JP2007104347A - Clock synchronization system and method of audio transmission system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a clock synchronization system capable of minimizing the audio output time difference between receiving devices by eliminating variation of a delay time of audio of the audio transmission system. <P>SOLUTION: A master device 11 corresponds to a main device and a slave device 12 corresponds to a remote device. The master device 11 transmits a synchronous packet in which time stamp information is embedded to a plurality of slave devices 12 through a network 13. Each of the slave devices 12 receives the synchronous packet, calculates the difference between a cumulative time stamp value To of the master device 11 and a cumulative time stamp value Ti of the slave device 12 itself, and adjusts the frequency of a variable frequency clock source 20 according to the difference (To-Ti). Further, the slave device 12 controls the frequency by using a variation coefficient (c) proportional to the degree of a gradient of the difference (To-Ti) to one direction. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ネットワークを介して接続される主装置と遠隔装置から構成される音声伝送システムに設けられるクロック同期システム及び方法に関し、特に、予め設定される1台の主装置(クロックマスター装置)から音声パケットとは別に送信される同期パケットを参照して各遠隔装置(スレーブ装置)がクロック同期を行うクロック同期システム及び方法に関する。   The present invention relates to a clock synchronization system and method provided in an audio transmission system including a main device and a remote device connected via a network, and in particular, from one preset main device (clock master device). The present invention relates to a clock synchronization system and method in which each remote device (slave device) performs clock synchronization with reference to a synchronization packet transmitted separately from a voice packet.

ネットワーク環境が整備されるにつれ、インターネットプロトコル(IP)網を活用した通信サービスの拡大が進んでいる。これらを活用した例として、IP網上で音声を伝送する音声伝送システムが注目されている。これらのシステムは、主に、遠隔地への放送や、多店舗商業施設などの多地点間放送といった用途に使用される。   As the network environment is improved, the expansion of communication services utilizing the Internet Protocol (IP) network is progressing. As an example using these, attention has been paid to a voice transmission system for transmitting voice over an IP network. These systems are mainly used for broadcasting to remote locations and multipoint broadcasting such as multi-store commercial facilities.

ネットワークを介して接続される複数の装置から構成される音声伝送システムにおいて、伝送される音声データはパケット化されて送信される。そのため、受信装置では、確実に音声出力できる音声データが揃うまでバッファリングを行う必要がある。このとき、送信装置および受信装置で使用するクロック周波数が一致していないと、いずれは受信装置の音声バッファがオーバーフローあるいはアンダーフローし、出力音声の途切れが発生してしまうという問題が存在していた。   In an audio transmission system including a plurality of devices connected via a network, audio data to be transmitted is packetized and transmitted. Therefore, it is necessary for the receiving apparatus to perform buffering until audio data that can be reliably output is prepared. At this time, if the clock frequencies used in the transmission device and the reception device do not match, there is a problem that the audio buffer of the reception device overflows or underflows and the output audio is interrupted. .

この点を解決するために、送信装置と受信装置間でクロック同期を行わなければならない。この方法について図12を参照して説明する。   In order to solve this point, clock synchronization must be performed between the transmission device and the reception device. This method will be described with reference to FIG.

図12は従来の音声伝送システムにおけるクロック同期方法の例を示す図である。図12に示すように、従来の音声伝送システム50は、マスター装置51とスレーブ装置52を備え、これらがネットワーク53を介して接続される。マスター装置51としては、システム内で予め1台の装置が設定されている。マスター装置51は、ネットワーク53を介して、他のスレーブ装置52に対して、自身のクロック信号情報が入ったパケットを送信する機能を備える。一方、スレーブ装置52は、システム上に1台以上存在し、ネットワーク53を介して上記パケットを受信する機能を備える。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a clock synchronization method in a conventional audio transmission system. As shown in FIG. 12, a conventional audio transmission system 50 includes a master device 51 and a slave device 52, which are connected via a network 53. As the master device 51, one device is set in advance in the system. The master device 51 has a function of transmitting a packet containing its own clock signal information to another slave device 52 via the network 53. On the other hand, one or more slave devices 52 exist on the system and have a function of receiving the packet via the network 53.

マスター装置51は、クロック源54、タイムスタンプ抽出部55及びパケット送信部56を備える。いま、クロック同期を開始しようとする場合、タイムスタンプ抽出部55は、クロック源54からのクロック周波数をカウントしたタイムスタンプ情報をパケット送信部56に送信する。パケット送信部56は、受け取ったタイムスタンプ情報をパケット化しネットワーク52上に送信する。ネットワーク上に送信する通信プロトコルとしては様々な形態が存在するが、ここではIPプロトコルを使用した例を考える。多数のスレーブ装置52から構成される音声伝送システムの場合、マスター装置51からのパケットをIPマルチキャストで送信することで、容易に複数のスレーブ装置がパケットを受信することができる。   The master device 51 includes a clock source 54, a time stamp extraction unit 55, and a packet transmission unit 56. If the clock synchronization is to be started, the time stamp extraction unit 55 transmits time stamp information obtained by counting the clock frequency from the clock source 54 to the packet transmission unit 56. The packet transmission unit 56 packetizes the received time stamp information and transmits it to the network 52. There are various types of communication protocols to be transmitted on the network. Here, an example using the IP protocol is considered. In the case of an audio transmission system including a large number of slave devices 52, a plurality of slave devices can easily receive packets by transmitting packets from the master device 51 by IP multicast.

スレーブ装置52は、パケット受信部57、パケット送信間隔算出部58、周波数可変クロック源59、タイムスタンプ抽出部60、パケット受信間隔算出部61及び演算補正部62を備える。パケット受信部57でマスター装置51からのパケットを受信した場合、パケット送信間隔算出部58は、パケット中に含まれるタイムスタンプ情報と前回パケット到着時のタイムスタンプ情報との差分をとり、パケット送信間隔Tsを算出する。同時にパケット受信間隔算出部61は、自身の周波数可変クロック源59からのクロック周波数をカウントしたタイムスタンプ情報をタイムスタンプ抽出部60によって抽出し、前回タイムスタンプ抽出時からの差分をとってパケット受信間隔Trを算出する。演算補正部62は、このパケット送信間隔Trとパケット受信間隔Tsを用いて、a*(Tr−Ts)/Tr(aは所定の定数)の演算式により算出された値に基づいて周波数可変クロック源59を制御し、これにより、スレーブ装置52のクロック周波数をマスター装置51のクロック周波数に一致させる。   The slave device 52 includes a packet receiver 57, a packet transmission interval calculator 58, a frequency variable clock source 59, a time stamp extractor 60, a packet reception interval calculator 61, and a calculation corrector 62. When the packet reception unit 57 receives a packet from the master device 51, the packet transmission interval calculation unit 58 takes the difference between the time stamp information included in the packet and the time stamp information at the time of arrival of the previous packet, and the packet transmission interval Ts is calculated. At the same time, the packet reception interval calculation unit 61 extracts the time stamp information obtained by counting the clock frequency from its own frequency variable clock source 59 by the time stamp extraction unit 60, and takes the difference from the previous time stamp extraction to obtain the packet reception interval. Tr is calculated. The arithmetic correction unit 62 uses the packet transmission interval Tr and the packet reception interval Ts to calculate a frequency variable clock based on a value calculated by an arithmetic expression of a * (Tr−Ts) / Tr (a is a predetermined constant). The source 59 is controlled so that the clock frequency of the slave device 52 matches the clock frequency of the master device 51.

このように従来のクロック同期システムは、送信装置と受信装置の位相を合わせ、受信装置の音声バッファ破綻を防ぐことを目的として、クロック同期を実施している。   As described above, the conventional clock synchronization system performs clock synchronization for the purpose of matching the phases of the transmission device and the reception device and preventing the audio buffer of the reception device from failing.

また、特許文献1は、1台の端末装置のクロック信号周波数に他の端末装置のクロック信号周波数を一致させるクロック同期方法を開示している。この文献に記載された方法では、マスター装置のパケット送信間隔とスレーブ装置のパケット受信間隔の差分から算出された値に基づき周波数可変クロック源を制御することにより、容易にクロック信号周波数を一致させることができる。
特開2004−153546号公報
Patent Document 1 discloses a clock synchronization method for matching the clock signal frequency of one terminal device with the clock signal frequency of another terminal device. In the method described in this document, the clock signal frequency is easily matched by controlling the frequency variable clock source based on the value calculated from the difference between the packet transmission interval of the master device and the packet reception interval of the slave device. Can do.
JP 2004-153546 A

しかしながら、上述した音声伝送システムにおけるクロック同期方法を行う場合、以下のような問題が存在する。   However, when performing the clock synchronization method in the above-described audio transmission system, there are the following problems.

上記の従来技術は、送信側と受信側の位相を合わせる技術である。従来技術は、送信側のパケット間隔と受信側のパケット間隔の差分に基づいてクロック周波数を制御し、送信側と受信側のクロック周波数を一致させている。このように従来技術では、送信側と受信側の位相を合わせることはできる。しかしながら、従来のクロック同期システムは、複数の受信装置間での音声出力時間を正確に一致させるようなクロック同期を実現してはいない。そのため、複数の受信装置間で音声出力時間差が生じる可能性があるという問題がある。この問題について、以下により詳細に説明する。   The above prior art is a technique for matching the phases of the transmission side and the reception side. In the prior art, the clock frequency is controlled based on the difference between the packet interval on the transmission side and the packet interval on the reception side, and the clock frequencies on the transmission side and the reception side are matched. Thus, in the prior art, the phases of the transmission side and the reception side can be matched. However, the conventional clock synchronization system does not realize clock synchronization that accurately matches the audio output times between a plurality of receiving apparatuses. For this reason, there is a problem in that a difference in audio output time may occur between a plurality of receiving apparatuses. This problem will be described in more detail below.

周波数可変クロック源を制御する際の前提条件として、周波数可変クロック源への制御値は、発振器の許容する分解能よりも小さい単位の値には設定できないという制約が存在する。このため、周波数可変クロック源を制御するたびに、本来設定したい値と、分解能による切捨てを経て実際に設定される値とで、分解能以下の単位の大きさの誤差が生じる。   As a precondition for controlling the frequency variable clock source, there is a restriction that the control value for the frequency variable clock source cannot be set to a value smaller than the resolution allowed by the oscillator. For this reason, every time the frequency variable clock source is controlled, an error of a unit size equal to or smaller than the resolution occurs between a value originally desired to be set and a value actually set through truncation by the resolution.

