JP2013101284A - 音データ送受信システム、送信装置、受信装置、音データ送信方法及び受信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】送信装置10は、元音データに対して複数の異なる遅延量を有する複数のエコー信号を生成し、複数のエコー信号のうち第1の遅延量を有するエコー信号を元音データの何れかのフレームに重ね合わせて同期フレームを生成し、他のエコー信号を付加データとして元音データの他のフレームに重ね合わせてデータフレームを生成し、同期フレームまたはデータフレームを含む音データを出力し、受信装置20は、送信装置10から出力される音データを受信し、受信した音データから複数のエコー信号に対応した複数の異なる遅延量を抽出し、受信した音データに含まれる同期フレームから、予め保持されている第1の遅延量が抽出されると、その同期フレームを送信装置10との音データの送受信の同期点とする。
【選択図】図1
Description
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態の音データ送受信システムの一例を示す図である。
送信装置10は、元音データに対して複数の異なる遅延量(遅延時間)を有する複数のエコー信号を生成し、複数のエコー信号のうち、ある特定の遅延量を有するエコー信号を元音データの何れかのフレームに重ね合わせて同期フレームを生成する。また、送信装置10は、他のエコー信号を付加データとして元音データの他のフレームに重ね合わせてデータフレームを生成し、同期フレームまたはデータフレームを含む音データを出力する。
エコー信号生成部11は、元音データに対して複数の異なる遅延量を有する複数のエコー信号を生成する。図1には、元音データに対して、遅延量d1,d2,d3を有するエコー信号1,2,3の例が示されている。遅延量d1〜d3の大きさの関係は、d1<d2<d3となっている。また、エコー信号1〜3は、元音データと重ね合わせたときに音質を低下させないように、元音データの振幅よりも小さい振幅となっている。
時刻t1〜t2の間でサンプリングされた元音データが1つのフレームであるとする。この時刻t1〜t2の間で、選択部12から同期用のエコー信号2が出力されると、重ね合わせ部14は、出力されたエコー信号2と、時刻t1〜t2における元音データとを重ね合わせることで、同期フレームを生成する。データフレームも同様に生成される。
抽出部21は、前述のような同期フレームまたはデータフレームを含む音データを受信して、受信した音データから複数のエコー信号に対応した複数の異なる遅延量を抽出する。抽出部21は、音データのフレーム単位で後述するケプストラム演算を行い、各フレームから、たとえば、図1に示されているようなエコー信号1〜3の遅延量d1〜d3を抽出する。
たとえば、記憶部24には、図3に示されているような対応表が保持される。この対応表の例では、遅延量d1の場合には付加データが“0”、遅延量d2の場合には、その遅延量d2が抽出されたフレームは同期用のものであること、遅延量d3の場合には付加データが“1”であることが示されている。
図4は、送信装置の動作の一例の流れを示すフローチャートである。
ステップS1:エコー信号生成部11は、元音データに対して複数の異なる遅延量を有する複数のエコー信号を生成する。
図5は、受信装置の動作の一例の流れを示すフローチャートである。
また、受信装置20で受信されるデータフレームにはエコー信号が重畳されていないものがあってもよい。
エコーハイディングでは、複数の付加データ用のエコー信号間の元音データに対する遅延量の際が小さいほど、ノイズなどの影響により、データ送受信の際のエラーレートが高くなる傾向にある。送信装置10が、複数のエコー信号のうち、同期用のエコー信号として遅延量の大きさが真ん中のものを用いることで、付加データ用のエコー信号間の遅延量の差を大きくできる。これにより、データ送受信時におけるノイズの影響が低減され、エラーレートが低減する。
図6は、同期用のエコー信号を、遅延量の大きさが最大のものとした例を示す図である。
以下、第2の実施の形態の音データ送受信システムを説明する。
図7は、第2の実施の形態の音データ送受信システムにおける送信装置の一例を示す図である。
送信装置50は、元音データ取得部51、付加データ生成部52、エコー信号生成部53、選択部54、データ及び同期判定部55、重ね合わせ部56、全体制御部57、指示信号受信部58、音データ出力部59を有している。
全体制御部57は、送信装置50の各部を制御する。全体制御部57は、たとえば、データ及び同期判定部55から付加データの有無を検出して、重ね合わせ部56での重ね合わせ処理のオンオフを制御する。また、全体制御部57は、ユーザからの指示信号に応じて、重ね合わせ部56での重ね合わせ処理のオンオフを制御するようにしてもよい。
