JP3939136B2 - 音声再生回路、デコード回路、音声再生装置及び音声再生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、符号化された音声データを再生する音声再生回路、デコード回路、音声再生装置及び音声再生方法に関し、特に、光ディスクまたは光磁気ディスクに格納された音声データを再生する音声再生回路、デコード回路、音声再生装置及び音声再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＤ（Compact Disk）などの光ディスクや、ＭＤ（Mini Disk）などの光磁気ディスクなどの記憶媒体に格納された、デジタル化した音声データを再生する、コンパクトサイズの音声再生装置が普及している。
【０００３】
また、一方で音声圧縮技術が進み、中でもＭＰ３（MPEG Audio Layer III）という音声圧縮方式が圧縮効率の良さから近年普及しつつある。
【０００４】
ＭＰ３は４４１００Ｈｚ（１６ビットステレオ）でサンプリングされたデータに対応していて、音楽ＣＤと同等の音質に対応している。また、音楽ＣＤと同品質のデータを、品質をほとんど損なわずに、約１０分の１以下のサイズまで圧縮することが可能である。
【０００５】
ＭＰ３のように圧縮され符号化された音声データにおいて、早送り、巻き戻し再生のような特殊再生を行う場合、音声データを飛び飛びにデコードしながら間引き再生を行うことで実現することができる。一般には早送り、巻き戻し速度に比例したある一定間隔でデータを間引きながら、デコーダへのデータ投入を行うことが多い。巻き戻しの際は、投入データを本来とは逆順に送り込むことで巻き戻しを実現できる。
【０００６】
また、一定のデータ転送レートでエンコードされたデータの場合には、入力データサイズがそのまま出力時の再生時間に比例するため、データ投入量だけを制御することで任意速度での早送り、巻き戻しが実現できる
従来、一定転送レートでの運用を予想して予め、データの転送レート、送り速度、デコードオフフレーム数とからなるテーブルを用意し、次のデコードオンとすべきフレーム先頭のアドレスを算出し読み出すという方式があった（特開平７−３０７６７４号）。
【０００７】
一方、エンコードの際、一定転送レートでエンコードするよりも可変転送レートでエンコードしたほうが、一般的に圧縮効率が上がる。しかし、このようなデータにおいて一定間隔でデータ転送を行い早送り、巻き戻しを実装すると転送レートの変動とともに、転送単位内のデータ量が変動するため一定速度での早送りが不可能となる。このため、データ位置と再生時の時間を示す時間情報テーブルが別途必要となり、これをデータ自体に包含するような規格で規定されたデータ書式も存在する。
【０００８】
音声ストリームの場合、規格上ＥＳ（Elementary Stream）の書式しか規定されていないものも存在する。このため、現在のところ、エンコーダソフトウェアのメーカ各社が様々な独自仕様の時間情報テーブルを作り、これらに適合した制御を行う場合に限り、所望の速度での早送り、巻き戻しが可能であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような状況下では、どの仕様の時間情報を保持しているか想定してデコードシステムを実装せざるを得ず、結果としてエンコードソフトウェアに拘束されることとなっていた。
【００１０】
また、前述の特開平７−３０７６７４号の方式を可変転送レートのデータに適用した場合には、予め予測した固定の転送レートを元に次のデコードオフすべきフレームの先頭アドレスを算出するため、転送レートがフレーム単位で変動すると生成したアドレスが変動してしまい、データの読み出しに失敗する可能性があった。しかも誤差が動的に変動するため算出アドレスの誤差を予測するということも不可能であった。
【００１１】
また、巻き戻しの際、デコーダへのデータの投入を厳密にはＥＳ形式のフレーム（以下ＥＳフレーム）単位で逆順に入れる必要があるが、その場合、ＭＰ３など、ＥＳフレームが前後関係を持つ方式で圧縮されたデータの場合、データ構造が破壊されてしまいデコードすることが不可能となってしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、容易な制御で精度のよい、早送り／巻き戻し再生が実現可能な音声再生装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、容易な制御で精度のよい、早送り／巻き戻し再生が実現可能な音声再生回路を提供することである。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、容易な制御で精度のよい、早送り／巻き戻し再生が実現可能なデコード回路を提供することである。
また、本発明の他の目的は、容易な制御で精度のよい、早送り／巻き戻し再生が実現可能な音声再生方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するために、図１に示すような音声再生装置が提供される。
【００１５】
本発明の音声再生装置１０は、データソースから音声データをデコードするデコード部３に、複数のフレームを含む一定のデータサイズの転送ごとに投入される符号化された音声データのフレームのヘッダを検出し、フレームを確定するフレーム確定部１と、確定したフレーム数をカウントするフレームカウント部２と、デコードのオンオフを制御するデコードオンオフ部４と、フレームカウント部２でカウントされたフレーム数を入力し、デコードオンオフ部４を制御し、再生速度を決定する再生速度決定部５とから構成される。符号化された音声データは、フレーム確定部１に投入され、フレームが確定されるごとに、フレームカウント部２によりカウントアップされる。その後、音声データは、デコード部３に投入されデコードされるが、このとき、再生速度決定部５により制御されるデコードオンオフ部４により、デコードがオンオフされ、音声データが所望の早さの音声として再生される。また、再生速度決定部５は、巻き戻し再生の際、分断されるフレームを含む一定のデータサイズの転送単位ごとに、フレームカウント部２から入力される転送単位のフレーム数に１を加えることでフレームの転送単位間での破損分を補正する。
【００１６】
本発明の音声再生装置１０によれば、フレームをフレーム確定部１で確定し、フレームカウント部２で計数し、再生速度決定部５の制御のもと、デコードオンオフ部４でデコード部３をオンオフさせたときの、デコードオン時のフレーム数と、デコードオフ時のフレーム数の比で再生速度を決定する。また、再生速度決定部５によって、巻き戻し再生の際、分断されるフレームを含む一定のデータサイズの転送単位ごとに、フレームカウント部２から入力される転送単位のフレーム数に１が加えられ、フレームの転送単位間での破損分が補正される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の音声再生装置の原理構成図である。
【００１８】
音声再生装置１０は、光ディスクや光磁気ディスクなどから投入される符号化された音声データのフレームのヘッダを検証し、フレームを確定するフレーム確定部１、確定したフレームをカウントするフレームカウント部２、符号化された音声データをデコードするデコード部３、デコードのオンオフを制御するデコードオンオフ部４、デコードオンオフ部４を制御し、再生速度を決定する再生速度決定部５とから構成される。
【００１９】
フレーム確定部１は、符号化された音声データのフレームを確定する機能を持つ。ここでは、フレームヘッダの同期語を検出し、さらに、次のフレームヘッダの同期語の位置を算出する。この際、算出した同期語の位置と、検出された次の同期語の位置とが一致した場合にフレームが確定される。
【００２０】
フレームカウント部２は、フレーム確定部１でフレームが確定された場合、フレーム数を１プラスする。
デコード部３は、フレーム確定部１を通して投入される符号化された音声データをデコードする機能を持つ。
【００２１】
デコードオンオフ部４は、デコード部３において行われるデコード作業を実行、中止させるスイッチの機能を持つ。ここで、オンにすると通常再生になり、オフにするとデコード部３に投入される入力データである音声データが破棄され、デコード処理が発生しないことから入力データを高速に消費する「空送り状態」となる。この場合、無音状態の「早送り」が可能になる。また、微小時間だけオンとした後ある一定間隔オフとし空送りすることを繰り返すと音声付の「早送り」が可能となる。デコード部３に、入力データを逆順に投入し、上記の方法を適用すると、「巻き戻し」が可能となる。
【００２２】