この誤差が従来技術では問題になる。従来技術は、マスター装置のパケット送信間隔とスレーブ装置のパケット受信間隔の差分から算出された値に基づき周波数可変クロック源への制御を行っている。そのため、上記の分解能以下の誤差が、パケットを受信するたびに生じ、この誤差が蓄積されていく。誤差が蓄積されると、スレーブ側の同期開始からのトータルのタイムスタンプ値が、マスター側のトータルのタイムスタンプ値から離れることになる。このようなトータルのタイムスタンプの差分は、従来のパケット間隔を用いる制御方法では判断不能である。複数のスレーブ装置の各々で誤差が蓄積されるので、複数のスレーブ装置の間でもトータルのタイムスタンプ値がずれてしまう。その結果、複数のスレーブ装置で音声の遅延時間に伸縮が存在してしまうという問題があった。さらに、この遅延時間の相違が、複数のスレーブ装置間での音声出力時間差を生じさせてしまうという問題があった。   This error becomes a problem in the prior art. In the prior art, the frequency variable clock source is controlled based on a value calculated from the difference between the packet transmission interval of the master device and the packet reception interval of the slave device. Therefore, an error less than the above resolution occurs every time a packet is received, and this error is accumulated. When the error is accumulated, the total time stamp value from the start of synchronization on the slave side is separated from the total time stamp value on the master side. Such a difference between the total time stamps cannot be determined by a conventional control method using a packet interval. Since errors are accumulated in each of the plurality of slave devices, the total time stamp value is shifted between the plurality of slave devices. As a result, there is a problem that expansion and contraction exist in the audio delay time in a plurality of slave devices. Further, there is a problem that the difference in delay time causes a difference in audio output time between a plurality of slave devices.

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、音声の遅延時間の伸縮を低減し、受信装置間での音声出力時間差を最小限におさえることが可能なクロック同期システム及び方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce the expansion and contraction of the audio delay time and to minimize the audio output time difference between the receiving apparatuses. It is to provide a clock synchronization system and method.

また、本発明の目的は、外乱要素のあるネットワーク環境においても受信装置間での音声出力時間差を最小限におさえることが可能なクロック同期システム及び方法を提供することにある。   It is another object of the present invention to provide a clock synchronization system and method capable of minimizing a difference in audio output time between receiving apparatuses even in a network environment having a disturbance element.

本発明のクロック同期システムは、ネットワークを介して音声伝送を行う主装置と遠隔装置との間のクロック同期を、同期パケットを使用して行うシステムであり、前記主装置は、クロック源からタイムスタンプ情報を生成するタイムスタンプ生成部と、前記タイムスタンプ情報が埋め込まれた前記同期パケットを前記ネットワークに送信するパケット送信部とを備え、前記遠隔装置は、前記ネットワークから前記同期パケットを受信するパケット受信部と、前記同期パケット内に含まれる前記タイムスタンプ情報より同期開始からの累計のタイムスタンプ値である主装置累計タイプスタンプ値Toを算出する主装置累計タイムスタンプ算出部と、周波数可変制御が可能なクロック源からタイムスタンプ情報を抽出し同期開始からの累計のタイムスタンプ値である遠隔装置累計タイムスタンプ値Tiを算出する遠隔装置累計タイムスタンプ算出部と、前記周波数可変制御が可能なクロック源の周波数を、前記主装置累計タイムスタンプ値Toと前記遠隔装置累計タイムスタンプ値Tiの差分に基づいて補正する補正演算部と、を備えている。  The clock synchronization system of the present invention is a system that uses a synchronization packet to synchronize clocks between a main device that performs voice transmission over a network and a remote device, and the main device receives a time stamp from a clock source. A packet receiving unit for receiving the synchronization packet from the network, comprising: a time stamp generating unit for generating information; and a packet transmitting unit for transmitting the synchronization packet in which the time stamp information is embedded to the network. A main device cumulative time stamp calculating unit that calculates a main device cumulative type stamp value To that is a cumulative time stamp value from the start of synchronization from the time stamp information included in the synchronization packet, and frequency variable control is possible Time stamp information from various clock sources A remote device cumulative time stamp calculation unit for calculating a remote device cumulative time stamp value Ti, which is a time stamp value, and a frequency of the clock source capable of variable frequency control, the main device cumulative time stamp value To and the remote device cumulative time. A correction calculation unit that performs correction based on the difference between the stamp values Ti.

このように、同期開始時からのタイムスタンプ(To,Ti)を参照することにより、トータルのタイムスタンプがどれだけ離れているかを監視しながら、クロック源の周波数の制御が行われる。したがって、周波数可変クロック源を制御するたびに発生する誤差、すなわち、本来設定したい値と分解能による切捨てを経て実際に設定される値との差分によって発生する誤差については、誤差が蓄積されていくことはない。そのとき到着した1パケット分の誤差だけが制御に含まれることになる。この1パケット分の誤差は、トータルのタイムスタンプの差分にほとんど影響しない。このようにして、マスター装置とスレーブ装置のタイムスタンプ値の差分を最小限におさえることができ、スレーブ装置間での音声出力時間差を最小限におさえることができる。   Thus, by referring to the time stamp (To, Ti) from the start of synchronization, the frequency of the clock source is controlled while monitoring how far the total time stamp is apart. Therefore, errors that accumulate each time the frequency variable clock source is controlled, that is, errors that are caused by the difference between a value that is originally desired to be set and a value that is actually set after being truncated by the resolution, are accumulated. There is no. Only the error for one packet that arrives at that time is included in the control. This one-packet error has little effect on the total time stamp difference. In this way, the difference between the time stamp values of the master device and the slave device can be minimized, and the audio output time difference between the slave devices can be minimized.

本発明のクロック同期システムにおいて、前記補正演算部は、前記周波数可変制御が可能なクロック源の周波数を制御する制御値Pを、前記主装置累計タイムスタンプ値Toと前記遠隔装置累計タイムスタンプ値Tiの差分(To−Ti)と、前記差分(To−Ti)が連続して片方向へ傾倒した度合いに基づいて決定するように構成されている。   In the clock synchronization system of the present invention, the correction calculation unit sets the control value P for controlling the frequency of the clock source capable of variable frequency control to the main device accumulated time stamp value To and the remote device accumulated time stamp value Ti. The difference (To-Ti) and the difference (To-Ti) are determined based on the degree of continuous tilting in one direction.

この構成により、タイムスタンプの差分が片方向へ傾倒した度合いに基づいてクロック周波数を制御することにより、差分が発生したときに、発生した差分とは逆方向へ向けて、差分をより急速に引き戻し低減する制御を働かせることができる。このため、タイムスタンプの差分が大きく広がることを防ぐことができ、スレーブ装置間での音声出力時間差を安定して最小限に保つことができる。   With this configuration, by controlling the clock frequency based on the degree of time stamp difference tilted in one direction, when a difference occurs, the difference is pulled back more rapidly in the direction opposite to the generated difference. Reduced control can be activated. For this reason, it is possible to prevent the time stamp difference from spreading greatly, and the audio output time difference between the slave devices can be stably kept to a minimum.

本発明のクロック同期システムにおいて、前記補正演算部は、前記制御値Pを、P=a*(To−Ti)+cの算出式に従い決定し、定数aは固定的な定数であり、変動係数cは前記差分(To−Ti)が連続して片方向へ傾倒した度合いに比例して変動する値である。   In the clock synchronization system of the present invention, the correction calculation unit determines the control value P according to a calculation formula of P = a * (To−Ti) + c, the constant a is a fixed constant, and the variation coefficient c Is a value that fluctuates in proportion to the degree that the difference (To-Ti) is continuously tilted in one direction.

このように、変動係数cを使用し、タイムスタンプの差分が片方向へ傾倒した度合いに比例して変動係数cを変化させることにより、差分が発生したときに、発生した差分とは逆方向へ向けて、差分をより急速に引き戻す制御を働かせることができる。このため、タイムスタンプの差分が大きく広がることを防ぐことができ、スレーブ装置間での音声出力時間差を安定して最小限に保つことができる。また、このときに使用する定数aの値は固定的な定数である。定数aの値を大きく設定するとタイムスタンプの差分が時間の経過とともに0を境に密に上下振動する制御が働く。また、定数aの値を小さく設定するとタイムスタンプ値の差分が0を境になだらかに上下振動する制御が働く。こうした現象を考慮して定数aが設定され、そして、上述のように変動係数cを用いてタイムスタンプの差分に応じた好適な制御を行うことができる。   In this way, by using the coefficient of variation c and changing the coefficient of variation c in proportion to the degree that the time stamp difference is tilted in one direction, when the difference occurs, the difference is generated in the opposite direction. The control that pulls back the difference more quickly can be activated. For this reason, it is possible to prevent the time stamp difference from spreading greatly, and the audio output time difference between the slave devices can be stably kept to a minimum. The value of the constant a used at this time is a fixed constant. When the value of the constant a is set to be large, a control is performed in which the time stamp difference closely vibrates up and down with respect to 0 as time passes. Also, when the constant a is set to a small value, a control is performed in which the time stamp value difference gently oscillates with 0 as a boundary. The constant a is set in consideration of such a phenomenon, and suitable control corresponding to the time stamp difference can be performed using the variation coefficient c as described above.

また、本発明のクロック同期システムにおいて、前記補正演算部は、前記変動係数cを、前記差分(To−Ti)が連続して傾倒する回数に応じて決定する。より詳細には、前記補正演算部は、前記変動係数cを、(To−Ti)>0がN回連続した場合に、c=(前回のc)+kと定め、(To−Ti)<0がN回連続した場合に、c=(前回のc)−kと定めるように構成されている。ここで、Nは所定の回数でよく、kは所定の定数でよい。   In the clock synchronization system of the present invention, the correction calculation unit determines the variation coefficient c according to the number of times the difference (To-Ti) is continuously tilted. More specifically, the correction calculation unit determines that the variation coefficient c is c = (previous c) + k and (To−Ti) <0 when (To−Ti)> 0 continues N times. Is defined as c = (previous c) −k when N continues for N times. Here, N may be a predetermined number of times, and k may be a predetermined constant.

このような変動係数cを用いることで、例えばN=3としたとき、タイムスタンプの差分が3回連続でTo>Tiとなった場合、cの値を増加させることでクロック源の周波数を制御する値Pが大きく設定され、スレーブ装置側の発振周波数が大きく設定され、Tiがより早くToに近づくように制御される。一方、タイムスタンプの差分が3回連続でTo<Tiとなった場合、cの値を減少させることでクロック源の周波数を制御する値Pが小さく設定され、スレーブ装置側の発振周波数が小さく設定され、Tiがより早くToに近づくように制御される。これらの手法によりタイムスタンプの差分の広がりをより早く検知し、差分が小さくなる方向へと差分を引き戻し低減することができる。ここで使用するkの値については、値kが大きいほどタイムスタンプの差分をより早く逆方向へ引き戻すような制御が働くが、その分、逆方向に傾倒したときの差分もまた大きくなる。一方、値kが小さいほど時間の経過とともにタイムスタンプの差分をゆっくりと逆方向へ引き戻すような制御が働くが、逆方向に傾倒したときの差分は小さくすませることが可能である。こうした現象を考慮して値kが設定され、そして、上述のように変動係数cを用いてタイムスタンプの差分に応じた好適な制御を行うことができる。   By using such a variation coefficient c, for example, when N = 3, when the difference in time stamps becomes To> Ti for three consecutive times, the frequency of the clock source is controlled by increasing the value of c. The value P to be set is set to be large, the oscillation frequency on the slave device side is set to be large, and Ti is controlled so as to approach To sooner. On the other hand, when the difference between the time stamps becomes To <Ti for three consecutive times, the value P for controlling the frequency of the clock source is set small by decreasing the value of c, and the oscillation frequency on the slave device side is set small. And Ti is controlled to approach To earlier. By these methods, the spread of the time stamp difference can be detected earlier, and the difference can be pulled back and reduced in the direction in which the difference becomes smaller. As for the value of k used here, the larger the value k, the faster the difference in the time stamp is pulled back in the reverse direction. However, the difference when tilted in the reverse direction also increases. On the other hand, as the value k is smaller, control is performed such that the time stamp difference is slowly pulled back in the reverse direction as time elapses, but the difference when tilted in the reverse direction can be reduced. The value k is set in consideration of such a phenomenon, and suitable control corresponding to the time stamp difference can be performed using the variation coefficient c as described above.

