JP2017017368A - 音信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 音信号の再生タイミングを規定するクロックとして高品質なクロックを容易に得られるようにする。【解決手段】 それぞれ音データ及びそれに付随するワードクロックを受信する複数のデジタル音信号受信部２００と、デジタル音信号受信部２００の各々に対応する複数のＰＬＬ回路であって、それぞれ対応する受信部が受信したワードクロックに基づいたクロック信号を生成する複数のマスタＰＬＬ回路２０３と、各デジタル音信号受信部２００が受信した音データを信号処理部に供給する供給部２０４と、複数のマスタＰＬＬ回路２０３により生成された複数のクロック信号の１つを、上記信号処理部による処理後の音データの再生タイミングを規定するサンプリングクロックＣＫｏとして選択するセレクタ２２０とを設けた。【選択図】 図２

Description

この発明は、音信号処理装置に関する。

従来から、デジタルミキサをはじめとする、デジタルの音信号（「音データ」と呼ぶ）を処理する種々の音信号処理装置において、外部の機器から音データを入力することが行われている。この場合の音データの伝送は、例えばＡＥＳ−３（商標）、ＭＡＤＩ（商標）、ＡＤＡＴ（商標）などのオーディオ伝送ラインを用いた方式や、ＣｏｂｒａＮｅｔ（商標）、Ｄａｎｔｅ（商標）、ＥｔｈｅｒＳｏｕｎｄ（商標）などのオーディオネットワークを用いた方式で行われる。

ここで、上記の各種伝送方式においては、方式によってフォーマットやプロシージャは異なるが、音データに、その音データの各サンプルをデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）で再生するタイミング（再生タイミング）を示すワードクロック（タイミング情報）が付随して伝送される点は共通している。なお、ワードクロックの実体は方式により様々であり、電気信号の変化タイミングでサンプルの再生タイミングを示す場合もあるし、タイムスタンプの数値でサンプルの再生タイミングを示す場合もある。この（広義の）ワードクロックは、１サンプル当たり１クロックの「狭義のワードクロック」よりも広い概念である。本明細書において、狭義か広義かを区別せずに「ワードクロック」と述べた場合、この「広義のワードクロック」を示すものとする。

例えば、オーディオ伝送ラインでは、各サンプルの音データが受信側に届くタイミング（ワードクロック）が、そのまま各サンプルの再生タイミングである。オーディオ伝送ラインのケーブルには他のデータが流れないので、各サンプルの受信周期、すなわちワードクロックの周期は安定している。

また、ＥｔｈｅｒＳｏｕｎｄ（商標）では、受信側装置は音データのサンプルの再生タイミングに同期した周期で定期的（同期定期的）にパケットを受信し、その各パケットに複数ｃｈ（チャンネル）の各１サンプル分の音データが入っている。そして、そのパケットが受信側に届くタイミング（ワードクロック）が、そのまま各サンプルの再生タイミングとなる。
ＣｏｂｒａＮｅｔ（商標）では、受信側装置は同期定期的にパケットを受信し、その各パケットに、複数ｃｈについてそれぞれ連続するｎサンプル分の音データが入っている。そして、そのパケットが受信側に届くタイミング（ワードクロック）は、サンプルの再生タイミングを１／ｎ分周したタイミングとなっており、その受信タイミングの周期を１／ｎに細分すると、各サンプルの再生タイミングとなる。
なお、これらのようなオーディオネットワークでは、ケーブルに音データ以外のパケットも流れるため、送信側装置での同期定期的な送信に多少の揺らぎが生じ、パケットの受信タイミング、すなわちワードクロックは、オーディオ伝送ラインに比べて不安定となる。

Ｄａｎｔｅ（商標）では、受信側装置は音データのサンプルの再生タイミングとは同期しない周期で定期的（非同期定期的）にパケットを受信し、その各パケットに、複数ｃｈについてそれぞれ連続する複数サンプル分の音データと、その各サンプルについてのタイムスタンプ（ワードクロック）が入っている。従って、そのタイムスタンプが示すタイミングが、各サンプルの再生タイミングを１／ｎ分周したものとなっており、タイムスタンプが示すタイミングの周期を１／ｎに細分したものが、各サンプルの再生タイミングとなる。
なお、このようなオーディオネットワークでも、複数装置間で共有する時刻（タイムスタンプの基準単位）にずれがあったり、パケットの遅れや欠落があったりするため、タイムスタンプに基づいて生成される各サンプルの再生タイミングは、通常、オーディオ伝送ラインの場合より不安定である。

ところで、受信側装置において、受信した音データを再生する場合、その出力を高品質に行うためには、再生タイミングを規定するサンプリングクロックとして、非常に高い周波数安定性を持つクロックが必要とされる。このようなサンプリングクロックは、例えば上述のワードクロックを、遮断周波数が極めて低いマスタＰＬＬ（Phase Looked Loop：位相同期）回路に入力することにより生成することができる。

しかし、複数のオーディオ伝送ラインやオーディオネットワークを介して音データを受信する場合、受信側装置は、その伝送ラインあるいはネットワーク毎に、ワードクロックも取得することになる。
このような場合、特許文献１あるいは特許文献２に記載のような従来の装置においては、ユーザの操作に従いあるいは自動的に、取得したワードクロックの１つを選択し、その選択したワードクロックをマスタＰＬＬ回路に入力してサンプリングクロックを生成することが行われている。

特許第３７６０４８３号公報 特許第３０８５２１４号公報

しかしながら、特許文献１あるいは特許文献２に記載のような従来の装置では、選択するワードクロックを変更した場合、新たに選択したワードクロックから生成されるサンプリングクロックが安定するまでにある程度の時間を要するという問題があった。そして、サンプリングクロックが不安定な間は、音データの再生を十分な品質で行えないため、ワードクロックの選択を変更すると、サンプリングクロックが安定するまでのある程度の時間、その装置からの音データの出力をミュート（音が聞こえない程度にレベルを絞ること）しなければならなかった。

