JP3193790B2 - 音声データ再生処理方法 - Google Patents

音声データ再生処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、適応差分パルス符号変
調(以下ADPCM)方式の音声データの再生処理方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、音源としてはデジタル方式が主流
を成している。デジタル方式では、音声信号はすべて数
値として得られ、加減乗除の演算で容易に波形の合成を
行うことが出来る。演算で波形の合成を行うには、高速
のデータ処理能力が必要であるため、コンピュータが用
いられている。音源を得るには、プログラミングにより
波形を作り出して音声を発生させる方法もあるが、高音
質の音源を得るには、目的とするアナログ音を、デジタ
ル信号に変換することが多い。
【0003】音声信号のデジタル化には、アナログ信号
一般のA/D変換方法であるパルス符号変調方式(PC
M)が利用されている。PCMはアナログ信号を一定の
時間間隔で標本化し、測定値を量子化して得られた数値
を二進数に変換することによりデジタルデータを得る方
法である。
【0004】PCMを改良した差分PCM(DPCM)
は、隣接するサンプルの値の差をとって量子化し、デー
タ量を減少させた方法である。適応差分PCM(ADP
CM)は、さらに、差分が大きいときは標本化のピッチ
を小さくし、差分が小さいときはピッチを大きくするこ
とによって、さらにデータを圧縮し、音質の損傷を最小
限に、より少ないデータ量で音を再現するものである。
PCMデータは、スケールレベルvsスケール値換算
と、ADPCMデータvs変化量vsレベル増減値換算
で行われる圧縮・伸長によって、データ量の少ないAD
PCMデータと相互変換される。
【0005】音声画像処理装置では、初期には音声は取
り扱わなかったが、技術開発に伴って、まず小型でデー
タ量の小さいプログラマブルサウンドジェネレータ(P
SG)が用いられるようになった。PSGは中央処理装
置(CPU)の制御で与えられる一定周期分の波形デー
タから演算で振幅変更、周波数変調を行って作りだした
音声波形を発生させている。直接単純な波形を発生させ
て、ノイズを作る場合もある。PSG音声出力は、制御
しやすい反面、自在な音を得ることは難しい。
【0006】自在な音を得るための音源としては、高音
質の音声が得られるADPCM方式が採用されている。
一般的な音声画像処理装置であるコンピュータゲーム装
置では取り扱えるデータ量に基づき、ADPCMデコー
ダのサンプリング周波数は、16kHz前後となってい
る。
【0007】付属の記憶装置に予めADPCMデータの
形式で書き込まれている音声データをCPUによって読
み出し、ADPCMデコーダがスケールレベルからスケ
ール値を参照してデータ伸長を行い、音を再現してい
る。ADPCMデコーダから出力されるPCMデータは
D/Aコンバータでアナログ変換とボリューム調整をさ
れたのち、他の音源からの音声とミキシングされて出力
される。
【0008】音声発生機構内のADPCMデコーダは、
転送レートを作り出す同期信号発生回路を内蔵してい
る。水晶振動子を発生源とする同期信号によりセットさ
れる転送レートにあわせて、PCMデータを再生し、音
声として出力することによって、楽音あるいは効果音発
生のタイミングが制御されている。CPUは、再生レー
トとサイクル比が一定の転送レートで、連続再生される
一連の音声データのセットをADPCMデコーダに連続
転送している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上のように音声発生
装置内のADPCMデコーダは、CPUの制御下で一定
の転送レートで送られてくるADPCMデータを転送単
位で受け取り、順次再生出力している。ADPCMデコ
ーダが再生を開始する際、まず、CPUがADPCMデ
コーダをリセットし、スケールレベル及びPCM値に初
期値を与えている。スケールレベルおよびPCM値は、
送られてくるADPCMデータによって漸次変化してい
く。
【0010】連続再生される一連のADPCMデータが
途中で転送されなくなったり、転送、再生に事故が起き
た場合、データ転送を受ける毎に演算を行い、常に適正
値に変更されているスケールレベル、PCM値といった
演算値に狂いが生じる。事故後、データ転送を再開し、
事故の起きた転送単位の次のADPCMデータを引き続
き転送することにより、連続再生されるべき一連のAD
