JP4376681B2 - 音声データ受信装置および音声データ送信装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による、音声伝送装置100が適用される音声伝送システム10の構成を示すブロック図である。図に示すように、音声伝送システム10は、音声伝送装置100、電話機400、通信ネットワーク500を含む。音声伝送装置100は通信ネットワーク500に接続されている。音声伝送装置100は送信処理部200と受信処理部300を備えている。通話者が電話機400を用いて発した音声は、音声伝送装置100を介して相手の電話機400に伝送される。
音声信号が送信処理部200に入力されると、音声符号化部201において音声信号に音声符号化処理が施され、符号化音声信号がパケット送出部203に出力される。それと共に、有音判定部202において、入力された音声信号が有音か無音かの判定がなされ、判定結果がパケット送出部203に出力される。
パケット送出部203は、有音判定部202から出力された判定結果に基づいて、音声符号化部201から供給された符号化音声信号の有音部分のみを音声パケットとして生成し、送信先の音声伝送装置100に送信する。
各パケットのヘッダ部にはタイムスタンプ情報が含まれている。図中、各パケットのタイムスタンプはTSで示している。ここでは、1つのパケットの時間長をt、パケット#4のタイムスタンプ値をT、無音区間の時間長をtsとすると、例えば、パケット#3のタイムスタンプはT−tと表され、パケット#5のタイムスタンプ値はT+t+tsと表すことができる。
トークスパート間隔計算部302では、入力されたヘッダ部に含まれるタイムスタンプ情報に基づいて、トークスパート間隔(無音区間の時間長)を計算し、その結果をバッファ制御部304に出力する。図4に示した例を用いて説明すると、トークスパート間隔計算部302は、無音区間の後の先頭パケット#5のタイムスタンプ値から、無音区間の前の最後のパケット#4のタイムスタンプ値を差し引き、さらにパケット#4自身の時間長tを差し引くことにより、トークスパート間隔値を求めることができる。すなわち、(パケット#5のタイムスタンプ値)−(パケット#4のタイムスタンプ値)−(1つのパケット時間長)=(T+t+ts)−(T)−(t)=tsとなる。
バッファ制御部304は、トークスパート間隔計算部302から供給されるトークスパート間隔と、バッファ残量監視部303から供給される音声信号の残量、および予め設定された最小トークスパート間隔値と、揺らぎ吸収バッファ部305の格納初期値に基づいて、トークスパートの先頭音声信号の揺らぎ吸収バッファ部305への格納位置を決定し、揺らぎ吸収バッファ部305に指示を通知する。また、バッファ制御部304は、トークスパートの先頭ではない音声信号については、シーケンス番号に沿って並ぶように格納位置を指示する。
揺らぎ吸収バッファ部305は、バッファ制御部304からの指示に基づき、ヘッダ分離部301から供給された音声信号を格納すると共に、格納されている音声信号を格納されている時間が長い順に一定の周期で音声復号部306に出力する。
音声復号部306は、入力された音声信号の復号処理を行い出力する。
ここで、バッファ制御部304の制御について詳しく説明する。図5、図6、および図7は、揺らぎ吸収バッファ部305を模式的に表した図である。図中、右側が揺らぎ吸収バッファ部305の出口方向であり、右側に格納されているデータほどバッファ内に留まる時間が短く、左側に行くほど留まる時間が長くなることを表している。
図5では、前回のトークスパート区間における音声データが残っていない状態の揺らぎ吸収バッファ部305を表している。