また、ワードクロックの選択基準としては、例えばワードクロックの周期やジッタを計測してこれを用いることができる。ワードクロックの周期が安定し、ジッタも小さければ、そのワードクロックに基づいてマスタＰＬＬ回路により生成されるサンプリングクロックも、高い周波数安定性を持つことが期待される。しかし、ワードクロックとマスタＰＬＬの間には相性があって、計測される周期やジッタ等が同程度のワードクロックを用いても、生成されるサンプリングクロックの品質が大きく異なることがある。
特許文献１あるいは特許文献２に記載のような従来の装置では、選択候補となっている複数のワードクロックの計測値が同程度であった場合に、そのいずれを選択すれば最もよい特性のサンプリングクロックが得られるのかが判断できないという問題があった。

この発明は、このような問題を解決し、音信号処理装置において、それぞれ音データに付随して受信される複数のワードクロックに基づき、音信号の再生タイミングを規定するクロックとして高品質なクロックを容易に得られるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するため、この発明の音信号処理装置は、それぞれ音データ及びそれに付随するワードクロックを受信する複数の受信部と、上記複数の受信部の各々に対応する複数のＰＬＬ回路であって、それぞれ対応する受信部が受信したワードクロックに基づいたクロック信号を生成する複数のＰＬＬ回路と、上記複数の受信部が受信した音データを信号処理部に供給する供給手段と、上記複数のＰＬＬ回路により生成された複数のクロック信号の１つを、上記信号処理部による処理後の音データの再生タイミングを規定するクロックとして選択する選択手段とを設けたものである。

このような音信号処理装置において、上記複数のＰＬＬ回路のいずれかを選択し、そのＰＬＬ回路が生成するクロック信号の周期を測定する測定手段を設け、上記選択手段における選択が、その測定結果に基づいて行われるようにするとよい。
あるいは、上記複数のＰＬＬ回路の各々に対応する複数の測定手段であって、それぞれ対応するＰＬＬ回路が生成するクロック信号の周期を測定する複数の計測手段を設け、上記選択手段における選択は、その測定結果に基づいて行われるようにするとよい。

以上のようなこの発明の構成によれば、音信号処理装置において、それぞれ音データに付随して受信される複数のワードクロックに基づき、音信号の再生タイミングを規定するクロックとして高品質なクロックを容易に得ることができる。

図１は、この発明の音信号処理装置の一実施形態であるデジタルミキサのハードウェア構成例を示す図である。 図１に示した音信号入力部の構成をより詳細に示す図である。 図２に示した指標部の構成をより詳細に示す図である。 図１に示した音信号処理装置のＣＰＵが定期的に実行する処理のフローチャートである。 クロックソース選択画面の表示例を示す図である。 図１に示した音信号処理装置のＣＰＵがサンプリングクロックの選択指示を検出した場合に実行する処理のフローチャートである。 音信号入力部の比較例の構成を示す図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、この発明の音信号処理装置の一実施形態であるデジタルミキサについて説明する。図１は、そのデジタルミキサの構成を示すブロック図である。

図１に示す通り、デジタルミキサ１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、表示器１４、操作子１５、音信号入力部２０、信号処理部（ＤＳＰ）２１を備え、音信号出力部２２を備え、これらがシステムバス１６によって接続されている。そして、受信部で受信した音信号に対し、複数の信号処理チャンネル（ｃｈ）で種々の信号処理を施して出力する機能を有する音信号処理装置である。

また、ＣＰＵ１１は、このデジタルミキサ１０全体の動作を制御する制御手段であり、ＲＯＭ１２に記憶された所要のプログラムを実行して所要のハードウェアを制御する。そして、このことにより、音信号入力部２０及び音信号出力部２２における音信号及びその他のデータの入出力、表示器１４における表示、操作子１５の操作検出、その検出した操作に従ったパラメータの値の変更及び表示の変更、といったものをはじめとする種々の機能を実現する。

ＲＯＭ１２は、ＣＰＵ１１が実行する制御プログラム等を記憶する不揮発性記憶手段である。書き換え可能な不揮発性記憶手段であるフラッシュメモリによりＲＯＭ１２を構成してもよい。
ＲＡＭ１３は、一時的に記憶すべきデータを記憶したり、ＣＰＵ１１のワークメモリとして使用したりする記憶手段である。

表示器１４は、ＣＰＵ１１による制御に従って種々の情報を表示する表示手段であり、例えば液晶パネル（ＬＣＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）によって構成することができる。ここで説明する例では、デジタルミキサ１０は、表示器１４として少なくとも図４に示すクロックソース選択画面３００を表示可能なサイズのＬＣＤを備える。
操作子１５は、デジタルミキサ１０に対するユーザ操作を受け付けるためのものであり、種々のキー、ボタン、ロータリーエンコーダ、スライダ等によって構成することができる。表示器１４であるＬＣＤに積層したタッチパネルを用いることもできる。

音信号入力部２０は、少なくとも、外部の機器からデジタルの音データを入力する機能を備え、その音データをその音データに付随するワードクロックとともに受信する複数の受信部を備える。このワードクロックは、背景技術の項で説明したように、音データを含むパケットの受信タイミングやパケット内の音データのサンプルに付されたタイムスタンプ等のタイミング情報であって、音データの各サンプルの再生タイミングを示す。

ＣｏｂｒａＮｅｔ（商標）やＤａｎｔｅ（商標）のように、１つのパケットで連続する複数サンプルの音データを伝送する場合には、各サンプル毎の再生タイミングではなく、ｎサンプル毎（ｎは２以上の整数）の再生タイミングを示すものとなる。
そして、音データの各サンプルは、必要とされる各種の信号処理が施された後、ワードクロックの示す再生タイミングでアナログの音信号に変換され出力される。

