JP5031101B2 - 信号受信装置および信号伝送システム - Google Patents
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Description
このとき、信号送信装置と信号受信装置のそれぞれで使用されるクロックのズレ(時間差)を吸収することが高品質再生を行う上で必須とされる。
なお、信号受信装置20はD/Aコンバータ(D/A回路)を内蔵しており、このD/A回路202でPLL回路201からのデジタル入力信号を変換することにより生成されるアナログ出力信号は、信号線40を介して不図示のオーディオ・ビジュアル再生系へ供給される。
更には、図8に示されるように、PLL回路201の後段に基準クロック発生回路203から基準クロックを供給される大容量のメモリ回路205を配置し、この大容量のメモリ回路205に格納されたデジタル入力信号から水晶精度でのクロックを取り出す大容量バッファリング方式も知られている。
なお、図6ないし図8において図5と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
更に、図8に示す大容量バッファリング方式によれば、時間遅れが発生するため、例えば、演奏時間の経過とともにデジタル入力信号とアナログ出力信号との間に時間ズレが徐々に拡大し、特に、音声と映像との同期が必要なリアルタイム性が要求されるオーディオ・ビジュアル再生に使用できないといった問題がある。
実施の形態1.
[信号伝送システムの説明]
図1は、この発明の実施の形態1に係る信号伝送システムの構成を示すブロック図である。
図1に示されるように、この発明の実施の形態1に係る信号送受信システムは、信号送信装置1と、信号送信装置1とは信号伝送路3を介して接続される信号受信装置2とにより構成される。なお、信号伝送路3は、有線、無線のいずれでもよい。
メモリ回路22は、PLL回路21により生成されるクロックAによりデジタル入力信号の書き込みが行われ、基準クロックBにより読み出しが行われる比較的小容量のメモリである。D/A回路23は、メモリ回路22から読み出されるデジタル入力信号をアナログ出力信号に変換し、出力信号線4経由で不図示の再生系に出力するDAコンバータである。
データ加工回路26は、時間差検出回路25によりクロックAと基準クロックBとの間にズレが検出された場合、検出されたズレの状況に応じてデジタル入力信号を加工してメモリ回路22に書き込む。データ加工回路26の内部構成等の詳細は図2を用いて後述する。
このため、この発明の実施の形態1に係る信号伝送システムによれば、信号受信装置2が、書き込みクロックAと読み出しクロックBとのズレを検出し、このズレは、実用上、100ppm(parts per million)以下であることに注目し(サンプリング周波数44.1Hzで100ppmのズレでは、0.23秒に1回のズレに相当)、この時間差を補正するために、例えば、0.23秒に1回遅れる場合は、データの間引き処理を行い、逆に進む場合は、前後の信号から生成される信号を補間処理する構成とした。
更に、この発明の実施の形態1に係る信号伝送システムは、対象信号サンプルの間引きや捕間後、聴感上の劣化を抑えるために、信号受信装置2が、間引き処理や捕間処理した箇所のランダム性が高くなるにしたがい短いクロスフェード処理を実行し、ランダム性が低くなるにしたがい長いクロスフェード処理を実行して信号の接続点同士を減衰させ滑らかな波形として不連続点の確認を困難にしている。これは、ランダム性が高いと不連続点の確認が困難で、ランダム性が低いと不連続点の認識が容易になることに基づく。
ここで、信号受信装置2は、クロックAと基準クロックBのズレを補正してデジタル入力信号を再現するために、その時間差を検出し、ここでクロック間のズレが検出され、信号受信装置2が信号送信装置1よりも遅れる場合は、デジタル入力信号に含まれるデータを間引き、進む場合は、前後のデジタル入力信号から生成される信号を補間するように構成した。このため、デジタル入力信号とアナログ出力信号間の時間ズレが極小で、かつ、ジッターを水晶精度までに低減することができ、オーディオ・ビジュアル再生に用いて好適な信号伝送システムを提供することができる。
