JP3563732B2 - 圧縮符号化音声データの記録方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧縮符号化された音声データをパケット化して例えば光ディスク等の記録媒体に記録するための圧縮符号化音声データの記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、近年では、例えば音声用のＣＤ（ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｋ）と同じ直径１２ｃｍの光ディスクに、音声データだけでなく動画像データも圧縮して記録することができるようになっている。この種の光ディスクとしては、例えばＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等が、教育用からカラオケ用に至るまで、幅広い分野に渡って普及している。
【０００３】
図６は、この種の光ディスク上における、圧縮符号化された音声データＡと動画像データＶとの、物理的な記録フォーマットを示している。すなわち、音声データＡと動画像データＶとは、それぞれ物理的な基準データ量であるセクタＳと称される単位で区切られている。そして、各セクタＳは、それぞれを時分割的に配列したデータストリームＤＳとして、光ディスクに記録されている。
【０００４】
ここで、各セクタＳは、それぞれが、ヘッダ領域ＨＡとデータ領域ＤＡとから構成されている。このうち、ヘッダ領域ＨＡには、データ領域ＤＡに記録されたデータの種別等を示すための各種の管理情報が記録されている。また、上記データ領域ＤＡには、圧縮符号化された音声データや動画像データ等が記録されることになる。
【０００５】
一方、現在では、ＣＤと同径の光ディスクに、約２時間分の映画に対応する動画像データと８種類の異なる言語の音声データとを、圧縮符号化して高密度で録するだけでなく、３２種類の異なる言語の字幕等を表わす副映像データをも記録することができるようにした、通称ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｄｉｓｋ）と称される光ディスクも開発されている。
【０００６】
このＤＶＤの場合、圧縮符号化された音声データや動画像データは、それぞれ上記セクタに対応したパケットと称される単位で区切られている。そして、各パケットは、それぞれを時分割的に配列したデータストリームとして、光ディスクに記録されている。また、各パケットは、セクタと同様に、それぞれがヘッダ領域とデータ領域とから構成されている。
【０００７】
図７は、圧縮符号化された音声データの記録される複数（図示の場合は２つ）の音声パケットＡＰ１，ＡＰ２を示している。これら音声パケットＡＰ１，ＡＰ２は、ヘッダ領域ＰＨＡと音声データ領域ＡＤＡとから構成されている。このうち、パケットヘッダ領域ＰＨＡには、音声データ領域ＡＤＡに記録されたデータの種別等を示すための各種の管理情報が記録されている。
【０００８】
また、上記音声データ領域ＡＤＡには、圧縮符号化された音声データが、フレームと称される単位で区切られて記録されている。そして、各フレームは、それぞれが、同期信号と、ある単位時間内でサンプリングした圧縮符号化音声データとを含んでいる。
【０００９】
ここで、この圧縮符号化された音声データは、再生時に同期信号を検出して、フレーム単位で復号化処理を施すことにより、元の音声データに復元される。なお、１フレームの長さは、圧縮符号化音声データのサンプリング周波数が４８ｋＨｚの場合、ＭＰＥＧの規格では２４ｍｓｅｃとなり、ＡＣ−３の規格では３２ｍｓｅｃとなる。
【００１０】
図８は、この圧縮符号化音声データからフレーム毎の同期信号を検出する手段を示している。すなわち、入力端子１に供給された圧縮符号化音声データのビットストリームは、そのまま出力端子２から取り出されて復号化処理に供されるとともに、同期パターン検出回路３及びフレーム長情報抽出回路４にそれぞれ供給される。
【００１１】
このうち、同期パターン検出回路３は、入力されたビットストリーム中から同期信号のパターンを検出し、その検出された同期信号をフレーム同期検出回路５に出力している。このフレーム同期検出回路５は、同期窓発生回路６から出力される窓信号が開状態のときに、同期パターン検出回路３から出力された同期信号を、正規のフレーム同期信号と判断して、出力端子７に出力するとともに、上記フレーム長情報抽出回路４に出力している。
【００１２】
このフレーム長情報抽出回路４は、フレーム同期検出回路５から出力されたフレーム同期信号に基づいて、ビットストリーム中からフレーム内に含まれるフレーム長情報を抽出し、その抽出されたフレーム長情報をフレーム長判別回路８に出力している。このフレーム長判別回路８は、入力されたフレーム長情報に基づいてフレーム長を判別し、その判別信号を上記同期窓発生回路６に出力している。そして、この同期窓発生回路６が、入力された判別信号に基づいて、各フレームの同期信号の発生予想位置で開状態となる窓信号を生成し、上記フレーム同期検出回路５に出力している。
【００１３】
図９は、圧縮符号化音声データのビットストリームと、同期パターン検出回路３で検出された同期信号と、同期窓発生回路６から出力される窓信号との関係を示している。図９に示されているように、ビットストリーム中の各フレームの先頭で、同期パターン検出回路３により同期信号が検出され、この同期信号の検出された時点で、同期窓発生回路６から出力される窓信号が開状態（ハイレベル）となっている状態が、同期がとれていることを示している。