また、本発明のクロック同期システムにおいて、前記補正演算部は、前記変動係数cを、(To−Ti)=0の場合は、c=(前回設定したP)と定めるように構成されている。   In the clock synchronization system of the present invention, the correction calculation unit is configured to determine the variation coefficient c as c = (P set last time) when (To−Ti) = 0.

このように、(To−Ti)=0のときは、マスター装置およびスレーブ装置のタイムスタンプ値がほぼ一致している。このような状態では、補正演算部は、前回設定したクロック源の周波数を制御する値Pをそのまま変化させない。これにより、暫くの期間は同期確立状態を保つことができる。しかし、この状態が続いた場合も、マスター装置の周波数とスレーブ装置の周波数が長時間にわたり厳密に一致することは考えにくい。そのため、いずれはどちらかの方向に差分が生じるはずである。その場合は、再び同様に本発明で示すクロック同期制御が実施され、マスター装置とスレーブ装置の周波数を一致させることができる。このようにして、マスター装置とスレーブ装置の好適な同期制御を行うことができる。   Thus, when (To−Ti) = 0, the time stamp values of the master device and the slave device are substantially the same. In such a state, the correction calculation unit does not change the value P that controls the frequency of the previously set clock source as it is. Thereby, the synchronization established state can be maintained for a while. However, even if this state continues, it is unlikely that the frequency of the master device and the frequency of the slave device exactly match over a long time. Therefore, the difference should occur in either direction. In that case, the clock synchronization control shown in the present invention is again performed in the same manner, and the frequencies of the master device and the slave device can be matched. In this way, suitable synchronization control between the master device and the slave device can be performed.

また、本発明のクロック同期システムにおいて、前記主装置は、前記同期パケットをIPマルチキャストまたはIPブロードキャストで送信するように構成されている。   In the clock synchronization system of the present invention, the main device is configured to transmit the synchronization packet by IP multicast or IP broadcast.

この構成をとることで、システム内に多数のスレーブ装置が存在する場合でも、IPマルチキャストまたはIPブロードキャストで同期パケットを送信することにより、ネットワーク上の負荷を一定に保ったまま、容易にすべてのスレーブ装置が同期パケットを受信することが可能である。システム上にスレーブ装置が新たに追加参入された場合などにおいても、特に新たな負荷が増えることなく、ネットワークトラフィックを一定に保ったままクロック同期を開始することができる。   By adopting this configuration, even if there are a large number of slave devices in the system, all slaves can be easily maintained while keeping the load on the network constant by transmitting synchronization packets by IP multicast or IP broadcast. It is possible for the device to receive a synchronization packet. Even when a slave device is newly added to the system, the clock synchronization can be started while keeping the network traffic constant without particularly increasing a new load.

また、本発明のクロック同期システムにおいて、前記主装置は、前記同期パケットを一定間隔で送信し、前記遠隔装置は、前記主装置から受信される前記同期パケットの到着予定時刻を監視し、パケット到着予定時刻から所定の範囲を超えて到着した前記同期パケットを、前記周波数可変制御が可能なクロック源の周波数を制御する処理の対象から除外する。   In the clock synchronization system of the present invention, the main device transmits the synchronization packet at regular intervals, and the remote device monitors a scheduled arrival time of the synchronization packet received from the main device, and receives a packet arrival. The synchronization packet that has arrived beyond a predetermined range from the scheduled time is excluded from the processing target for controlling the frequency of the clock source capable of the frequency variable control.

この構成により、次パケット到着予定時刻が監視され、許容される範囲Wの範囲外に到着したパケットは無効となる。したがって、大きな到着遅延を含んだパケットを排除することができる。無効となったパケットの回は同期制御は行われないが、次回到着した正常パケットにより容易に補正可能であるので、クロック同期に大きな影響はない。このように正確なタイムスタンプのみを参照することにより、ネットワークなどの外乱要素による同期精度の低下を防ぐことができる。   With this configuration, the scheduled arrival time of the next packet is monitored, and packets that arrive outside the allowable range W are invalidated. Therefore, a packet including a large arrival delay can be excluded. Although the synchronization control is not performed for the invalid packet times, it can be easily corrected by the normal packet that arrives the next time, so that clock synchronization is not greatly affected. By referring to only the accurate time stamp in this way, it is possible to prevent a decrease in synchronization accuracy due to a disturbance element such as a network.

また、本発明のクロック同期システムにおいて、前記遠隔装置は、前記差分(To−Ti)が所定の閾値Rを超えた場合に、それまで蓄積していた前記主装置累計タイムスタンプ値Toと前記遠隔地累計タイムスタンプ値Tiをリセットし、新たにタイムスタンプ値の蓄積を再開する。   In the clock synchronization system of the present invention, when the difference (To−Ti) exceeds a predetermined threshold value R, the remote device accumulates the main device accumulated time stamp value To and the remote device accumulated so far. The cumulative total time stamp value Ti is reset and accumulation of the new time stamp value is resumed.

この構成により下記のような利点が得られる。同期開始直後に取得する基準となるタイムスタンプ値に大きな遅延が含まれると、スレーブ装置はその誤った値を使って同期制御を行ってしまい、正常な同期制御が行えないという問題が存在する。この点を解決するために、上記構成をとることが好適である。上記構成により、初回に取得する基準となるタイムスタンプ値が閾値を超える遅延を含んでいる場合でも、以降に正常な値のタイムスタンプ値を一度でも受信すれば、差分値が閾値オーバーとなり、そして、新たに正確な値のタイムスタンプ値を取得し直すことができる。このようにして、ネットワークなどの外乱要素による遅延への耐性をさらに強化することが可能となる。   This configuration provides the following advantages. If the reference time stamp value acquired immediately after the start of synchronization includes a large delay, the slave device performs synchronization control using the incorrect value, and there is a problem that normal synchronization control cannot be performed. In order to solve this point, it is preferable to adopt the above configuration. With the above configuration, even if the reference time stamp value to be acquired for the first time includes a delay exceeding the threshold value, if the normal time stamp value is received even once, the difference value exceeds the threshold value, and A new accurate time stamp value can be obtained again. In this way, it is possible to further enhance resistance to delay due to disturbance elements such as a network.

本発明の別の態様は、ネットワークを介して音声伝送を行う主装置と遠隔装置との間のクロック同期を、同期パケットを使用して行うクロック同期方法である。この方法では、前記主装置は、クロック源からタイムスタンプ情報を生成するタイムスタンプ生成し、前記タイムスタンプ情報が埋め込まれた前記同期パケットを前記ネットワークに送信し、前記遠隔装置は、前記ネットワークから前記同期パケットを受信し、前記同期パケット内に含まれる前記タイムスタンプ情報より同期開始からの累計のタイムスタンプ値である主装置累計タイプスタンプ値Toを算出し、周波数可変制御が可能なクロック源からタイムスタンプ情報を抽出し同期開始からの累計のタイムスタンプ値である遠隔装置累計タイムスタンプ値Tiを算出し、前記周波数可変制御が可能なクロック源の周波数を、前記主装置累計タイムスタンプ値Toと前記遠隔装置累計タイムスタンプ値Tiの差分に応じて補正する。この方法によっても上述した本発明の利点が得られる。   Another aspect of the present invention is a clock synchronization method in which clock synchronization between a main apparatus and a remote apparatus that performs voice transmission via a network is performed using a synchronization packet. In this method, the main device generates a time stamp information for generating time stamp information from a clock source, transmits the synchronization packet in which the time stamp information is embedded to the network, and the remote device transmits the time stamp information from the network. A synchronization packet is received, a main device cumulative type stamp value To which is a cumulative time stamp value from the start of synchronization is calculated from the time stamp information included in the synchronization packet, and a time from a clock source capable of variable frequency control is calculated. The stamp information is extracted, the remote device cumulative time stamp value Ti which is the cumulative time stamp value from the start of synchronization is calculated, and the frequency of the clock source capable of the frequency variable control is set as the main device cumulative time stamp value To and the Correction is performed according to the difference of the remote device cumulative time stamp value Ti. This method also provides the advantages of the present invention described above.

本発明の別の態様は、ネットワークを介して音声伝送を行うシステムに設けられ、主装置から受信した同期パケットを使用してクロック同期を行う遠隔装置である。この装置は、前記主装置のクロック源から生成されたタイムスタンプ情報が埋め込まれた前記同期パケットを前記ネットワークから受信するパケット受信部と、前記同期パケット内に含まれる前記タイムスタンプ情報より同期開始からの累計のタイムスタンプ値である主装置累計タイプスタンプ値Toを算出する主装置累計タイムスタンプ算出部と、前記遠隔装置側の周波数可変制御が可能なクロック源からタイムスタンプ情報を抽出し同期開始からの累計のタイムスタンプ値である遠隔装置累計タイムスタンプ値Tiを算出する遠隔装置累計タイムスタンプ算出部と、前記周波数可変制御が可能なクロック源の周波数を、前記主装置累計タイムスタンプ値Toと前記遠隔装置累計タイムスタンプ値Tiの差分に基づいて補正する補正演算部と、を備えている。この構成によっても上述した本発明の利点が得られる。   Another aspect of the present invention is a remote device that is provided in a system that performs voice transmission via a network and that performs clock synchronization using a synchronization packet received from a main device. The device includes a packet receiving unit that receives the synchronization packet in which the time stamp information generated from the clock source of the main device is embedded from the network, and synchronization start from the time stamp information included in the synchronization packet. The main device cumulative time stamp calculating unit for calculating the main device cumulative type stamp value To, which is a cumulative time stamp value of, and the time stamp information is extracted from the clock source capable of variable frequency control on the remote device side, and the synchronization is started. A remote device cumulative time stamp calculation unit for calculating a remote device cumulative time stamp value Ti, which is a cumulative time stamp value of the clock, and a frequency of the clock source capable of frequency variable control, the main device cumulative time stamp value To and the frequency Correction calculation unit for correcting based on the difference of the remote device cumulative time stamp value Ti , And a. This configuration also provides the advantages of the present invention described above.

以上説明したように、本発明によれば、スレーブ装置間での音声出力時間差を低減することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the audio output time difference between slave devices.

また、システム中に存在するスレーブ装置数が増加しても、ネットワークトラフィックの負荷を変化させずにクロック同期を行うことができる。   Further, even if the number of slave devices existing in the system increases, clock synchronization can be performed without changing the network traffic load.

さらにWANのような広域ネットワークを介した場合でも、大きな揺らぎを含むパケット情報を排除し、常に正確なタイムスタンプ値のみを参照することができ、クロック同期精度が高いクロック同期システムを提供することができる。   Furthermore, even when a wide area network such as WAN is used, packet information including large fluctuations can be eliminated, and only an accurate time stamp value can be always referred to, and a clock synchronization system with high clock synchronization accuracy can be provided. it can.