図2は、この発明の実施の形態1に係る信号受信装置2が有するデータ加工回路26の内部構成を示すブロック図である。
図2に示されるように、データ加工回路26は、振幅値監視部261と、変化量監視部262と、ランダム性監視部263と、対象信号サンプル抽出部264と、クロスフェード演算処理部265と、メモリ更新部266とにより構成される。
なお、ランダム性監視部263は、ランダム性の算出にあたり、例えば、分散(標準偏差)を求め、デジタル入力信号の分散が大きいほどランダム性が高いと判定し、対照信号サンプル抽出部264を制御する。ここでいう「分散」とは、例えば、変量と平均との距離(の2乗)の大きさをあらわし、平均値からの誤差をいう周知の統計手法をいう。
すなわち、クロスフェード演算処理部265は、例えば、対象信号サンプルの隣接する2つの時点における信号に、時間経過とともに次第に減少する窓関数と、時間経過とともに次第に増加する窓関数とを掛け、それらを足し合わせることにより、当該2つの時点における信号同士を減衰させて滑らかな波形として不連続点の確認を困難にする。ここでは、対象信号サンプルのランダム性が高くなるほど短い長さでクロスフェード処理を施し、ランダム性が低くなるほど長い長さでクロスフェード処理を施している。
以下、図3、図4のフローチャートを参照しながら、図1、図2に示すこの発明の実施の形態1に係る信号受信装置の動作について詳細に説明する。
これを受信したデータ加工回路26は、そのズレが遅れであると判定された場合(ステップST305“遅れ”)、そのタイミングでデータの間引き処理を実行し(ステップST306)、進みであると判定された場合(ステップST305“進み”)、データの補間処理を実行する(ステップST307)。そして、データ加工回路26は、間引き、あるいは補間処理の結果生成される加工されたデータをメモリ回路22に上書きしてデジタル入力信号の内容更新を行う(ステップST308)。
これを受信した対象信号サンプル抽出部264は、振幅値、変化量、ランダム性のうち、少なくとも2つを重み付け演算してスコアを算出し(ステップST402)、スコアの高い箇所を間引きや捕間の対象信号サンプルとして抽出してクロスフェード演算処理部265へ引き渡す(ステップST403)。
すなわち、クロスフェード演算処理部265は、対象信号サンプルの間引きや捕間処理後、聴感上の劣化を抑えるために、間引きや捕間処理した箇所のランダム性が高くなるにしたがい短いクロスフェード処理を実行し(ステップST404)、ランダム性が低くなるにしたがい長いクロスフェード処理を実行して信号の接続点同士を減衰させ滑らかな波形として不連続点の確認を困難にしている。
以降、D/A回路23は、メモリ回路22に書き込まれたデータを逐次読み出し、アナログ信号に変換して再生系に出力することでオーディオ・ビジュアル再生が行われる。
更に、サンプルの間引きや捕間処理の後、間引きや補間した箇所のランダム性が高くなるほど短い長さでクロスフェード演算処理を施し、ランダム性が低くなるほど長い長さでクロスフェード演算処理を施すことにより、聴感上の劣化をさらに抑えることができる。
例えば、(1)データ加工回路26が、時間差検出回路25によりクロックAと基準クロックBとの間に時間差が検出された場合、検出された時間差の状況に応じてデジタル入力信号を加工してメモリ回路22に書き込むデータ処理、(2)時間差検出回路25により基準クロックBの遅れが検出された場合、デジタル入力信号を間引き、進みが検出された場合は、前後のデジタル入力信号から生成される信号を補間するデータ処理、(3)デジタル入力信号のレベルと変化量を監視し、デジタル入力信号のレベルが低く、かつ、変化量が少ないサンプルを抽出して加工の対象とするデータ処理、(4