JPH10320000A - 携帯用音声記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汎用のマイコン（１００，１０１）を２個用
いて音声データの圧縮・伸長処理および周辺モジュール
の制御を同時に実行することが可能な音声圧縮伸長処理
装置により音声データの圧縮・伸長処理をリアルタイム
に実行すること。 【解決手段】 録音時において，2個のマイコン（１０
０，１０１）が2ポートメモリ（１０２）へアクセスす
る領域をフレーム単位毎に切り換え，実質的に連続した
データに対して圧縮処理を実行するように制御する。 【効果】 最小限のハードウエア構成で高音質のリアル
タイム携帯用音声記録再生装置を提供することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，フラッシュメモリ
カードを記録媒体とする録音・再生装置に関し，特に汎
用マイコンを用いてMPEGオーディオ方式による音声デー
タの圧縮・伸長をリアルタイムに処理する装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年，半導体技術の進歩により大きな記
憶容量を持つメモリカードが開発され，コンパクトなパ
ッケージングや，使い勝手の良さから，パソコンや携帯
型端末等の外部記録媒体として急速に普及しつつある。
また最近では，ディジタルオーディオの分野において
も，メカレスで振動にも強い次世代の記録メディアとし
て注目されている。

【０００３】しかし，現時点ではDAT(ディジタル・オー
ディオ・テープ)やMD(ミニ・ディスク)等の記録メディ
アと比較すると，データ当たりのコストパフォーマンス
の面で優れていると言えない。従って，いかに高音質を
保ちつつ圧縮し，記録できるかが鍵となっている。

【０００４】ディジタル音声データの録音・再生に関す
る従来技術の一例として，特開平09-062296号公報(西暦
1997年3月7日公開)，特開平09-081197号公報(西暦1997
年3月28日公開)，および特開平09-081198号公報(西暦19
97年3月28日公開)等がある。いずれも半導体メモリを記
録媒体とした音声データの録音・再生装置の例が記載さ
れている。

【０００５】特開平09-063189号公報 (西暦1997年3月7
日公開)には，1個の制御部(CPU)で音声データの圧縮・
伸長処理の実行し，同時に他の処理を実行する例が記載
されている。

【０００６】また，特開平09-073299号公報(西暦1997年
3月18日公開)には，MPEG方式を用いたMPEGオーディオ再
生装置の例が記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記，従来技術の特開
平09-062296号公報，特開平09-081197号公報，および特
開平09-081198号公報に記載されている方法は，半導体
メモリを記録媒体とした音声データの録音・再生装置の
例であるが，音声データに対して圧縮・伸長等の加工を
行なわない装置である。

【０００８】前記，従来技術の特開平09-063189号公報
は，圧縮・伸長処理と他の処理を同時に実施するため
に，大容量のワークメモリが必要であり，またワークメ
モリの管理のために専用のメモリコントローラが必要と
なっている。

【０００９】前記，従来技術の特開平09-073299号公報
は，MPEG方式を用いたMPEGオーディオ装置であるが，再
生専用である。また，MPEGの圧縮データ伸長部に専用の
伸長用LSIを用いているため，外部にマイコン等のコン
トローラが必要となっている。

【００１０】本発明の目的は，汎用のマイコンを2個用
いて，処理量の大きい録音時には2個のマイコン，処理
量の小さい再生時には1個のマイコンで周辺モジュール
の制御と共にMPEGオーディオ方式による圧縮・伸長処理
をリアルタイムに実行し，最小限のハードウエア構成で
高音質の携帯用音声記録再生装置を実現することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の携帯用音声記録
再生装置は，圧縮・伸長処理および装置全体の制御を実
行する第1のマイコンと，圧縮処理の1部分を実行する第
2のマイコンと，録音・再生の実行開始または停止など
を指示する操作部と，圧縮データを記録する記録部と，
前記2個のマイコンの間でデータ転送を行なうための2ポ
ートメモリと，第1のマイコンから第2のマイコンの処理
開始を指示する制御信号と，第2のマイコンの処理が終
了したことを第1のマイコンへ伝達するための制御信号
と，音声データの入力手段としてマイク，LPF，A/D変換
器，およびディジタルオーディオ信号入力部と，音声デ
ータの出力手段としてD/A変換器，アンプ，スピーカ，
およびディジタルオーディオ信号出力部を備える。