再生速度決定部５は、フレームカウント部２でカウントされたフレーム数を参照して、デコードオンオフ部４を制御しデコードするフレーム数を調整する機能を持つ。ここで、所望の再生速度に応じて、オン状態でデコード部３に投入されるフレーム数と、オフ状態でデコード部３に投入されるフレーム数の比を算出し、それに従ってデコードオンオフ部４を制御する。
【００２３】
符号化された音声データは、フレーム確定部１に投入され、フレームが確定されるごとに、フレームカウント部２によりカウントアップされる。その後、音声データは、デコード部３に投入されデコードされるが、このとき、再生速度決定部５により制御されるデコードオンオフ部４により、デコードがオンオフされ、音声データが所望の早さの音声として再生される。
【００２４】
このように、本発明では、フレーム確定部１で確定しフレームカウント部２で計数したフレーム数を用い、再生速度決定部５の制御のもと、デコードオンオフ部４でデコード部３をオンオフさせたときの、デコードオン時のフレーム数と、デコードオフ時のフレーム数の比で再生速度を決定できるため、固定ビットレートと可変ビットレートは区別なく正確な制御が可能である。また、フレームカウント部２により、計数したフレーム数を用いることにより、所定の精度を維持して、再生時間を提示することが可能となる。
【００２５】
以下、実施の形態について詳細に説明する。
なお以下では、符号化された音声データをＥＳデータ、特にＭＰ３を想定して説明を行なう。
【００２６】
図２は、ＥＳデータのフレーム構造を示す図であり、特にＭＰ３のフレームの例である。図２（ａ）がＥＳフレームの構造図であり、図２（ｂ）がＥＳフレームヘッダの構造である。
【００２７】
図２（ａ）のように、フレーム構造は、フレームヘッダ、サイド情報、メインデータから構成される。サイド情報には、そのフレームの持つメインデータの開始位置や、フレームのデコード方法などが含まれる。
【００２８】
図２（ｂ）のように、フレームヘッダは、１２ビットの同期語“１１１１１１１１１１１１”とＩＤ、レイヤ、エラー保護ビット、ビットレート、サンプリング周波数、パディングビット有無、エクステンション・ビット、チャネルモード、モード・エクステンション、著作権、オリジナル、エンファンスとからなる。
【００２９】
図３は、音声再生装置の構成例である。
音声再生装置１００は、ＥＳデータが格納されているデータソース１１０、入力データの揺らぎを吸収する入力バッファ１２０、デコード処理を行なうデコーダ１３０、デジタルからアナログへの変換を行うＤＡコンバータ１４０、音声を再生するスピーカ１５０と、上記のデータソース１１０、入力バッファ１２０、デコーダ１３０、ＤＡコンバータ１４０をバス１６０を介して制御する制御部１７０から構成される。
【００３０】
データソース１１０は、光ディスク、光磁気ディスクなどである。
入力バッファ１２０は、光ディスクなどの読み取り装置がデータを読み取る際の、回転数や、ヘッドの位置などにより発生するデータの出力レートの揺らぎを吸収する機能を持つ。
【００３１】
デコーダ１３０は、ＥＳデータをＰＣＭ（Pulse Code Modulation）データにデコードする機能を持つ。
ＤＡコンバータ１４０は、デコードされたＰＣＭデータをアナログデータに変換する機能を持つ。
【００３２】
スピーカ１５０はアナログデータに変換されたデータを再生する。
制御部１７０は、各機能ブロックを制御する機能を持つ。なお、制御部１７０は各機能ブロックに設置されていてもよい。
【００３３】
データソース１１０から入力されるＥＳデータは、入力バッファ１２０により入力の揺らぎを吸収され、デコーダ１３０に投入される。ＥＳデータは、デコーダ１３０でＰＣＭデータに変換され、ＰＣＭデータはＤＡコンバータ１４０によりアナログ信号に変換されスピーカ１５０で出力される。
【００３４】
図４は、デコーダ１３０の詳細な構成図である。
デコーダ１３０は、同期語検出部１３１と、デコード処理部１３２を有する。さらに同期語検出部１３１は、フレームロック部１３１ａと、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂとを有する。
【００３５】
また、デコード処理部１３２は、デコード部１３２ａ、デコードオンオフスイッチ１３２ｂ及びＰＣＭフレームカウンタ１３２ｃを有する。
フレームロック部１３１ａは、デコーダ１３０に投入されるＥＳデータのフレームを確定する機能を持つ。この際、ＥＳフレームのヘッダの同期語を検出してフレームの先頭を検出する。さらに、図２（ｂ）で示したようなヘッダに含まれているビットレート、サンプリング周波数及びパディングビットの有無を参照して、フレームのサイズを算出し、次のフレームの同期語の位置を推測する。ここで、次に検出された同期語の位置が、推測した同期語の位置と一致した場合にフレームが確定される。推測した位置とずれた場合はデータを破棄する。
【００３６】
ＥＳフレームカウンタ１３１ｂは、フレームロック部１３１ａで、１フレームが確定すると、カウンタを１だけカウントアップする。ＥＳフレームカウンタ１３１ｂでカウントされたフレーム数は、制御部１７０に転送され、再生速度算出及び再生時間算出のために用いられる。
【００３７】
デコード部１３２ａは、同期語検出部１３１を介して投入されたＥＳデータをデコードし、ＰＣＭデータに変換する機能を持つ。
デコードオンオフスイッチ１３２ｂは、デコード処理をオンオフする機能を持つ。
【００３８】
また、ＰＣＭフレームカウンタ１３２ｃは、デコード処理により得られたＰＣＭデータのフレームをカウントする機能を持つ。これにより、音声出力時だけの経過フレーム数をカウントする。
【００３９】
以下、上記の図３及び図４を参照して、３倍速で再生する場合を例にとって、本発明の音声再生装置の機能を説明する。
図５は、３倍速再生の処理を示す図であり、図５（ａ）は通常再生時、図（ｂ）は処理中、図５（ｃ）は３倍速再生時を示す図である。
【００４０】
ここで、＃はフレーム番号を示す。
また、ここでは３倍速を、本来１秒進むところを３秒進むことと定義する。また、１秒進むのに５フレーム必要と仮定する。
【００４１】
図５（ａ）のように通常再生時は、フレームロック部１３１ａによって確定されたフレーム＃１からフレーム＃２０までが、順にデコード部１３２ａに投入されデコードされる。
【００４２】
ここで、３倍速にしたい場合、図５（ｂ）のように、１秒分の再生を行う間に本来の消費フレームが５フレームのところを、３秒分の１５フレーム消費すればよい。この処理を行なうため、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂによりフレーム＃５までのフレームが投入されると、制御部１７０により、デコード部１３２ａをオフする旨の信号をデコードオンオフスイッチ１３２ｂに送信する。これを受けて、デコードオンオフスイッチ１３２ｂはオフ状態になりデコードを停止させる。フレーム＃６から後のフレームは、フレームロック部１３１ａには投入されるが、デコードされず破棄される。ここで、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂにより、フレーム＃１５までカウントされると、制御部１７０により、デコードをオンする旨の信号がデコードオンオフスイッチ１３２ｂに送信される。信号を受信すると、デコードオンオフスイッチ１３２ｂは、オン状態になり、デコードを再開する。デコードオフ状態のときは、データが高速に処理され、十分短時間で終了するため、破棄に要する時間を無視すると、図５（ｃ）のようになり、１秒で３秒分の１５フレームが消費されることとなり、３倍速再生が実現される。
【００４３】
ただし、ＭＰ３の場合、メインデータは最大ＥＳフレーム２つ分まで遡って格納されているということがありえる。この場合、デコードオフからオン時の先頭のフレームは、参照関係が確定されない可能性がある。以下にその場合の対処方法について説明する。
【００４４】
図６は、メインデータと対応付けた３倍速再生の処理を示す図であり、図６（ａ）はメインデータの参照関係を加味した１秒分５フレームの図、図６（ｂ）は３倍速再生処理後を示す図である。
【００４５】
ＥＳフレームは、図２で示したように、メインデータの開始位置を示すサイド情報が含まれている。ここで図６（ａ）のように、フレーム＃１とフレーム＃２のように参照関係が確定しない場合、この二つのフレームのデコード部１３２ａへの投入時、デコードはされないが、図６（ｂ）のようにデコード部１３２ａではＮＵＬＬデータ（無音）を出力する。このことによって、再生経過時間を維持できる。
【００４６】
以下、巻き戻し再生と、早送り再生との処理の相違について説明する。
図７は、ＥＳデータのデコーダ１３０への投入状況を示す図であり、図７（ａ）が順方向に投入した図であり、図７（ｂ）が逆方向に投入した図である。
【００４７】