バッファ制御部304は、揺らぎ吸収バッファ部305の右端から最小トークスパート間隔を取った位置を最小トークスパート間隔位置(音声データの残量と無音区間時間長の最小値の合計値A)とする。すなわち、最小トークスパート間隔位置に格納されたデータは、最小トークスパート間隔だけバッファ内に留まる。また、同様にバッファの右端から初期格納量を取った位置を格納初期位置(格納初期値)とする。トークスパート間隔計算部302において、パケットヘッダに含まれるタイムスタンプ情報より導き出されたトークスパート間隔値が、最小トークスパート間隔に収まる場合、すなわち、図中、バッファの右端から計ってAの領域に位置する場合(無音区間の時間長と音声データの残量の合計値Bが合計値A未満)には、現トークスパートの先頭音声データを最小トークスパート間隔値の位置に合わせて格納する。また、Bの領域に位置する場合(合計値Bが合計値A以上かつ格納初期値未満)には、現トークスパートの先頭音声データを計算で求めたトークスパート間隔値の位置に合わせて格納する。また、Cの領域に位置する場合(合計値Bが格納初期値以上)には、現トークスパートの先頭音声データを格納初期値の位置に合わせて格納する。
また、図9に示すように、トークスパートの先頭パケットに無音区間長情報を含ませるようにするようにしてもよい。
また、音声通信に限らずリアルタイム通信を行うシステムであれば、実施の形態1を適用することにより同様の効果を得ることができる。
実施の形態2は、音声伝送装置の受信処理部の構成が実施の形態1と異なる。
図10は、この発明の実施の形態2による音声伝送装置の受信処理部600の内部構成を示すブロック図である。図3と同一の符号は、同一もしくは相当する構成要素を表している。受信処理部600は、遅刻パケットカウント部307を備えている。
実施の形態1では、最小トークスパート間隔値および揺らぎ吸収バッファ部305の格納初期値は、予め設定された値を用いたが、実施の形態2では、これらの値を動的に制御する。
遅刻パケットカウント部307は、受信処理部600で受信はされたものの、揺らぎ吸収バッファ部305から出力されるべきタイミングから遅れてしまい、遅刻パケットとして廃棄されたパケットをカウントし、トークスパート毎に、受信できたパケットに対する遅刻パケットの割合を算出してバッファ制御部304に通知する。
バッファ制御部304は、遅刻パケットカウント部307から通知された遅刻パケットの割合に基づいて、最小トークスパート間隔値および揺らぎ吸収バッファ部305の格納初期値を決定する。例えば、遅刻パケットの割合がある閾値Aよりも大きい場合には、現在の最小トークスパート間隔値および格納初期値にそれぞれα、βを加えた値を用い、ある閾値Bよりも小さい場合には現在の最小トークスパート間隔値および格納初期値からそれぞれγ、δを差し引いた値を用いる。これを順次トークスパート毎に判定して値を更新する。なお、ここで閾値A、閾値B、変化量α、β、γ、δはそれぞれ予め設定された値であり、最小トークスパート間隔値および揺らぎ吸収バッファ部305の格納初期値には最大値と最小値を設定するようにしてもよい。
オーバーフローパケットカウント部308は、受信処理部650で受信したパケットのうち、オーバーフローパケットとして廃棄されてしまったパケットをカウントし、トークスパート毎に、受信したパケットに対するオーバーフローパケットの割合を算出してバッファ制御部304に通知する。バッファ制御部304は、通知されたオーバーフローパケットの割合に基づき、最小トークスパート間隔値および揺らぎ吸収バッファ部305の格納初期値を決定する。例えば、オーバーフローパケットの割合がある閾値Aよりも大きい場合には、現在の最小トークスパート間隔値および揺らぎ吸収バッファ部305の格納初期値にそれぞれα、βを加えた値を用い、ある閾値Bよりも小さい場合には現在の最小トークスパート間隔値および揺らぎ吸収バッファ格納初期値からそれぞれγ、δを差し引いた値を用いる。これを順次トークスパート毎に判定して値を更新する。閾値A、閾値B、変化量α、β、γ、δはそれぞれ予め設定された値であり、最小トークスパート間隔値および揺らぎ吸収バッファ部305の格納初期値には最大値と最小値を設定する事としても良い。
到着遅延揺らぎ計測部309は、トークスパート毎に、受信処理部700で受信したパケットの到着遅延揺らぎ量を計測し、バッファ制御部304に通知する。バッファ制御部304は、到着遅延揺らぎ計測部309から通知された到着遅延揺らぎ量に基づいて、最小トークスパート間隔値および揺らぎ吸収バッファ部305の格納初期値を決定する。
