JP5585462B2

JP5585462B2 - デジタル音声受信装置

Info

Publication number: JP5585462B2
Application number: JP2011006591A
Authority: JP
Inventors: 修次針本; 真司山本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2011-01-17
Filing date: 2011-01-17
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2031-01-17
Also published as: WO2012098832A1; JP2012151537A; EP2667600A1

Description

本発明は、特に放送波を受信してその電気信号から外部に音声を出力する処理に関するものである。

デジタル放送とは、デジタルラジオ放送やデジタルテレビ放送を含む、デジタルマルチメディア放送（ＤｉｇｉｔａｌＭｕｌｔｉｍｅｄｉａＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ：ＤＭＢ）や総合デジタル放送サービス（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓＤｉｇｉｔａｌＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ：ＩＳＤＢ）等、ＭＰＥＧ（ＭｏｖｉｎｇＰｉｃｔｕｒｅＥｘｐｅｒｔＧｒｏｕｐ）などの高効率の圧縮アルゴリズムを用いて圧縮された放送データが多重化し、地上または衛星を介して送信されることをいう。これに含まれるデジタル放送データは、映像データと音声データを中心としたパケットデータに分離、圧縮され転送ストリーム（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｓｔｒｅａｍ：ＴＳ）に多重化され送られ、各転送ストリームは受信装置により結合、解凍されることで任意の番組を選択し、音声や映像を受信処理することで出力するようになる。

従来のデジタル放送の受信処理を図１を用いて説明する。

図１は従来のデジタル受信データを処理する際のブロック図である。図１において、受信装置に受信されたデジタル放送データは、受信処理１、誤り訂正処理２、デコード処理３から構成される。

従来のデジタル音声受信装置において、放送波から受信したデータを受信処理１することにより多重化されたデータから本来のパケットデータである転送ストリームに再生する。次に、これらの全てのパケットデータに対して誤り訂正処理２を行うことで、パケットデータごとに限られた誤り数であれば元に戻し、これら訂正後のパケットデータを用いてデコード処理３することで、放送波から音声を再生することが可能となる。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。

特表２００５−７３２３５号公報

ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１

しかしながら、上記従来の構成は、受信する全てのパケットデータに対して処理負荷の高い誤り訂正を行う必要があり、受信するデジタル放送波のビットレートが高くなるにつれて、マイコンの能力によっては処理遅延を起こし音声を正しく出力できないという問題を有していた。

また、デジタル処理は急速に発展している分野である。変化に対応するため上記の処理をソフトウェアにより対応することも増えている。一方でソフトウェア化することで変化へ対応することは可能になるが、これを処理するマイコンの能力は変更することができない。このことから、処理負荷が高くなると、処理能力の高い高コストなマイコンを選定しなければならず、そのようなマイコンを選定しない場合は、ソフトウェアによる更新が行えない問題を有していた。

そこで本発明は、これらの問題を解決したもので、デジタル放送のビットレート上昇による処理負荷の上昇を抑え、処理遅延の発生を低減できる音声再生方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を解決するために本発明のデジタル放送の音声再生では、音声の再生に必要となる任意のパケットデータのみを分別し、誤り訂正を行い、音声を再生するにあたり必要とならないデータに対しては誤り訂正を行わないとする処理を設けたものである。これにより、所期の目的が達成できる。

以上のように本発明によれば、出力すべき音声データ以外にも膨大な映像データが存在するデジタル放送から作成されたパケットデータに対して、取得したパケットデータのビットレートと、そのパケットデータに付属するデータに基づき、パケットデータの属性を分別し、パケットデータを受信装置が処理できるだけのパケットデータ数へ減少させるものである。

これにより、音声再生に不要であり、かつ膨大にある映像データを適切に分離廃棄し、必要な音声データのみを適切に処理する事ができるため、処理能力の低いマイコンにおいても、必要とされる処理能力を非常に抑えることができ、受信データのビットレートが上昇した場合においても、デジタル音声を再生させることができる。

従来の全体ブロック図本発明の実施例１における全体処理フローチャート本発明の実施例１における分別処理フローチャートパケットデータのフォーマット図本発明の実施例１における全体ブロック図