ＥＳデータは光ディスクなどのデータソース１１０から、少なくとも数ＥＳフレームを含むだけの一定サイズの転送単位（セクタ）で転送される。一般に、データ転送系の制約により決定されることが多い転送単位サイズと、データの作り方に依存するＥＳフレームのサイズは食い違っており、整数個のＥＳフレームで１つの転送単位を構成できる可能性は低い。このため、図７（ａ）のように、転送単位同士の境界位置には隣の転送単位との間で分断されるＥＳフレームが存在する。しかし、通常再生や早送り時のように順方向にデータ投入を行う場合には、転送単位同士の前後関係は変わらないため、デコーダ１３０に到達する時点では分断フレーム同士が元通りに繋がり、境界に位置するＥＳフレームは影響を受けない。
【００４８】
一方、図７（ｂ）のように巻き戻し再生を実現するためには、デコーダ１３０に転送単位を逆順に投入する必要がある。この場合、転送単位内でのＥＳフレームは順方向である必要があるので、光ディスクなどのデータソース１１０から逆順に投入されたＥＳデータにおいては、デコーダ１３０に到達する時点で転送単位の境界に位置するＥＳフレームが、図７（ａ）と異なり分断されたままとなってしまう。この結果フレームロック部１３１ａでは、分断されたフレームを破損フレームとし、フレームの確定を行わない。
【００４９】
しかし、転送単位１つ当たりの破損フレームは最大でも前後端の２つだけで、さらに破損したフレームの相手方部分は必ず他の転送単位に包含される。このことから、転送単位１つあたりの破損フレーム数は１つだけとみなすことができるので、制御部１７０では、転送単位ごとのフレーム数に１プラスするような補正を行う。結果、転送単位数がわかれば、破損フレーム数＝転送単位数×１、で補正するとほぼ期待通りのフレーム数が取得できる。
【００５０】
なお、上記の方式では、転送単位内にＥＳフレームが整数個収まり破損フレームがまったく発生しない場合と、ある転送単位の末尾とその次の転送単位の先頭の破損フレーム同士を合わせた長さが本来あるべきサイズとなる場合に誤差が発生するが、一般に再生時間として使用される秒単位では問題ない。
【００５１】
例えば、入力ＥＳフレーム数と出力ＰＣＭフレーム数が等しいと仮定すると、量子化ビット＝１６ビット、サンプリング周波数＝４８ＫＨｚ、チャンネル数＝２ｃｈのＭＰＥＧ１Ｌａｙｅｒ３データにおいて、出力ＰＣＭデータの１フレーム分の再生時間は約２４ｍｓｅｃ（０．０２４ｓｅｃ）となる。最終製品において秒単位の再生時間表示を行う場合、本来の再生時間との誤差は１秒以内ならば許容されることが多い。このため誤差の上限を１秒とすると約４０フレーム分のずれまで許容できることとなる。これは１曲の再生中の転送で上記の補正失敗が４０回発生したことに相当するが、一回の転送単位のサイズを調整することで発生頻度を上限以内に抑えることが可能となる。このようにすることで、一般に再生時間として使用される秒単位では問題ない範囲の誤差に収めることが可能である。
【００５２】
以下、本発明の音声再生装置における音声再生処理手順についてフローチャートで説明する。
図８は、早送り時の音声再生処理を示すフローチャートである。
【００５３】
Ｓ１：再生速度から無音空送り時のフレーム数を算出する。
ここでは、制御部１７０は、ユーザが指定した再生速度から無音空送り時のフレーム数を算出する。
【００５４】
例えば、３倍速再生を行なう場合を説明する。まず、３倍速を本来１秒進むところを３秒進むことと定義し、１秒進むのに５フレーム必要と仮定する。３秒分の１５フレームを１秒で消費するためには、１０フレームを破棄する必要があるので、１０フレームを無音空送りフレームとして算出する。
【００５５】
Ｓ２：デコードをオンする。
ここでは、制御部１７０による制御のもと、デコードオンオフスイッチ１３２ｂをオンにし、デコード部１３２ａでのデコードを開始する。
【００５６】
Ｓ３：ＥＳフレームカウンタを読み出す。
制御部１７０では、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂより、フレームロック部１３１ａより確定されたフレーム数を読み出す。
【００５７】
Ｓ４：一定フレーム数だけ進んだか否かの判定を行う。
制御部１７０は、ステップＳ３でＥＳフレームカウンタ１３１ｂから読み出したフレーム数が一定の値に達したか否かを判定し、一定のフレーム数に達した場合はステップＳ５に進み、一定のフレーム数に満たない場合は、ステップＳ３に戻る。
【００５８】
なお、一定の値とは、例えばＭＰ３の場合、３フレーム以上の値であり、予め決められており、ユーザが可変できないようにすることが望ましい。
例えば、ステップＳ１で仮定した定義によると、５フレームが上記の一定フレーム数となる。
【００５９】
Ｓ５：デコードをオフにする。
ステップＳ４で、デコードオン時のフレーム数が一定の数に達したので、制御部１７０による制御のもと、デコードオンオフスイッチ１３２ｂをオフにし、デコード部１３２ａでのデコードをオフにする。
【００６０】
Ｓ６：ＥＳフレームカウンタを読み出す。
制御部１７０では、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂより、フレーム数を読み出す。
【００６１】
Ｓ７：算出したフレーム数だけ進んだか否かの判定を行う。
ステップＳ６で読み出したＥＳフレームカウンタ１３１ｂより、デコードオフ時の破棄されるフレーム数を読み出し、ステップＳ１で算出した無音空送り時のフレーム数に達したか否かを判定する。算出したフレーム数に達した場合はステップＳ８に進み、達しない場合はステップＳ６に戻る。
【００６２】
Ｓ８：処理を終了するか否かを判定する。
ここでは、早送り再生を終了するか否かを判定し、終了する場合は処理を終了し、早送り再生を継続する場合は、ステップＳ２に戻る。
【００６３】
図９は、巻き戻し時の音声再生処理を示すフローチャートである。
Ｓ１１：速度から無音空送り時のフレーム数を算出する。
ここでは、制御部１７０は、ユーザが指定した巻き戻し速度から無音空送り時のフレーム数を算出する。
【００６４】
Ｓ１２：データソースから一定サイズのデータを逆順に投入する。
ここでは、図７（ｂ）で示したように、データソース１１０から転送単位を逆順にデコーダ１３０に投入する。
【００６５】
Ｓ１３：デコードをオンする。
ここでは、制御部１７０による制御のもと、デコードオンオフスイッチ１３２ｂをオンにし、デコード部１３２ａでのデコードを開始する。
【００６６】
Ｓ１４：ＥＳフレームカウンタを読み出す。
制御部１７０では、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂより、フレームロック部１３１ａより確定されたフレーム数を読み出す。
【００６７】
Ｓ１５：破損フレーム分補正する。
図７（ｂ）で示したように、転送単位１つあたりの破損フレーム数は１つだけとみなすことができるので、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂでは、転送単位ごとのフレーム数に１プラスするような補正を行う。
【００６８】
Ｓ１６：一定フレーム数だけ進んだか否かの判断を行う。
制御部１７０は、ステップＳ１５で行なった補正後のフレーム数が一定の値に達したか否かを判定し、一定のフレーム数に達した場合はステップＳ１７に進み、一定のフレーム数に満たない場合は、ステップＳ１４に戻る。
【００６９】
Ｓ１７：デコードをオフする。
ステップＳ１６で、デコードオン時のフレーム数が一定の数に達したので、制御部１７０による制御のもと、デコードオンオフスイッチ１３２ｂをオフにし、デコード部１３２ａでのデコードをオフにする。
【００７０】
Ｓ１８：ＥＳフレームカウンタを読み出す。
制御部１７０では、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂより、フレームロック部１３１ａより確定されたフレーム数を読み出す。
【００７１】
Ｓ１９：破損フレーム分補正する。
図７（ｂ）で示したように、転送単位１つあたりの破損フレーム数は１つだけとみなすことができるので、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂでは、転送単位ごとのフレーム数に１プラスするような補正を行う。
【００７２】
Ｓ２０：算出したフレーム数だけ進んだか否かの判断を行う。
ステップＳ１８で読み出したＥＳフレームカウンタ１３１ｂより、デコードオフ時の破棄されるフレーム数を読み出し、ステップＳ１１で算出した無音空送り時のフレーム数に達したか否かを判定する。算出したフレーム数に達した場合はステップＳ２１に進み、達しない場合はステップＳ１８に戻る。
【００７３】
Ｓ２１：処理を終了するか否かを判断する。
ここでは、巻き戻し再生を終了するか否かを判定し、終了する場合は処理を終了し、巻き戻し再生を継続する場合は、ステップＳ１３に戻る。