例えば、到着遅延揺らぎ量がある閾値Aよりも大きい場合には現在の最小トークスパート間隔値および揺らぎ吸収バッファ部305の格納初期値にそれぞれα、βを加えた値を用い、ある閾値Bよりも小さい場合には、現在の最小トークスパート間隔値および揺らぎ吸収バッファ部305の格納初期値からそれぞれγ、δを差し引いた値を用いる。これを順次トークスパート毎に判定して値を更新する。閾値A、閾値B、変化量α、β、γ、δはそれぞれ予め設定された値であり、最小トークスパート間隔値および揺らぎ吸収バッファ部305の格納初期値には最大値と最小値を設定するようにしても良い。
また、音声通信に限らずリアルタイム通信を行うシステムであれば、実施の形態2を適用することにより同様な効果を得ることができる。
さらに、バッファ制御部304の制御により得られる実際のトークスパート間隔と、トークスパート間隔計算部302によって算出されたトークスパート間隔の差に基づいて、最小トークスパート間隔値と、揺らぎ吸収バッファ部305の格納初期値を決定してもよい。
図13は、この発明の実施の形態3による音声伝送装置の送信処理部250の内部構成を示すブロック図である。また、図14は、実施の形態3による音声伝送装置の受信処理部750の内部構成を示すブロック図である。図2および図3と同一の符号は、同一もしくは相当する構成要素を表している。
図に示すように、送信処理部250は、パケット送出部203とは機能が異なるパケット送出部204を備えている。
また、受信処理部750は、有音判定部310を備えている。
実施の形態1および実施の形態2では、音声データパケットの送信処理において無音圧縮技術を用い、伝送されるパケットは有音部分のパケットのみとしたが、実施の形態3では、図15に示すように、無音部分も含めて全ての音声データが伝送される。
トークスパート間隔計算部302では、有音判定部310から供給されたヘッダ部に含まれるタイムスタンプ情報に基づいて、トークスパート間隔を計算し、その結果をバッファ制御部304に出力する。図15に示したようにパケットが伝送される場合、トークスパート間隔計算部302は、無音区間後のトークスパートの先頭パケット#9のタイムスタンプ値から無音区間前のトークスパートの末尾のパケット#4のタイムスタンプ値を差し引き、さらにパケット#4自身の時間長tを差し引くことにより、トークスパート間隔値を求めることができる。すなわち、(パケット#9のタイムスタンプ値)−(パケット#4のタイムスタンプ値)−(1つのパケット時間長)=(T+5t)−(T)−(t)=4tとなる。
バッファ制御部304は、トークスパート間隔計算部302から供給されるトークスパート間隔と、バッファ残量監視部303から供給される音声信号の残量、および予め設定された最小トークスパート間隔値と、揺らぎ吸収バッファ部305の格納初期値に基づいて、トークスパートの先頭音声信号の揺らぎ吸収バッファ部305への格納位置を決定し、揺らぎ吸収バッファ部305に指示を通知する。また、バッファ制御部304は、トークスパートの先頭ではない音声信号については、シーケンス番号に沿って並ぶように格納位置を指示する。
揺らぎ吸収バッファ部305は、バッファ制御部304からの指示に基づき、ヘッダ分離部301から供給された音声信号を格納すると共に、格納されている音声信号を格納されている時間が長い順に一定の周期で音声復号部306に出力する。音声復号部306は、入力された音声信号の復号処理を行い出力する。
また、無音圧縮技術を適用していないシステムにおいても、無音圧縮技術を適用した場合のメリットである、トークスパート毎に到着遅延揺らぎ吸収バッファを初期値に設定することによって到着遅延揺らぎに対する耐性向上を享受できるという効果がある。
また、音声通信に限らずリアルタイム通信を行うシステムであれば、実施の形態3を適用することにより同様な効果を得ることができる。
図16は、この発明の実施の形態4による音声伝送装置の送信処理部270の内部構成を示すブロック図である。また、図17は、実施の形態4による音声伝送装置の受信処理部800の内部構成を示すブロック図である。図2および図3と同一の符号は、同一もしくは相当する構成要素を表している。