PCMデータの途中再生を実行しても、転送されてくる
ADPCMデータとADPCMデコーダ内の演算値が合
わないため、正常再生は得られない。
【0011】ADPCMデータを連続再生する間、途中
での演算値を把握する手段もないため、突然の事故等で
ADPCMデータの転送あるいは音声の出力が停止した
場合、停止した付近から、途中再生を正常に行うことが
出来ない。
【0012】ADPCMデータの転送あるいは音声出力
の停止といった事故が起こった場合、音声発生装置内部
のレジスタや記憶装置から読み込んだADPCMデータ
をすべてリセットし、最初から音声再生を行わない限
り、途中からの再生では正常な発音を得られない。
【0013】従来、このような事故に備えて、一連の音
声データが正常に読み込まれたかどうかを確認して、正
常に読み込まれるまで繰り返してデータの読み込みを行
うリトライ機能で対処している。残っているデータをリ
セットで消去し、再び音声データと初期値を与える方法
にせよ、正常に読み込まれるまで繰り返してデータの読
み込みを行うリトライ機能で対処するにせよ、これらの
方法では音声は連続再生される一連のADPCMデータ
の最初に戻って再生され、途中から再生する機能はな
い。リトライで正常に読み込ませる方法では、正常状態
への復帰に時間がかかるため、ADPCMデータの読み
込みエラーに迅速に対処する手段が望まれている。
【0014】本発明は、ADPCMデータの伸長変数を
修正する手段を得て、ADPCMデータの途中再生を可
能とすることを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明ではADPCMデータが正常に読み込まれ
ているかどうかを常に監視し、ADPCMデータを正常
再生するためのスケールレベルおよびPCM値を、初期
値から適正値に修正するための仮想の音声データを用意
する。必要時には仮想の音声データをADPCMデコー
ダの伸長回路内の演算に利用し、演算値を初期値から適
正値に変更する。
【0016】仮想の音声データは予め、途中再生を実行
したい任意の各ADPCMデータセットの先頭に添付し
た形式で記憶媒体に保存しておく。必要時は、途中再生
を実行したい箇所に対応する仮想の音声データを記憶媒
体からメモリに読み出して、途中再生を実行したいAD
PCMデータの直前アドレスに展開し、仮想の音声デー
タ、途中再生するADPCMデータの順にADPCMデ
コーダへ転送する。転送されてきた仮想の音声データを
伸長回路の演算に利用し、スケールレベルおよびPCM
値を適正値に変更したのち、正規のADPCMデータを
再生する。
【0017】予め算出しておいて記憶媒体に書き込む代
わりに、修正プログラムを音声出力制御プログラムのサ
ブルーチンとして用意し、ADPCMデータ転送、再生
にエラーが発生した都度、修正プログラムを呼び出し
て、エラーの起きたADPCMデータの後続のADPC
Mデータに対して、演算値を初期値から適正値に変更す
るための仮想の音声データを作成して利用する方法が考
えられる。
【0018】仮想の音声データを算出する手順について
説明する。但し、実際の算出方法は使用するADPCM
デコーダによって若干変化する。 1.スケールレベルを初期値から目的値に変更するため
に必要なデータの組み合わせAを選び出す。 2.1.のデータAをADPCMデコーダで再生処理す
ることによってPCM値が初期値からどれだけ変化する
かを算出する。 3.PCM値の初期値から目的値までの変化量から、
2.で算出した変化量を差し引き、差分とする。 4.再生処理によりPCM値が、3.で得られた差分だ
け変化するようなADPCMデータであって、スケール
レベルが変化しないデータの組み合わせBを選び出す。 5.データB、データAの順に再生することにより、ス
ケールレベル、PCM値を目的値に変更することが出来
る。
【0019】本発明の実施例を図面とともに詳細に説明
する。図1は本発明の実施例における音声データ処理装
置の構成図である。CDーROM等のゲームソフト記録
媒体、32bitCPU、画像・音声データ転送制御と
各装置のインターフェースを主とする出力コントロール
ユニット、画像データ伸長変換装置(RAINBO
W)、画像データ出力装置(N鉄、7up等)、音声デ
ータ出力装置(SOUND)で構成されている。各装置
毎にK−RAM、M−RAM、R−RAM、V−RAM
といったメモリを保有している。
【0020】図2は本発明の実施例の音声データ処理装
置を構成する音声データ出力装置のブロック図である。
この音声データ出力装置は、6チャンネルプログラマブ
