JP2017011336A - オーディオ機器および同期再生方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】異なる性能の伝送手段で接続されている複数のオーディオ機器で同期した再生を可能にする。
【解決手段】バッファは、第2読出位置を第1読出位置よりも遅延時間Td先行させることによって第1再生部および第2再生部で同期再生を行う。オーディオ信号の入力開始時には、オーディオ信号の前に遅延時間Td分の無音データを書き込み、第1読出位置を無音データの先頭に設定するとともに、第2読出位置を実際のオーディオ信号の先頭に設定して、オーディオ信号の読み出しを開始する。
【選択図】図4
【解決手段】バッファは、第2読出位置を第1読出位置よりも遅延時間Td先行させることによって第1再生部および第2再生部で同期再生を行う。オーディオ信号の入力開始時には、オーディオ信号の前に遅延時間Td分の無音データを書き込み、第1読出位置を無音データの先頭に設定するとともに、第2読出位置を実際のオーディオ信号の先頭に設定して、オーディオ信号の読み出しを開始する。
【選択図】図4
Description
この発明は、オーディオ信号を複数の機器で同期して再生する方法に関する。
マスタのオーディオ機器で再生されたオーディオ信号を他の複数のオーディオ機器で再生するシステムが提案されている。この場合、マスタの機器から他のオーディオ機器へはそれぞれ異なる伝送手段でオーディオ信号が伝送される場合がある。
それぞれ異なる伝送手段は、全て同じ性能であるとは限らなず、たとえば、遅延の大小や伝送レートなどがそれぞれ異なっている場合が多い。このようにそれぞれ異なる複数の伝送手段にオーディオ信号をそのまま入力していたのでは、遅い系統では音が遅れて同期が取れないという問題点がある。
そこで、本発明の目的は、オーディオ信号の伝送手段の性能に合わせて同期をとることにより、複数のオーディオ機器で同期した再生を可能にすることにある。
本発明のオーディオ機器は、オーディオ信号を入力する信号入力部と、第1再生部にオーディオ信号を出力する第1出力部と、第1再生部よりも信号が遅延時間Tdだけ遅延する第2再生部にオーディオ信号を出力する第2出力部と、オーディオ信号を一時記憶し、一時記憶した信号を読み出して第1出力部および第2出力部に出力するバッファと、を備える。バッファは、第2出力部に向けたバッファ信号の読み出し位置である第2読出位置を、第1出力部に向けたバッファ信号の読み出し位置である第1読出位置よりも遅延時間Td先行させることによって第1再生部および第2再生部で同期再生を行う。オーディオ信号の出力開始時には、バッファされたオーディオ信号の前に遅延時間Td分の無音データを書き込み、第1読出位置を無音データの先頭に設定するとともに、第2読出位置をバッファされたオーディオ信号の先頭に設定して、オーディオ信号の読み出しを開始する。
本発明のオーディオ機器は、オーディオ信号を入力する信号入力部と、第1再生部にオーディオ信号を出力する第1出力部と、第1再生部よりも信号が遅延時間Tdだけ遅延する第2再生部にオーディオ信号を出力する第2出力部と、オーディオ信号を一時記憶し、一時記憶した信号を読み出して第1出力部および第2出力部に出力するバッファと、を備える。バッファは、第2出力部に向けたバッファ信号の読み出し位置である第2読出位置を、第1出力部に向けたバッファ信号の読み出し位置である第1読出位置よりも遅延時間Td先行させることによって第1再生部および第2再生部で同期再生を行う。第1出力部のみにオーディオ信号を読み出しているときに、そのオーディオ信号の途中から第2出力部に向けた読み出しを開始する場合には以下の処理を行う。第1読出位置よりも先行する(後に読み出される)オーディオ信号が、遅延時間Td以上バッファされている場合、第2読出位置を第1読出位置よりも遅延時間Td先行した位置に設定して第2読出位置からの読み出しを開始する。第1読出位置よりも先行するオーディオ信号のバッファ量が、遅延時間Td未満である場合、第2読出位置をバッファしているオーディオ信号の最も先行する(新しい)位置に設定するとともに、第1読出位置をこの第2読出位置から遅延時間Td遡った位置に移動させ、先の第1読出位置から今回移動した第1読出位置までのバッファエリアに無音データを書き込んで第1および第2読出位置からのバッファ信号の読み出しを開始する。