音データ出力部59は、たとえば、同期フレームまたはデータフレームを含む音データをデジタル信号からアナログ信号に変換して出力するD/A(Digital/Analogue)変換回路などを有する出力インタフェースであり、スピーカに接続されている。
受信装置60は、音響(音声)透かしが施された音データを受信して、付加データを取得する機能を有する。
音データ取得部61は、たとえば、マイクに接続しており、マイクで収音された音データを取得して、デジタル信号に変換するA/D変換回路を有する入力インタフェースである。また、音データ取得部61は、通信インタフェースであってもよく、有線または無線によりネットワークに接続し、ネットワーク上のコンピュータに蓄えられている音データを取得してもよい。
(状態A)エコー信号が重ね合わされている同期フレームまたはデータフレームを受信しておらず、付加データの取得を行わない状態
(状態B)付加データ用のエコー信号の遅延量は抽出されているが、同期用のエコー信号の遅延量が抽出されておらず、同期がとれていないため付加データの取得を行わない状態
(状態C)同期用のエコー信号の遅延量が抽出され、付加データの取得が可能、または付加データの取得を行っている状態
付加データ取得部72は、同期制御部71からデータ取得指示を受けると、記憶部73に記憶された、付加データと遅延量との対応表(図3参照)を参照して、同期点以降のデータフレームにおいて抽出された遅延量をもとに、付加データを取得して出力する。
全体制御部64は、受信装置60の各部を制御する。全体制御部64は、たとえば、ユーザからの指示信号に応じて、休止制御部65に対して付加データ抽出処理部62の処理を休止させるか否かを指示する。
なお、状態Bの場合の規定時間は、送信装置50から連続して出力される同期フレームのフレーム数をNとすると、N−1フレーム期間となる。すなわち、休止制御部65は、Nフレームに1回の頻度で、付加データ抽出処理部62の動作を行う。これにより、抽出部70は、連続するN個の同期フレームの少なくとも1つに対して、遅延量の抽出を行うことができ、同期制御部71はその遅延量から同期点を決定することができる。
(第1実施例)
まず、付加データを音響透かしにより元音データ(音響データ)に付加して送受信する場合の、音データ送受信システムの動作を説明する。
図9は、送信装置で生成される音響データのシーケンスの一例を示す図である。横軸は時間である。
まず、全体制御部57は、たとえば、指示信号受信部58を介して、ユーザから送信繰り返し回数Lと連続同期フレーム数Nを取得する(ステップS20)。図9に示したようなシーケンスの例では、L=3、N=4である。
図11は、送信装置で生成され、受信側で受信する音響データのシーケンスの一例を示す図である。横軸は時間である。
まず、全体制御部64は、たとえば、指示信号受信部63を介して、ユーザから連続同期フレーム数Nを取得する(ステップS50)。図9、図11に示したようなシーケンスの例では、N=4である。なお、連続同期フレーム数Nは、記憶部73などに記憶されていて、全体制御部64がそれを取得するようにしてもよい。
ステップS60の処理で、埋め込みシンボルがデータシンボルであると判定された場合、付加データ取得部72は、記憶部73に保持されている図3に示したような遅延量と付加データの対応表を参照する。そして、付加データ取得部72は、抽出部70で抽出された遅延量に対応した付加データを1ビット取得する(ステップS61)。ステップS62,S63,S64の処理は、ステップS57〜S59の処理と同様である。
なお、図12に示した受信装置60の処理では、埋め込みシンボル抽出処理後は毎回、同期制御部71が、ステップS53,S59,S64にて埋め込みシンボルがあるか否かを判定している。これはノイズなどによるエラー対策のためである。
次に、音声認識によって得られる文字情報(音声テキスト)を付加データとして、音声透かしにより元音データ(音声データ)に付加して送受信する場合の、音データ送受信システムの動作を説明する。
図13は、送信装置で生成される音声データのシーケンスの一例を示す図である。横軸は時間である。
まず、全体制御部57は、たとえば、指示信号受信部58を介して、ユーザから連続同期フレーム数Nを取得する(ステップS70)。図13に示したようなシーケンスの例では、N=4である。
図15は、第2実施例における受信装置の動作の一例の流れを示すフローチャートである。
その後、全体制御部64は、指示信号受信部63で受信されるユーザからの指示信号に基づいて、データ取得処理を継続(開始)するか否か判定する(ステップS91)。データ取得処理を開始しないと判定された場合には、全体制御部64は付加データのデータ取得処理を終了する。データ取得処理を開始すると判定された場合、全体制御部64は、休止制御部65に対して、付加データ抽出処理部62の動作を開始させる。
同期制御部71にて、埋め込みシンボルが同期シンボルではないと判定された場合、第1実施例と同様、休止制御部65は付加データ抽出処理部62に動作を休止させ、音声データの取得を(N−1)フレームスキップさせる(ステップS97)。その後、ステップS91からの処理が繰り返される。