【００７４】
上記のように、ＥＳフレームを直接カウントして、デコードをオンオフするため、可変転送レートにおいても時間情報テーブルが不要になり、エンコードソフトに束縛されず、固定転送レートと可変転送レートは区別なく、容易で正確な制御が可能となる。
【００７５】
また、ＭＰ３形式のフレームにおいて、メインデータの参照関係が確定しないフレームをデコードする際、デコード結果としてＮＵＬＬデータ（無音）を出力するため、再生経過時間を維持することできる。
【００７６】
また、巻き戻し再生の際、破損されるフレーム数を補正することによって、実用域の精度を保ったまま、処理フレーム数の計数と再生時間の算出を行うことができる。
【００７７】
（付記１） フレーム単位に区分され、符号化された音声データを再生する音声再生回路において、
前記フレームを検出し確定するフレーム確定部と、
確定したフレーム数をカウントするフレームカウント部と、
前記音声データをデコードするデコード部と、
前記デコード部をオンオフするデコードオンオフ部と、
前記デコードオンオフ部を制御し、オン時の前記フレーム数とオフ時の前記フレーム数の比を調整し、所望の再生及び巻き戻し再生速度を決定する再生速度決定部と、
を有することを特徴とする音声再生回路。
【００７８】
（付記２） 前記デコード部は、メインデータの参照関係が確定されず、デコード不可能な前記フレームをＮＵＬＬデータとして出力することを特徴とする付記１記載の音声再生回路。
【００７９】
（付記３） 前記デコード部はＰＣＭデータを出力することを特徴とする付記１記載の音声再生回路。
（付記４） 前記再生速度決定部は、巻き戻し再生の際、転送単位間でのフレームの破損分を補正することを特徴とする付記１記載の音声再生回路。
【００８０】
（付記５） 前記フレームは、エレメンタリーストリーム形式のフレームであることを特徴とする付記１記載の音声再生回路。
（付記６） フレーム単位に区分され、符号化された音声データをデコードするデコード回路において、
前記フレームを検出し確定するフレーム確定部と、
確定したフレーム数をカウントするフレームカウント部と、
前記音声データをデコードするデコード部と、
外部からの制御信号の制御のもと、前記デコード部をオンオフするデコードオンオフ部と、
を有することを特徴とするデコード回路。
【００８１】
（付記７） 前記デコード部は、メインデータの参照関係が確定されず、デコード不可能な前記フレームをＮＵＬＬデータとして出力することを特徴とする付記６記載のデコード回路。
【００８２】
（付記８） 前記デコード部はＰＣＭデータを出力することを特徴とする付記６記載のデコード回路。
（付記９） 前記フレームは、エレメンタリーストリーム形式のフレームであることを特徴とする付記６記載のデコード回路。
【００８３】
（付記１０） フレーム単位に区分され、符号化された音声データを再生する音声再生装置において、
前記フレームを検出し確定するフレーム確定部と、
確定したフレーム数をカウントするフレームカウント部と、
前記音声データをデコードするデコード部と、
前記デコード部をオンオフするデコードオンオフ部と、
前記デコードオンオフ部を制御し、オン時の前記フレーム数とオフ時の前記フレーム数の比を調整し、所望の再生及び巻き戻し再生速度を決定する再生速度決定部と、
を有することを特徴とする音声再生装置。
【００８４】
（付記１１） 前記デコード部は、メインデータの参照関係が確定されず、デコード不可能な前記フレームをＮＵＬＬデータとして出力することを特徴とする付記１０記載の音声再生装置。
【００８５】
（付記１２） 前記デコード部はＰＣＭデータを出力することを特徴とする付記１０記載の音声再生装置。
（付記１３） 前記再生速度決定部は、巻き戻し再生の際、転送単位間でのフレームの破損分を補正することを特徴とする付記１０記載の音声再生装置。
【００８６】
（付記１４） 前記フレームは、エレメンタリーストリーム形式のフレームであることを特徴とする付記１０記載の音声再生装置。
（付記１５） フレーム単位に区分され、符号化された音声データを再生する音声再生方法において、
デコーダに投入される前記音声データのフレーム数を計数し、
前記音声データのデコードの際、前記デコーダのオンオフを制御し、
所望の再生及び巻き戻し再生速度に応じて、デコードオン時のフレーム数と、デコードオフ時のフレーム数の比を調節する、
処理を含むことを特徴とする音声再生方法。
【００８７】
（付記１６） 巻き戻し再生の際、転送単位間でのフレームの破損分を補正する処理を含むことを特徴とする付記１５記載の音声再生方法。
（付記１７） メインデータの参照関係が確定されず、デコード不可能な前記フレームをＮＵＬＬデータとして出力する処理を含むことを特徴とする付記１５記載の音声再生方法。
【００８８】
（付記１８） フレーム単位に区分され、符号化された音声データを再生する音声再生プログラムにおいて、
コンピュータに、
デコーダに投入される前記音声データのフレーム数を計数し、
前記音声データのデコードの際、前記デコーダのオンオフを制御し、
所望の再生及び巻き戻し再生速度に応じて、デコードオン時のフレーム数と、デコードオフ時のフレーム数の比を調節する、
処理を実行させることを特徴とする音声再生プログラム。
【００８９】
（付記１９） コンピュータに、巻き戻し再生の際、転送単位間でのフレームの破損分を補正する処理を実行させることを特徴とする付記１８記載の音声再生プログラム。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、フレームを直接カウントして、デコードをオンオフするため、可変転送レートにおいても時間情報テーブルが不要になり、エンコードソフトに束縛されず、固定転送レートと可変転送レートの区別なく、容易で正確な早送り／巻き戻し再生が可能となる。
また、巻き戻し再生の際、分断されるフレームを含む一定のデータサイズの転送単位ごとに、転送単位のフレーム数に１を加えることで、フレームの転送単位間での破損分を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の音声再生装置の原理構成図である。
【図２】ＥＳデータのフレーム構造を示す図であり、特にＭＰ３のフレームの例である。図２（ａ）がＥＳフレームの構造図であり、図２（ｂ）がＥＳフレームヘッダの構造である。
【図３】音声再生装置の構成例である。
【図４】デコーダの詳細な構成図である。
【図５】３倍速再生の処理を示す図であり、図５（ａ）は通常再生時、図（ｂ）は処理中、図５（ｃ）は３倍速再生時を示す図である。
【図６】メインデータと対応付けた３倍速再生の処理を示す図であり、図６（ａ）はメインデータの参照関係を加味した１秒分５フレームの図、図６（ｂ）は３倍速再生処理後を示す図である。
【図７】ＥＳデータのデコーダへの投入状況を示す図であり、図７（ａ）が順方向に投入した図であり、図７（ｂ）が逆方向に投入した図である。
【図８】早送り時の音声再生処理を示すフローチャートである。
【図９】巻き戻し時の音声再生処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ フレーム確定部
２ フレームカウント部
３ デコード部
４ デコードオンオフ部
５ 再生速度決定部
１０ 音声再生装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、符号化された音声データを再生する音声再生回路、デコード回路、音声再生装置及び音声再生方法に関し、特に、光ディスクまたは光磁気ディスクに格納された音声データを再生する音声再生回路、デコード回路、音声再生装置及び音声再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＤ（Compact Disk）などの光ディスクや、ＭＤ（Mini Disk）などの光磁気ディスクなどの記憶媒体に格納された、デジタル化した音声データを再生する、コンパクトサイズの音声再生装置が普及している。
【０００３】
また、一方で音声圧縮技術が進み、中でもＭＰ３（MPEG Audio Layer III）という音声圧縮方式が圧縮効率の良さから近年普及しつつある。
【０００４】
ＭＰ３は４４１００Ｈｚ（１６ビットステレオ）でサンプリングされたデータに対応していて、音楽ＣＤと同等の音質に対応している。また、音楽ＣＤと同品質のデータを、品質をほとんど損なわずに、約１０分の１以下のサイズまで圧縮することが可能である。
【０００５】
ＭＰ３のように圧縮され符号化された音声データにおいて、早送り、巻き戻し再生のような特殊再生を行う場合、音声データを飛び飛びにデコードしながら間引き再生を行うことで実現することができる。一般には早送り、巻き戻し速度に比例したある一定間隔でデータを間引きながら、デコーダへのデータ投入を行うことが多い。巻き戻しの際は、投入データを本来とは逆順に送り込むことで巻き戻しを実現できる。