【００１２】

【発明の実施の形態】図1は，本発明による携帯用音声
記録再生装置の実施の形態の一例を示したブロック図で
ある。本装置は，第1のマイコン100，第2のマイコン10
1，2ポートメモリ102，第1のマイコン100から第2のマイ
コン101への制御信号105，第2のマイコン101から第1の
マイコン100への制御信号106，操作部107，表示部108，
記憶部109，A/D変換器110，D/A変換器111，ディジタル
オーディオ信号入力部112，ディジタルオーディオ信号
出力部113，LPF(117)，アンプ118，マイク114，スピー
カ115で構成する。本装置においては，第1のマイコン10
0は圧縮処理の1部分と，伸長処理の全体と，表示部，操
作部，記憶部の制御を実行する。第2のマイコン１０１
は第１のマイコン100が実行する圧縮処理以外の圧縮処
理部分のみを実行する。

【００１３】まず，録音時の動作を説明する。操作部10
7から録音開始が指示されると，表示部108に録音中であ
る旨のメッセージを表示し，音声データ103の入力を開
始する。音声データ103の入力手段は，マイク114等から
入力したアナログ音声をLPF(114)を通過させた後，A/D
変換110して入力する手段，またはCD,DAT(116)等と接続
したディジタルオーディオ信号入力部112から直接入力
する手段がある。音声データ103は，一旦，第1のマイコ
ン100の内部RAMに記憶し，1フレーム分蓄積された後，
圧縮処理を自動的に開始する。その圧縮処理は，第1の
マイコン100と第2のマイコン101の2個のマイコンによっ
て処理を分担して実行する。このため，圧縮処理を実行
する過程で，2個のマイコン間でお互いに演算パラメー
タを交換する必要がある。この処理を2ポートメモリ102
を介して実施する。2個のマイコン間の圧縮処理の同期
制御は，第1のマイコンから第2のマイコンの処理開始を
指示する制御信号105と，第2のマイコンの処理が終了し
たことを第1のマイコンへ伝達するための制御信号106を
用いて行なう。圧縮データ104はフラッシュメモリカー
ドを記録媒体とする記憶部109に格納する。操作部107か
ら録音停止が指示されると，表示部108に待機中である
旨のメッセージを表示したのち，音声データ103の入力
と圧縮処理を終了する。

【００１４】次に再生時の動作を説明する。操作部107
により記憶部109に記録されている任意の圧縮音声デー
タを指定する。続いて操作部107から再生開始が指示さ
れると，表示部108に再生中である旨のメッセージを表
示し，記憶部109から圧縮データ104を一旦，第1のマイ
コン100の内部RAMに読み出す。読み出した圧縮データ10
4が1フレーム分蓄積された後，伸長処理を自動的に開始
する。その伸長処理は，第1のマイコン100単体で伸長処
理の全体を実行し，音声データ103として出力する。音
声データ103の出力手段は，D/A変換111した後，アンプ1
18を介してスピーカ115等に出力する手段，またはディ
ジタルオーディオ信号出力部113から直接出力する手段
がある。なお，圧縮データ104の伸長処理は第1のマイコ
ン100単体で実行するため，第2のマイコン101と2ポート
メモリ102は使用せず，これらは待機状態となる。

【００１５】図2は，第1のマイコン100と第2のマイコン
101で分担している圧縮処理と伸長処理の分割内容をブ
ロックで示した図である。図2(1)は録音時の圧縮処理の
分割内容を示し，圧縮処理の全体200のうち，第1の圧縮
処理201と第3の圧縮処理203を第1のマイコン100で実行
する。第2のマイコン101は圧縮処理の全体200のうち，
第2の圧縮処理202のみを実行する。再生時は，図2(2)に
示すように伸長処理を分割せずに，伸長処理の全体204
を第1のマイコン100のみで実行する。

【００１６】図3は，第1の圧縮処理201，第2の圧縮処理
202，および第3の圧縮処理203の処理内容の詳細を示す
図である。第1の圧縮処理201は音声データ入力301，サ
ブバンド分析302，FFT(303)を実行し，第2の圧縮処理20
2は聴覚モデル分析304，ビット割付け305を実行し，第3
の圧縮処理203は量子化306，フォーマット307，圧縮デ
ータ出力308を実行する。

【００１７】図4は2ポートメモリを介した圧縮処理のデ
ータの流れの概略を示す図である。前述のように圧縮処
理は第1のマイコン100と第2のマイコン101で処理を分担
して実行するため，2個のマイコン間でお互いに演算パ
ラメータを交換する必要がある。この処理を図4に示す
ように2ポートメモリ102を介して実施する。