図に示すように、送信処理部270は、パケット送出部203,204とは機能が異なるパケット送出部205を備えている。
また、受信処理部800は、トークスパート間隔計算部302とは機能が異なるトークスパート間隔計算部311を備えている。
実施の形態1および実施の形態2では、音声データパケットの送信処理において無音圧縮技術を用い、伝送されるパケットは有音部分のパケットのみとしたが、実施の形態4では、図18に示すように、無音部分も含めて全ての音声データが伝送される。
パケット送出部205は、有音判定部202から出力された判定結果に基づいて、音声符号化部201から供給された符号化音声信号をパケットとして生成すると共に、有音判定部202からの判定結果に基づいて、有音であるか否かを示す有音マーカーをヘッダ部に付加して、送信先の音声伝送装置に送信する。
トークスパート間隔計算部311は、入力されたヘッダ部に含まれるタイムスタンプ情報および有音マーカー情報を用いてトークスパート間隔を計算し、その結果をバッファ制御部304に出力する。図18に示した例を用いて説明すると、トークスパート間隔計算部311は、有音マーカー情報が1から0に変わったことによりパケット#5を無音区間の先頭と判断し、有音マーカー情報が0から1に変わったことによりパケット#9をトークスパートの先頭と判断する。
バッファ制御部304は、トークスパート間隔計算部311から供給されるトークスパート間隔と、バッファ残量監視部303から供給される音声信号の残量、および予め設定された最小トークスパート間隔値と、揺らぎ吸収バッファ部305の格納初期値に基づいて、トークスパートの先頭音声信号の揺らぎ吸収バッファ部305への格納位置を決定し、揺らぎ吸収バッファ部305に指示を通知する。また、バッファ制御部304は、トークスパートの先頭ではない音声信号については、シーケンス番号に沿って並ぶように格納位置を指示する。
揺らぎ吸収バッファ部305は、バッファ制御部304からの指示に基づき、ヘッダ分離部301から供給された音声信号を格納すると共に、格納されている音声信号を格納されている時間が長い順に一定の周期で音声復号部306に出力する。
音声復号部306は、入力された音声信号の復号処理を行い出力する。
また、無音圧縮技術を適用していないシステムにおいても、無音圧縮技術を適用した場合のメリットである、トークスパート毎に到着遅延揺らぎ吸収バッファを初期値に設定することによって到着遅延揺らぎに対する耐性向上を享受できるという効果がある。
また、音声通信に限らずリアルタイム通信を行うシステムであれば、実施の形態4を適用することにより同様な効果を得ることができる。
Claims (13)
- 有音区間の音声信号のみがパケット化されたパケットデータを受信する音声データ受信装置において、
上記パケットデータを受信するパケット受信部と、
受信したパケットデータをヘッダ部分と音声データ部分に分離するヘッダ分離部と、
上記音声データ部分を蓄積する揺らぎ吸収バッファ部と、
上記揺らぎ吸収バッファ部に蓄積されている音声データ部分の残量を監視するバッファ残量監視部と、
有音区間の最後のパケットデータのヘッダに含まれる情報と、次の有音区間の先頭パケットデータのヘッダに含まれる情報に基づいて、2つの有音区間に挟まれた無音区間の時間長を算出する無音区間計算部と、
上記無音区間計算部によって算出された無音区間の時間長と、上記音声データの残量と、予め定められた無音区間時間長の最小値と、上記揺らぎ吸収バッファ部の格納初期値に基づいて、受信中の有音区間の先頭パケットデータに含まれる音声データを、上記揺らぎ吸収バッファ部に蓄積する時間を制御するバッファ制御部と、
上記揺らぎ吸収バッファ部から出力された音声データを復号し、音声信号を出力する音声復号部を備え、
上記バッファ制御部は、受信中の有音区間の先頭パケットデータに含まれる音声データを蓄積する時間を、
上記音声データの残量と上記無音区間時間長の最小値の合計値Aが上記格納初期値を下回る場合において、上記無音区間計算部によって算出された無音区間の時間長と上記音声データの残量の合計値Bが上記合計値A未満であれば上記合計値Aに応じた時間長に、上記合計値A以上かつ上記格納初期値未満であれば上記合計値Bに応じた時間長に、上記格納初期値以上であれば上記格納初期値に応じた時間長に制御し、