以下、本発明の実施の形態に係るクロック同期システムについて、図面を用いて説明する。本実施の形態のクロック同期システムは、図2に示すような音声伝送システムに設けられ、音声送受信装置33間でのクロック同期を実現する。   Hereinafter, a clock synchronization system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The clock synchronization system of the present embodiment is provided in an audio transmission system as shown in FIG. 2 and realizes clock synchronization between audio transmission / reception devices 33.

図2の音声伝送システムは、音源31、スピーカー32、音声送受信装置33、構内LAN34及びWAN35を備えている。音声送受信装置33は、構内LAN34およびWAN35を介して音声データの送受信が可能な装置であり、音声データをストリーム化しネットワーク上を伝送させるために音声データをパケット化する機能を有している。また、信号源として音源31が音声送受信装置33に接続され、放音手段としてスピーカー32が音声送受信装置33に接続される。   The voice transmission system in FIG. 2 includes a sound source 31, a speaker 32, a voice transmission / reception device 33, a local area LAN 34, and a WAN 35. The voice transmission / reception device 33 is a device capable of sending and receiving voice data via the local LAN 34 and the WAN 35, and has a function of packetizing the voice data in order to stream the voice data and transmit it over the network. Further, the sound source 31 is connected to the audio transmission / reception device 33 as a signal source, and the speaker 32 is connected to the audio transmission / reception device 33 as sound emitting means.

このようなシステムの用途としては、主として多地点間放送が想定され、この放送は、オフィスビル、多店舗商業施設、駅、空港等の建物内での音声通信を実現する。音源31としては、例えば、BGMや非常用放送音源を放送するための、CDプレーヤー、MDプレーヤー、ICプレーヤー、リモコンマイクなどが接続される。スピーカー32としては、例えば、天井埋め込みスピーカー、吊り下げスピーカーなど各種形態のスピーカーが接続される。また、WAN35を介する構成は、インターネットのような広域ネットワークを介した別々のLAN間での音声伝送を行うことを可能とする。   As such a system, multipoint broadcasting is mainly assumed, and this broadcasting realizes voice communication in buildings such as office buildings, multi-store commercial facilities, stations, and airports. As the sound source 31, for example, a CD player, an MD player, an IC player, a remote control microphone, or the like for broadcasting BGM or an emergency broadcast sound source is connected. As the speaker 32, for example, various types of speakers such as a ceiling-embedded speaker and a suspended speaker are connected. The configuration via the WAN 35 enables voice transmission between separate LANs via a wide area network such as the Internet.

上記のような放送用途に加え、スピーカー32側でハース効果を用いた音場制御を実現することにより、さらに高機能なサービスの提供が可能となる。   In addition to the broadcast application as described above, by realizing sound field control using the Haas effect on the speaker 32 side, it is possible to provide a more sophisticated service.

図3は、ハース効果の現象を説明するための図である。ハース効果とは、人間の聴覚の特性を利用して音に方向感を持たせる現象である。複数のスピーカーから音が出力されると、人間は、最初に届いた音を発したスピーカーの方向で音が鳴っていると認識する。受音点から等距離にある2つのスピーカーから同じ音を出力している場合には、一方のスピーカー音にディレイをかけると、人間は他方のスピーカの方向から音が聞こえているように認識する。図3(a)の例では、スピーカーA、Bが同時に音を発すると、人間は、近くのスピーカーBで音が鳴っていると認識する。しかし、図3(b)に示されるように、近くのスピーカーBの音が遠くのスピーカーAより遅れて届くようにディレイがかけられると、人間は遠くのスピーカーAが鳴っていると認識する。   FIG. 3 is a diagram for explaining the phenomenon of the Haas effect. The Haas effect is a phenomenon in which sound is given a sense of direction by utilizing the characteristics of human hearing. When sound is output from a plurality of speakers, a human recognizes that the sound is sounding in the direction of the speaker that has emitted the sound that first arrived. When the same sound is output from two speakers that are equidistant from the receiving point, if one speaker sound is delayed, humans will recognize that the sound is heard from the other speaker. . In the example of FIG. 3A, when the speakers A and B emit sound simultaneously, a human recognizes that the sound is being played by the nearby speaker B. However, as shown in FIG. 3B, when a delay is applied so that the sound of the near speaker B arrives later than the far speaker A, the human recognizes that the far speaker A is sounding.

この現象を利用して意図的に音に方向感を出す制御を行うことにより、音場制御を利用したサービスを提供することができる。具体的には、オフィスビル構内における避難誘導放送や、劇場やコンサートホールにおける音響設計、ドルビーデジタル5.1チャンネルの音響放送などの各種サービスを、ネットワークを介して実現することができる。   By using this phenomenon to intentionally control the direction of sound, a service using sound field control can be provided. Specifically, various services such as evacuation guidance broadcasting in office buildings, acoustic design in theaters and concert halls, and Dolby Digital 5.1 channel acoustic broadcasting can be realized via a network.

図4は、オフィスビル構内における避難誘導放送を使用した実施例を示す図である。放送室側には音声送信ユニット41が配置され、受信側には複数の音声受信ユニット42が配置されている。音声送信ユニット41と複数の音声受信ユニット42は構内LAN34を介して配置されている。音声送信ユニット41は音源と音声送信装置を含む。音声受信ユニット42は、音声受信装置と、ビル構内の通路天井に備えられたスピーカーを含む。   FIG. 4 is a diagram showing an embodiment using evacuation guidance broadcasting in an office building. An audio transmission unit 41 is arranged on the broadcast room side, and a plurality of audio reception units 42 are arranged on the reception side. The voice transmission unit 41 and the plurality of voice reception units 42 are arranged via the local area LAN 34. The audio transmission unit 41 includes a sound source and an audio transmission device. The voice receiving unit 42 includes a voice receiving device and a speaker provided on the aisle ceiling of the building.

いま、避難誘導放送を開始するとき、音声受信ユニット42(スピーカー)に対し、各々個別に遅延時間を設定する。これにより、避難させたい方向から音が聞こえてくると人間に認識させることができる。この場合、それぞれのスピーカーから出力される音声ストリームは、同じ内容のデータである。しかし、出力の遅延時間が複数のスピーカー間で異なる。避難誘導を実現するためには、避難させたい方向の遅延時間を小さく設定して、同方向のスピーカーの音を最も早く人間の耳に届ける必要がある。   Now, when evacuation guidance broadcasting is started, a delay time is individually set for each of the audio receiving units 42 (speakers). Thereby, it is possible to make a human recognize that sound is heard from the direction in which he / she wants to evacuate. In this case, the audio streams output from the respective speakers are data having the same content. However, the output delay time differs among a plurality of speakers. In order to realize evacuation guidance, it is necessary to set the delay time in the direction of evacuation to be small and to deliver the sound of the speaker in the same direction to the human ear earliest.

図5は、ドルビーデジタル5.1チャンネルの音響放送を遠隔地から複数地点へ放送した実施例を示す図である。放送室側には音声送信ユニット41が配置されており、音声送信ユニット41は音源と音声送受信装置を含む。また、構内LAN34を介して、複数のドルビーデジタル5.1チャンネル空間44が配置されている。各5.1チャンネル空間内には、複数のスピーカーが、5.1チャンネルに対応して存在している。各スピーカーが音声受信装置を備えている。ドルビーデジタル5.1チャンネルの場合は、避難誘導放送とは異なり、同一5.1チャンネル空間内で同一ストリームが放送されることよりも、映画などで使用される効果音を提供するためにそれぞれのチャンネルで独立した音声が放送される機会が多い。   FIG. 5 is a diagram showing an embodiment in which Dolby Digital 5.1 channel sound broadcasting is broadcast from a remote place to a plurality of points. An audio transmission unit 41 is arranged on the broadcast room side, and the audio transmission unit 41 includes a sound source and an audio transmission / reception device. A plurality of Dolby Digital 5.1 channel spaces 44 are arranged via the local area LAN 34. In each 5.1 channel space, a plurality of speakers are present corresponding to 5.1 channels. Each speaker is equipped with an audio receiving device. In the case of Dolby Digital 5.1 channel, unlike evacuation guidance broadcasting, each stream is used to provide sound effects used in movies, etc., rather than broadcasting the same stream in the same 5.1 channel space. There are many occasions where independent audio is broadcast on the channel.

これらのサービスをネットワークを介して実現するためには、外乱要素のあるネットワーク上で音声データを伝送したときでも、スピーカー間に存在する元々の音声出力時間差を最小限に抑える必要がある。元々の音声出力時間差とは、ハース効果のディレイをかけない状態での時間差である(性能値)。元々の音声出力時間差が小さくないと、ディレイをかけたときにハース効果が上手く生じない。具体的には、スピーカー設置間隔を数メートル〜10数メートルとした場合に、ハース効果を有効利用できる音声出力時間差の限界値は2ミリ秒と言われている。元々の音声出力時間差を最小限におさえるためには、音声伝送システム内の送受信装置間でクロック同期が正確に実現されている必要がある。   In order to realize these services via a network, it is necessary to minimize the original audio output time difference existing between speakers even when audio data is transmitted over a network having disturbance elements. The original audio output time difference is a time difference in a state in which the delay of the Haas effect is not applied (performance value). If the original audio output time difference is not small, the Haas effect will not occur well when a delay is applied. Specifically, when the speaker installation interval is several meters to several tens of meters, it is said that the limit value of the audio output time difference that can effectively use the Haas effect is 2 milliseconds. In order to minimize the original audio output time difference, it is necessary that clock synchronization be accurately realized between the transmitting and receiving apparatuses in the audio transmission system.

以下、本発明の実施形態に係るクロック同期システムについて、図面を参照しながら説明する。このシステムは、上記のサービスの提供を可能とすることを目的としている。具体的には、このシステムは、ハース効果を利用したサービスに好適に適用可能である。また、このシステムは、5.1チャンネル放送等の音場制御に好適に適用可能である。   Hereinafter, a clock synchronization system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This system is intended to enable the provision of the above services. Specifically, this system can be suitably applied to services using the Haas effect. Further, this system can be suitably applied to sound field control such as 5.1 channel broadcasting.

図1は、本実施の形態に係るクロック同期システム10の構成を示すブロック図である。図1に示すように、クロック同期システム10は、マスター装置11とスレーブ装置12を備え、これらマスター装置11及びスレーブ装置12はネットワーク13を介して接続される。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a clock synchronization system 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the clock synchronization system 10 includes a master device 11 and a slave device 12, and the master device 11 and the slave device 12 are connected via a network 13.

図1のクロック同期システム10は、図2の音声伝送システムの構成によって実現される。マスター装置11は、図2の複数の音声送受信装置33の一つで構成される。スレーブ装置12も、図2の複数の音声送受信装置33の一つで構成される。また、ネットワーク13は、図2のLAN34及びWAN35と対応する。   The clock synchronization system 10 in FIG. 1 is realized by the configuration of the audio transmission system in FIG. The master device 11 is composed of one of the plurality of audio transmission / reception devices 33 shown in FIG. The slave device 12 is also composed of one of the plurality of audio transmission / reception devices 33 in FIG. The network 13 corresponds to the LAN 34 and the WAN 35 in FIG.

