ms毎に読込許可通知が生成されるようにすることができる。ブロックB1及びB2の各々のサイズの設定は、VoIP電話アプリケーション30の初期設定時に制御プログラム20の装置管理機能によりなされる。必要以上にバッファサイズを多く取ることは、音声遅延となってしまうため、PCM入力デバイスの性能、VoIP電話アプリケーションが動作するプラットフォームの性能、また同時動作する他アプリケーションの処理等を考慮した調整がなされるべきである。
As described above, if the operating condition setting value is 16 bits for quantization bit rate, the sampling rate is 16 kHz, and the number of channels is 2 for stereo audio, the bit rate is 512 kbps, and 640 kbytes of PCM audio data every 10 ms. Will occur. Therefore, the size of each of the blocks B1 and B2 can be set to 640 kbytes, and a read permission notification can be generated regularly every 10 ms. The size of each of the blocks B1 and B2 is set by the device management function of the
尚,本図の例では、2つのブロックB1及びB2の各々に3つのレコードが含まれる構成が示されたが、本発明はかかる数に限定されない。かかるレコード数は、PCM音声データのビットレートから適切に選ばれる。また、2つのブロックB1及びB2を交互に用いる形態に代えて、2つ以上のブロックを用いることも可能である。 In the example of this figure, a configuration in which three records are included in each of the two blocks B1 and B2 is shown, but the present invention is not limited to such a number. The number of records is appropriately selected from the bit rate of PCM audio data. Moreover, it is also possible to use two or more blocks instead of using the two blocks B1 and B2 alternately.
図3は、本発明の実施例における動作手順を示している。該動作手順について、図1に示された構成要素を適宜参照して説明する。該動作手順はIP電話装置が電源投入されて動作開始されるところから示されている。 FIG. 3 shows an operation procedure in the embodiment of the present invention. The operation procedure will be described with reference to the components shown in FIG. The operation procedure is shown from the point where the IP telephone apparatus is turned on and started to operate.
先ず、PCM入力デバイスドライバ31は、PCM入力デバイスの動作条件を設定する(ステップS1)。該動作条件の設定は、制御プログラムの装置管理機能からの指令も基づいてなされる。一方、バッファ制御部33は、バッファ32の必要サイズの領域をMEMに確保する(ステップS2)。 First, the PCM input device driver 31 sets operating conditions of the PCM input device (step S1). The operation condition is set based on a command from the device management function of the control program. On the other hand, the buffer control unit 33 reserves an area of a necessary size in the buffer 32 in the MEM (step S2).
次に、PCM入力デバイスドライバ31は、複数のブロックのうちの1つのブロックを選択する(ステップS3)。次いで、PCM入力デバイスからPCM音声データを取り込みつつ、並行してPCM音声データを各レコードに格納し、これを先に選択した1つのブロックに順次書き込む(ステップS4)。このとき、PCM入力デバイスドライバ31は、1ブロック終了か否かを判定する(ステップS5)。すなわち、PCM入力デバイスドライバ31は、PCM音声データのバッファ蓄積量を常に監視している状態にある。ここで、1ブロック終了していない場合(N)には、PCM入力デバイスドライバ31は書込を継続し、一方、1ブロック終了した場合(Y)には書込を中断して、許可対象のブロックを指定して読込開始許可をバッファ制御部33に通知する(ステップS6)。かかる通知の実現方法としては、イベント、メッセージもしくはCallBack関数を用いる等の多様な実現方法があるが、実装される制御プログラムの仕様やIP電話装置をなすプラットフォームの仕様により適宜最適に選択されるべきである.
この読込開始許可の通知を契機すなわちトリガとして、バッファ制御部33は、バッファ32から当該ブロックのPCM音声データをレコード毎に読み込む(ステップS7)。次いで、読み込んだ各レコードからPCM音声データを取り出して、これを音声コーデック部に供給する(ステップS8)。
Next, the PCM input device driver 31 selects one block among the plurality of blocks (step S3). Next, while acquiring the PCM audio data from the PCM input device, the PCM audio data is stored in each record in parallel, and this is sequentially written into one previously selected block (step S4). At this time, the PCM input device driver 31 determines whether or not one block is finished (step S5). That is, the PCM input device driver 31 is constantly monitoring the buffer accumulation amount of PCM audio data. If one block has not been completed (N), the PCM input device driver 31 continues to write, while if one block has been completed (Y), the writing is interrupted and A block is designated and reading start permission is notified to the buffer control unit 33 (step S6). There are various methods for realizing such notifications, such as using events, messages, or CallBack functions. However, the notification should be selected optimally depending on the specifications of the control program to be implemented and the specifications of the platform that constitutes the IP telephone device. It is.
With this read start permission notification as a trigger, that is, a trigger, the buffer control unit 33 reads the PCM audio data of the block from the buffer 32 for each record (step S7). Next, PCM audio data is extracted from each read record and supplied to the audio codec unit (step S8).