また、音信号入力部２０は、デジタル音信号の受信部毎に、その受信部で取得されたワードクロックを入力し、そのワードクロックからサンプリングクロックＳ（サンプリングクロックＣＫｏの候補）を生成するマスタＰＬＬ回路２０３を備える。
サンプリングクロックＣＫｏは、ＤＳＰ２１において信号処理された音信号の再生タイミングを規定するクロックである。例えば、サンプル周波数５０ｋＨｚのＤＡＣで、２４ビットのサンプルを４チャンネル分再生するとすると、サンプリングクロックＣＫｏは、音信号のサンプル周波数の１２８倍の周波数を持つクロックとすればよい。このデジタルミキサ１０ではクロックＳおよびクロックＣＫｏをサンプルレート変換にも使用するので、より高い精度が必要とされており、サンプリングクロックＳとしてサンプル周波数の１０２４倍の周波数を持つクロックが生成される。

音信号入力部２０は、サンプリングクロックＳの生成機能に加え、アナログ音信号及び外部のクロック源から供給されるワードクロックを入力する機能や、ＤＳＰ２１及び音信号出力部２２に供給するサンプリングクロックＣＫｏを複数の候補から選択する機能などを備えるが、これらの機能については図２を用いて後述する。

ＤＳＰ２１は、音信号入力部２０から供給される音データの各サンプルに対し、同じく音信号入力部２０から供給されるサンプリングクロックＣＫｏにより規定されるサンプル周期に同期して信号処理を行い、その処理後の音データを音信号出力部２２へ出力する機能を備える。なお、ＤＳＰ２１はサンプル周期に厳密に同期して動作する必要はなく、サンプリングクロックＣＫｏの品質でＤＳＰ２１の信号処理の品質が左右されることもない。

ＤＳＰ２１が実行する信号処理は、例えばデジタルミキサの場合、外部からの複数の音データの何れかを複数の入力ｃｈにそれぞれ供給する入力パッチ処理、その供給された音データに対し、レベル調整、周波数特性調整、効果付与等の種々のｃｈ信号処理を行う入力ｃｈ処理、各入力ｃｈの処理後の音データを複数のミキシングバスに供給してミキシングを行うミキシング処理、各ミキシングバスでミキシングされた音データに対し、そのミキシングバスと対応する出力ｃｈにて種々のｃｈ信号処理を行う出力ｃｈ処理、および、出力ｃｈと対応付けられた音信号出力部２２の出力ポートに出力する出力処理を含む。

音信号出力部２２は、ＤＳＰ２１による処理後の音データを、内部のＤＡＣにて、サンプリングクロックＣＫｏにより規定される再生タイミングでアナログの音信号に変換して外部へ出力する機能や、内部の送信部にて、サンプリングクロックＣＫｏの示す再生タイミングをワードクロックに変換して付加し、各種伝送方式で外部の機器に送信する機能を備える。なお、音データがデジタルのまま他機器へ送信される場合でも、その送信先の何処かで、最終的にはアナログの音信号に変換される。その点を考慮すると、送信の場合でも、サンプリングクロックＣＫｏは「音データのサンプルの再生タイミングを示す」と言えるのである。また、この音データの出力先ないし送信先としては、パワードスピーカ等の発音装置や、録音装置、さらに別の音信号処理装置など、種々のものが考えられる。オーディオネットワークを用いる場合、音信号入力部２０が音信号の受信に用いたものと同じネットワークを介して音信号出力部２２が音信号を出力することもできる。

以上の構成を備えるデジタルミキサ１０において、特徴的な点の一つは、音信号入力部２０の構成である。そこで、以下、図２を用いて音信号入力部２０の構成について詳細に説明する。
図２に示すように、音信号入力部２０は、各種伝送方式のケーブルを介して、それぞれ音データ及びそれに付随するワードクロックを受信する複数（ここではｎ個）のデジタル音信号受信部２００−１〜２００−ｎ（ハイフンの後ろの個体を特定する番号を「添え字」と呼び、以後、個体を特定する必要がない場合には添え字がない符号を用いる。他の添え字付きの符号についても同様とする。）を備える。また、音信号入力部２０は、それぞれアナログ音信号の入力を受け付ける複数（ここではｍ個）のアナログ音信号入力部２３０−１〜２３０−ｍと、ワードクロック信号（狭義のワードクロック）を受け付けるワードクロック入力部２１０とを備える。

これらのうち、各ｉ番目（ただし、１≦ｉ≦ｎ）の受信部２００−ｉは、搬送クロック再生部２０１−ｉとデータ回復部２０２−ｉとを備える。また、音信号入力部２０には、各受信部２００と対応するマスタＰＬＬ回路２０３−ｉ、供給部２０４−ｉ及び指標部２０５−ｉが設けられる。図中において、これらの各部の符号には、受信部２００−ｉと対応する番号ｉを添え字として付している。後述する音データＤ、ワードクロックＷ及びサンプリングクロックＳについても同様である。

これらのうち搬送クロック再生部２０１−ｉは、外部から各種伝送方式のケーブルを介して入力する、その伝送方式のビット列信号の波形から、ビット列信号の各ビットに同期する搬送クロックを生成する機能を備える。この搬送クロック再生部２０１−ｉは、その伝送方式で規定されるビットレートへの追従性が良いＰＬＬ回路により構成することができる。このＰＬＬ回路の周波数安定性は余り高くないので、オーディオ伝送ライン以外の伝送方式用のＰＬＬ回路で生成される搬送クロックは、サンプリングクロックとしては使用できない。また、オーディオ伝送ライン用のＰＬＬ回路で生成される搬送クロックであっても、マスタＰＬＬを通した方が、より品質の高いワードクロックとすることができる。また、搬送クロック再生部２０１−ｉは、ＰＬＬ回路の生成する搬送クロックがビット列にロックしているか否かを検出し、その結果をロック状態として指標部２０５−ｉへ供給する機能を備える。