図1では、一つのスレーブ装置12が示されている。実際には、複数のスレーブ装置12が設けられてよい。すなわち、図2の複数の音声送受信装置33の各々が、スレーブ装置12として機能してよい。これら複数のスレーブ装置12は同様の機能を有し、同様の動作によってクロック同期を実現する。そこで、以下の説明では、一つのスレーブ装置12に着目して、本実施の形態のクロック同期システム10を説明する。   In FIG. 1, one slave device 12 is shown. In practice, a plurality of slave devices 12 may be provided. That is, each of the plurality of audio transmission / reception devices 33 in FIG. 2 may function as the slave device 12. The plurality of slave devices 12 have the same function and realize clock synchronization by the same operation. Therefore, in the following description, the clock synchronization system 10 according to the present embodiment will be described focusing on one slave device 12.

また、図1のマスター装置11及びスレーブ装置12は、それぞれ、本発明の主装置及び遠隔装置と対応している。   Further, the master device 11 and the slave device 12 in FIG. 1 correspond to the main device and the remote device of the present invention, respectively.

図1において、マスター装置11としては、システム内で予め1台の装置が設定されている。マスター装置11は、ネットワーク13を介してスレーブ装置12に対して、自身のタイムスタンプ情報が入ったパケットを送信する機能を備える。   In FIG. 1, as the master device 11, one device is set in advance in the system. The master device 11 has a function of transmitting a packet containing its own time stamp information to the slave device 12 via the network 13.

本実施の形態のクロック同期システム10は、クロック同期用のタイムスタンプ情報を音声ストリームに付加するタイプではない。クロック同期システム10では、システム内に存在する1台のマスター装置11が、独自のクロック同期パケットを送信する。これは、1つの装置に複数の音声チャンネルが存在する場合を考慮しているためである。仮に、複数チャンネルを所有するスレーブ装置が、別々の音声ストリームに埋め込まれたタイムスタンプ情報からそれぞれクロック同期を行うとする。この場合、プロセッサをはじめとするすべての系統に関し、音声チャンネルの数の構成が必要となるため、構成が効果的とはいえない。1台の設定されたマスター装置11のクロックにしたがい、すべてのスレーブ装置12および装置中に存在するすべての音声チャンネルを同期させる構成が有効である。また、1つの装置に複数の音声チャンネルを実装することは、システム内に存在する装置数を削減でき、コスト面、システム構築面からも効果的な構成を提供することができる。このような観点で、同期パケットが有利に用いられる。   The clock synchronization system 10 according to the present embodiment is not a type that adds time stamp information for clock synchronization to an audio stream. In the clock synchronization system 10, one master device 11 existing in the system transmits a unique clock synchronization packet. This is because a case where a plurality of audio channels exist in one apparatus is considered. Assume that slave devices that own a plurality of channels perform clock synchronization from time stamp information embedded in different audio streams. In this case, the configuration of the number of audio channels is required for all systems including the processor, and thus the configuration is not effective. A configuration in which all slave devices 12 and all audio channels existing in the device are synchronized in accordance with the clock of one set master device 11 is effective. In addition, mounting a plurality of audio channels in one apparatus can reduce the number of apparatuses existing in the system, and can provide an effective configuration from the viewpoint of cost and system construction. From this point of view, the synchronization packet is advantageously used.

また、本実施の形態のクロック同期は、システム全体を一つのクロックに従属させることを目的とするので、マスター装置11は必ずしも音声送信装置に限定される必要はない。音声伝送システム10内において、マスター装置11以外の装置は、すべてスレーブ装置12となる。したがってスレーブ装置12は、システム上に1台以上存在し、ネットワーク13を介してマスター装置11からの同期パケットを受信する機能を備える。ネットワーク13としては、例えばIPプロトコルの通信が可能であるLANまたはWAN等を使用することができる。   In addition, since the clock synchronization of the present embodiment aims to make the entire system subordinate to one clock, the master device 11 is not necessarily limited to the voice transmission device. In the audio transmission system 10, all devices other than the master device 11 become slave devices 12. Accordingly, one or more slave devices 12 exist on the system and have a function of receiving a synchronization packet from the master device 11 via the network 13. As the network 13, for example, a LAN or WAN capable of IP protocol communication can be used.

マスター装置11は、クロック源14、タイムスタンプ抽出部15及びパケット送信部16を備える。クロック源14は、例えば、水晶発振子などシステムの基準クロックを生成可能な素子により構成される。タイムスタンプ抽出部15は、クロック源14からのクロックを抽出するインターフェースと、得られたクロックの周波数からカウントしたタイムスタンプ情報を後段のパケット送信部16に排出するインターフェースとを備える。パケット送出部16は、タイムスタンプ抽出部15からのタイムスタンプ情報を得るためのインターフェースと、上記情報をパケット化しネットワーク13上へ排出するためのインターフェースとを備える。パケット化の方法としては、例えばIPプロトコルに基づいた通信を行うことができる。さらにIPマルチキャストが使用可能なプロトコルを実装することが好適である。また、IPブロードキャストが用いられてもよい。これにより、ネットワーク上の負荷を一定に保ったまま、特定の複数のスレーブ装置によるパケット受信が可能となる。   The master device 11 includes a clock source 14, a time stamp extraction unit 15, and a packet transmission unit 16. The clock source 14 is configured by an element capable of generating a system reference clock such as a crystal oscillator. The time stamp extraction unit 15 includes an interface for extracting a clock from the clock source 14 and an interface for discharging time stamp information counted from the frequency of the obtained clock to the subsequent packet transmission unit 16. The packet sending unit 16 includes an interface for obtaining time stamp information from the time stamp extracting unit 15 and an interface for packetizing the information and discharging it to the network 13. As a packetization method, for example, communication based on the IP protocol can be performed. Further, it is preferable to implement a protocol that can use IP multicast. In addition, IP broadcast may be used. As a result, it is possible to receive packets by a plurality of specific slave devices while keeping the load on the network constant.

一方、スレーブ装置12は、パケット受信部17、マスター装置基準タイムスタンプ格納部18、マスター装置累計タイムスタンプ算出部19、周波数可変クロック源20、スレーブ装置基準タイムスタンプ格納部21、スレーブ装置累計タイムスタンプ算出部22及び演算補正部23を備える。   On the other hand, the slave device 12 includes a packet receiving unit 17, a master device reference time stamp storage unit 18, a master device cumulative time stamp calculation unit 19, a frequency variable clock source 20, a slave device reference time stamp storage unit 21, and a slave device cumulative time stamp. A calculation unit 22 and a calculation correction unit 23 are provided.

パケット受信部17は、ネットワーク13からクロック同期パケットを受信するインターフェースを備える。パケット受信部17は、例えば、IPマルチキャストパケットを受信可能なプロトコルを備えたインターフェースを使用する。これにより、複数のスレーブ装置12がマスター装置11からのクロック同期パケットを一定の負荷で受信することができる。また、IPブロードキャストでパケットが受信されてもよい。   The packet receiving unit 17 includes an interface that receives a clock synchronization packet from the network 13. The packet receiving unit 17 uses, for example, an interface having a protocol capable of receiving an IP multicast packet. Thereby, the plurality of slave devices 12 can receive the clock synchronization packet from the master device 11 with a constant load. A packet may be received by IP broadcast.

マスター装置基準タイムスタンプ格納部18は、クロック同期開始時の初回に受信したマスター装置のタイムスタンプ情報を基準値として格納しておくメモリで構成されている。このタイムスタンプ値は、以降クロック同期を行うにあたりマスター装置のタイムスタンプ累算値を算出するための基準情報となる。   The master device reference time stamp storage unit 18 is configured by a memory that stores time stamp information of the master device received at the first time when clock synchronization starts as a reference value. This time stamp value becomes reference information for calculating the accumulated time stamp value of the master device when performing clock synchronization thereafter.

マスター装置累計タイムスタンプ算出部19は、2回目以降に受信したマスター装置のタイムスタンプ情報と、マスター装置基準タイムスタンプ格納部18より得たクロック同期開始時の基準タイムスタンプ情報とを参照し、両スタンプ情報の差分を算出し、これにより、クロック同期開始時からのマスター装置のトータルタイムスタンプを演算補正部23へ排出するインターフェースを有する。   The master device cumulative time stamp calculation unit 19 refers to the time stamp information of the master device received after the second time and the reference time stamp information at the start of clock synchronization obtained from the master device reference time stamp storage unit 18. It has an interface for calculating the difference of the stamp information and thereby discharging the total time stamp of the master device from the start of the clock synchronization to the calculation correction unit 23.

周波数可変クロック源20は、スレーブ装置12内におけるクロック源であり、クロック周波数を変化させることができる素子で構成される。クロック源20は、例えば、電圧の変動によって周波数を変化させることが可能な水晶発振子などで構成することができる。   The frequency variable clock source 20 is a clock source in the slave device 12 and is configured by an element capable of changing the clock frequency. The clock source 20 can be composed of, for example, a crystal oscillator capable of changing the frequency by voltage fluctuation.

スレーブ装置基準タイムスタンプ格納部21は、クロック同期が開始し、初めて同期パケットを受信したときのスレーブ装置のタイムスタンプ情報を基準値として格納しておくメモリで構成される。このタイムスタンプ値は、以降クロック同期を行うにあたりスレーブ装置のタイムスタンプ累算値を算出するための基準情報となる。   The slave device reference time stamp storage unit 21 is configured by a memory that stores, as a reference value, time stamp information of the slave device when clock synchronization starts and a synchronization packet is received for the first time. This time stamp value becomes reference information for calculating the time stamp accumulated value of the slave device when performing clock synchronization thereafter.

スレーブ装置累計タイムスタンプ算出部22は、2回目以降に受信したスレーブ装置のタイムスタンプ情報と、スレーブ装置基準タイムスタンプ格納部21より得たクロック同期開始時の基準タイムスタンプ情報とを参照し、両タイムスタンプ情報の差分を算出し、これにより、クロック同期開始時からのスレーブ装置のトータルタイムスタンプを演算補正部23へ排出するインターフェースを有する。   The slave device cumulative time stamp calculation unit 22 refers to the time stamp information of the slave device received after the second time and the reference time stamp information at the start of clock synchronization obtained from the slave device reference time stamp storage unit 21. An interface for calculating the difference of the time stamp information and discharging the total time stamp of the slave device from the start of clock synchronization to the calculation correction unit 23 is thereby obtained.

演算補正部23は、マスター装置累計タイムスタンプ算出部21からのタイムスタンプ値Toを抽出するためのインターフェースと、スレーブ装置累計タイムスタンプ算出部22からのタイムスタンプ値Tiを抽出するためのインターフェースを有する。演算補正部23は、整数値に基づいて周波数可変クロック源20の周波数を調整する。そして、演算補正部20は、上記2つのタイムスタンプ値の差分値(To−Ti)から算出された値に基づき周波数可変クロック源20を制御することで、スレーブ装置12の累計タイムスタンプ値をマスター装置11の累計タイムスタンプ値に近付けている。   The arithmetic correction unit 23 has an interface for extracting the time stamp value To from the master device cumulative time stamp calculation unit 21 and an interface for extracting the time stamp value Ti from the slave device cumulative time stamp calculation unit 22. . The arithmetic correction unit 23 adjusts the frequency of the frequency variable clock source 20 based on the integer value. Then, the arithmetic correction unit 20 controls the frequency variable clock source 20 based on the value calculated from the difference value (To−Ti) between the two time stamp values, thereby mastering the accumulated time stamp value of the slave device 12. The accumulated time stamp value of the device 11 is approaching.