一方、PCM入力デバイスドライバ31は、ステップS3において選択したブロックとは異なる他の1つのブロックを選択し(ステップS9)、当該ブロックに対する書込を再開して書込動作を継続する。 On the other hand, the PCM input device driver 31 selects another block different from the block selected in step S3 (step S9), resumes writing to the block, and continues the writing operation.
以上の実施例の変形例として、本発明によるバッファ制御方法を、広義の音声信号である音響信号に対して加工処理するコンピュータ装置に適用することも可能である。この場合、音響信号がオーディオデバイスによりある一定の単位時間データ量で取得されてPCM音声データに変換され、バッファに蓄積される。蓄積されたPCM音声データは音響アプリケーションに転送されてその加工処理に供される。 As a modification of the above-described embodiment, the buffer control method according to the present invention can be applied to a computer apparatus that processes an acoustic signal that is an audio signal in a broad sense. In this case, the audio signal is acquired by the audio device in a certain unit time data amount, converted into PCM audio data, and stored in the buffer. The accumulated PCM voice data is transferred to the acoustic application and used for the processing.
以上の実施例及び変形例において、本発明のIP電話装置及びバッファ制御方式が用いられることにより、PCM入力デバイス側の処理の揺らぎに左右されず、一定の時間間隔でのPCM音声データの処理が可能となる。また、PCM音声データの書き込みタイミングと読み出しタイミングとの間にずれが生じたとしても、かかるずれはバッファにて吸収され、結果として良質な音による音声再生が可能となる。 In the above embodiments and modifications, the use of the IP telephone apparatus and the buffer control method of the present invention enables the processing of PCM audio data at a fixed time interval without being affected by the fluctuation of the processing on the PCM input device side. It becomes possible. Further, even if a deviation occurs between the writing timing and the reading timing of the PCM audio data, the deviation is absorbed by the buffer, and as a result, it is possible to reproduce sound with a good quality sound.
10 IP電話装置
11 CPU
12 メモリ(MEM)
13 PCM入力デバイス
14 通信デバイス
15 バス
20 制御プログラム(OS)
30 VoIP電話アプリケーション
31 PCM入力デバイスドライバ
32 バッファ
33 バッファ制御部
34 音声データコーデック部
35 通信制御部
B1、B2 ブロック
10 IP telephone device 11 CPU
12 Memory (MEM)
13 PCM input device 14 Communication device 15
30 VoIP telephone application 31 PCM input device driver 32 buffer 33 buffer control unit 34 voice data codec unit 35 communication control unit B1, B2 block
Claims (5)
前記PCM音声データを蓄積するバッファと、
前記バッファのPCM音声データ蓄積量を監視し、前記PCM音声データ蓄積量が所定量に達した場合に、蓄積されていたPCM音声データの少なくとも1部を前記バッファから前記音声コーデックに転送するバッファ監視転送手段と、
を含むことを特徴とするIP電話装置。 An IP telephone apparatus including a PCMPCM input device that captures input voice and converts it into PCM voice data, and a voice codec that performs encoding processing for the IP phone on the PCM voice data,
A buffer for storing the PCM audio data;
Monitor the PCM audio data accumulation amount in the buffer, and transfer the at least part of the accumulated PCM audio data from the buffer to the audio codec when the PCM audio data accumulation amount reaches a predetermined amount Transfer means;
An IP telephone apparatus comprising:
前記PCM音声データを前記バッファに書き込むと共に、前記PCM音声データのPCM音声データ蓄積量を監視し、前記PCM音声データ蓄積量が所定量に達した場合に、読込許可通知を生成するPCM入力デバイスドライバと、
前記読込許可通知の生成を契機として、蓄積されていたPCM音声データの少なくとも1部を前記バッファから読み込んで、これを前記音声コーデックに転送するバッファ制御部と、
を含むことを特徴とする請求項1記載のIP電話装置。 The buffer monitoring transfer means includes:
A PCM input device driver that writes the PCM audio data to the buffer, monitors the PCM audio data accumulation amount of the PCM audio data, and generates a read permission notice when the PCM audio data accumulation amount reaches a predetermined amount When,
Triggered by the generation of the read permission notification, at least a part of the stored PCM audio data is read from the buffer and transferred to the audio codec.
The IP telephone apparatus according to claim 1, comprising:
前記PCM音声データをバッファに蓄積する蓄積ステップと、
前記バッファのPCM音声データ蓄積量を監視し、前記PCMデータ蓄積量が所定量に達した場合に、蓄積されていたPCM音声データの少なくとも1部を前記バッファから前記音声処理に転送する監視転送ステップと、
を含むことを特徴とするバッファ制御方法。 A buffer control method in a computer device that takes in input sound, converts it into PCM sound data, and performs sound processing on the PCM sound data,
An accumulation step of accumulating the PCM audio data in a buffer;
Monitor and transfer step of monitoring the PCM audio data accumulation amount of the buffer and transferring at least a part of the accumulated PCM audio data from the buffer to the audio processing when the PCM data accumulation amount reaches a predetermined amount When,
A buffer control method comprising:
Priority Applications (1)
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JP2020155935A (en) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | Necプラットフォームズ株式会社 | Telephone conference system, telephone terminal, and program |
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