データ回復部２０２−ｉは、搬送クロック再生部２０１−ｉにより生成された搬送クロックを用いて各伝送方式のビット列信号の波形からビット列を再生し、さらにそのビット列から各サンプルの音データＤ−ｉを取り出す機能を備える。より具体的には、搬送クロックが示すタイミングでビット列信号の波形をラッチして、伝送されるビット列の各ビットの値を確定し、そのビット列から、その伝送方式に従ったアルゴリズムで、各サンプルの音データを取り出す。

例えば、オーディオ伝送ラインであれば、ビット列から所定ビット数毎に１サンプル分のビット数のデータを取り出せば、それが各サンプルの音データとなる。また、パケットを使用する伝送方式であれば、まず、ビット列からプリアンブルのビットパターンに基づいてフレームを取り出し、そのフレームからパケットを取り出し、さらに、そのパケットの音信号領域のデータを取り出すことにより、各サンプルの音データを得られる。

そして、データ回復部２０２−ｉには、使用する伝送方式に応じた取り出し動作を行うためのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の回路を設けておく。複数の伝送方式から選択した一の伝送方式に従った取り出し動作を行えるようにしてもよい。
そして、データ回復部２０２−ｉは、受信した音信号から取り出した音データＤ−ｉを対応する供給部２０４−ｉに供給する。このとき、複数ｃｈ分の音データを取り出していれば、ｃｈ毎に区別して音データを供給する。

また、データ回復部２０２−ｉは、音データを含むパケットの受信タイミングや音データに付されたタイムスタンプ等を、音データのサンプルの再生タイミングを示すワードクロックＷ−ｉとして、マスタＰＬＬ回路２０３−ｉ及び指標部２０５−ｉへ供給する。
マスタＰＬＬ回路２０３−ｉは、入力するワードクロックＷ−ｉの位相に追従し、かつ、そのサンプル周波数を１０２４倍に逓倍した高安定度のサンプリングクロックＳ−ｉを生成する機能を備える。マスタＰＬＬ回路２０３−ｉは、生成したサンプリングクロックＳを供給部２０４−ｉ及びセレクタ２２０へ供給する。

なお、セレクタ２２０は、詳細は後述するが、ＣＰＵ１１からの指示に従い、各受信部２００−１〜２００−ｎあるいはワードクロック入力部２１０と対応するマスタＰＬＬ回路２０３にて生成され、セレクタ２２０に供給される複数のサンプリングクロックＳの中から１つを選択し、音データの各サンプルの再生タイミングを規定するサンプリングクロックＣＫｏとして、ＤＳＰ２１及び音信号出力部２２へ供給する。また、セレクタ２２０は、サンプリングクロックＣＫｏを、各受信部２００−１〜２００−ｎと対応する供給部２０４及び指標部２０５へも供給する。

供給部２０４−ｉは、データ回復部２０２−ｉから入力される音データの各サンプルを、サンプリングクロックＣＫｏの示す再生タイミングでＤＳＰ２１へ供給する機能（バッファ機能）を備える。また、ワードクロックＷ−ｉとサンプリングクロックＣＫｏが同期しない場合でも、サンプル飛びノイズを発生することなしに、音データＤ−ｉをＤＳＰ２１に渡せるように、入力された音データＤ−ｉから、音データＤ−ｉのサンプリングクロックＣＫｏの示す再生タイミングの仮想的なサンプルを合成するＳＲＣ（Sampling Rate Conversion：サンプリング周波数変換）機能を備える。

このＳＲＣ機能は、例えば、入力された音データＤ−ｉを複数サンプル分バッファに保存し、それら複数サンプルに対して補間処理を行って、サンプリングクロックＣＫｏが示すタイミングのサンプル値を求めることにより、実現できる。
このＳＲＣ機能は、ＣＰＵ１１からの指示に従いオン／オフ（有効／無効）を切り替え可能であり、オフ（無効）の場合、上述した供給部２０４−ｉのバッファ機能が有効となり、オン（有効）の場合、ＳＲＣ機能が有効となる。

ワードクロックＷ−ｉとサンプリングクロックＣＫｏのタイミングずれがあると、そのずれ分だけ、所定時間内に供給部２０４−ｉへ入力されるサンプル数と供給部２０４−ｉが出力するサンプル数が異なることになる。しかし、バッファ機能を有効にしている場合でも、そのバッファがあふれたり、空になったりしない範囲であれば特に問題はない。バッファのあふれやサンプルの枯渇が起こるほどずれが大きい場合にだけ、ＳＲＣ機能を有効にすることにより、入力された音データからサンプリングクロックＣＫｏのタイミングのサンプルを補間合成してやる必要がある。
なお、データ回復部２０２−ｉが複数ｃｈ分の音データを取り出す場合、供給部２０４−ｉは、バッファ機能やＳＲＣ機能をそのｃｈ毎に動作させる。ただし、ＳＲＣ機能のオンオフは、各ｃｈに共通でよい。

指標部２０５−ｉは、搬送クロック再生部２０１−ｉから供給されるロック状態と、データ回復部２０２−ｉから供給されるワードクロックＷ−ｉと、マスタＰＬＬ回路２０３から供給されるサンプリングクロックＳ−ｉと、セレクタ２２０から供給されるサンプリングクロックＣＫｏとに基づき、各種クロックの状態に関する種々の測定を行い、その結果に基づき種々の指標値の生成を行う機能を備える。