ルサウンドジェネレータ(PSG)と左右2チャンネル
のADPCMデコーダ#1、#2、外部音響機器として
コンパクトディスク音源からの音声データ出力部を内蔵
している。
【0021】コントローラユニットがADPCMデコー
ダに転送する音声データは、図3のような形式でメモリ
(図1中のK−RAM)内に格納されている。図3は本
発明の実施例においてメモリ内のADPCMデータの格
納形式を示す説明図である。〜の順にメモリに格納
され、読み出し、転送が行われる。音声データは4ビッ
ト(うち符号1ビット)で、図のように16ビットバウ
ンダリで閉じた形で格納されている。
【0022】図4はPCMデータをADPCMデータに
圧縮するフローチャートである。図5はADPCM圧縮
データをPCMデータに伸長するフローチャートであ
る。PCMデータを図4の手順で圧縮して得られたAD
PCMデータは、ゲーム装置起動中、図5の手順で伸長
される。圧縮、伸長時には、ADPCMデータvs変化
量vsレベル増減値対応テーブル、スケールレベルvs
スケール値換算テーブルを参照して値を変換する。図6
には、ADPCMデータvs変化量vsレベル増減値対
応テーブルを示す。図7にはスケールレベルvsスケー
ル値テーブルを示す。本装置では、スケール値の初期値
は最小値の16で、最大値は48、伸長データの最大は
4095.875、最小は0となる。
【0023】本発明の実施例として、図1〜図7に説明
した音声画像処理装置においてADPCM音声データの
途中再生手段について説明する。再生が停止した場合、
スケールレベルおよびPCM値は初期値にリセットされ
る。スケールレベルの初期値は0、PCM値は200H
とする。途中再生したい箇所で正常再生を行うために、
スケールレベル4、PCM値190Hが必要な場合につ
いて、初期値から目的とするスケールレベル及びPCM
値を得るための手順を以下に挙げる。
【0024】1.スケールレベルS′(N-1)=0の初期
値を元に、図7のスケールレベルvsスケール値テーブ
ルを参照するとスケール値S(N-1)=16となる。
【0025】2.目的とするスケールレベルS′(N)
4であるからS′(N)−S′(N-1)=4−0=+4とな
り、図5の伸長フローチャートでもわかるように、レベ
ル増減値H(N)=+4となる。
【0026】3.図8のADPCMデータvs変化量v
sレベル増減値テーブルを参照すると、レベル増減値H
(N)=+4のとき、変化量(A(N)+1)6、ADPCM
値A(N)は、数値3ビットの二進表示で(101)であ
る。スケールレベルを初期値0から目的値4まで変化さ
せるためには、ADPCM値(101)が必要なデータ
である。
【0027】4.変化量(A(N)+1)=6およびスケ
ール値S(N-1)=16から、ADPCM値(101)を
再生することによるPCM値の変化量を求めると、d
t′=dt=(A(N)+1)×S(N-1)÷8=6×16÷
8=12となり、PCM値P(N)=P(N-1)+dt=19
0H+00CH=19CHとなる。
【0028】5.スケールレベルの調整のためにPCM
値が変化する量は00CHである。一方PCM値の目的
値は190Hである。PCM値の初期値と目的値の差分
は190H−200H=070H、スケールレベルの調
整で変化するPCM値を考慮すると、070H−00C
H=064Hである。
【0029】6.スケールレベルを変化させずにPCM
値を調整するには、図6のレベル増減値が(−1)にあ
たる、(000,001,010,011)の4つのA
DPCMデータを用いることが出来る。この実施例で
は、000を用いて調整する。データ000を1回、再
生するときの差分はdt′=(A(N)+1)×S(N-1)÷
8=1×16/8=2である。よって必要な回数はPC
M値必要調整量/差分=064H/2=32H=50
【0030】7.目的値が初期値のマイナス方向である
ため、マイナスの符号−/1(2進表示−/1、+/
0)がつき、スケールレベル及びPCM値の目的値に調
整するためのデータとして、1000(2進)を50
個、1101(2進)を得る。
【0031】このように得られるデータは、前もって算
出しておき、途中再生したい任意のADPCMデータの
転送単位の先頭にデータを添付した形式で記憶媒体に保
存しておき、途中再生を実行する際、前述の音声画像処
理装置で、CPUの制御下、出力コントロールユニット
がメモリを介して、音声データ出力ユニットに転送す
る。あるいは、上記の手続きで仮想の音声データの算出
を行うサブルーチンを用意しておき、途中再生をする際
にサブルーチンによって算出した後、転送する方法があ