【０００６】
また、一定のデータ転送レートでエンコードされたデータの場合には、入力データサイズがそのまま出力時の再生時間に比例するため、データ投入量だけを制御することで任意速度での早送り、巻き戻しが実現できる
従来、一定転送レートでの運用を予想して予め、データの転送レート、送り速度、デコードオフフレーム数とからなるテーブルを用意し、次のデコードオンとすべきフレーム先頭のアドレスを算出し読み出すという方式があった（特開平７−３０７６７４号）。
【０００７】
一方、エンコードの際、一定転送レートでエンコードするよりも可変転送レートでエンコードしたほうが、一般的に圧縮効率が上がる。しかし、このようなデータにおいて一定間隔でデータ転送を行い早送り、巻き戻しを実装すると転送レートの変動とともに、転送単位内のデータ量が変動するため一定速度での早送りが不可能となる。このため、データ位置と再生時の時間を示す時間情報テーブルが別途必要となり、これをデータ自体に包含するような規格で規定されたデータ書式も存在する。
【０００８】
音声ストリームの場合、規格上ＥＳ（Elementary Stream）の書式しか規定されていないものも存在する。このため、現在のところ、エンコーダソフトウェアのメーカ各社が様々な独自仕様の時間情報テーブルを作り、これらに適合した制御を行う場合に限り、所望の速度での早送り、巻き戻しが可能であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような状況下では、どの仕様の時間情報を保持しているか想定してデコードシステムを実装せざるを得ず、結果としてエンコードソフトウェアに拘束されることとなっていた。
【００１０】
また、前述の特開平７−３０７６７４号の方式を可変転送レートのデータに適用した場合には、予め予測した固定の転送レートを元に次のデコードオフすべきフレームの先頭アドレスを算出するため、転送レートがフレーム単位で変動すると生成したアドレスが変動してしまい、データの読み出しに失敗する可能性があった。しかも誤差が動的に変動するため算出アドレスの誤差を予測するということも不可能であった。
【００１１】
また、巻き戻しの際、デコーダへのデータの投入を厳密にはＥＳ形式のフレーム（以下ＥＳフレーム）単位で逆順に入れる必要があるが、その場合、ＭＰ３など、ＥＳフレームが前後関係を持つ方式で圧縮されたデータの場合、データ構造が破壊されてしまいデコードすることが不可能となってしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、容易な制御で精度のよい、早送り／巻き戻し再生が実現可能な音声再生装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、容易な制御で精度のよい、早送り／巻き戻し再生が実現可能な音声再生回路を提供することである。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、容易な制御で精度のよい、早送り／巻き戻し再生が実現可能なデコード回路を提供することである。
また、本発明の他の目的は、容易な制御で精度のよい、早送り／巻き戻し再生が実現可能な音声再生方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するために、図１に示すような音声再生装置が提供される。
【００１５】
本発明の音声再生装置１０は、データソースから音声データをデコードするデコード部３に、複数のフレームを含む一定のデータサイズの転送ごとに投入される符号化された音声データのフレームのヘッダを検出し、フレームを確定するフレーム確定部１と、確定したフレーム数をカウントするフレームカウント部２と、デコードのオンオフを制御するデコードオンオフ部４と、フレームカウント部２でカウントされたフレーム数を入力し、デコードオンオフ部４を制御し、再生速度を決定する再生速度決定部５とから構成される。符号化された音声データは、フレーム確定部１に投入され、フレームが確定されるごとに、フレームカウント部２によりカウントアップされる。その後、音声データは、デコード部３に投入されデコードされるが、このとき、再生速度決定部５により制御されるデコードオンオフ部４により、デコードがオンオフされ、音声データが所望の早さの音声として再生される。また、再生速度決定部５は、巻き戻し再生の際、分断されるフレームを含む一定のデータサイズの転送単位ごとに、フレームカウント部２から入力される転送単位のフレーム数に１を加えることでフレームの転送単位間での破損分を補正する。
【００１６】
本発明の音声再生装置１０によれば、フレームをフレーム確定部１で確定し、フレームカウント部２で計数し、再生速度決定部５の制御のもと、デコードオンオフ部４でデコード部３をオンオフさせたときの、デコードオン時のフレーム数と、デコードオフ時のフレーム数の比で再生速度を決定する。また、再生速度決定部５によって、巻き戻し再生の際、分断されるフレームを含む一定のデータサイズの転送単位ごとに、フレームカウント部２から入力される転送単位のフレーム数に１が加えられ、フレームの転送単位間での破損分が補正される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の音声再生装置の原理構成図である。
【００１８】
音声再生装置１０は、光ディスクや光磁気ディスクなどから投入される符号化された音声データのフレームのヘッダを検証し、フレームを確定するフレーム確定部１、確定したフレームをカウントするフレームカウント部２、符号化された音声データをデコードするデコード部３、デコードのオンオフを制御するデコードオンオフ部４、デコードオンオフ部４を制御し、再生速度を決定する再生速度決定部５とから構成される。
【００１９】
フレーム確定部１は、符号化された音声データのフレームを確定する機能を持つ。ここでは、フレームヘッダの同期語を検出し、さらに、次のフレームヘッダの同期語の位置を算出する。この際、算出した同期語の位置と、検出された次の同期語の位置とが一致した場合にフレームが確定される。
【００２０】
フレームカウント部２は、フレーム確定部１でフレームが確定された場合、フレーム数を１プラスする。
デコード部３は、フレーム確定部１を通して投入される符号化された音声データをデコードする機能を持つ。
【００２１】
デコードオンオフ部４は、デコード部３において行われるデコード作業を実行、中止させるスイッチの機能を持つ。ここで、オンにすると通常再生になり、オフにするとデコード部３に投入される入力データである音声データが破棄され、デコード処理が発生しないことから入力データを高速に消費する「空送り状態」となる。この場合、無音状態の「早送り」が可能になる。また、微小時間だけオンとした後ある一定間隔オフとし空送りすることを繰り返すと音声付の「早送り」が可能となる。デコード部３に、入力データを逆順に投入し、上記の方法を適用すると、「巻き戻し」が可能となる。
【００２２】
再生速度決定部５は、フレームカウント部２でカウントされたフレーム数を参照して、デコードオンオフ部４を制御しデコードするフレーム数を調整する機能を持つ。ここで、所望の再生速度に応じて、オン状態でデコード部３に投入されるフレーム数と、オフ状態でデコード部３に投入されるフレーム数の比を算出し、それに従ってデコードオンオフ部４を制御する。
【００２３】
符号化された音声データは、フレーム確定部１に投入され、フレームが確定されるごとに、フレームカウント部２によりカウントアップされる。その後、音声データは、デコード部３に投入されデコードされるが、このとき、再生速度決定部５により制御されるデコードオンオフ部４により、デコードがオンオフされ、音声データが所望の早さの音声として再生される。
【００２４】
このように、本発明では、フレーム確定部１で確定しフレームカウント部２で計数したフレーム数を用い、再生速度決定部５の制御のもと、デコードオンオフ部４でデコード部３をオンオフさせたときの、デコードオン時のフレーム数と、デコードオフ時のフレーム数の比で再生速度を決定できるため、固定ビットレートと可変ビットレートは区別なく正確な制御が可能である。また、フレームカウント部２により、計数したフレーム数を用いることにより、所定の精度を維持して、再生時間を提示することが可能となる。
【００２５】
以下、実施の形態について詳細に説明する。
なお以下では、符号化された音声データをＥＳデータ、特にＭＰ３を想定して説明を行なう。
【００２６】
図２は、ＥＳデータのフレーム構造を示す図であり、特にＭＰ３のフレームの例である。図２（ａ）がＥＳフレームの構造図であり、図２（ｂ）がＥＳフレームヘッダの構造である。
【００２７】