図３に、指標部２０５−ｉのより詳細な構成を示す。なお、この図の各ブロックは、その符号への番号ｉの付加が省略されているが、全て番号ｉに帰属するものである。
図３に示すように、ｉ番目の指標部２０５は、周期測定部２４１、同期検出部２４２、逸脱量検出部２４３及び指標値作成部２４４を備える。
このうちｉ番目の周期測定部２４１は、音信号入力部２０の動作に用いるシステムクロックを用いて、マスタＰＬＬ回路２０３−ｉから供給されるサンプリングクロックＳ−ｉが示すサンプル周期を測定し、その結果を指標値作成部２４４へ供給する機能を備える。このシステムクロックは、例えば数百メガヘルツ程度の、サンプリングクロックＳ−ｉが示すサンプル周期よりはるかに高い周波数である。

ｉ番目の同期検出部２４２は、マスタＰＬＬ回路２０３−ｉから供給されるサンプリングクロックＳ−ｉとセレクタ２２０から供給されるサンプリングクロックＣＫｏとが同期しているか否かを判定し、その結果を同期状態として指標値作成部２４４へ供給する機能を備える。例えば、サンプリングクロックＳ−ｉとサンプリングクロックＣＫｏとの位相差の変化が所定時間以上に亘り閾値以下である場合に「同期」と判定し、それ以外の場合に「非同期」と判定することができる。

対応するマスタＰＬＬ回路２０３−ｉが生成したサンプリングクロックＳ−ｉがセレクタ２２０で選択されている場合、ｉ番目の同期検出部２４２の判定結果は必ず「同期」となる。しかし、サンプリングクロックＳ−ｉが選択されていない場合、セレクタ２２０で選択されているサンプリングクロックＣＫｏが追従しているワードクロックと、マスタＰＬＬ回路２０３−ｉへ供給されるワードクロックＷ−ｉとがほぼ同期している場合に限り、判定結果が「同期」となる可能性があり、それ以外の場合は必ず「非同期」になる。また、ほぼ同期している場合であっても、両ワードクロックのゆらぎ等により、「非同期」となることがあり得る。

ｉ番目の逸脱量検出部２４３は、供給部２０４−ｉのバッファ機能が有効とされている場合に、そのバッファに蓄積されている音データのサンプル数の基準値からのずれを検出し、逸脱量として指標値作成部２４４へ出力する機能を備える。
供給部２０４−ｉのバッファに入力されたサンプルの数は、ワードクロックＷ−ｉのクロック累算数であり、同バッファから出力されたサンプルの数は、サンプリングクロックＣＫｏのクロック累算数なので、これらの累算数の差分を取ることにより、供給部２０４のバッファに蓄積されている音データのサンプル数が求められる。

従って、蓄積サンプル数がバッファの基準値であるときに逸脱量をゼロに初期設定し、ワードクロックＷ−ｉの１クロック毎にその逸脱量をインクリメントし、サンプリングクロックＣＫｏの１クロック毎にその逸脱量をデクリメントすることにより、現在の逸脱量を求めることができる。
なお、供給部２０４−ｉのＳＲＣ機能が有効とされている場合には、バッファのサンプル数は問題にならないので、逸脱量の検出および出力は行われない。

ｉ番目の指標値作成部２４４は、周期測定部２４１、同期検出部２４２、逸脱量検出部２４３から供給される種々の測定及び検出結果と、搬送クロック再生部２０１−ｉから供給されるロック状態とに基づき、種々の指標値を作成し、ＣＰＵ１１に提供する機能を備える。指標値作成部２４４が作成する指標値は、ここでは、ロックフラグ、同期フラグ、逸脱量の最大値と最小値、および周期の最大値と最小値であり、ＣＰＵ１１は、それらの指標値を、指標値作成部２４４から周期的に読み出す。

ロックフラグは、搬送クロック再生部２０１−ｉにおいて搬送クロックが適切に生成できているか否かを示すフラグであり、搬送クロック再生部２０１−ｉから供給されるロック状態に基づきその値を作成する。指標値作成部２４４は、ＣＰＵ１１によりロックフラグの値が読み出されたとき、ロックフラグを「１」に初期設定し、その後、ロック状態がアンロックを示したとき、ロックフラグを「０」に変更する。従って、ＣＰＵ１１による読み出し後、次の読み出しまでにアンロックが生じていなければ、次に読み出されるロックフラグの値は「１」となり、一度でもアンロックが生じていれば、「０」となる。

同期フラグは、サンプリングクロックＳ−ｉとサンプリングクロックＣＫｏとが同期しているか否かを示すフラグであり、同期検出部２４２から供給される同期状態に基づきその値を作成する。指標値作成部２４４は、ＣＰＵ１１により同期フラグの値が読み出されたとき、同期フラグを「１」に初期設定し、その後、同期状態が非同期を示したとき、ロックフラグを「０」に変更する。従って、ＣＰＵ１１による読み出し後、次の読み出しまでに非同期が生じていなければ、次に読み出されるロックフラグの値は「１」となり、一度でも非同期が生じていれば、「０」となる。

逸脱量の最大値と最小値は、逸脱量検出部２４３が検出した逸脱量の変動範囲を示す。指標値作成部２４４は、ＣＰＵ１１によりこれらの値が読み出された場合に、その時点での逸脱量の検出値を、最大値及び最小値双方の初期値として設定する。その後供給された検出値が最大値より大きい場合に、その検出値でその最大値を更新し、最小値より小さい場合に、その検出値でその最小値を更新する。従って、ＣＰＵ１１により読み出される最大値及び最小値は、最大値及び最小値の前回の読み出しから今回の読み出しまでの期間における逸脱量の測定値の最大値及び最小値である。
周期の最大値と最小値は、周期測定部２４１が測定したサンプリングクロックＳの周期の変動範囲を示す点以外は、逸脱量の場合と同様であり、ＣＰＵ１１は、指標値作成部２４４から、前回の読み出しから今回の読み出しまでの期間における周期の測定値の最大値及び最小値を読み出す。