上記合計値Aが上記格納初期値を上回る場合においては、上記合計値Aに応じた時間長に制御すること
を特徴とする音声データ受信装置。 - 無音区間計算部は、有音区間の最後のパケットデータのヘッダに含まれるタイムスタンプ値と、次の有音区間の先頭パケットデータのヘッダに含まれるタイムスタンプ値の差を用いて、無音区間の時間長を算出することを特徴とする請求項1記載の音声データ受信装置。
- 無音区間計算部は、無音区間の間も受信したパケット毎に振られるシーケンス番号をカウントし、有音区間の最後のパケットデータに振られたシーケンス番号と、次の有音区間の先頭パケットデータに振られたシーケンス番号の差を用いて、無音区間の時間長を算出することを特徴とする請求項1記載の音声データ受信装置。
- 無音区間計算部は、有音区間の先頭パケットデータのヘッダに含まれる、当該有音区間前の無音区間時間長情報を用いて、無音区間の時間長を算出することを特徴とする請求項1記載の音声データ受信装置。
- 音声信号がパケット化されたパケットデータを受信する音声データ受信装置において、
上記パケットデータを受信するパケット受信部と、
受信したパケットデータをヘッダ部分と音声データ部分に分離するヘッダ分離部と、
上記受信したパケットデータが有音信号を含むものであるか、無音信号であるかを判定する有音判定部と、
上記音声データ部分を蓄積する揺らぎ吸収バッファ部と、
上記揺らぎ吸収バッファ部に蓄積されている音声データ部分の残量を監視するバッファ残量監視部と、
上記有音判定部によって有音と判断された区間の最後のパケットデータのヘッダに含まれる情報と、次の有音区間の先頭パケットデータのヘッダに含まれる情報に基づいて、2つの有音区間に挟まれた無音区間の時間長を算出する無音区間計算部と、
上記無音区間計算部によって算出された無音区間の時間長と、上記音声データの残量と、予め定められた無音区間時間長の最小値と、上記揺らぎ吸収バッファ部の格納初期値に基づいて、受信中の有音区間の先頭パケットデータに含まれる音声データを、上記揺らぎ吸収バッファ部に蓄積する時間を制御するバッファ制御部と、
上記揺らぎ吸収バッファ部から出力された音声データを復号し、音声信号を出力する音声復号部を備え、
上記バッファ制御部は、受信中の有音区間の先頭パケットデータに含まれる音声データを蓄積する時間を、
上記音声データの残量と上記無音区間時間長の最小値の合計値Aが上記格納初期値を下回る場合において、上記無音区間計算部によって算出された無音区間の時間長と上記音声データの残量の合計値Bが上記合計値A未満であれば上記合計値Aに応じた時間長に、上記合計値A以上かつ上記格納初期値未満であれば上記合計値Bに応じた時間長に、上記格納初期値以上であれば上記格納初期値に応じた時間長に制御し、
上記合計値Aが上記格納初期値を上回る場合においては、上記合計値Aに応じた時間長に制御すること
を特徴とする音声データ受信装置。 - 音声信号がパケット化されたパケットデータを受信する音声データ受信装置において、
上記パケットデータを受信するパケット受信部と、
受信したパケットデータをヘッダ部分と音声データ部分に分離するヘッダ分離部と、
上記音声データ部分を蓄積する揺らぎ吸収バッファ部と、
上記揺らぎ吸収バッファ部に蓄積されている音声データ部分の残量を監視するバッファ残量監視部と、
上記ヘッダに含まれる有音無音を示す識別情報に基づいて有音と判断された区間の最後のパケットデータのヘッダに含まれる情報と、次の有音区間の先頭パケットデータのヘッダに含まれる情報に基づいて、2つの有音区間に挟まれた無音区間の時間長を算出する無音区間計算部と、
上記無音区間計算部によって算出された無音区間の時間長と、上記音声データの残量と、予め定められた無音区間時間長の最小値と、上記揺らぎ吸収バッファ部の格納初期値に基づいて、受信中の有音区間の先頭パケットデータに含まれる音声データを、上記揺らぎ吸収バッファ部に蓄積する時間を制御するバッファ制御部と、