上記発明において、第1再生部および第2再生部の伝送レートがそれぞれ異なる場合、第1再生部用のオーディオ信号をバッファする第1バッファおよび第2再生部用のオーディオ信号をバッファする第2バッファをそれぞれ別に並列に設け、第1読出位置が第1バッファに設定され、第2読出位置が第2バッファに設定されてもよい。
本発明の同期再生方法は、第1再生部、および、第1再生部よりも信号が遅延時間Tdだけ遅延する第2再生部にオーディオ信号を出力して同期再生する方法であって、入力される入力オーディオ信号をバッファするステップ、入力オーディオ信号の出力開始時に、バッファされたオーディオ信号(バッファ信号)の前に遅延時間Td分の無音データを書き込むステップ、第1再生部に向けたオーディオ信号の読み出し位置である第1読出位置を無音データの先頭に設定するステップ、第2再生部に向けたバッファ信号の読み出し位置である第2読出位置をバッファ信号の先頭に設定するステップ、第1、第2読出位置からバッファ信号の読み出しを開始するステップを有する。
本発明の同期再生方法は、第1再生部、および、第1再生部よりも信号が遅延時間Tdだけ遅延する第2再生部にオーディオ信号を出力して同期再生する方法であって、入力される入力オーディオ信号をバッファするステップ、バッファから第1再生部に向けてバッファされたオーディオ信号(バッファ)を読み出す第1ステップ、オーディオ信号の途中から第2再生部に向けた読み出しを開始する第2ステップを有する。第2ステップの詳細は、以下のようである。第1再生部に向けたバッファ信号の読み出し位置である第1読出位置よりも先行してオーディオ信号が遅延時間Td以上バッファされている場合、第2ステップは、第2再生部に向けたバッファ信号の読み出し位置である第2読出位置を第1読出位置よりも遅延時間Td先行した位置に設定するステップ、設定された第2読出位置からバッファ信号の読み出しを開始するステップを有する。第1読出位置よりも先行するオーディオ信号のバッファ量が遅延時間Td未満である場合、第2ステップは、第2読出位置をバッファ信号の最も先行する位置に設定するステップ、第1読出位置を第2読出位置から遅延時間Td遡った位置に移動させるステップ、先の第1読出位置から今回移動した第1読出位置までのバッファエリアに無音データを書き込むステップ、第1および第2読出位置からバッファ信号の読み出しを開始するステップを有する。
上記発明において、第1再生部および第2再生部の伝送レートがそれぞれ音質が異なる場合、第1再生部用のオーディオデータを第1バッファに、第2再生部用のオーディオデータを第2バッファにそれぞれ別に並列にバッファし、第1読出位置が第1バッファに設定され、第2読出位置が第2バッファに設定されてもよい。
この発明によれば、異なる性能の伝送手段で接続されている複数のオーディオ機器で同期した再生が可能になる。
図1はこの発明の実施形態であるオーディオシステム1の構成図である。また、図2はマスタ機器10のブロック図である。
オーディオシステム1は、マスタ機器10、パワードスピーカ11(第1再生部)、および、1台または複数台のスレーブ機器12(第2再生部)を有している。マスタ機器10およびスレーブ機器12は、ネットワーク3を介してコントローラ4によって制御される。マスタ機器10およびスレーブ機器12は、グループ化されており、マスタ機器10で再生されたオーディオ信号が、スレーブ機器12においても同期して放音される。
マスタ機器10にはオーディオソース2が供給される。マスタ機器10は、たとえばレシーバであり、入力したオーディオソース2を増幅してパワードスピーカ11に出力する。マスタ機器10とパワードスピーカ11とは、デジタルケーブル等で接続されており、高品質なデジタル信号の伝送が可能である。パワードスピーカ11は、高品質なオーディオ信号を入力してデコードおよびアナログ変換して増幅且つ放音する。また、スレーブ機器12は、たとえばワイヤレススピーカであり、マスタ機器10とは、ネットワーク3経由で接続される。ネットワーク3はWi−Fiなどの無線LANを含んでいる。マスタ機器10からスレーブ機器12へは中程度の品質でオーディオ信号が伝送される。マスタ機器10は、中程度の音質を確保するためスレーブ機器12に対して再送制御を行うユニキャスト方式(例えばTCP)でオーディオ信号を伝送する。図1には、スレーブ機器12を2台記載しているが、1台のマスタ機器10に対してスレーブ機器12を9台まで接続可能である。ここで、高品質のオーディオ信号とは、例えば192kbps/24ビットの信号であり、中品質のオーディオ信号とは、例えば48kbps/16ビットである。