図２の説明に戻る。
音信号入力部２０において、ワードクロック入力部２１０の波形整形部２１１は、外部から入力されるワードクロック信号（狭義のワードクロック）の波形を整える機能を備える。この波形整形部２１１は、フィルタやコンパレータにより構成することができる。
なお、波形を整えられたワードクロック信号は、電圧の反転タイミングがサンプルの再生タイミングを示しており、データ回復部２０２が出力するワードクロックＷと同様に扱われる。このワードクロックは、ここでは添え字「０」を用いてワードクロックＷ−０と呼ぶことにする。また、ワードクロック入力部２１０と対応するマスタＰＬＬ回路２０３及び指標部２０５にも添え字「０」を用いる。
マスタＰＬＬ回路２０３−０の機能は、他のマスタＰＬＬ回路２０３と同様であり、入力するワードクロックＷから、安定度の高いサンプリングクロックＳを生成する。

指標部２０５−０の機能も、概ね他の指標部２０５と同様である。しかし、ワードクロック入力部２１０には、対応する供給部２０４がないため、逸脱量検出部２４３は不要であり、逸脱量に関する指標値も作成しない。また、波形整形部２１１にはＰＬＬ回路が無いので、ロックフラグも作成しない。

また、アナログ音信号入力部２３０は、それぞれＡＤコンバータ２３１を備え、セレクタ２２０から供給されるサンプリングクロックＣＫｏが示すタイミングで、入力するアナログの音信号をＡＤ変換し、この変換で得られる音データＤａを、ＤＳＰ２１における信号処理周期毎に１サンプルずつＤＳＰ２１へ供給する。

次に、以上説明した音信号入力部２０の各部の制御のためにＣＰＵ１１が実行する処理について説明する。
まず、図４に、ＣＰＵ１１が定期的に実行する処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ１１は、所定時間おきの定期的な割り込みタイミングになると、図４に示す処理を実行し、各指標部２０５−ｉの指標値作成部２４４−ｉから、記憶されている指標値を読み出し（Ｓ１１）、その指標値に基づいてクロックソース選択画面の表示を更新する（Ｓ１２）。

図５に、表示器１４に表示されるクロックソース選択画面の例を示す。
クロックソース選択画面３００は、音信号入力部２０が複数の各音データとともに外部の機器から受け取るワードクロックの現在の状態を表示すると共に、セレクタ２２０におけるサンプリングクロックＣＫｏの選択及び各供給部２０４−ｉにおけるＳＲＣ機能のオンオフの操作をユーザから受け付けるための画面である。
より具体的には、ＣＰＵ１１の制御により、クロックソース選択画面３００には、ワードクロックＷの供給源（デジタル音信号受信部２００及びワードクロック入力部２１０）毎に、「ロック」、「同期」、「周波数」、「揺れ幅」、「バッファ」、「ＳＲＣ」、「選択」の情報が表示される。

このうち、「ロック」は、指標値作成部２４４−ｉから読み出したロックフラグの値を表示する欄である。「○」がロック維持を、「×」がアンロック発生を示す。
「同期」は、指標値作成部２４４−ｉから読み出した同期フラグの値を表示する欄である。「○」が同期維持を、「×」が非同期発生を示す。ただし、セレクタ２２０がサンプリングクロックＳを選択している供給源（図５の例では第１デジタル入力）については、同期フラグは必ず同期維持を示すため、ユーザに確認させる意味がないことから、図５の例では、「配慮不要」を示す「−」を表示している。また、搬送クロックが検出できない場合には（図５の例では第４デジタル入力）、受信部２００−ｉには音データもワードクロックも届いておらず、同期を検出することに意味がないので、この場合も「−」を表示している。

「周波数」は、指標値作成部２４４−ｉから読み出したサンプリングクロックＳ−ｉのサンプル周期の最大値と最小値の平均から、その逆数として、サンプリングクロックＳ−ｉの周波数推定値を求めて表示する欄である。指標値作成部２４４−ｉが周波数推定値を求めるようにしてもよい。
「揺れ幅」は、指標値作成部２４４−ｉから読み出したサンプリングクロックＳ−ｉの周期の最大値と最小値の逆数の差から、サンプリングクロックＳ−ｉの周波数の揺れ幅（ジッタ）を求めて表示する欄である。指標値作成部２４４−ｉが周波数の揺れ幅を求めるようにしてもよい。

「バッファ」は、指標値作成部２４４から読み出した逸脱量の最大値及び最小値に基づき、周波数変換機能がオフされている場合の、供給部２０４−ｉのバッファにおける音データの蓄積状態を表示する欄である。ここでは、まず、最大値及び最小値のうち、いずれか絶対値の大きい一方を対象値Ｘとして選択し、その値Ｘを３段階の閾値Ｔ１〜Ｔ３（ただし、０＜Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）と比較し、その比較結果に基づいて複数段階の表示を行う。対象値Ｘが−Ｔ１からＴ１の範囲内にあるときは「良好」、Ｔ１からＴ２の範囲なら「やや多」、Ｔ２からＴ３の範囲なら「多」、−Ｔ３からＴ３の範囲外なら「エラー」、−Ｔ３から−Ｔ２の範囲なら「少」、−Ｔ２から−Ｔ１の範囲なら「やや少」と表示する。