次に、同期制御部71は埋め込みシンボルが同期シンボルであるか否か判定する(ステップS108)。埋め込みシンボルが同期シンボルではない場合には、その埋め込みシンボルはデータシンボルであるので、ステップS103からの処理が繰り返され、データフレームに埋め込まれたデータシンボルの遅延量に対応した付加データが1ビットずつ取得されていく。
以上のような第2実施例の動作を行う音データ送受信システムにおいても、第1実施例と同様の効果が得られる。
図16は、送信装置の機能を実現するコンピュータの一例を示す図である。
光学ドライブ装置106は、レーザ光などを利用して、光ディスク106aに記録されたデータの読み取りを行う。光ディスク106aは、光の反射によって読み取り可能なようにデータが記録された可搬型の記録媒体である。光ディスク106aには、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−RAM、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R(Recordable)/RW(ReWritable)などがある。
(付記1) 元音データに対して複数の異なる遅延量を有する複数のエコー信号を生成し、前記複数のエコー信号のうち第1の遅延量を有するエコー信号を前記元音データの何れかのフレームに重ね合わせて同期フレームを生成し、他のエコー信号を付加データとして前記元音データの他のフレームに重ね合わせてデータフレームを生成し、前記同期フレームまたは前記データフレームを含む音データを出力する送信装置と、
前記送信装置から出力される前記音データを受信し、前記音データから前記複数のエコー信号に対応した前記複数の異なる遅延量を抽出し、前記音データに含まれる前記同期フレームから、予め保持されている前記第1の遅延量が抽出されると、前記同期フレームを前記送信装置との前記音データの送受信の同期点とする受信装置と、
を有することを特徴とする音データ送受信システム。
前記受信装置は、前記同期フレームを受信するまでは、前記音データのフレームから、前記複数の異なる遅延量を抽出する処理を、Nフレームに一回の頻度で行うことを特徴とする付記1または2に記載の音データ送受信システム。
(付記5) 前記第1の遅延量は、前記複数の異なる遅延量のうち、真ん中の遅延量であることを特徴とする付記1乃至3の何れか一つに記載の音データ送受信システム。
前記複数のエコー信号のうち第1の遅延量を有するエコー信号を前記元音データの何れかのフレームに重ね合わせて同期フレームを生成し、他のエコー信号を付加データとして前記元音データの他のフレームに重ね合わせてデータフレームを生成し、前記同期フレームまたは前記データフレームを出力する重ね合わせ部と、
を有することを特徴とする送信装置。
(付記8) 元音データに対して複数の異なる遅延量を有する複数のエコー信号のうち第1の遅延量を有するエコー信号を前記元音データの何れかのフレームに重ね合わせて生成されている同期フレーム、または、他のエコー信号を付加データとして前記元音データの他のフレームに重ね合わせて生成されているデータフレームを含む音データを受信して、前記音データから前記複数のエコー信号に対応した前記複数の異なる遅延量を抽出する抽出部と、
前記音データに含まれる前記同期フレームから、予め保持されている前記第1の遅延量が抽出されると、前記同期フレームを送信側との前記音データの送受信の同期点とする制御を行う同期制御部と、
を有することを特徴とする受信装置。
前記抽出部は、前記同期フレームを受信するまでは、前記音データのフレームから、前記複数の異なる遅延量を抽出する処理を、Nフレームに一回の頻度で行うことを特徴とする付記8または9に記載の受信装置。
前記複数のエコー信号のうち第1の遅延量を有するエコー信号を前記元音データの何れかのフレームに重ね合わせて同期フレームを生成し、他のエコー信号を付加データとして前記元音データの他のフレームに重ね合わせてデータフレームを生成し、
前記同期フレームまたは前記データフレームを出力する、
ことを特徴とする音データ送信方法。
前記音データから前記複数のエコー信号に対応した前記複数の異なる遅延量を抽出し、
前記音データに含まれる前記同期フレームから、予め保持されている前記第1の遅延量が抽出されると、前記同期フレームを送信側との前記音データの送受信の同期点とする制御を行う、
ことを特徴とする音データ受信方法。
前記複数のエコー信号のうち第1の遅延量を有するエコー信号を前記元音データの何れかのフレームに重ね合わせて同期フレームを生成し、他のエコー信号を付加データとして前記元音データの他のフレームに重ね合わせてデータフレームを生成し、前記同期フレームまたは前記データフレームを出力する、
処理をコンピュータに実行させるプログラム。
前記音データから前記複数のエコー信号に対応した前記複数の異なる遅延量を抽出し、