図２（ａ）のように、フレーム構造は、フレームヘッダ、サイド情報、メインデータから構成される。サイド情報には、そのフレームの持つメインデータの開始位置や、フレームのデコード方法などが含まれる。
【００２８】
図２（ｂ）のように、フレームヘッダは、１２ビットの同期語“１１１１１１１１１１１１”とＩＤ、レイヤ、エラー保護ビット、ビットレート、サンプリング周波数、パディングビット有無、エクステンション・ビット、チャネルモード、モード・エクステンション、著作権、オリジナル、エンファンスとからなる。
【００２９】
図３は、音声再生装置の構成例である。
音声再生装置１００は、ＥＳデータが格納されているデータソース１１０、入力データの揺らぎを吸収する入力バッファ１２０、デコード処理を行なうデコーダ１３０、デジタルからアナログへの変換を行うＤＡコンバータ１４０、音声を再生するスピーカ１５０と、上記のデータソース１１０、入力バッファ１２０、デコーダ１３０、ＤＡコンバータ１４０をバス１６０を介して制御する制御部１７０から構成される。
【００３０】
データソース１１０は、光ディスク、光磁気ディスクなどである。
入力バッファ１２０は、光ディスクなどの読み取り装置がデータを読み取る際の、回転数や、ヘッドの位置などにより発生するデータの出力レートの揺らぎを吸収する機能を持つ。
【００３１】
デコーダ１３０は、ＥＳデータをＰＣＭ（Pulse Code Modulation）データにデコードする機能を持つ。
ＤＡコンバータ１４０は、デコードされたＰＣＭデータをアナログデータに変換する機能を持つ。
【００３２】
スピーカ１５０はアナログデータに変換されたデータを再生する。
制御部１７０は、各機能ブロックを制御する機能を持つ。なお、制御部１７０は各機能ブロックに設置されていてもよい。
【００３３】
データソース１１０から入力されるＥＳデータは、入力バッファ１２０により入力の揺らぎを吸収され、デコーダ１３０に投入される。ＥＳデータは、デコーダ１３０でＰＣＭデータに変換され、ＰＣＭデータはＤＡコンバータ１４０によりアナログ信号に変換されスピーカ１５０で出力される。
【００３４】
図４は、デコーダ１３０の詳細な構成図である。
デコーダ１３０は、同期語検出部１３１と、デコード処理部１３２を有する。さらに同期語検出部１３１は、フレームロック部１３１ａと、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂとを有する。
【００３５】
また、デコード処理部１３２は、デコード部１３２ａ、デコードオンオフスイッチ１３２ｂ及びＰＣＭフレームカウンタ１３２ｃを有する。
フレームロック部１３１ａは、デコーダ１３０に投入されるＥＳデータのフレームを確定する機能を持つ。この際、ＥＳフレームのヘッダの同期語を検出してフレームの先頭を検出する。さらに、図２（ｂ）で示したようなヘッダに含まれているビットレート、サンプリング周波数及びパディングビットの有無を参照して、フレームのサイズを算出し、次のフレームの同期語の位置を推測する。ここで、次に検出された同期語の位置が、推測した同期語の位置と一致した場合にフレームが確定される。推測した位置とずれた場合はデータを破棄する。
【００３６】
ＥＳフレームカウンタ１３１ｂは、フレームロック部１３１ａで、１フレームが確定すると、カウンタを１だけカウントアップする。ＥＳフレームカウンタ１３１ｂでカウントされたフレーム数は、制御部１７０に転送され、再生速度算出及び再生時間算出のために用いられる。
【００３７】
デコード部１３２ａは、同期語検出部１３１を介して投入されたＥＳデータをデコードし、ＰＣＭデータに変換する機能を持つ。
デコードオンオフスイッチ１３２ｂは、デコード処理をオンオフする機能を持つ。
【００３８】
また、ＰＣＭフレームカウンタ１３２ｃは、デコード処理により得られたＰＣＭデータのフレームをカウントする機能を持つ。これにより、音声出力時だけの経過フレーム数をカウントする。
【００３９】
以下、上記の図３及び図４を参照して、３倍速で再生する場合を例にとって、本発明の音声再生装置の機能を説明する。
図５は、３倍速再生の処理を示す図であり、図５（ａ）は通常再生時、図（ｂ）は処理中、図５（ｃ）は３倍速再生時を示す図である。
【００４０】
ここで、＃はフレーム番号を示す。
また、ここでは３倍速を、本来１秒進むところを３秒進むことと定義する。また、１秒進むのに５フレーム必要と仮定する。
【００４１】
図５（ａ）のように通常再生時は、フレームロック部１３１ａによって確定されたフレーム＃１からフレーム＃２０までが、順にデコード部１３２ａに投入されデコードされる。
【００４２】
ここで、３倍速にしたい場合、図５（ｂ）のように、１秒分の再生を行う間に本来の消費フレームが５フレームのところを、３秒分の１５フレーム消費すればよい。この処理を行なうため、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂによりフレーム＃５までのフレームが投入されると、制御部１７０により、デコード部１３２ａをオフする旨の信号をデコードオンオフスイッチ１３２ｂに送信する。これを受けて、デコードオンオフスイッチ１３２ｂはオフ状態になりデコードを停止させる。フレーム＃６から後のフレームは、フレームロック部１３１ａには投入されるが、デコードされず破棄される。ここで、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂにより、フレーム＃１５までカウントされると、制御部１７０により、デコードをオンする旨の信号がデコードオンオフスイッチ１３２ｂに送信される。信号を受信すると、デコードオンオフスイッチ１３２ｂは、オン状態になり、デコードを再開する。デコードオフ状態のときは、データが高速に処理され、十分短時間で終了するため、破棄に要する時間を無視すると、図５（ｃ）のようになり、１秒で３秒分の１５フレームが消費されることとなり、３倍速再生が実現される。
【００４３】
ただし、ＭＰ３の場合、メインデータは最大ＥＳフレーム２つ分まで遡って格納されているということがありえる。この場合、デコードオフからオン時の先頭のフレームは、参照関係が確定されない可能性がある。以下にその場合の対処方法について説明する。
【００４４】
図６は、メインデータと対応付けた３倍速再生の処理を示す図であり、図６（ａ）はメインデータの参照関係を加味した１秒分５フレームの図、図６（ｂ）は３倍速再生処理後を示す図である。
【００４５】
ＥＳフレームは、図２で示したように、メインデータの開始位置を示すサイド情報が含まれている。ここで図６（ａ）のように、フレーム＃１とフレーム＃２のように参照関係が確定しない場合、この二つのフレームのデコード部１３２ａへの投入時、デコードはされないが、図６（ｂ）のようにデコード部１３２ａではＮＵＬＬデータ（無音）を出力する。このことによって、再生経過時間を維持できる。
【００４６】
以下、巻き戻し再生と、早送り再生との処理の相違について説明する。
図７は、ＥＳデータのデコーダ１３０への投入状況を示す図であり、図７（ａ）が順方向に投入した図であり、図７（ｂ）が逆方向に投入した図である。
【００４７】
ＥＳデータは光ディスクなどのデータソース１１０から、少なくとも数ＥＳフレームを含むだけの一定サイズの転送単位（セクタ）で転送される。一般に、データ転送系の制約により決定されることが多い転送単位サイズと、データの作り方に依存するＥＳフレームのサイズは食い違っており、整数個のＥＳフレームで１つの転送単位を構成できる可能性は低い。このため、図７（ａ）のように、転送単位同士の境界位置には隣の転送単位との間で分断されるＥＳフレームが存在する。しかし、通常再生や早送り時のように順方向にデータ投入を行う場合には、転送単位同士の前後関係は変わらないため、デコーダ１３０に到達する時点では分断フレーム同士が元通りに繋がり、境界に位置するＥＳフレームは影響を受けない。
【００４８】
一方、図７（ｂ）のように巻き戻し再生を実現するためには、デコーダ１３０に転送単位を逆順に投入する必要がある。この場合、転送単位内でのＥＳフレームは順方向である必要があるので、光ディスクなどのデータソース１１０から逆順に投入されたＥＳデータにおいては、デコーダ１３０に到達する時点で転送単位の境界に位置するＥＳフレームが、図７（ａ）と異なり分断されたままとなってしまう。この結果フレームロック部１３１ａでは、分断されたフレームを破損フレームとし、フレームの確定を行わない。
【００４９】
しかし、転送単位１つ当たりの破損フレームは最大でも前後端の２つだけで、さらに破損したフレームの相手方部分は必ず他の転送単位に包含される。このことから、転送単位１つあたりの破損フレーム数は１つだけとみなすことができるので、制御部１７０では、転送単位ごとのフレーム数に１プラスするような補正を行う。結果、転送単位数がわかれば、破損フレーム数＝転送単位数×１、で補正するとほぼ期待通りのフレーム数が取得できる。