このようにして、本実施の形態のクロック同期システムは、マスター装置およびスレーブ装置の累計タイムスタンプ値の差分を最小限に抑えられ、さらに、このことによって、スレーブ装置間の音声出力時間差を常に最小限に抑えることができる。上記のマスター装置の累計タイムスタンプ値及びスレーブ装置の累計タイムスタンプ値は、それぞれ、本発明の主装置累計タイムスタンプ値To及び遠隔装置累計タイムスタンプ値Tiに対応する。   In this way, the clock synchronization system according to the present embodiment can minimize the difference between the cumulative time stamp values of the master device and the slave device, and further minimize the audio output time difference between the slave devices. To the limit. The accumulated time stamp value of the master device and the accumulated time stamp value of the slave device correspond to the main device accumulated time stamp value To and the remote device accumulated time stamp value Ti of the present invention, respectively.

以下、実施形態の動作について説明する。ここでは、マスター装置11のクロックにスレーブ装置12がネットワーク13を介して従属する動作について、各々の図を用いて説明する。   The operation of the embodiment will be described below. Here, an operation in which the slave device 12 depends on the clock of the master device 11 via the network 13 will be described with reference to each drawing.

音声出力時間差を常に最小限におさえた状態を維持するためには、図6に示すように、マスター装置11とスレーブ装置12の累計タイムスタンプ値を常時近い値とするように、スレーブ装置12のクロック源を制御することが有効である。このような制御が、本実施の形態のクロック同期システム10とそのクロック同期方法により実現される。   In order to maintain the state where the audio output time difference is always kept to a minimum, as shown in FIG. 6, the slave device 12 is configured so that the accumulated time stamp values of the master device 11 and the slave device 12 are always close to each other. It is effective to control the clock source. Such control is realized by the clock synchronization system 10 and its clock synchronization method of the present embodiment.

スレーブ装置12が同期パケットをはじめて受信した場合、そのパケットに含まれるタイムスタンプ情報は、以降に行うクロック同期制御の基準値としてマスター装置基準タイムスタンプ格納部18にメモリされる。これと同時に、スレーブ装置10は、自装置の周波数可変クロック源20から取得した基準タイムスタンプ値をスレーブ装置基準タイムスタンプ格納部21にメモリする。以降、マスター装置11は定期間隔で同期パケットを送信するので、スレーブ装置12も定期的に同期パケットを受信する。   When the slave device 12 receives a synchronization packet for the first time, the time stamp information included in the packet is stored in the master device reference time stamp storage unit 18 as a reference value for clock synchronization control to be performed later. At the same time, the slave device 10 stores the reference time stamp value acquired from the frequency variable clock source 20 of its own device in the slave device reference time stamp storage unit 21. Thereafter, since the master device 11 transmits the synchronization packet at regular intervals, the slave device 12 also periodically receives the synchronization packet.

ただし、ネットワークなどの外乱要素の発生によりパケット到着が通常より遅れることがあり得る。このことを考慮し、スレーブ装置12は、図10に示すように、パケットが到着したら、その到着時点から次パケット到着予定時刻を監視する。そして、スレーブ装置12は、該当する次パケットが、許容される範囲Wの外に到着するか否かを判定する。本実施の形態では、図示のように、許容範囲は、次パケットの到着予定時刻を基準として定められており、具体的には、到着予定時刻±Wに設定されている。そして、スレーブ装置12は、許容範囲Wの外に到着したパケットを無効とする。一方、許容範囲W内に到着したパケットは、音声出力受信差に影響を及ぼさないと判断される。そして、この正常で有効なパケットが、クロック同期制御の対象として処理される。   However, packet arrival may be delayed more than usual due to the occurrence of disturbance factors such as a network. Considering this, as shown in FIG. 10, when the packet arrives, the slave device 12 monitors the scheduled arrival time of the next packet from the arrival time. Then, the slave device 12 determines whether or not the corresponding next packet arrives outside the allowable range W. In the present embodiment, as shown in the figure, the allowable range is determined based on the estimated arrival time of the next packet, and specifically, is set to the estimated arrival time ± W. Then, the slave device 12 invalidates the packet that has arrived outside the allowable range W. On the other hand, a packet that arrives within the allowable range W is determined not to affect the audio output reception difference. Then, this normal and valid packet is processed as an object of clock synchronization control.

このようなパケット無効処理により、無効となったパケットの回は同期制御が行われない。しかし、次回到着する正常なパケットによって容易に補正が可能であるため、パケット無効化の影響は殆ど無い。   As a result of such packet invalidation processing, synchronization control is not performed for invalidated packets. However, since correction can be made easily by normal packets that arrive next time, there is almost no influence of packet invalidation.

上記処理により、正常に到着したパケットが、クロック同期制御の対象となる。ここで、初回パケット受信時からの累計タイムスタンプ値To(マスター装置)、Ti(スレーブ装置)は、時間軸上では図7のように表現される。   With the above processing, a packet that has arrived normally is subject to clock synchronization control. Here, the accumulated time stamp values To (master device) and Ti (slave device) from the time of receiving the first packet are expressed as shown in FIG. 7 on the time axis.

スレーブ装置12の演算補正部23は、周波数可変クロック源20に対して電圧制御を行うことで、発振周波数を制御する。本実施の形態では、演算補正部23が、マスター装置11の累計タイムスタンプ値Toとスレーブ装置12の累計タイムスタンプ値Tiの差分に応じて制御する。補正演算部23は整数値に基づいて周波数を調整するように構成されている。この制御により、スレーブ装置12の累計タイムスタンプ値Tiがマスター装置11の累計タイムスタンプ値Toに近づけられる。   The arithmetic correction unit 23 of the slave device 12 controls the oscillation frequency by performing voltage control on the frequency variable clock source 20. In the present embodiment, the calculation correction unit 23 performs control according to the difference between the accumulated time stamp value To of the master device 11 and the accumulated time stamp value Ti of the slave device 12. The correction calculation unit 23 is configured to adjust the frequency based on the integer value. By this control, the cumulative time stamp value Ti of the slave device 12 is brought close to the cumulative time stamp value To of the master device 11.

より詳細には、演算補正部23は、下記の演算式により算出される制御値Pから電圧制御を行う。aは、固定的な定数(係数)であり、cは、後述する変動係数である。   More specifically, the calculation correction unit 23 performs voltage control from the control value P calculated by the following calculation formula. a is a fixed constant (coefficient), and c is a coefficient of variation described later.

P=a*(To−Ti)+c   P = a * (To-Ti) + c

ここで、図8は、周波数可変クロック源20への制御を行うときの誤差を示している。図8に示すように、周波数可変クロック源20には設定分解能が存在する。そのため、周波数クロック源20の制御では、分解能に起因して誤差が生じることに注意しなければならない。この誤差は、本来設定したい値と、実際に周波数可変クロック源に設定される値との差分による誤差である。この誤差は各パケットの処理のたびに生じる。従来技術では、この誤差が累積してしまい、累計のタイプスタンプ値がマスター装置とスレーブ装置で大きくずれてしまう。また、スレーブ装置間で累積誤差が異なり、累積タイムスタンプ値もスレーブ間でずれてしまう。そのため、クロック同期の精度が低下し、スレーブ装置間での音声出力時間差が増大する。   Here, FIG. 8 shows an error when controlling the frequency variable clock source 20. As shown in FIG. 8, the frequency variable clock source 20 has a set resolution. Therefore, it should be noted that an error occurs due to the resolution in the control of the frequency clock source 20. This error is an error due to a difference between a value that is originally set and a value that is actually set in the frequency variable clock source. This error occurs every time each packet is processed. In the prior art, this error is accumulated, and the accumulated type stamp value is largely shifted between the master device and the slave device. Further, the accumulated error differs between slave devices, and the accumulated time stamp value also shifts between slaves. Therefore, the accuracy of clock synchronization is reduced, and the audio output time difference between slave devices is increased.

しかし、本実施の形態では、同期開始からの累積タイムスタンプ値を参照して制御が行われる。したがって、図9のように、誤差が生じても、そのとき到着した1パケット分の誤差のみが含まれるだけである。この誤差は、累計のタイムスタンプ値の差分へ殆ど影響しない。したがって、マスター装置11と各々のスレーブ装置12の累計のタイプスタンプ値を近づけることができる。その結果、複数のスレーブ装置12の間でもタイムスタンプ値を近づけることができる。   However, in the present embodiment, control is performed with reference to the accumulated time stamp value from the start of synchronization. Therefore, as shown in FIG. 9, even if an error occurs, only the error for one packet that arrives at that time is included. This error has little effect on the difference between the accumulated time stamp values. Therefore, the cumulative type stamp values of the master device 11 and each slave device 12 can be made closer. As a result, the time stamp values can be made closer even between the plurality of slave devices 12.

また、上記の定数aは固定的な定数である。定数aの値を大きく設定すると、タイムスタンプの差分が時間の経過とともに0を境に密に上下振動する制御が働く。また、定数aの値を小さく設定するとタイムスタンプ値の差分が0を境になだらかに上下振動する制御が働く。こうした現象を考慮して定数aが設定され、これにより、タイムスタンプの差分に応じた好適な制御を行うことができる。   The constant a is a fixed constant. When the value of the constant a is set to a large value, control is performed in which the time stamp difference closely oscillates vertically with time 0 as the time elapses. Also, when the constant a is set to a small value, a control is performed in which the time stamp value difference gently oscillates with 0 as a boundary. The constant a is set in consideration of such a phenomenon, and thus suitable control according to the time stamp difference can be performed.

また、上記の演算式に示されるように、本実施の形態では、変動係数cが周波数制御に使用される。変動係数cが、a*(To−Ti)(タイムスタンプ値の差分に応じた値)に加算されて、これにより制御値Pが算出される。変更係数cは、タイムスタンプの差分が片方向へ傾倒した度合いに比例して変化する。このように変動係数cの値を変化させることにより、図9に示すように、発生した差分を急速に逆方向へ引き戻し低減する効果を得ることができ、タイムスタンプの差分が大きく広がることを防ぐことができる。このため、タイムスタンプの差分が大きく広がることを防ぐことができ、スレーブ装置間での音声出力時間差を安定して最小限に保つことができる。   Further, as shown in the above arithmetic expression, in the present embodiment, the variation coefficient c is used for frequency control. The variation coefficient c is added to a * (To−Ti) (a value corresponding to the difference between the time stamp values), whereby the control value P is calculated. The change coefficient c changes in proportion to the degree to which the time stamp difference is tilted in one direction. By changing the value of the coefficient of variation c in this way, as shown in FIG. 9, it is possible to obtain the effect of rapidly pulling back the generated difference in the reverse direction and preventing the time stamp difference from spreading greatly. be able to. For this reason, it is possible to prevent the time stamp difference from spreading greatly, and the audio output time difference between the slave devices can be stably kept to a minimum.