る。
【0032】
【発明の効果】以上のように本発明の音声データ処理方
によれば、仮想の音声データを用いてADPCMデコ
ーダの持っているスケールレベルおよびPCM値を修正
することにより、連続再生される一連のADPCMデー
タセットの途中再生が可能となる。ADPCMデコーダ
を初期化するリセット機能のみあるいは正常に読み込ま
れるまで繰り返してデータの読み込みを行うリトライ機
能では、最初から再生し直していたが、本発明の装置で
は途中再生が可能となるため、重複再生がなく、データ
の転送エラーに迅速に的確に対処することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における音声データ処理装置の
構成図である。
【図2】本発明の実施例の音声データ処理装置を構成す
る音声データ出力装置のブロック図である。
【図3】本発明の実施例においてメモリ内のADPCM
データの格納形式を示す説明図である。
【図4】PCMデータをADPCMデータに圧縮するフ
ローチャートである。
【図5】ADPCM圧縮データをPCMデータに伸長す
るフローチャートである。
【図6】ADPCMデータvs変化量vsレベル増減値
対応テーブルである。
【図7】スケールレベルvsスケール値テーブルであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−261575(JP,A) 特開 昭62−231299(JP,A) 特開 昭59−79651(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G10L 19/00 - 19/14 H04B 14/00 - 14/06 H03M 7/30 - 7/38

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ADPCMデータの再生方法において、途中再生するデータの目的値へスケールレベルを初期値
    から変更するために必要なデータの組み合わせデータA
    を選び、前記のデータAをADPCMデコーダで再生処
    理することによってPCM値が初期値からどれだけ変化
    するかを算出し、PCM値の初期値から目的値までの変
    化量から、前記で算出した変化量を差し引き、差分と
    し、 再生処理によりPCM値が、前記差分だけ変化するよう
    なADPCMデータであって、スケールレベルが変化し
    ないデータの組み合わせデータBを選出し、 前記データB、データAの順に再生することにより、ス
    ケールレベル、PCM値を前記目的値に変更することが
    出来る、初期値から適正値に修正するための 仮想の音声
    データを途中再生を実行したい任意の各ADPCMデー
    タセットの先頭に添付した形式で記憶媒体に保存し、 再生すべきADPCMデータの読み込みを監視し、必要
    時には前記仮想の音声データをADPCMデコーダの伸
    長回路内の演算に利用し、演算値を初期値から適正値に
    変更することを特徴とするADPCMデータの再生処理
    方法。
  2. 【請求項2】 ADPCMデータの再生方法において、途中再生するデータの目的値へスケールレベルを初期値
    から変更するために必要なデータの組み合わせデータA
    を選び、前記のデータAをADPCMデコーダで再生処
    理することによってPCM値が初期値からどれだけ変化
    するかを算出し、PCM値の初期値から目的値までの変
    化量から、前記で算出した変化量を差し引き、差分と
    し、 再生処理によりPCM値が、前記差分だけ変化するよう
    なADPCMデータであって、スケールレベルが変化し
    ないデータの組み合わせデータBを選出し、 前記データB、データAの順に再生することにより、ス
    ケールレベル、PCM値を前記目的値に変更することが
    出来る 仮想音声データを出力する修正用プログラムを音
    声出力制御プログラムのサブルーチンとして用意し、 再生すべきADPCMデータの読み込みを監視し、必要
    時には前記修正プログラムを呼び出して、演算値を初期
    値から適正値に変更するための仮想の音声データを作成
    してADPCMデコーダの伸長回路内の演算に利用し、
    演算値を初期値から適正値に変更することを特徴とする
    ADPCMデータの再生処理方法。
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