オーディオソース2は、たとえばDLNAサーバ、USB接続の記憶メディア(ハードディスク、半導体メモリなど)から供給される。供給されるオーディオソース2のファイル形式は、たとえばFLACファイルなどであり、高品質のオーディオ信号(192kbps/24ビット)の条件を満たすものである。
図2は、マスタ機器10であるレシーバのブロック図である。マスタ機器10は、制御部20、デコーダ21、サンプリンレートコンバータ(SRC)22、バッファ23、24、信号出力部25(第1出力部)、および、無線LAN通信部26(第2出力部)を備えている。制御部20は、コントローラ4のコマンドに応じて機器全体を制御する。デコーダ21は、オーディオソース2(FLACファイルなど)を入力してストリーミング信号にデコードする。このストリーミングのオーディオ信号は、高品質(192kbps/24ビット)のものである。デコードされたオーディオ信号はバッファ23に入力されるとともに、サンプリングレートコンバータ22に入力される。サンプリングレートコンバータ22は、入力された高品質のオーディオ信号(192kbps/24ビット)を中品質のオーディオ信号(48kbps/16ビット)に変換する。変換されたオーディオ信号はバッファ24に入力される。
バッファ23(24)は図3に示すように、メモリ230(240)、書込制御部231(241)、読出制御部232(242)を有している。メモリ230(240)は、デュアルポートSRAMであり、一方のポートから書込制御部231(241)がオーディオ信号の書き込みを行い、もう一方のポートから読出制御部232(242)が書き込まれたオーディオ信号を読み出す。書き込みおよび読み出しの手順の詳細は、図4を参照して後述する。信号出力部25は、バッファ23から読み出された高品質のオーディオ信号をパワードスピーカ11に向けて出力する。信号出力部25とパワードスピーカ11とはデジタルケーブルで接続されており、遅延のない高速・高品質の信号伝送が可能である。無線LAN通信部26は、バッファ24から読み出された中品質のオーディオ信号をネットワーク3(無線LAN)を経由してスレーブ機器12に送信する。上述したようにスレーブ機器12との通信はユニキャストで行われるため、無線LAN通信部26は、スレーブ機器12の台数分のオーディオ信号をネットワーク3に送出する。このため、ネットワーク3を経由したスレーブ機器12へのオーディオ信号の伝送は、デジタルケーブルを経由したパワードスピーカ11への伝送に対して信号の遅延が発生する。バッファ23,24は、この遅延を吸収してパワードスピーカ11およびスレーブ機器12で同期再生を可能にしている。
バッファ23は高品質のオーディオ信号をバッファするため、メモリ230も大容量である。バッファ24のメモリ240は、音質にあわせた容量に設定されている。デコーダ21およびサンプリングレートコンバータ22からバッファ23,24へは、同じ時刻のオーディオ信号が並行して入力される。デコーダ21およびサンプリングレートコンバータ22の処理速度はオーディオ信号の再生速度よりも速いため、デコーダ21およびサンプリングレートコンバータ22は、バッファ23,24のバッファ量を見ながら適宜動作する。例えば、バッファ量が減少すると書込制御部231、241がデコーダ21およびサンプリングレートコンバータ22に対してバッファアンダーラン警告を出力し、これに合わせてデコーダ21、サンプリングレートコンバータ22が処理を再開する。読出制御部232、242は、オーディオ信号の再生速度でオーディオ信号をメモリ230、240から読み出し、後段の信号出力部25および無線LAN通信部26にそれぞれ出力する。なお、バッファ23と24から単位時間あたりに読み出されるデータ量、単位時間の再生のために必要なデータ量はオーディオ信号のビットレート、量子化ビット数などの違いにより異なるため、書込制御部231,241、読出制御部232,242は、その大きさを考慮して、それぞれ異なる書込/読出ポインタ制御が必要となる。