（実施例１）
以下、本発明の実施例１の形態について図面を参照しながら説明する。図５は本発明の実施例によるデジタル音声受信装置の構成ブロック図である。以下、図５に基づいて本発明に関わる構成及び動作を説明する。なお、本発明を下記に説明するにあたり、関連する周知の構成要素の具体的な説明が本発明の要旨に直接影響しない場合において、その詳細な説明を省略するものとする。

デジタル音声受信機器４４０は、アンテナ４００と、アンテナ４００と接続された受信処理部４１０と、受信処理部４１０と接続されたデジタル音声受信装置４２０と、デジタル音声受信装置４２０と接続されたスピーカ４３０とを少なくとも有している。

受信処理部４１０は、アンテナ４００で受信された放送波を、デジタル音声を取得するためのパケットデータへ変換する。このパケットデータは、少なくとも音声データ（パケットデータＡ）と映像データ（パケットデータＢ）とを含んでいる。

デジタル音声受信装置４２０は、第１ビットレート計算処理部４２１と、第１ビットレート計算処理部４２１に接続された分別処理部４２２と、分別処理部４２２と接続された第２ビットレート計算処理部４２３と、第１ビットレート計算処理部４２１及び第２ビットレート計算処理部４２３と接続された誤り訂正処理部４２４と、誤り訂正処理部４２４と接続されたデコード処理部４２５とを少なくとも有している。

デジタル音声受信装置４２０は、受信処理部４１０で変換されたパケットデータに対して本発明独自の処理を行うことにより、処理能力の低いマイコンを用いても、効率的に音声データを取得することが可能である。受信処理部４１０で変換されたパケットデータに対して行われる具体的な処理方法は、以下に示す通りである。

第１ビットレート計算処理部４２１では、受信処理部４１０から入力されたパケットデータのビットレートを算出し、誤り訂正処理部４２４で所定時間以内に誤り訂正処理が可能であるかを判断する（この判断時に用いられる指標を、本願においては「閾値」と呼ぶ）。誤り訂正処理部４２４が受信処理部４１０から入力された全パケットデータの誤り訂正処理を所定時間以内に実施可能であると、第１ビットレート計算処理部４２１が判断した場合には、第１ビットレート計算処理部４２１はパケットデータを分別処理部４２２へ出力せず、誤り訂正処理部４２４へ出力する。誤り訂正処理部４２４が受信処理部４１０から入力された全パケットデータの誤り訂正処理を所定時間以内に実施可能ではないと、第１ビットレート計算処理部４２１が判断した場合には、第１ビットレート計算処理部４２１はパケットデータを誤り訂正処理部４２４へ出力せず、分別処理部４２２へ出力する。

分別処理部４２２では、入力されたパケットデータ中の少なくとも映像データ（パケットデータＢ）が破棄され、パケットデータ中の少なくとも音声データ（パケットデータＡ）が、第２ビットレート計算処理部４２３へ出力される。

第２ビットレート計算処理部４２３では、入力された少なくとも音声データ（パケットデータＡ）を含むパケットデータのビットレートが算出され、誤り訂正処理部４２４で所定時間以内に誤り訂正処理が可能であるかが判断される。誤り訂正処理部４２４が第２ビットレート計算処理部４２３から入力されたパケットデータ（映像データの破棄されたもの）の誤り訂正処理を所定時間以内に実施可能であると、第２ビットレート計算処理部４２３が判断した場合には、第２ビットレート計算処理部４２３はパケットデータ（映像データの破棄されたもの）を誤り訂正処理部４２４へ出力する。誤り訂正処理部４２４が第２ビットレート計算処理部４２３から入力されたパケットデータ（映像データの破棄されたもの）の誤り訂正処理を所定時間以内に実施可能ではないと、第２ビットレート計算処理部４２３が判断した場合には、第２ビットレート計算処理部４２３はパケットデータ（映像データの破棄されたもの）を破棄し、誤り訂正処理部４２４へはパケットデータ（映像データの破棄されたもの）を出力しない。

上記の処理によって破棄されなかったパケットデータに対してのみ、誤り訂正処理部４２２で誤り訂正処理を行い、その後、デコード処理部４２５において、デジタル音声を再生するための音声データへと変換する。本発明のデジタル音声受信装置４４０が上記の構成を有している事から、誤り訂正処理部４２２を処理能力の低い安価なマイコンにて実現しても、誤り訂正処理部４２２において処理遅延の発生を抑制する事ができるといった有益な効果を得る事ができる。