【００１４】
ところで、上記のように、圧縮符号化音声データをフレーム単位で区切って、音声パケットＡＰ１，ＡＰ２の音声データ領域ＡＤＡに記録していく場合、音声データ領域ＡＤＡ内に、１つまたはその整数倍の数のフレームが、丁度ぴったりと無駄なく記録される、というようなことはめったにないことである。
【００１５】
このため、音声データ領域ＡＤＡの容量、ひいては光ディスクの容量を無駄なく使用するためには、図７に斜線で示すように、１つのフレームＫ＋１を、２つの音声パケットＡＰ１，ＡＰ２に分割して記録する必要がある。しかしながら、このように１つのフレームを２つの音声パケットＡＰ１，ＡＰ２に分割して記録すると、音声データの再生時に、同期信号を検出するのに数フレーム分の再生時間を要するため、音声の頭が途切れる等の問題が生じている。
【００１６】
また、上記したＤＶＤでは、最大で８つの音声ストリームを記録することができるので、ストリーム切り替え時つまり言語の切り替え時にも、音切れが生じることになる。さらに、例えば高速再生のような特殊再生時にも、音声パケットが連続的に読み出されないため、音切れが発生することになる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、フレーム単位に区切られた圧縮符号化音声データをパケット化する従来の手段では、音声パケットの容量を無駄にしないために、１つのフレームを２つの音声パケットに分割して記録するようにしているために、通常の再生時、音声ストリームの切り替え時及び特殊再生時等に、音切れが生じるという問題を有している。
【００１８】
そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので、通常の再生時、音声ストリームの切り替え時及び特殊再生時等に、迅速に音声を再生し音切れをなくすことができるように、フレーム単位に区切られた圧縮符号化音声データをパケット化して記録することができる極めて良好な圧縮符号化音声データの記録方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る圧縮符号化音声データの記録方法は、物理的な基準データ量である固定長の１セクタを１パケットとし、フレーム単位で復号可能に圧縮された圧縮符号化音声データをパケット化して記録する方法を対象としている。
【００２０】
そして、各パケットを１つまたはその整数倍の数のフレームで完結されるように設定する第１の工程と、この第１の工程で生成された各パケットを記録する第２の工程とを備えて、パケットが固定長でない場合には、パケットに付加データを付ける工程を有するようにしたものである。
【００２１】
上記のような方法によれば、各パケットを１つまたはその整数倍の数のフレームで完結されるように設定して記録する際に、パケットが固定長でない場合には、パケットに付加データを付けるようにしている。
【００２２】
このため、従来のように、１つのフレームが２つの音声パケットに分割して記録されなくなるので、同期信号の検出に時間がかからなくなり、通常の再生時や音声ストリームの切り替え時及び特殊再生時等に、迅速に音声を再生することができるようになり、音切れが生じることを防止することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。すなわち、図１は、音声パケットＡＰ１１の構造を示している。この音声パケットＡＰ１１は、パケットヘッダ領域ＰＨＡと音声データ領域ＡＤＡとから構成されている。このうち、パケットヘッダ領域ＰＨＡには、音声データ領域ＡＤＡに記録されたデータの種別等を示すための各種の管理情報が記録されている。
【００２４】
また、上記音声データ領域ＡＤＡには、圧縮符号化された音声データが、フレームと称される単位で区切られて記録されている。この場合、１つの音声データ領域ＡＤＡは、１つまたはその整数倍の数のフレームが、丁度ぴったりと無駄なく記録されるように設定されている。つまり、１つの音声データ領域ＡＤＡは、１つまたはその整数倍の数のフレームで完結されるように設定されている。
【００２５】
このように、音声パケットＡＰ１１の音声データ領域ＡＤＡを設定することにより、従来のように、１つのフレームが２つの音声パケットに分割して記録されなくなるので、同期信号の検出に時間がかからなくなり、通常の再生時や音声ストリームの切り替え時及び特殊再生時等に、迅速に音声を再生することができるようになり、音切れが生じることを防止することができる。
【００２６】
また、音声パケットＡＰ１１のパケット長を固定長にする場合には、音声パケットＡＰ１１に付加データを付ける。図２は、付加データとしてパディングパケットＰＰを設けた例を示している。また、図３は、付加データとしてスタッフィングＳＴを設けた例を示している。
【００２７】
すなわち、図２において、音声パケットＡＰ１１は、パケットヘッダ領域ＰＨＡと、１つまたはその整数倍の数のフレームで完結された音声データ領域ＡＤＡとからなり、音声パケットＡＰ１１とパディングパケットＰＰとを加えたデータ量が固定になるように、パディングパケットＰＰで調整するようにしている。
【００２８】
また、図３において、音声パケットＡＰ１１は、１つまたはその整数倍の数のフレームで完結された音声データ領域ＡＤＡと、スタッフィングＳＴが付加されたパケットヘッダ領域ＰＨＡとからなり、音声パケットＡＰ１１が固定長となるように、スタッフィングＳＴで調整するようにしている。
【００２９】