サンプリングクロックＳとサンプリングクロックＣＫｏの周波数のずれが継続的に大きい場合、そのずれが蓄積されて、逸脱量（絶対値）は正又は負の方向に徐々に大きくなる。ユーザはこの表示を参照して、周波数のずれ量の状況を把握して、供給部２０４−ｉの周波数変換機能をオンすべきか否かを判断できる。
なお、ある供給部２０４−ｉにてＳＲＣ機能を有効にしている場合は、そもそも前記蓄積状態を気にする必要がないので、「バッファ」欄の表示を「ＳＲＣ中」としてその旨を示す。また、搬送クロックが適切に生成できないなど、音データが供給部２０４−ｉへ正常に入力されない場合にも、「バッファ」の欄に「エラー」と表示してもよい。

「選択」は、セレクタ２２０でどの供給源と対応するマスタＰＬＬ回路２０３−ｉが出力するサンプリングクロックＳ−ｉがサンプリングクロックＣＫｏとして選択されているか表示するとともに、その選択を変更する指示をユーザから受け付けるための欄である。ユーザは、他の各欄の表示を参照しつつ、任意の供給源ｉの「選択」欄をクリックして、セレクタ２００に、その供給源ｉ由来のサンプリングクロックＳ−ｉを選択させることができる。

「ＳＲＣ」は、各供給源と対応する供給部２０４−ｉにおけるＳＲＣ機能をオンするか否かの指示をユーザから受け付けるための欄である。ユーザは、他の各欄の表示を参照しつつ、任意の供給源ｉの「ＳＲＣ」欄をクリックして、その供給源ｉと対応する供給部２０４−ｉにおけるＳＲＣ機能のオンオフをトグルで切り替えることができる。ただし、セレクタ２２０がサンプリングクロックＳ−ｉを選択している供給源ｉについては、サンプリングクロックＳ−ｉとサンプリングクロックＣＫｏの同期は常に確保されており、周波数変換を行う必要がないため、周波数変換機能が強制的に「オフ」になるようにしている。図５では、白黒反転によりこれを示している。

次に図６に、ユーザによるクロックソースの選択が検出された場合に、ＣＰＵ１１が実行する処理のフローチャートを示す。
クロックソース選択画面３００の何れかの供給源ｉの「選択」欄に対するユーザのクリック操作、すなわち、サンプリングクロックＣＫｏが追従するワードクロックＷ−ｉの供給源ｉの選択操作が検出されると、ＣＰＵ１１は、図６に示す処理を開始する。
そして、まず音信号出力部２２から出力される音データをミュートし（Ｓ２１）、その後、セレクタ２２０に、検出した指示に応じたサンプリングクロックＳ−ｉを選択させて（Ｓ２２）、ステップＳ２１で設定した音データのミュートを解除する（Ｓ２３）。

ここでミュートを行うのは、セレクタ２２０での選択変更時にはサンプリングクロックＣＫｏに一時的な乱れが生じ、その結果ＤＳＰ２１における信号処理や音信号出力部２２からの音信号出力の際に音信号に不快なノイズが入るのを防止するためである。
しかし、セレクタ２２０で選択し得るサンプリングクロックＳ−０〜Ｓ−ｎは、いずれもマスタＰＬＬ回路２０３にて周波数を安定させた後の、そのままサンプリングクロックＣＫｏとして使用し得るクロックである。従って、選択変更後、音信号出力部２２における再生タイミングとして直ぐに使用できるので、ミュートは速やかに解除できる。このため、サンプリングクロックＳの選択変更の際に必要となるミュート時間は極めて短く、ユーザは、クロックソースの選択操作をストレスなく行うことができる。

また、上述したデジタルミキサ１０においては、各マスタＰＬＬ回路２０３−ｉで生成したサンプリングクロックＳ−ｉの周期を測定する測定手段である周期測定部２４１−ｉを設け、その測定結果をクロックソース選択画面３００にてユーザに提示するようにしている。従って、ユーザは、各供給源ｉから供給されるワードクロックＷ−ｉではなく、そのワードクロックＷ−ｉに基づき生成されるサンプリングクロックＳ−ｉの品質を見た上で、どのサンプリングクロックＳ−ｉをサンプリングクロックＣＫｏとして使用するかを選択できる。従って、品質のよいサンプリングクロックＣＫｏを得るための供給源ｉを容易に選択することができる。

ここで、図７に、従来技術相当の、音信号入力部の比較例の構成を示す。
図７においても、図２と共通する箇所には同じ符号を用いた。
この比較例の音信号入力部５００における、各デジタル音信号受信部２００−ｉ及びワードクロック入力部２１０の構成は、図２の音信号入力部２０と同じである。しかし、各データ回復部２０２−ｉは、受信した音データに付随するワードクロックＷを取り出して、セレクタ５２０へ供給する。波形整形部２１１についても同様である。セレクタ５２０は、各データ回復部２０２−ｉ及び波形整形部２１１から供給されるワードクロックＷ−０〜Ｗ−ｎのいずれか１つを選択して、マスタＰＬＬ回路５０３へ供給する。マスタＰＬＬ回路５０３は、入力されるワードクロックに基づき、サンプリングクロックＣＫｏを生成する。

この構成の場合、セレクタ５２０にてワードクロックの選択を変更すると、マスタＰＬＬ回路５０３が生成するサンプリングクロックＣＫｏが安定するまで、ある程度の時間を要する。従って、その安定するまでの間、音信号出力部２２から出力される音データのミュートを維持せざるを得ず、無視できない時間（数秒程度）音が途絶えてしまうことになる。

また、位相比較部５０５を設け、各供給源ｉからのワードクロックＷ−ｉと、サンプリングクロックＣＫｏとの同期の有無を判定することができるが、各供給源からのワードクロックＷ−ｉに基づきサンプリングクロックを生成した場合にどのような品質となるかは、実際にそのワードクロックを選択してマスタＰＬＬ回路に供給してみないとわからない。従って、初めに選択したワードクロックＷでは好ましい品質のサンプリングクロックＣＫｏが得られなかった場合、別のワードクロックを選択してみる必要が生じる。また、どのワードクロックを選択すれば最もよい品質のサンプリングクロックＣＫｏが得られるかを把握するためは、ユーザは、全てのワードクロックを順次選択して試してみる必要がある。そして、この選択の度に、無視できない時間のミュートが必要となり、操作性が悪い。
これに対し、上述した実施形態の構成であれば、このような問題は発生しない。