なお、図５においては、分別処理部４２２と誤り訂正処理部４２４との間に第２ビットレート計算処理部４２３が接続された構成を示したが、音声データの誤り訂正処理量が多くない事が想定される場合には、分別処理部４２２と誤り訂正処理部４２４との間に第２ビットレート計算処理部４２３が接続されていない構成としてもよい。これにより、回路規模を小さくする事ができ、消費電力の小さい小型なデジタル音声受信装置を実現できる。

図２を用いて、デジタル音声受信装置４２０で行われる動作を詳述する。

本発明に示したパケットデータはＭＰＥＧ−２規格で定められた形態であり、全てのパケットデータ種類において図４に示すように、まず分割されたデータの情報を格納するＨＥＡＤＥＲ３００に続き、実際に分割された元データから構成されるＤＡＴＡ３０１がそれに続くものである。

ＤＡＴＡ３０１の中は、後述するパケットデータ種類により変化し、音声系のパケットデータであれば元の音声データを特定のデータ長に分割したデータが規格に基づき格納されており、情報系のパケットデータであればその情報の中身が格納されている。

ＨＥＡＤＥＲ３００の中には、そのパケットデータの識別子であるＰＩＤ＜ＰａｃｋｅｔＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ＞３０２が格納されている。

次に、図２は上記パケットデータから音声データを復号する全体のフローチャートである。図２において１０１は上記パケットデータのビットレートを検出するステップである。本ステップではパケットデータのビットレートを算出し、任意の閾値と比較し、その結果により１０２のステップか１０４のステップで処理するかを判断する。なお、この閾値は全体の処理負荷やマイコンの能力により総合的に判断し設定するものであり、処理遅延を起こすビットレートであるかを評価するものである。評価の結果、処理遅延を起こさないと判断した場合は図１に示すように従来と同様に１０４ステップにより全てのパケットデータを誤り訂正処理するものとする。

１０２は、１０１により処理遅延を起こすと判断されたビットレートのパケットデータに対して行う分別処理ステップである。この処理ステップにおいて、デジタル音声再生に必要となるパケットデータを分別し、その他のパケットデータを破棄するものである。これにより処理するデータ量を減らす事ができ、誤り訂正処理等の負荷を軽減する事ができる。

１０３は、ビットレートの再確認ステップであり、分別された必要なパケットデータに対して再びビットレートの計算を行うビットレート検出ステップである。この処理ステップにおいて、１０１で設定した任意の閾値を用いることで処理遅延を起こすビットレートであるかを再評価する。なお、評価の結果、処理遅延を起こすと判断した場合は、１０６の処理により分別されたパケットデータをデコード処理せずに終了するものとする。これにより、処理遅延を引き起こすパケットデータをマイコンで誤り訂正することを避け、実際に処理遅延を引き起こすことを防止することが可能となる。

１０４は、誤り訂正を行う処理ステップである。誤り訂正としては、例えば、Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ符号等が使用でき、比較的処理負荷の重いものを設定する事ができる。

そして、１０５は、上記処理ステップを経て得られたパケットデータから、音声データへと変換するための、デコード処理ステップである。

次に、音声再生に必要となるパケットデータの分別をする処理ステップについて詳細に説明する。図３は、本実施の形態においてパケットデータを分別する処理ステップのフローチャートである。なお、分別処理において、必要データとして対象になるパケットデータは（表１）に示すように、音声データの元となる音声系のパケットデータのＰＥＳと、これを特定するための情報系のパケットデータのＰＡＴ、ＰＭＴ、ＯＤ、ＢＩＦＳとなる。

なお、ここで表記されている用語はＭＰＥＧ−２システムに関する規格書である、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１に従い、それぞれの役割については後述する。また、これらのパケットデータ種類は、パケットデータのＰＩＤ３０２を参照することで特定される。

必要データの分別フローチャートは（表１）の情報系パケットデータにより転送されるデータを参照し、音声系パケットデータを分別するため、例えば図３のようになる。図３において、２０１は、まず取得したパケットデータの中からＰＡＴを検索するステップである。なお、ＰＡＴの検索は、検索する中で最も早くに取得したパケットデータから始めるものとする。これにより、ＰＭＴが変更され各種検索時に必要なＰＩＤ３０２も同時に変更された場合においても音声系パケットデータを取得することが可能となる。