【００５０】
なお、上記の方式では、転送単位内にＥＳフレームが整数個収まり破損フレームがまったく発生しない場合と、ある転送単位の末尾とその次の転送単位の先頭の破損フレーム同士を合わせた長さが本来あるべきサイズとなる場合に誤差が発生するが、一般に再生時間として使用される秒単位では問題ない。
【００５１】
例えば、入力ＥＳフレーム数と出力ＰＣＭフレーム数が等しいと仮定すると、量子化ビット＝１６ビット、サンプリング周波数＝４８ＫＨｚ、チャンネル数＝２ｃｈのＭＰＥＧ１Ｌａｙｅｒ３データにおいて、出力ＰＣＭデータの１フレーム分の再生時間は約２４ｍｓｅｃ（０．０２４ｓｅｃ）となる。最終製品において秒単位の再生時間表示を行う場合、本来の再生時間との誤差は１秒以内ならば許容されることが多い。このため誤差の上限を１秒とすると約４０フレーム分のずれまで許容できることとなる。これは１曲の再生中の転送で上記の補正失敗が４０回発生したことに相当するが、一回の転送単位のサイズを調整することで発生頻度を上限以内に抑えることが可能となる。このようにすることで、一般に再生時間として使用される秒単位では問題ない範囲の誤差に収めることが可能である。
【００５２】
以下、本発明の音声再生装置における音声再生処理手順についてフローチャートで説明する。
図８は、早送り時の音声再生処理を示すフローチャートである。
【００５３】
Ｓ１：再生速度から無音空送り時のフレーム数を算出する。
ここでは、制御部１７０は、ユーザが指定した再生速度から無音空送り時のフレーム数を算出する。
【００５４】
例えば、３倍速再生を行なう場合を説明する。まず、３倍速を本来１秒進むところを３秒進むことと定義し、１秒進むのに５フレーム必要と仮定する。３秒分の１５フレームを１秒で消費するためには、１０フレームを破棄する必要があるので、１０フレームを無音空送りフレームとして算出する。
【００５５】
Ｓ２：デコードをオンする。
ここでは、制御部１７０による制御のもと、デコードオンオフスイッチ１３２ｂをオンにし、デコード部１３２ａでのデコードを開始する。
【００５６】
Ｓ３：ＥＳフレームカウンタを読み出す。
制御部１７０では、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂより、フレームロック部１３１ａより確定されたフレーム数を読み出す。
【００５７】
Ｓ４：一定フレーム数だけ進んだか否かの判定を行う。
制御部１７０は、ステップＳ３でＥＳフレームカウンタ１３１ｂから読み出したフレーム数が一定の値に達したか否かを判定し、一定のフレーム数に達した場合はステップＳ５に進み、一定のフレーム数に満たない場合は、ステップＳ３に戻る。
【００５８】
なお、一定の値とは、例えばＭＰ３の場合、３フレーム以上の値であり、予め決められており、ユーザが可変できないようにすることが望ましい。
例えば、ステップＳ１で仮定した定義によると、５フレームが上記の一定フレーム数となる。
【００５９】
Ｓ５：デコードをオフにする。
ステップＳ４で、デコードオン時のフレーム数が一定の数に達したので、制御部１７０による制御のもと、デコードオンオフスイッチ１３２ｂをオフにし、デコード部１３２ａでのデコードをオフにする。
【００６０】
Ｓ６：ＥＳフレームカウンタを読み出す。
制御部１７０では、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂより、フレーム数を読み出す。
【００６１】
Ｓ７：算出したフレーム数だけ進んだか否かの判定を行う。
ステップＳ６で読み出したＥＳフレームカウンタ１３１ｂより、デコードオフ時の破棄されるフレーム数を読み出し、ステップＳ１で算出した無音空送り時のフレーム数に達したか否かを判定する。算出したフレーム数に達した場合はステップＳ８に進み、達しない場合はステップＳ６に戻る。
【００６２】
Ｓ８：処理を終了するか否かを判定する。
ここでは、早送り再生を終了するか否かを判定し、終了する場合は処理を終了し、早送り再生を継続する場合は、ステップＳ２に戻る。
【００６３】
図９は、巻き戻し時の音声再生処理を示すフローチャートである。
Ｓ１１：速度から無音空送り時のフレーム数を算出する。
ここでは、制御部１７０は、ユーザが指定した巻き戻し速度から無音空送り時のフレーム数を算出する。
【００６４】
Ｓ１２：データソースから一定サイズのデータを逆順に投入する。
ここでは、図７（ｂ）で示したように、データソース１１０から転送単位を逆順にデコーダ１３０に投入する。
【００６５】
Ｓ１３：デコードをオンする。
ここでは、制御部１７０による制御のもと、デコードオンオフスイッチ１３２ｂをオンにし、デコード部１３２ａでのデコードを開始する。
【００６６】
Ｓ１４：ＥＳフレームカウンタを読み出す。
制御部１７０では、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂより、フレームロック部１３１ａより確定されたフレーム数を読み出す。
【００６７】
Ｓ１５：破損フレーム分補正する。
図７（ｂ）で示したように、転送単位１つあたりの破損フレーム数は１つだけとみなすことができるので、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂでは、転送単位ごとのフレーム数に１プラスするような補正を行う。
【００６８】
Ｓ１６：一定フレーム数だけ進んだか否かの判断を行う。
制御部１７０は、ステップＳ１５で行なった補正後のフレーム数が一定の値に達したか否かを判定し、一定のフレーム数に達した場合はステップＳ１７に進み、一定のフレーム数に満たない場合は、ステップＳ１４に戻る。
【００６９】
Ｓ１７：デコードをオフする。
ステップＳ１６で、デコードオン時のフレーム数が一定の数に達したので、制御部１７０による制御のもと、デコードオンオフスイッチ１３２ｂをオフにし、デコード部１３２ａでのデコードをオフにする。
【００７０】
Ｓ１８：ＥＳフレームカウンタを読み出す。
制御部１７０では、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂより、フレームロック部１３１ａより確定されたフレーム数を読み出す。
【００７１】
Ｓ１９：破損フレーム分補正する。
図７（ｂ）で示したように、転送単位１つあたりの破損フレーム数は１つだけとみなすことができるので、ＥＳフレームカウンタ１３１ｂでは、転送単位ごとのフレーム数に１プラスするような補正を行う。
【００７２】
Ｓ２０：算出したフレーム数だけ進んだか否かの判断を行う。
ステップＳ１８で読み出したＥＳフレームカウンタ１３１ｂより、デコードオフ時の破棄されるフレーム数を読み出し、ステップＳ１１で算出した無音空送り時のフレーム数に達したか否かを判定する。算出したフレーム数に達した場合はステップＳ２１に進み、達しない場合はステップＳ１８に戻る。
【００７３】
Ｓ２１：処理を終了するか否かを判断する。
ここでは、巻き戻し再生を終了するか否かを判定し、終了する場合は処理を終了し、巻き戻し再生を継続する場合は、ステップＳ１３に戻る。
【００７４】
上記のように、ＥＳフレームを直接カウントして、デコードをオンオフするため、可変転送レートにおいても時間情報テーブルが不要になり、エンコードソフトに束縛されず、固定転送レートと可変転送レートは区別なく、容易で正確な制御が可能となる。
【００７５】
また、ＭＰ３形式のフレームにおいて、メインデータの参照関係が確定しないフレームをデコードする際、デコード結果としてＮＵＬＬデータ（無音）を出力するため、再生経過時間を維持することできる。
【００７６】
また、巻き戻し再生の際、破損されるフレーム数を補正することによって、実用域の精度を保ったまま、処理フレーム数の計数と再生時間の算出を行うことができる。
【００７７】
（付記１） フレーム単位に区分され、符号化された音声データを再生する音声再生回路において、
前記フレームを検出し確定するフレーム確定部と、
確定したフレーム数をカウントするフレームカウント部と、
前記音声データをデコードするデコード部と、
前記デコード部をオンオフするデコードオンオフ部と、
前記デコードオンオフ部を制御し、オン時の前記フレーム数とオフ時の前記フレーム数の比を調整し、所望の再生及び巻き戻し再生速度を決定する再生速度決定部と、
を有することを特徴とする音声再生回路。
【００７８】
（付記２） 前記デコード部は、メインデータの参照関係が確定されず、デコード不可能な前記フレームをＮＵＬＬデータとして出力することを特徴とする付記１記載の音声再生回路。
【００７９】
（付記３） 前記デコード部はＰＣＭデータを出力することを特徴とする付記１記載の音声再生回路。
（付記４） 前記再生速度決定部は、巻き戻し再生の際、転送単位間でのフレームの破損分を補正することを特徴とする付記１記載の音声再生回路。