図4を参照してバッファ23,24にバッファされるオーディオ信号の読み出しの方式について説明する。図4(A)は、読み出し方式の基本形態を示している。図4(A)の上図において、バッファ23の読出制御部232は、時刻T1(第1読出位置)のオーディオ信号を読み出している。信号出力部25−パワードスピーカ11の信号伝送系(系統A)はほぼ遅延がないため、T1は、ほぼその時点での放音再生位置である。すなわち、T1の時刻でT1の位置にあるオーディオ信号が放音再生されている。一方、図4(A)の下図において、バッファ24の読出制御部242は、T1よりもTd先行する(後で再生される)時刻T2(第2読出位置)のオーディオ信号を読み出している。無線LAN通信部26−スレーブ機器12の信号伝送系(系統B)は、若干の遅延が発生するため、その遅延時間Tdだけ先行したオーディオ信号を読み出してスレーブ機器12に送信することにより、パワードスピーカ11とスレーブ機器12で同期したオーディオ信号の再生が可能になる。この場合、時刻T2以降で系統Aと系統Bとで揃ってバッファ23のT2位置以降のオーディオ信号を再生することになる。遅延は、無線LANの輻輳、再送制御、および、廉価なスレーブ機器12のスループットなどによって発生する。同期再生中には、デコーダ21およびサンプリングレートコンバータ22の間欠動作によってバッファ23,24のデータバッファ量が変動するが、読出位置T1とT2との時間差がTdである状態が維持されて読み出しが継続する。
図4(B)は、同期再生のスタート時の処理を説明する図である。オーディオソース2の再生開始時(例えば、曲の最初)からパワードスピーカ11およびスレーブ機器12で同期再生を行う場合、同図の処理が行われる。まず、再生開始に先立って、系統Aのバッファ23に遅延時間Td分の無音データ(0データ)を書き込む。これは曲の先頭で、すなわち、それより前のオーディオ信号が無い時点で系統Aの読出位置T1を系統Bの読出位置T2からTd遡った位置に同期させるためである。こののち再生開始に必要な最低限のオーディオ信号がバッファされるとT1位置から無音データの読み出し(再生)がスタートする。B系統のバッファ24はオーディオ信号の先頭から読み出しを開始し、系統Aのバッファ23はそれよりもTd遡った無音データの先頭から読み出しを開始する。系統Aのパワードスピーカ11は、無音データをTd時間再生したのち実際のオーディオ信号の先頭が再生される。また、スレーブ機器12ではバッファ24から読み出されたオーディオ信号の先頭が伝送や再生のためにTd時間遅延して再生が開始される。これにより、パワードスピーカ11とスレーブ機器12でこれ以降同期した再生が行われる。
図4(C)、(D)は、パワードスピーカ11(系統A)がオーディオ信号を再生していた場合に、途中からスレーブ機器12(系統B)の同期再生を開始させる場合の処理を示している。図4(C)は、オーディオ信号が十分にバッファされており、パワードスピーカ11での再生を継続しながらスレーブ機器12での同期再生を開始できる場合の読み出し形態を示している。図4(D)は、オーディオ信号のバッファ量が十分でなく、パワードスピーカ11での再生を一時中断してスレーブ機器12との同期再生を開始する場合の読み出し形態を示している。なお、スレーブ機器12の再生が行われていない場合でも、バッファ24にはサンプリングレートコンバータ22からオーディオ信号が継続的に書き込まれており、バッファされたオーディオ信号は読み出されないまま古いものから順に捨てられて(上書きされて)いる。
図4(C)においては、信号出力部25からパワードスピーカ11に向けてオーディオ信号を出力しているときに、コントローラ4からスレーブ機器12での再生指示が入力されると、そのときのバッファ23の読出位置を参照し、その位置からTd分先行する位置から、バッファ24の読み出しを開始する。その読出位置以前のバッファ24のバッファデータは破棄する。バッファ24から読み出されたオーディオ信号がネットワーク3経由でスレーブ機器12に送信されることにより、パワードスピーカ11の再生音が途切れることなく、スレーブ機器12において途中(時刻T2以降)から同期再生が開始される。