２０２は、ＰＡＴの中を参照し、ＰＭＴを検索するためのＰＩＤ３０２が変更されているかを確認するステップである。このステップにおいては、ＰＡＴの前に存在する未検索のＰＭＴ及び音声パケットデータであるＰＥＳを検出するためのＰＩＤ３０２を更新しないようにするため、この段階では更新されているかを確認するのみであり、実際にＰＭＴの検索用ＰＩＤ３０２を変更するタイミングは後述する。

２０３は、ＰＭＴのＰＩＤ３０２に該当するパケットデータが無いかを判断するステップである。なお、ＰＭＴの検索は、ＰＭＴ未検索のパケットデータから開始し、終了する条件は、ＰＡＴと判断された前のパケットデータまでの検索を完了した場合、または取得した検索範囲パケットデータの最後までの検索を完了した場合のいずれかと設定する。これにより、ＰＡＴによりＰＭＴのＰＩＤ３０２が変更された場合にもＰＭＴを検出することが可能となる。

まず、２０３ステップにおいて、ＰＭＴが検出されなかった場合について説明する。２０４は、音声パケットデータであるＰＥＳのＰＩＤ３０２に該当するパケットデータを検索するステップである。なお、音声パケットデータであるＰＥＳの検索は、音声パケットデータであるＰＥＳ未検索のパケットデータから開始し、終了する条件は、ＰＭＴと判断された前のパケットデータまで検索を完了した場合、または取得した検索範囲パケットデータの最後まで検索を完了した場合のいずれかと設定する。これにより、ＰＭＴが有効である範囲で音声パケットデータであるＰＥＳの検索を行うことが可能となる。

次に、２０３ステップにおいてＰＭＴが検出された場合について説明する。２０５は、検出されたＰＭＴの中身を参照し、その変化を確認するステップである。ＰＭＴは、規格により一定周期で送付されてくるパケットデータであるため、内容に変化がない場合もあり得る。そのため、変化が確認できなかった場合は、続けて２０４ステップにおいて音声パケットデータであるＰＥＳの検索に移行する。

ＰＭＴの中身に変化があった場合、このタイミングで音声パケットデータであるＰＥＳのＰＩＤ３０２が変化することもあり得る。しかし、このタイミングにおいては実際に音声パケットデータであるＰＥＳを検索するためのＰＩＤ３０２は更新せず、確認するのみとする。

２０６は、ＢＩＦＳを確認し音声パケットデータであるＰＥＳのＰＩＤ３０２を確認するために参照するＯＤの中身をより早く確認するためのステップである。ＢＩＦＳの検索は、変化のあったＰＭＴの中身を参照し該当するＰＩＤ３０２を検出することで実行する。なお、ＢＩＦＳの検索は、変化のあったＰＭＴの次のパケットデータから開始し、終了する条件は、次のＰＭＴと判断された前のパケットデータまで検索を完了した場合、または取得したパケットデータの最後まで検索を完了した場合のいずれかと設定する。これにより、検索に使用したＰＩＤ３０２を取得したＰＭＴが有効である範囲でＢＩＦＳの検索を行うことが可能となる。

２０７は、音声パケットデータであるＰＥＳのＰＩＤ３０２を確認するためにＯＤの中身を確認するステップである。この検索も２０６のステップと同様に、変化のあったＰＭＴの中身を参照し該当するＰＩＤ３０２を検出することで実行する。音声パケットデータであるＰＥＳのＰＩＤ３０２を確認し、変化があった場合においても、音声パケットデータであるＰＥＳ未検索のパケットデータにおいて変化前のＰＩＤ３０２を使用して検索する範囲が残っていることから、このタイミングで音声パケットデータであるＰＥＳのＰＩＤ３０２は更新しないものとする。なお、ＯＤデータの検索は、変化のあったＰＭＴの次のパケットデータから開始し、終了する条件は、ＰＡＴあるいはＰＭＴと判断された前のパケットデータまで検索を完了した場合、または取得したパケットデータの最後まで検索を完了した場合のいずれかと設定する。