上記揺らぎ吸収バッファ部から出力された音声データを復号し、音声信号を出力する音声復号部を備え、
上記バッファ制御部は、受信中の有音区間の先頭パケットデータに含まれる音声データを蓄積する時間を、
上記音声データの残量と上記無音区間時間長の最小値の合計値Aが上記格納初期値を下回る場合において、上記無音区間計算部によって算出された無音区間の時間長と上記音声データの残量の合計値Bが上記合計値A未満であれば上記合計値Aに応じた時間長に、上記合計値A以上かつ上記格納初期値未満であれば上記合計値Bに応じた時間長に、上記格納初期値以上であれば上記格納初期値に応じた時間長に制御し、
上記合計値Aが上記格納初期値を上回る場合においては、上記合計値Aに応じた時間長に制御すること
を特徴とする音声データ受信装置。 - 到着遅延が大きいため、受信した時点で廃棄されたパケットデータの数をカウントする遅刻パケットカウント部を備え、
バッファ制御部は、上記遅刻パケットカウント部でカウントされたパケット数に基づいて、無音区間時間長の最小値と、揺らぎ吸収バッファ部の格納初期値を決定することを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載の音声データ受信装置。 - 揺らぎ吸収バッファ部のオーバーフローにより、受信した時点で廃棄されたパケットデータの数をカウントするオーバーフローパケットカウント部を備え、
バッファ制御部は、上記オーバーフローパケットカウント部でカウントされたパケット数に基づいて、無音区間時間長の最小値と、揺らぎ吸収バッファ部の格納初期値を決定することを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載の音声データ受信装置。 - 到着遅延の揺らぎ時間を計測する到着遅延揺らぎ計測部を備え、
バッファ制御部は、上記到着遅延揺らぎ計測部で計測された到着遅延の揺らぎ時間に基づいて、無音区間時間長の最小値と、揺らぎ吸収バッファ部の格納初期値を決定することを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載の音声データ受信装置。 - バッファ残量監視部で観測された、揺らぎ吸収バッファ部内の前有音区間の音声データ部分の残量に基づいて、無音区間時間長の最小値と、揺らぎ吸収バッファ部の格納初期値を決定することを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載の音声データ受信装置。
- バッファ制御部の制御により得られる実際の無音区間時間長と、無音区間計算部によって算出された無音区間時間長の差に基づいて、無音区間時間長の最小値と、揺らぎ吸収バッファ部の格納初期値を決定することを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載の音声データ受信装置。
- 請求項4記載の音声データ受信装置にパケットデータを送信する音声データ送信装置であって、
入力された音声信号を符号化し、符号化音声信号を出力する音声符号化部と、
上記入力された音声信号が有音信号であるか、無音信号であるかを判定する有音判定部と、
上記有音判定部による判定結果に基づいて、上記符号化音声信号のうち、有音信号のみをパケットデータ化して送信するパケット送出部を備え、
上記パケット送出部は、有音区間の先頭パケットデータのヘッダに、当該有音区間の直前の無音区間の時間長の情報を含ませることを特徴とする音声データ送信装置。 - 請求項6記載の音声データ受信装置にパケットデータを送信する音声データ送信装置であって、
入力された音声信号を符号化し、符号化音声信号を出力する音声符号化部と、
上記入力された音声信号が有音信号であるか、無音信号であるかを判定する有音判定部と、
上記符号化音声信号を音声パケット化して送信するパケット送出部を備え、
上記パケット送出部は、上記有音判定部による判定結果に基づいて、各々のパケットデータのヘッダに、当該パケットデータの有音無音を示す識別情報を含ませることを特徴とする音声データ送信装置。
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