前記音データに含まれる前記同期フレームから、予め保持されている前記第1の遅延量が抽出されると、前記同期フレームを送信側との前記音データの送受信の同期点とする制御を行う、
処理をコンピュータに実行させるプログラム。
10a スピーカ
11 エコー信号生成部
12 選択部
13 データ及び同期判定部
14 重ね合わせ部
20 受信装置
20a マイク
21 抽出部
22 同期制御部
23 付加データ取得部
24 記憶部
Claims (10)
- 元音データに対して複数の異なる遅延量を有する複数のエコー信号を生成し、前記複数のエコー信号のうち第1の遅延量を有するエコー信号を前記元音データの何れかのフレームに重ね合わせて同期フレームを生成し、他のエコー信号を付加データとして前記元音データの他のフレームに重ね合わせてデータフレームを生成し、前記同期フレームまたは前記データフレームを含む音データを出力する送信装置と、
前記送信装置から出力される前記音データを受信し、前記音データから前記複数のエコー信号に対応した前記複数の異なる遅延量を抽出し、前記音データに含まれる前記同期フレームから、予め保持されている前記第1の遅延量が抽出されると、前記同期フレームを前記送信装置との前記音データの送受信の同期点とする受信装置と、
を有することを特徴とする音データ送受信システム。 - 前記受信装置は、前記同期フレームを受信するまでは、前記複数の異なる遅延量を抽出する処理を、所定のフレーム間隔で行うことを特徴とする請求項1に記載の音データ送受信システム。
- 前記送信装置は、前記同期フレームをN回連続して出力し、
前記受信装置は、前記同期フレームを受信するまでは、前記音データのフレームから、前記複数の異なる遅延量を抽出する処理を、Nフレームに一回の頻度で行うことを特徴とする請求項1または2に記載の音データ送受信システム。 - 前記第1の遅延量は、前記複数の異なる遅延量のうち、最大値の遅延量であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の音データ送受信システム。
- 前記第1の遅延量は、前記複数の異なる遅延量のうち、真ん中の遅延量であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の音データ送受信システム。
- 元音データに対して複数の異なる遅延量を有する複数のエコー信号を生成するエコー信号生成部と、
前記複数のエコー信号のうち第1の遅延量を有するエコー信号を前記元音データの何れかのフレームに重ね合わせて同期フレームを生成し、他のエコー信号を付加データとして前記元音データの他のフレームに重ね合わせてデータフレームを生成し、前記同期フレームまたは前記データフレームを出力する重ね合わせ部と、
を有することを特徴とする送信装置。 - 元音データに対して複数の異なる遅延量を有する複数のエコー信号のうち第1の遅延量を有するエコー信号を前記元音データの何れかのフレームに重ね合わせて生成されている同期フレーム、または、他のエコー信号を付加データとして前記元音データの他のフレームに重ね合わせて生成されているデータフレームを含む音データを受信して、前記音データから前記複数のエコー信号に対応した前記複数の異なる遅延量を抽出する抽出部と、
前記音データに含まれる前記同期フレームから、予め保持されている前記第1の遅延量が抽出されると、前記同期フレームを送信側との前記音データの送受信の同期点とする制御を行う同期制御部と、
を有することを特徴とする受信装置。 - 前記抽出部は、前記同期フレームを受信するまでは、前記複数の異なる遅延量を抽出する処理を、所定のフレーム間隔で行うことを特徴とする請求項7に記載の受信装置。
- 元音データに対して複数の異なる遅延量を有する複数のエコー信号を生成し、
前記複数のエコー信号のうち第1の遅延量を有するエコー信号を前記元音データの何れかのフレームに重ね合わせて同期フレームを生成し、他のエコー信号を付加データとして前記元音データの他のフレームに重ね合わせてデータフレームを生成し、
前記同期フレームまたは前記データフレームを出力する、
ことを特徴とする音データ送信方法。 - 元音データに対して複数の異なる遅延量を有する複数のエコー信号のうち第1の遅延量を有するエコー信号を前記元音データの何れかのフレームに重ね合わせて生成されている同期フレーム、または、他のエコー信号を付加データとして前記元音データの他のフレームに重ね合わせて生成されているデータフレームを含む音データを受信し、
前記音データから前記複数のエコー信号に対応した前記複数の異なる遅延量を抽出し、
前記音データに含まれる前記同期フレームから、予め保持されている前記第1の遅延量が抽出されると、前記同期フレームを送信側との前記音データの送受信の同期点とする制御を行う、
ことを特徴とする音データ受信方法。
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