【００８０】
（付記５） 前記フレームは、エレメンタリーストリーム形式のフレームであることを特徴とする付記１記載の音声再生回路。
（付記６） フレーム単位に区分され、符号化された音声データをデコードするデコード回路において、
前記フレームを検出し確定するフレーム確定部と、
確定したフレーム数をカウントするフレームカウント部と、
前記音声データをデコードするデコード部と、
外部からの制御信号の制御のもと、前記デコード部をオンオフするデコードオンオフ部と、
を有することを特徴とするデコード回路。
【００８１】
（付記７） 前記デコード部は、メインデータの参照関係が確定されず、デコード不可能な前記フレームをＮＵＬＬデータとして出力することを特徴とする付記６記載のデコード回路。
【００８２】
（付記８） 前記デコード部はＰＣＭデータを出力することを特徴とする付記６記載のデコード回路。
（付記９） 前記フレームは、エレメンタリーストリーム形式のフレームであることを特徴とする付記６記載のデコード回路。
【００８３】
（付記１０） フレーム単位に区分され、符号化された音声データを再生する音声再生装置において、
前記フレームを検出し確定するフレーム確定部と、
確定したフレーム数をカウントするフレームカウント部と、
前記音声データをデコードするデコード部と、
前記デコード部をオンオフするデコードオンオフ部と、
前記デコードオンオフ部を制御し、オン時の前記フレーム数とオフ時の前記フレーム数の比を調整し、所望の再生及び巻き戻し再生速度を決定する再生速度決定部と、
を有することを特徴とする音声再生装置。
【００８４】
（付記１１） 前記デコード部は、メインデータの参照関係が確定されず、デコード不可能な前記フレームをＮＵＬＬデータとして出力することを特徴とする付記１０記載の音声再生装置。
【００８５】
（付記１２） 前記デコード部はＰＣＭデータを出力することを特徴とする付記１０記載の音声再生装置。
（付記１３） 前記再生速度決定部は、巻き戻し再生の際、転送単位間でのフレームの破損分を補正することを特徴とする付記１０記載の音声再生装置。
【００８６】
（付記１４） 前記フレームは、エレメンタリーストリーム形式のフレームであることを特徴とする付記１０記載の音声再生装置。
（付記１５） フレーム単位に区分され、符号化された音声データを再生する音声再生方法において、
デコーダに投入される前記音声データのフレーム数を計数し、
前記音声データのデコードの際、前記デコーダのオンオフを制御し、
所望の再生及び巻き戻し再生速度に応じて、デコードオン時のフレーム数と、デコードオフ時のフレーム数の比を調節する、
処理を含むことを特徴とする音声再生方法。
【００８７】
（付記１６） 巻き戻し再生の際、転送単位間でのフレームの破損分を補正する処理を含むことを特徴とする付記１５記載の音声再生方法。
（付記１７） メインデータの参照関係が確定されず、デコード不可能な前記フレームをＮＵＬＬデータとして出力する処理を含むことを特徴とする付記１５記載の音声再生方法。
【００８８】
（付記１８） フレーム単位に区分され、符号化された音声データを再生する音声再生プログラムにおいて、
コンピュータに、
デコーダに投入される前記音声データのフレーム数を計数し、
前記音声データのデコードの際、前記デコーダのオンオフを制御し、
所望の再生及び巻き戻し再生速度に応じて、デコードオン時のフレーム数と、デコードオフ時のフレーム数の比を調節する、
処理を実行させることを特徴とする音声再生プログラム。
【００８９】
（付記１９） コンピュータに、巻き戻し再生の際、転送単位間でのフレームの破損分を補正する処理を実行させることを特徴とする付記１８記載の音声再生プログラム。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、フレームを直接カウントして、デコードをオンオフするため、可変転送レートにおいても時間情報テーブルが不要になり、エンコードソフトに束縛されず、固定転送レートと可変転送レートの区別なく、容易で正確な早送り／巻き戻し再生が可能となる。
また、巻き戻し再生の際、分断されるフレームを含む一定のデータサイズの転送単位ごとに、転送単位のフレーム数に１を加えることで、フレームの転送単位間での破損分を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の音声再生装置の原理構成図である。
【図２】ＥＳデータのフレーム構造を示す図であり、特にＭＰ３のフレームの例である。図２（ａ）がＥＳフレームの構造図であり、図２（ｂ）がＥＳフレームヘッダの構造である。
【図３】音声再生装置の構成例である。
【図４】デコーダの詳細な構成図である。
【図５】３倍速再生の処理を示す図であり、図５（ａ）は通常再生時、図（ｂ）は処理中、図５（ｃ）は３倍速再生時を示す図である。
【図６】メインデータと対応付けた３倍速再生の処理を示す図であり、図６（ａ）はメインデータの参照関係を加味した１秒分５フレームの図、図６（ｂ）は３倍速再生処理後を示す図である。
【図７】ＥＳデータのデコーダへの投入状況を示す図であり、図７（ａ）が順方向に投入した図であり、図７（ｂ）が逆方向に投入した図である。
【図８】早送り時の音声再生処理を示すフローチャートである。
【図９】巻き戻し時の音声再生処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ フレーム確定部
２ フレームカウント部
３ デコード部
４ デコードオンオフ部
５ 再生速度決定部
１０ 音声再生装置
Claims (4)
- フレーム単位に区分され、符号化された音声データを再生する音声再生回路において、
データソースから前記音声データをデコードするデコード部に、複数の前記フレームを含む一定のデータサイズの転送単位ごとに転送されてくる前記音声データより、フレームヘッダを検出して前記フレームを確定するフレーム確定部と、
確定したフレーム数をカウントするフレームカウント部と、
前記デコード部をオンオフするデコードオンオフ部と、
前記フレームカウント部でカウントされた前記フレーム数を入力し、前記デコードオンオフ部を制御し、オン時の前記フレーム数とオフ時の前記フレーム数の比を調整し、所望の再生及び巻き戻し再生速度を決定する再生速度決定部と、を有し、
前記再生速度決定部は、巻き戻し再生の際、分断される前記フレームを含む一定のデータサイズの前記転送単位ごとに、前記フレームカウント部から入力される前記転送単位のフレーム数に１を加えることで前記フレームの転送単位間での破損分を補正することを特徴とする音声再生回路。 - 前記デコード部は、メインデータの参照関係が確定されず、デコード不可能な前記フレームをＮＵＬＬデータとして出力することを特徴とする請求項１記載の音声再生回路。
- フレーム単位に区分され、符号化された音声データを再生する音声再生装置において、
データソースから前記音声データをデコードするデコード部に、複数の前記フレームを含む一定のデータサイズの転送単位ごとに転送されてくる前記音声データより、フレームヘッダを検出して前記フレームを確定するフレーム確定部と、
確定したフレーム数をカウントするフレームカウント部と、
前記デコード部をオンオフするデコードオンオフ部と、
前記フレームカウント部でカウントされた前記フレーム数を入力し、前記デコードオンオフ部を制御し、オン時の前記フレーム数とオフ時の前記フレーム数の比を調整し、所望の再生及び巻き戻し再生速度を決定する再生速度決定部と、を有し、
前記再生速度決定部は、巻き戻し再生の際、分断される前記フレームを含む一定のデータサイズの前記転送単位ごとに、前記フレームカウント部から入力される前記転送単位のフレーム数に１を加えることで前記フレームの転送単位間での破損分を補正することを特徴とする音声再生装置。 - フレーム単位に区分され、符号化された音声データを再生する音声再生方法において、
フレームカウント部がデータソースよりデコーダに複数の前記フレームを含む一定のデータサイズの転送単位ごとに投入される前記音声データのフレーム数を計数し、
デコードオンオフ部が前記音声データのデコードの際、前記デコーダのオンオフを制御し、
再生速度決定部が、前記フレームカウント部で計数された前記フレーム数を入力し、所望の再生及び巻き戻し再生速度に応じて、デコードオン時のフレーム数と、デコードオフ時のフレーム数の比を調整する、とともに巻き戻し再生の際、分断される前記フレームを含む一定のデータサイズの前記転送単位ごとに、前記フレームカウント部から入力される前記転送単位のフレーム数に１を加えることで前記フレームの転送単位間での破損分を補正する、
処理を含むことを特徴とする音声再生方法。
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