２０５と２０６と２０７において音声パケットデータであるＰＥＳのＰＩＤ３０２を確認した後、２０４の処理によって音声パケットデータであるＰＥＳを検索する。２０８は、音声パケットデータであるＰＥＳの検索終了後に、２０５あるいは２０７のステップで確認した音声パケットデータであるＰＥＳのＰＩＤ３０２を更新するステップである。このステップを完了した後、再び２０３のステップによりＰＭＴの検索を繰り返す。

以上までのステップを繰り返すと、２０１で検出されたＰＡＴの前のパケットデータまでＰＭＴ及び音声パケットデータであるＰＥＳの検索が完了することになり、ＰＡＴによるＰＭＴの有効範囲が変わることからＰＭＴの検索用ＰＩＤ３０２の変更を反映させる必要がある。２０９は、２０３で検索するＰＭＴのＰＩＤ３０２を更新するステップである。このステップにおいて、次回以降で検索対象となるＰＭＴを変更する。

そして、２１０で、取得した全てのパケットデータに対して音声パケットデータであるＰＥＳの検索が完了したかを確認し、まだ未検索パケットデータがあるならば２０１へ戻る。

以上のように、本発明のデジタル音声受信装置は、分別処理１０２を備えることにより、音声を再生するための音声系パケットデータおよびこれを検出するための情報系のパケットデータを分別し、誤り訂正処理１０４を行うパケットデータが減少することにより、映像が含まれる高ビットレートデータ受信時においても、デジタル音声の再生を向上させることができる。

なお、通常のデジタル放送の受信装置においては、映像信号と音声信号の両方を誤り訂正処理することが規格書等に明記されており、両信号を誤り訂正処理することが一般常識となっている。しかし、本発明では、その思想をあえて採用せず、映像情報を誤り訂正処理前に破棄することを特長としており、これにより処理能力の低いマイコンにおいても、必要とされる処理能力を非常に抑えることができ、受信データのビットレートが上昇した場合においても、デジタル音声を再生させるというこれまでにない効果を得ることが出来る。

本発明は任意の音声データを取り出すことが出来るので、ＭＰＥＧ−２が利用されるデジタル受信装置などに適用することができる。

４００アンテナ
４１０受信処理部
４２０デジタル音声受信装置
４２１第１ビットレート計算処理部
４２２分別処理部
４２３第２ビットレート計算処理部
４２４誤り訂正処理部
４２５デコード処理部
４３０スピーカ
４４０デジタル音声受信機器

Claims

パケットデータＡ、Ｂを少なくとも含む受信データが入力されると共に、前記パケットデータＡ、Ｂの総ビットレートを算出する第１ビットレート計算処理部と、前記第１ビットレート計算処理部と接続された分別処理部と、前記第１ビットレート計算処理部及び前記分別処理部と接続された誤り訂正処理部と、前記誤り訂正処理部の出力データが入力されるデコード処理部とを有し、前記総ビットレートが閾値以下の場合には、前記第１ビットレート計算処理部は前記受信データを前記誤り訂正処理部へ出力し、前記総ビットレートが閾値より大きい場合には、前記第１ビットレート計算処理部は前記受信データを前記分別処理部へ出力し、前記分別処理部において前記パケットデータＢは廃棄され、前記パケットデータＡが前記誤り訂正処理部へ出力されるデジタル音声受信装置。
前記分別処理部と誤り訂正処理部との間に第２ビットレート計算処理部が接続されており、前記第２ビットレート計算処理部は前記分別処理部から出力されたパケットデータのビットレートを算出し、このビットレートが前記閾値以下の場合は前記分別処理部から出力されたパケットデータを破棄することなく前記誤り訂正処理部へ入力し、前記分別処理部から出力されたパケットデータのビットレートが前記閾値より大きい場合は前記閾値以下となるまで一部のパケットデータが破棄される請求項１に記載のデジタル音声受信装置。
前記誤り訂正処理部は，入力されるパケットデータの誤り数を算出し、この誤り数が訂正限度以下の場合は入力されたパケットデータを誤り訂正し、前記誤り数が訂正限度を超えている場合は入力されたパケットデータを破棄する請求項１に記載のデジタル音声受信装置。
パケットデータＡはデジタル放送の音声信号であり、パケットデータＢはデジタル放送の映像信号である請求項１に記載のデジタル音声受信装置。