図4(D)において、信号出力部25からパワードスピーカ11に向けてオーディオ信号を出力している途中でコントローラ4からスレーブ機器12での再生指示が入力されたときのバッファ23、24のバッファ量が、同期再生を開始するための量に不足していた場合には、以下の処理を行う。すなわち、そのときのバッファ23の読出位置T3から、バッファ24においてTdだけ先行させると最低バッファ分を確保できない場合、バッファ24の読出位置T2(第2読出位置)を最低バッファ位置T2に設定する。そうすると、バッファ23の読出位置は、T2からTdさかのぼった位置であるT1となるが、その位置のオーディオ信号は既に読み出している。そこで、T3から今回移動させた読出位置T1まで無音データを書き足す。そして、バッファ23,24で読出位置T1,T2から同時に読み出しを開始する。したがって、バッファ23では、最初に短時間無音データが読み出され、パワードスピーカ11では短時間音が途切れる。その後、パワードスピーカ11でT3〜T2の時間に相当するオーディオ信号が単独で再生され、T2時刻以降パワードスピーカ11、スレーブ機器12で同期して再生が開始される。
遅延時間Tdは、マスタ機器10に工場出荷時に予め設定されていてもよく、ユーザが再生音を聴きながら同期ずれを推定して設定してもよい。また、マスタ機器10、スレーブ機器12で内部時刻の同期がとれている場合には、オーディオ信号の再生時刻(絶対時刻)をタイムスタンプで付加しておけば、遅延時間Tdの設定は高精度でなくてもよくなる。
上記実施形態において、もし、系統Aと系統Bのビットレートや量子化ビット数が同じであれば、バッファを1つ設け、系統A側と系統B側が別々のアドレスからバッファデータを読み出すようにしてもよい。
上記実施形態において、パワードスピーカ11はデジタルケーブルでマスタ機器10に接続されているが、パワードスピーカ11もスレーブ機器12と同様に(スレーブ機器2の一つとして)、ネットワーク3でマスタ機器10に接続されてもよい。
図4(D)において、バッファ23,24のバッファ量が不足する場合、バッファ23に無音データを書き込んでいるが、デコーダ21およびサンプリングレートコンバータ22を起動して十分なオーディオ信号のバッファ量がたまってから(図4(C)の状態になってから)同期再生をスタートさせてもよい。
1 オーディオシステム
10 マスタ機器
11 パワードスピーカ
12 スレーブ機器
23、24 バッファ
10 マスタ機器
11 パワードスピーカ
12 スレーブ機器
23、24 バッファ
Claims (6)
- オーディオ信号を入力する信号入力部と、
第1再生部に前記オーディオ信号を出力する第1出力部と、
前記第1再生部よりも信号が遅延時間だけ遅延する第2再生部に前記オーディオ信号を出力する第2出力部と、
前記オーディオ信号を一時記憶し、一時記憶した信号を読み出して前記第1出力部および第2出力部に出力するバッファと、
を備え、
前記バッファは、
前記第2出力部に向けたバッファ信号の読み出し位置である第2読出位置を、前記第1出力部に向けたバッファ信号の読み出し位置である第1読出位置よりも前記遅延時間先行させることによって、前記第1再生部および前記第2再生部で同期再生を行い、
前記オーディオ信号の出力開始時に、前記バッファされたオーディオ信号の前に前記遅延時間分の無音データを書き込み、前記第1読出位置を無音データの先頭に設定するとともに、前記第2読出位置を前記バッファされたオーディオ信号の先頭に設定して、オーディオ信号の読み出しを開始する
オーディオ機器。 - オーディオ信号を入力する信号入力部と、
第1再生部に前記オーディオ信号を出力する第1出力部と、
前記第1再生部よりも信号が遅延時間だけ遅延する第2再生部に前記オーディオ信号を出力する第2出力部と、
前記オーディオ信号を一時記憶し、一時記憶した信号を読み出して前記第1出力部および第2出力部に出力するバッファと、
を備え、
前記バッファは、