以上で実施形態の説明を終了するが、装置の構成、画面の表示内容、具体的な処理の手順、使用する伝送方式などが、上述の実施形態で説明したものに限られないことはもちろんである。
例えば、上述した実施形態では、指標部２０５を、各デジタル音信号受信部２００−１〜２００−ｎ及びワードクロック入力部２１０に対応付けて設けたが、このようにする必要はない。指標部２０５を１つのみ設け、ユーザが任意に選択した受信部２００あるいはワードクロック入力部２１０の状態を測定して表示する構成としてもよい。あるいは、自動的に順次各受信部２００あるいはワードクロック入力部２１０を選択し、その選択した箇所の状態を測定して表示するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、クロックソース選択画面３００の表示のために、ＣＰＵ１１が定期的に指標値作成部２４４から指標値を読み出す例について説明した。しかし、逆に、指標値作成部２４４が生成した指標値に変化があった場合に、ＣＰＵ１１に割り込みをかけて指標値を読み出させ、クロックソース選択画面３００の表示を更新させてもよい。
また、ＣＰＵ１１が、ある供給源について、供給部２０４のバッファ機能を有効にした状態で、「０（非同期発生）」の同期フラグを読み出した場合に、その供給源からＤＳＰへ供給される音データをミュートするようにしてもよい。この場合、音データにサンプル飛びノイズが入る可能性があるためである。

また、セレクタ２２０にどのサンプリングクロックＳを選択させるかを、各指標部２０５が作成する指標値に基づきＣＰＵ１１が自動的に決定してもよい。例えば、周波数が所定範囲内にありかつ揺れ幅が最も少ないサンプリングクロックを選択する、あるいは、いくつかの候補に順次切り替えつつ同期フラグの値を参照し、同期可能な他のサンプリングクロックの数が最も多いものを選択する、等である。

また、上述した実施形態において、ワードクロック入力部２１０やアナログ音信号入力部２３０を設けることは必須ではない。逆に、ワードクロック入力部２１０を複数設け、複数の外部装置からワードクロックを入力して、そのワードクロックに基づき生成したサンプリングクロックを、セレクタ２２０における選択の候補としてもよい。また、デジタル音信号受信部２００及びアナログ音信号入力部２３０の数は、もちろん任意である。

また、この発明は、デジタルミキサ以外にも、それぞれデジタル音信号及びそれに付随するワードクロックのタイミング情報を受信し、そのタイミング情報に基づいたクロック信号を生成して信号処理や音データ出力のタイミング制御に用いる音信号処理装置に適用可能である。例えば、エフェクタ、レコーダ、アンプ、シンセサイザ等に適用可能であるし、外部から音信号の入力を受け付けて特定の装置あるいはネットワークに供給する信号入力装置や、特定の装置あるいはネットワークから受け取った音信号をその外部へ出力する信号出力装置やパワードスピーカにも適用可能である。
また、以上述べてきた構成及び変形例は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせて適用することも可能である。

以上の説明から明らかなように、この発明によれば、音信号の再生タイミングを規定するクロックとして高品質なクロック信号を容易に利用可能な音信号処理装置を実現することができる。

１０：デジタルミキサ、１１：ＣＰＵ、１２：ＲＯＭ、１３：ＲＡＭ、１４：表示器、１５：操作子、１６：システムバス、２０，５００：音信号入力部、２１：信号処理部（ＤＳＰ）、２２：音信号出力部、２００：デジタル音信号受信部、２０１：搬送クロック再生部、２０２：データ回復部、２０３，５０３：マスタＰＬＬ回路、２０４：供給部、２０５：指標部、２１０：ワードクロック入力部、２１１：波形整形部、２２０，５２０：セレクタ、２３０：アナログ音信号入力部、２３１：ＡＤコンバータ、２４１：周期測定部、２４２：同期検出部、２４３：逸脱量検出部、２４４：指標値作成部、３００：クロックソース選択画面、５０５：位相比較部、Ｄ，Ｄａ：音データ、ＣＫｏ，Ｓ：サンプリングクロック、Ｗ：ワードクロック

Claims (3)

1. それぞれ音データ及びそれに付随するワードクロックを受信する複数の受信部と、
   前記複数の受信部の各々に対応する複数のＰＬＬ回路であって、それぞれ対応する受信部が受信したワードクロックに基づいたクロック信号を生成する複数のＰＬＬ回路と、
   前記複数の受信部が受信した音データを信号処理部に供給する供給手段と、
   前記複数のＰＬＬ回路により生成された複数のクロック信号の１つを、前記信号処理部による処理後の音データの再生タイミングを規定するクロックとして選択する選択手段とを備えることを特徴とする音信号処理装置。
2. 請求項１に記載の音信号処理装置であって、
   前記複数のＰＬＬ回路のいずれかを選択し、そのＰＬＬ回路が生成するクロック信号の周期を測定する測定手段を備え、
   前記選択手段における選択は、その測定結果に基づいて行われることを特徴とする音信号処理装置。
3. 請求項１に記載の音信号処理装置であって、
   前記複数のＰＬＬ回路の各々に対応する複数の測定手段であって、それぞれ対応するＰＬＬ回路が生成するクロック信号の周期を測定する複数の計測手段を備え、
   前記選択手段における選択は、その測定結果に基づいて行われることを特徴とする音信号処理装置。

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