上記のように、変動係数cは、タイムスタンプの差分が片方向へ傾倒した度合いに比例して変化する。この度合いは、典型的には、下記のように傾倒の回数(連続傾倒回数)で表される。この場合、補正演算部23は、変動係数cを、差分(To−Ti)が連続して傾倒する回数に応じて決定する。より具体的には、補正演算部23は、変動係数cを、(To−Ti)>0がN回連続した場合に、c=(前回のc)+kと定める。また、補正演算部23は、変動係数cを、(To−Ti)<0がN回連続した場合に、c=(前回のc)−kと定める。ここで、Nは所定の回数であり、kは所定の定数である。   As described above, the variation coefficient c changes in proportion to the degree to which the time stamp difference is tilted in one direction. This degree is typically expressed by the number of tilts (the number of continuous tilts) as described below. In this case, the correction calculation unit 23 determines the variation coefficient c according to the number of times that the difference (To−Ti) continuously tilts. More specifically, the correction calculation unit 23 determines the variation coefficient c as c = (previous c) + k when (To−Ti)> 0 continues N times. Further, the correction calculation unit 23 determines the variation coefficient c as c = (previous c) −k when (To−Ti) <0 continues N times. Here, N is a predetermined number of times, and k is a predetermined constant.

例えば、N=3であるとする。タイムスタンプの差分が3回連続でTo>Tiとなった場合、cの値を増加させることでクロック源の周波数を制御する値Pが大きく設定され、スレーブ装置側の発振周波数が大きく設定され、Tiがより早くToに近づくように制御される。一方、タイムスタンプの差分が3回連続でTo<Tiとなった場合、cの値を減少させることでクロック源の周波数を制御する値Pが小さく設定され、スレーブ装置側の発振周波数が小さく設定され、Tiがより早くToに近づくように制御される。これらの手法によりタイムスタンプの差分の広がりをより早く検知し、差分が小さくなる方向へと差分を引き戻すことができる。   For example, assume that N = 3. When the difference in time stamps becomes To> Ti for three consecutive times, the value P for controlling the frequency of the clock source is increased by increasing the value of c, and the oscillation frequency on the slave device side is set to be large. Control is performed so that Ti approaches To earlier. On the other hand, when the difference between the time stamps becomes To <Ti for three consecutive times, the value P for controlling the frequency of the clock source is set small by decreasing the value of c, and the oscillation frequency on the slave device side is set small. And Ti is controlled to approach To earlier. By these methods, the spread of the time stamp difference can be detected earlier, and the difference can be pulled back in the direction in which the difference becomes smaller.

ここで使用するkの値については、値kが大きいほどタイムスタンプの差分をより早く逆方向へ引き戻すような制御が働くが、その分、逆方向に傾倒したときの差分もまた大きくなる。一方、値kが小さいほど時間の経過とともにタイムスタンプの差分をゆっくりと逆方向へ引き戻すような制御が働くが、逆方向に傾倒したときの差分は小さくすませることが可能である。こうした現象を考慮して値kが適当に設定される。そして、上述のように変動係数cを用いてタイムスタンプの差分に応じた好適な制御を行うことができる。   As for the value of k used here, the larger the value k, the faster the difference in the time stamp is pulled back in the reverse direction. However, the difference when tilted in the reverse direction also increases. On the other hand, as the value k is smaller, control is performed such that the time stamp difference is slowly pulled back in the reverse direction as time elapses, but the difference when tilted in the reverse direction can be reduced. Considering such a phenomenon, the value k is appropriately set. As described above, it is possible to perform suitable control according to the time stamp difference using the variation coefficient c.

また、補正演算部23は、変動係数cを、(To−Ti)=0の場合は、c=(前回設定したP)と定める。この処理により、下記のように同期制御が行われる。   Moreover, the correction | amendment calculating part 23 determines the variation coefficient c as c = (P set last time), when (To-Ti) = 0. By this processing, synchronous control is performed as follows.

(To−Ti)=0のときは、マスター装置およびスレーブ装置のタイムスタンプ値がほぼ一致している。このような状態では、補正演算部23は、前回設定したクロック源の周波数を制御する値Pをそのまま変化させない。これにより、暫くの期間は同期確立状態を保つことができる。しかし、この状態が続いた場合も、マスター装置の周波数とスレーブ装置の周波数が長時間にわたり厳密に一致することは考えにくい。そのため、いずれはどちらかの方向に差分が生じるはずである。その場合は、再び同様に本発明で示すクロック同期制御が実施され、マスター装置とスレーブ装置の周波数を一致させることができる。このようにして、マスター装置とスレーブ装置の好適な同期制御を行うことができる。   When (To−Ti) = 0, the time stamp values of the master device and the slave device are substantially the same. In such a state, the correction calculation unit 23 does not change the value P that controls the frequency of the clock source set previously. Thereby, the synchronization established state can be maintained for a while. However, even if this state continues, it is unlikely that the frequency of the master device and the frequency of the slave device exactly match over a long time. Therefore, the difference should occur in either direction. In that case, the clock synchronization control shown in the present invention is again performed in the same manner, and the frequencies of the master device and the slave device can be matched. In this way, suitable synchronization control between the master device and the slave device can be performed.

以上のようにして、マスター装置11が同期パケットを送信し、スレーブ装置12が同期パケットを受信して、クロック源に対して同期制御を行う。マスター装置11およびスレーブ装置12はこの動作を繰り返していくことで累計のタイムスタンプ値を合わせていく。   As described above, the master device 11 transmits the synchronization packet, the slave device 12 receives the synchronization packet, and performs synchronization control on the clock source. The master device 11 and the slave device 12 adjust the accumulated time stamp values by repeating this operation.

なお、上記の実施の形態では、マスター装置11とスレーブ装置12が1対1であった。しかし、実際の構成は1対多でよい。他のスレーブ装置12は同様の構成を有し、同様の動作を行う。このようにして、複数のスレーブ装置12間での音声出力時間差を最小限に維持することを実現する。   In the above embodiment, the master device 11 and the slave device 12 have a one-to-one relationship. However, the actual configuration may be one-to-many. The other slave devices 12 have the same configuration and perform the same operation. In this way, it is possible to minimize the difference in audio output time among the plurality of slave devices 12.

また、図11は、スレーブ装置12が初回に受信したパケットに大きな遅延が含まれている場合の対処方法について示した図である。初回に取得される基準のタイムスタンプ値に大きな遅延が含まれていたとする。この場合、システムは、その誤った基準タイムスタンプ値を使ったまま同期制御を継続してしまう。この点を解決するために、本実施の形態では、所定の閾値Rが設定されている。スレーブ装置12は、タイムスタンプの差分(To−Ti)が閾値Rを超えた場合に、それまで蓄積していた累計のタイムスタンプ値を初期化し、新たな累計タイムスタンプ値の蓄積を再開する。より詳細には、マスター装置11の累計タイムスタンプ値Toと、スレーブ装置12の累計タイムスタンプ値Tiがリセットされ、新たにタイムスタンプ値の蓄積が再開される。   Further, FIG. 11 is a diagram illustrating a coping method when a large delay is included in the packet received by the slave device 12 for the first time. Assume that the reference time stamp value acquired for the first time includes a large delay. In this case, the system continues the synchronization control while using the erroneous reference time stamp value. In order to solve this point, a predetermined threshold R is set in the present embodiment. When the time stamp difference (To-Ti) exceeds the threshold value R, the slave device 12 initializes the accumulated time stamp value accumulated so far, and resumes accumulating a new accumulated time stamp value. More specifically, the accumulated time stamp value To of the master device 11 and the accumulated time stamp value Ti of the slave device 12 are reset, and accumulation of the new time stamp value is resumed.

この構成により下記の利点が得られる。初回に取得され基準となるタイムスタンプ値が閾値Rを超える遅延を含んでいたとする。この場合、以降に正常な値のタイムスタンプ値が到着したときに、差分値(To−Ti)が閾値オーバーとなり、新たな正確な値のタイムスタンプ値を取り直すことができる。このように、ネットワークなどの外乱要素による遅延への耐性をさらに強化することが可能となる。   This configuration provides the following advantages. It is assumed that the time stamp value that is acquired for the first time and becomes a reference includes a delay exceeding the threshold value R. In this case, when a normal time stamp value arrives thereafter, the difference value (To-Ti) exceeds the threshold value, and a new accurate time stamp value can be obtained again. In this way, it is possible to further enhance resistance to delay due to disturbance elements such as a network.

以上のように、本実施の形態によるクロック同期システム又は方法を使用することにより、スレーブ装置間で音声出力時間差のない音声伝送システムを構築することが可能である。   As described above, by using the clock synchronization system or method according to the present embodiment, it is possible to construct an audio transmission system with no audio output time difference between slave devices.

また、システム中に存在するスレーブ装置数が増加しても、ネットワークトラフィックの負荷を変化させずにクロック同期を行うことができる。   Further, even if the number of slave devices existing in the system increases, clock synchronization can be performed without changing the network traffic load.

さらにWANのような広域ネットワークを介した場合でも、大きな揺らぎを含むパケット情報を排除し、常に正確なタイムスタンプ値のみを参照することにより、クロック同期精度の高い音声伝送システムを提供することができる。   Further, even when a wide area network such as a WAN is used, it is possible to provide a voice transmission system with high clock synchronization accuracy by eliminating packet information including large fluctuations and always referring to only an accurate time stamp value. .

そして、本実施の形態のクロック同期システムとそれを備えた音声伝送システムは、遠隔地への放送や、多店舗商業施設などの多地点間放送システムの拡声放送といった用途に加え、オフィスビル構内における避難誘導放送、劇場やコンサートホールにおける音響設計、ドルビーデジタル5.1チャンネルの音響放送など、ネットワークを介して音場制御を利用する各種サービスに適用することできる。   The clock synchronization system and the audio transmission system including the clock synchronization system according to the present embodiment are used in office buildings in addition to uses such as broadcasting to remote locations and multipoint broadcasting systems such as multi-store commercial facilities. It can be applied to various services using sound field control via a network, such as evacuation guidance broadcasting, acoustic design in theaters and concert halls, and Dolby Digital 5.1 channel acoustic broadcasting.

以上に本発明の好適な実施の形態を説明した。しかし、本発明は上述の実施の形態に限定されず、当業者が本発明の範囲内で上述の実施の形態を変形可能なことはもちろんである。    The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that those skilled in the art can modify the above-described embodiments within the scope of the present invention.

以上のように、本発明にかかるクロック同期システムは、クロック同期精度を高くすることができ、音場制御等を行う音声伝送システム等のクロック同期システムとして有用である。   As described above, the clock synchronization system according to the present invention can increase the clock synchronization accuracy, and is useful as a clock synchronization system such as an audio transmission system that performs sound field control and the like.