)デジタル入力信号のランダム性を監視し、ランダム性の高い部分を抽出して加工の対象とするデータ処理、(5)デジタル入力信号の分散を算出し、算出された分散をランダム性判定の尺度とするデータ処理、(6)デジタル入力信号の線形予測演算を行い、予測誤差が大きいほどランダム性判定の尺度とするデータ処理、(7)デジタル入力信号のレベル、変化量、ランダム性のうち、少なくとも2つを重み付け演算して、算出したスコアに基づきサンプルを抽出するデータ処理、(8)抽出されたサンプルのランダム性に応じた長さでクロスフェード演算処理を行うデータ処理のそれぞれは、1または複数のプログラムによりコンピュータ上で実現してもよく、また、その少なくとも一部をハードウェアで実現してもよい。
Claims (9)
- 信号送信装置から信号伝送路経由で非同期に送信されるデジタル入力信号をアナログ出力信号に変換するDAコンバータを備えた信号受信装置であって、
前記デジタル入力信号からクロックを分離生成するPLL回路と、
前記PLL回路により生成されるクロックにより前記デジタル入力信号の書き込みが行われ、前記DAコンバータの基準クロックにより読み出しが行われるメモリ回路と、
前記クロックと前記基準クロックとの時間差を検出する時間差検出回路と、
前記時間差検出回路により前記クロックと基準クロックとの間に時間差が検出された場合、前記検出された時間差の状況に応じて前記デジタル入力信号を加工して前記メモリ回路に書き込むデータ加工回路と、
を備えたことを特徴とする信号受信装置。 - 前記データ加工回路は、
前記時間差検出回路により前記基準クロックの遅れが検出された場合、前記デジタル入力信号を間引き、進みが検出された場合は、前後のデジタル入力信号から生成される信号を補間することを特徴とする請求項1記載の信号受信装置。 - 前記データ加工回路は、
前記デジタル入力信号のレベルと変化量を監視し、前記デジタル入力信号のレベルが低く、かつ、変化量が少ない対象信号サンプルを抽出して前記加工の対象とすることを特徴とする請求項1記載の信号受信装置。 - 前記データ加工回路は、
前記デジタル入力信号のランダム性を監視し、前記ランダム性の高い部分を抽出して前記加工の対象とすることを特徴とする請求項1記載の信号受信装置。 - 前記データ加工回路は、
前記デジタル入力信号の分散を算出し、前記算出された分散を前記ランダム性判定の尺度とすることを特徴とする請求項4記載の信号受信装置。 - 前記データ加工回路は、
前記デジタル入力信号の線形予測演算を行い、予測誤差の大小を前記ランダム性判定の尺度とすることを特徴とする請求項4記載の信号受信装置。 - 前記データ加工回路は、
前記デジタル入力信号の振幅値、変化量を重み付け演算して、演算により求められるスコアにしたがい前記対象信号サンプルを抽出することを特徴とする請求項3記載の信号受信装置。 - 前記データ加工回路は、
前記デジタル入力信号のランダム性により求められるスコアにしたがい対象信号サンプルを抽出することを特徴とする請求項4記載の信号受信装置。 - デジタル入力信号を送信する信号送信装置と、
前記信号送信装置とは信号伝送路経由で接続され、
前記信号伝送路経由で伝播される前記デジタル入力信号からクロックを生成するPLL回路と、前記デジタル入力信号をアナログ出力信号に変換するDAコンバータと、前記PLL回路により分離生成されるクロックにより前記デジタル入力信号の書き込みが行われ、基準クロック発生回路からの基準クロックにより読み出しが行われるメモリ回路と、前記クロックと前記基準クロックとの時間差を検出する時間差検出回路と、前記時間差検出回路により前記クロックと基準クロックとの間に時間差が検出された場合、前記検出された時間差の状況に応じて前記デジタル入力信号を加工して前記メモリ回路に書き込むデータ加工回路を有する信号受信装置と、
を備えたことを特徴とする信号伝送システム。
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