なお、前述したＭＰＥＧの規格では、音声パケットは８バイト以上必要であるため、付加データが８バイト以上になる場合にはパディングパケットＰＰを使用し、付加データが７バイト以下の場合はスタッフィングＳＴを用いるようにすれば良いことになる。
【００３０】
次に、図４は、フレーム単位の圧縮符号化音声データを、以上に説明したようにパケット化し、光ディスク等の記録媒体に記録する記録手段を示している。すなわち、入力端子１１に供給されたアナログ音声信号は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換回路１２に供給されてデジタル音声データに変換された後、圧縮回路１３に出力される。
【００３１】
この圧縮回路１３は、入力されたデジタル音声データに、ＡＣ−３等の規定に準拠した高能率圧縮符号化処理を施し、得られた圧縮符号化音声データをフレーム単位でパッキング回路１４に出力している。このパッキング回路１４は、フレーム単位で入力される圧縮符号化音声データを、ヘッダ付加回路１５から出力されるヘッダデータとともにパケット化し、図１に示したような音声パケットＡＰ１１を生成している。
【００３２】
なお、固定長のパケット化を行なう場合には、パッキング回路１４は、パディングパケットＰＰやスタッフィングＳＴ等の付加データを付けることで、図２や図３に示した音声パケットＡＰ１１を生成している。
【００３３】
そして、このパッキング回路１４で生成された音声パケットＡＰ１１は、信号処理回路１６に供給されてエラー訂正用のパリティ付加処理が施された後、変調回路１７に出力される。この変調回路１７は、入力されたデータに対して記録媒体１８への記録に適した変調処理を施し、記録媒体１８への記録に供させる。なお、この記録媒体１８としては、例えば光ディスク、磁気ディスク、磁気テープ及び半導体メモリ等、種々のものが使用可能である。
【００３４】
次に、図５は、上記のようにパケット化されて記録媒体１８に記録された圧縮符号化音声データを、記録媒体１８から読み出して再生する再生手段を示している。すなわち、記録媒体１８から読み取ったデータは、復調回路１９で復調処理が施され、信号処理回路２０に供給されてエラー訂正処理が施された後、分離回路２１に出力される。
【００３５】
この分離回路２１は、パケット化されたデータからヘッダデータと圧縮符号化音声データとを分離している。なお、パケット化されたデータにパディングパケットＰＰやスタッフィングＳＴ等の付加データが付けられている場合には、分離回路２１は、その付加データを取り除く動作も行なっている。この分離回路２１で分離された圧縮符号化音声データは、フレーム単位で復号化回路２２に供給される。
【００３６】
この復号化回路２２には、特殊再生時も含めてどのようなときでもフレーム単位で圧縮符号化音声データが供給されるので、フレーム同期取り込み処理を行なう必要がなく、そのまま入力された圧縮符号化音声データに伸張処理を施している。そして、この復号化回路２２で復号化されたデジタル音声データは、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換回路２３で元のアナログ音声信号に変換された後、増幅回路２４で増幅されて、出力端子２５から取り出される。
【００３７】
なお、この発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、通常の再生時、音声ストリームの切り替え時及び特殊再生時等に、迅速に音声を再生し音切れをなくすことができるように、フレーム単位に区切られた圧縮符号化音声データをパケット化して記録することができる極めて良好な圧縮符号化音声データの記録方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す図。
【図２】同実施の形態の変形例を示す図。
【図３】同実施の形態の他の変形例を示す図。
【図４】同実施の形態における圧縮符号化された音声データの記録手段を示すブロック構成図。
【図５】同実施の形態における圧縮符号化された音声データの再生手段を示すブロック構成図。
【図６】光ディスク上における圧縮符号化された音声データと動画像データとの物理的な記録フォーマットを示す図。
【図７】同記録フォーマットにおける音声パケットとフレームとの関係を示す図。
【図８】同フレームから同期信号を検出する手段を示すブロック構成図。
【図９】同同期検出手段の動作を説明するために示すタイミング図。
【符号の説明】
１１…入力端子、
１２…Ａ／Ｄ変換回路、
１３…圧縮回路、
１４…パッキング回路、
１５…ヘッダ付加回路、
１６…信号処理回路、
１７…変調回路、
１８…記録媒体、
１９…復調回路、
２０…信号処理回路、
２１…分離回路、
２２…復号化回路、
２３…Ｄ／Ａ変換回路、
２４…増幅回路、
２５…出力端子。

Claims (2)

1. 物理的な基準データ量である固定長の１セクタを１パケットとし、フレーム単位で復号可能に圧縮された圧縮符号化音声データをパケット化して記録する圧縮符号化音声データの記録方法において、
   各パケットを１つまたはその整数倍の数のフレームで完結されるように設定する第１の工程と、この第１の工程で生成された各パケットを記録する第２の工程とを備えて、
   前記パケットが固定長でない場合には、前記パケットに付加データを付ける工程を有することを特徴とする圧縮符号化音声データの記録方法。
2. 前記付加データが８バイト以上になる場合には、前記パケットに前記付加データを付け、前記付加データが７バイト以下の場合には、前記パケット内に前記付加データを付けることを特徴とする請求項１記載の圧縮符号化音声データの記録方法。

Images