前記第2出力部に向けたバッファ信号の読み出し位置である第2読出位置を、前記第1出力部に向けたバッファ信号の読み出し位置である第1読出位置よりも前記遅延時間先行させることによって、前記第1再生部および前記第2再生部で同期再生を行い、
前記第1出力部のみにオーディオ信号を読み出しているときに、該オーディオ信号の途中から前記第2出力部に向けた読み出しを開始する場合、
前記第1読出位置よりも先行するオーディオ信号が、遅延時間以上バッファされている場合、前記第2読出位置を前記第1読出位置よりも前記遅延時間先行した位置に設定して第2読出位置からの読み出しを開始し、
前記第1読出位置よりも先行するオーディオ信号のバッファ量が、前記遅延時間未満である場合、前記第2読出位置を、バッファしている前記オーディオ信号の最も先行する位置に設定するとともに、第1読出位置を該第2読出位置から前記遅延時間遡った位置に移動させ、先の第1読出位置から前記移動した第1読出位置までのバッファエリアに無音データを書き込んで第1および第2読出位置からのバッファ信号の読み出しを開始する
オーディオ機器。 - 前記第1再生部および第2再生部は、伝送レートがそれぞれ異なり、
前記第1再生部用のオーディオ信号をバッファする第1バッファおよび第2再生部用のオーディオ信号をバッファする第2バッファをそれぞれ別に並列に設け、
前記第1読出位置は前記第1バッファに設定され、前記第2読出位置は、前記第2バッファに設定される
請求項1または請求項2に記載のオーディオ装置。 - 第1再生部、および、前記第1再生部よりも信号が遅延時間だけ遅延する第2再生部にオーディオ信号を出力して同期再生する方法であって、
入力される入力オーディオ信号をバッファするステップ、
前記入力オーディオ信号の出力開始時に、前記バッファされたオーディオ信号(以下、バッファ信号)の前に前記遅延時間分の無音データを書き込むステップ、
前記第1再生部に向けたバッファ信号の読み出し位置である第1読出位置を前記無音データの先頭に設定するステップ、
前記第2再生部に向けたバッファ信号の読み出し位置である第2読出位置を前記バッファされたオーディオ信号の先頭に設定するステップ、
前記第1、第2読出位置から前記オーディオ信号の読み出しを開始するステップ、
を有する同期再生方法。 - 第1再生部、および、前記第1再生部よりも信号が遅延時間だけ遅延する第2再生部にオーディオ信号を出力して同期再生する方法であって、
入力される入力オーディオ信号をバッファするステップ、
前記バッファから前記第1再生部に向けてバッファされたオーディオ信号(以下、バッファ信号)を読み出す第1ステップ、
前記入力オーディオ信号の途中から前記第2再生部に向けたバッファ信号の読み出しを開始する第2ステップ、
を有し、
前記第1再生部に向けたバッファ信号の読み出し位置である第1読出位置よりも先行してオーディオ信号が遅延時間以上バッファされている場合、前記第2ステップは、
前記第2再生部に向けたバッファ信号の読み出し位置である第2読出位置を前記第1読出位置よりも前記遅延時間先行した位置に設定するステップ、
該設定された第2読出位置からの読み出しを開始するステップ
を有し、
前記第1読出位置よりも先行するオーディオ信号のバッファ量が、前記遅延時間未満である場合、前記第2ステップは、
前記第2読出位置を、バッファ信号の最も先行する位置に設定するステップ、
前記第1読出位置を前記第2読出位置から前記遅延時間遡った位置に移動させるステップ、
先の第1読出位置から前記移動した第1読出位置までのバッファエリアに無音データを書き込むステップ、
前記第1および第2読出位置からのバッファ信号の読み出しを開始するステップ、
を有する同期再生方法。 - 前記第1再生部および第2再生部は、伝送レートがそれぞれ異なり、
前記入力オーディオ信号をバッファするステップでは、前記第1再生部用のオーディオデータを第1バッファに、前記第2再生部用のオーディオデータを第2バッファに、それぞれ別に並列にバッファし、
前記第1読出位置は、前記第1バッファに設定され、前記第2読出位置は、前記第2バッファに設定される
請求項4または請求項5に記載の同期再生方法。
Priority Applications (6)
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