本発明の実施の形態におけるクロック同期システムを示すブロック図The block diagram which shows the clock synchronization system in embodiment of this invention クロック同期システムを備えた音声伝送システムのブロック図Block diagram of audio transmission system with clock synchronization system (a)(b)ハース効果の概要を説明するための図(A) (b) Diagram for explaining the outline of the Hearth effect 音声伝送システムを避難誘導放送に応用した例を示す図The figure which shows the example which applied the voice transmission system to evacuation guidance broadcasting 音声伝送システムでドルビーデジタル5.1チャンネルの音響放送を遠隔地から複数地点へ放送する実施例を示す図The figure which shows the Example which broadcasts the acoustic broadcast of Dolby Digital 5.1 channel to multiple points from a remote place with an audio transmission system. クロック同期システムにおけるタイムスタンプ値の推移を示すための図Diagram to show the transition of the time stamp value in the clock synchronization system クロック同期システムにおける同期パケット送受信の概要を示すための図The figure for showing the outline of the synchronous packet transmission and reception in the clock synchronous system クロック同期システムにおける周波数可変クロック源の設定誤差を示すための図Diagram to show setting error of variable frequency clock source in clock synchronization system (a)クロック同期を実施した際の誤差を示すための図 (b)クロック同期を実施した際のタイムスタンプ値推移を示すための図(A) Diagram for showing error when clock synchronization is performed (b) Diagram for showing time stamp value transition when clock synchronization is performed 遅延を含むパケットが到着したときの処理の概要を示すための図Diagram for showing an overview of processing when a packet containing a delay arrives タイムスタンプ値差分が閾値を超えたときの処理の概要を示すための図The figure for showing the outline of the processing when the time stamp value difference exceeds the threshold 従来のクロック同期システムを示すための図Diagram for showing a conventional clock synchronization system

符号の説明Explanation of symbols

10 クロック同期システム(同期手段)
11 マスター装置
12 スレーブ装置
13,34,35 ネットワーク
31 音源
32 スピーカー
33 音声送受信装置
41 音声送信ユニット
42 音声受信ユニット
44 ドルビーデジタル5.1チャンネル空間
10 Clock synchronization system (synchronization means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Master apparatus 12 Slave apparatus 13, 34, 35 Network 31 Sound source 32 Speaker 33 Audio | voice transmission / reception apparatus 41 Audio | voice transmission unit 42 Audio | voice reception unit 44 Dolby digital 5.1 channel space

Claims (11)

ネットワークを介して音声伝送を行う主装置と遠隔装置との間のクロック同期を、同期パケットを使用して行うクロック同期システムであって、
前記主装置は、
クロック源からタイムスタンプ情報を生成するタイムスタンプ生成部と、
前記タイムスタンプ情報が埋め込まれた前記同期パケットを前記ネットワークに送信するパケット送信部とを備え、
前記遠隔装置は、
前記ネットワークから前記同期パケットを受信するパケット受信部と、
前記同期パケット内に含まれる前記タイムスタンプ情報より同期開始からの累計のタイムスタンプ値である主装置累計タイプスタンプ値Toを算出する主装置累計タイムスタンプ算出部と、
前記遠隔装置側の周波数可変制御が可能なクロック源からタイムスタンプ情報を抽出し同期開始からの累計のタイムスタンプ値である遠隔装置累計タイムスタンプ値Tiを算出する遠隔装置累計タイムスタンプ算出部と、
前記周波数可変制御が可能なクロック源の周波数を、前記主装置累計タイムスタンプ値Toと前記遠隔装置累計タイムスタンプ値Tiの差分に基づいて補正する補正演算部と、
を備えたことを特徴とするクロック同期システム。
A clock synchronization system that uses a synchronization packet to perform clock synchronization between a main apparatus and a remote apparatus that perform voice transmission via a network,
The main unit is
A time stamp generator for generating time stamp information from a clock source;
A packet transmission unit that transmits the synchronization packet in which the time stamp information is embedded to the network;
The remote device is:
A packet receiver for receiving the synchronization packet from the network;
A main device cumulative time stamp calculating unit that calculates a main device cumulative type stamp value To that is a cumulative time stamp value from the start of synchronization from the time stamp information included in the synchronization packet;
A remote device cumulative time stamp calculating unit that extracts time stamp information from a clock source capable of variable frequency control on the remote device side and calculates a remote device cumulative time stamp value Ti that is a cumulative time stamp value from the start of synchronization;
A correction calculation unit that corrects the frequency of the clock source capable of variable frequency control based on the difference between the main device cumulative time stamp value To and the remote device cumulative time stamp value Ti;
A clock synchronization system comprising:
前記補正演算部は、前記周波数可変制御が可能なクロック源の周波数を制御する制御値Pを、前記主装置累計タイムスタンプ値Toと前記遠隔装置累計タイムスタンプ値Tiの差分(To−Ti)と、前記差分(To−Ti)が連続して片方向へ傾倒した度合いに基づいて決定することを特徴とする請求項1に記載のクロック同期システム。   The correction calculation unit sets a control value P for controlling the frequency of the clock source capable of frequency variable control as a difference (To−Ti) between the main device cumulative time stamp value To and the remote device cumulative time stamp value Ti. The clock synchronization system according to claim 1, wherein the difference (To−Ti) is determined based on a degree of continuous tilting in one direction. 前記補正演算部は、前記制御値Pを、P=a*(To−Ti)+cの算出式に従い決定し、定数aは固定的な定数であり、変動係数cは前記差分(To−Ti)が連続して片方向へ傾倒した度合いに比例して変動する値であることを特徴とする請求項2に記載のクロック同期システム。   The correction calculation unit determines the control value P according to a calculation formula of P = a * (To−Ti) + c, the constant a is a fixed constant, and the variation coefficient c is the difference (To−Ti). The clock synchronization system according to claim 2, wherein the value fluctuates in proportion to the degree of continuous tilting in one direction. 前記補正演算部は、前記変動係数cを、前記差分(To−Ti)が連続して傾倒する回数に応じて決定することを特徴とする請求項3に記載のクロック同期システム。   4. The clock synchronization system according to claim 3, wherein the correction calculation unit determines the variation coefficient c according to the number of times the difference (To−Ti) is continuously tilted. 5. 前記補正演算部は、前記変動係数cを、(To−Ti)>0がN回連続した場合に、c=(前回のc)+kと定め、(To−Ti)<0がN回連続した場合に、c=(前回のc)−kと定めることを特徴とする請求項4に記載のクロック同期システム。   The correction calculation unit sets the variation coefficient c as c = (previous c) + k when (To−Ti)> 0 continues N times, and (To−Ti) <0 continues N times. 5. The clock synchronization system according to claim 4, wherein c = (previous c) −k. 前記補正演算部は、前記変動係数cを、(To−Ti)=0の場合は、c=(前回設定したP)と定めることを特徴とする請求項3ないし5のいずれかに記載のクロック同期システム。   6. The clock according to claim 3, wherein the correction calculation unit determines the variation coefficient c as c = (P set last time) when (To−Ti) = 0. Synchronous system. 前記主装置は、前記同期パケットをIPマルチキャストまたはIPブロードキャストで送信することを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のクロック同期システム。   The clock synchronization system according to claim 1, wherein the main device transmits the synchronization packet by IP multicast or IP broadcast. 前記主装置は、前記同期パケットを一定間隔で送信し、
前記遠隔装置は、前記主装置から受信される前記同期パケットの到着予定時刻を監視し、パケット到着予定時刻から所定の範囲を超えて到着した前記同期パケットを、前記周波数可変制御が可能なクロック源の周波数を制御する処理の対象から除外することを特徴とする請求項7に記載のクロック同期システム。
The main device transmits the synchronization packet at regular intervals,
The remote device monitors a scheduled arrival time of the synchronization packet received from the main device, and a clock source capable of the frequency variable control for the synchronization packet that has arrived beyond a predetermined range from the scheduled packet arrival time. The clock synchronization system according to claim 7, wherein the clock synchronization system is excluded from processing targets for controlling the frequency of the clock.
前記遠隔装置は、前記差分(To−Ti)が所定の閾値Rを超えた場合に、それまで蓄積していた前記主装置累計タイムスタンプ値Toと前記遠隔地累計タイムスタンプ値Tiをリセットし、新たにタイムスタンプ値の蓄積を再開することを特徴とする請求項7に記載のクロック同期システム。   When the difference (To−Ti) exceeds a predetermined threshold R, the remote device resets the main device accumulated time stamp value To and the remote site accumulated time stamp value Ti accumulated so far, 8. The clock synchronization system according to claim 7, wherein accumulation of the time stamp value is newly resumed. ネットワークを介して音声伝送を行う主装置と遠隔装置との間のクロック同期を、同期パケットを使用して行うクロック同期方法であって、
前記主装置は、
クロック源からタイムスタンプ情報を生成するタイムスタンプ生成し、
前記タイムスタンプ情報が埋め込まれた前記同期パケットを前記ネットワークに送信し、
前記遠隔装置は、
前記ネットワークから前記同期パケットを受信し、
前記同期パケット内に含まれる前記タイムスタンプ情報より同期開始からの累計のタイムスタンプ値である主装置累計タイプスタンプ値Toを算出し、
周波数可変制御が可能なクロック源からタイムスタンプ情報を抽出し同期開始からの累計のタイムスタンプ値である遠隔装置累計タイムスタンプ値Tiを算出し、
前記周波数可変制御が可能なクロック源の周波数を、前記主装置累計タイムスタンプ値Toと前記遠隔装置累計タイムスタンプ値Tiの差分に応じて補正することを特徴とするクロック同期方法。
A clock synchronization method for performing clock synchronization between a main apparatus and a remote apparatus that performs voice transmission via a network using a synchronization packet,
The main unit is
Generate time stamp information to generate time stamp information from the clock source,
Sending the synchronization packet in which the time stamp information is embedded to the network;
The remote device is:
Receiving the synchronization packet from the network;
A main device cumulative type stamp value To which is a cumulative time stamp value from the start of synchronization is calculated from the time stamp information included in the synchronous packet,
Extract time stamp information from a clock source capable of variable frequency control and calculate a remote device cumulative time stamp value Ti, which is a cumulative time stamp value from the start of synchronization,
A clock synchronization method, wherein a frequency of a clock source capable of variable frequency control is corrected according to a difference between the main device accumulated time stamp value To and the remote device accumulated time stamp value Ti.
ネットワークを介して音声伝送を行うシステムに設けられ、主装置から受信した同期パケットを使用してクロック同期を行う遠隔装置であって、
前記主装置のクロック源から生成されたタイムスタンプ情報が埋め込まれた前記同期パケットを前記ネットワークから受信するパケット受信部と、
前記同期パケット内に含まれる前記タイムスタンプ情報より同期開始からの累計のタイムスタンプ値である主装置累計タイプスタンプ値Toを算出する主装置累計タイムスタンプ算出部と、
前記遠隔装置側の周波数可変制御が可能なクロック源からタイムスタンプ情報を抽出し同期開始からの累計のタイムスタンプ値である遠隔装置累計タイムスタンプ値Tiを算出する遠隔装置累計タイムスタンプ算出部と、
前記周波数可変制御が可能なクロック源の周波数を、前記主装置累計タイムスタンプ値Toと前記遠隔装置累計タイムスタンプ値Tiの差分に基づいて補正する補正演算部と、
を備えたことを特徴とする遠隔装置。
A remote device that is provided in a system that performs voice transmission via a network and that performs clock synchronization using a synchronization packet received from a main device,
A packet receiver for receiving from the network the synchronization packet in which the time stamp information generated from the clock source of the main device is embedded;
A main device cumulative time stamp calculating unit that calculates a main device cumulative type stamp value To that is a cumulative time stamp value from the start of synchronization from the time stamp information included in the synchronization packet;
A remote device cumulative time stamp calculating unit that extracts time stamp information from a clock source capable of variable frequency control on the remote device side and calculates a remote device cumulative time stamp value Ti that is a cumulative time stamp value from the start of synchronization;
A correction calculation unit that corrects the frequency of the clock source capable of variable frequency control based on the difference between the main device cumulative time stamp value To and the remote device cumulative time stamp value Ti;
A remote device characterized by comprising:
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