【００１８】圧縮処理は，まず第1のマイコン100で第1
の圧縮処理201を実行し，第1のマイコン100の演算パラ
メータを第2のマイコン101に転送し，第2の圧縮処理202
を実行する。この後，第2のマイコン101の演算パラメー
タを第1のマイコン100へ転送し，第3の圧縮処理203を実
行して圧縮データ104を得る。

【００１９】1フレームの圧縮を時系列で実行した場
合，第1のマイコン100から第2のマイコン101への処理の
引き継ぎは問題ないが，再度，第2のマイコン101から第
1のマイコン100へ処理を引き継ぐ際に，第2のマイコン1
01による第2の圧縮処理202が終了するまで，第1のマイ
コン100は待機しなければならないという不都合が生じ
る。この問題を解決するためには，後述のような2ポー
トメモリを介した演算パラメータの交換に工夫が必要と
なる。

【００２０】図5は，2ポートメモリを介した圧縮処理の
データの流れの詳細を示す図である。図5(1)は2ポート
メモリ102の内部を示しており，第1のバッファ500から
第5のバッファ504の5個の領域に分かれている。第1のバ
ッファ500と第2のバッファ501は，第1のマイコン100か
ら第2のマイコン101への演算パラメータ転送用として使
用する。第3のバッファ502と第4のバッファ503は，第2
のマイコン101から第1のマイコン100への演算パラメー
タ転送用として使用する。第5のバッファ504は，現在処
理しているデータが録音開始から何フレーム目のデータ
であるかを示すフレームカウント値を第2のマイコン101
へ知らせるために使用する。演算パラメータの転送は，
2個のマイコンの書き込みと読み出しが2ポートメモリ上
の同一アドレスに対してへ同時に発生しないように，フ
レーム単位毎にアクセスするバッファ領域を切り換える
ように制御する。図5(2)は，あるフレームでの2ポート
メモリへのアクセス状態を示す図である。第1の圧縮処
理201からの演算パラメータの書き込み先を第1のバッフ
ァ500とし，この時，第2の圧縮処理201で使用する演算
パラメータは第2のバッファ501から読み出す。また，第
2の圧縮処理201からの演算パラメータの書き込み先を第
4のバッファ503とし，この時，第3の圧縮処理203で使用
する演算パラメータは第3のバッファ502から読み出す。
図5(3)は，別のフレームでの2ポートメモリへのアクセ
ス状態を示す図である。第1の圧縮処理201からの演算パ
ラメータの書き込み先を第2のバッファ501とし，この
時，第2の圧縮処理201で使用する演算パラメータは第1
のバッファ500から読み出す。また，第2の圧縮処理201
からの演算パラメータの書き込み先を第3のバッファ502
とし，この時，第3の圧縮処理203で使用する演算パラメ
ータは第4のバッファ503から読み出す。図5(2)および図
5(3)において，第5のバッファ504は常に第1のマイコン1
00から第2のマイコン101に対し，現在処理しているデー
タが録音開始から何フレーム目のデータであるかを示す
フレームカウント値を知らせるために使用する。上記の
制御を実施することによって，ある瞬間の時点では各々
は異なるフレームのデータを処理しているが，1個の圧
縮処理部に注目すると常に連続したフレームのデータの
処理を実行することになる。この結果，圧縮処理の過程
において2個のマイコン間で待機状態を発生させること
なくリアルタイムに圧縮処理を実行することが可能とな
る。

【００２１】図6は，録音時の圧縮処理のデータの流れ
の一例を示す図である。偶数フレームの圧縮処理時(60
0)(602)には，第1のマイコン100で音声データ入力301，
サブバンド分析302，FFT(303)を実行し，この時の演算
パラメータを2ポートメモリ102の第1のバッファ500に書
き込む。この後，第1のマイコン100は，2ポートメモリ1
02の第3のバッファ502から第2のマイコン101からの演算
パラメータを読み出し，量子化306，フォーマット307，
および圧縮データ出力308を実行する。また，第1のマイ
コン100の処理と並行して第2のマイコン101は，2ポート
メモリ102の第2のバッファ501から演算パラメータを読
み出し，聴覚モデル分析304とビット割付け305を実行
し，この時の演算パラメータを2ポートメモリ102の第4
のバッファ503に書き込む。一方，奇数フレームの圧縮
処理時(601)には，第1のマイコン100で音声データ入力3
01，サブバンド分析302，FFT(303)を実行し，この時の
演算パラメータを2ポートメモリ102の第2のバッファ501
に書き込む。この後，第1のマイコン100は，2ポートメ
モリ102の第4のバッファ503から第2のマイコン101から
の演算パラメータを読み出し，量子化306，フォーマッ
ト307，および圧縮データ出力308を実行する。また，第
1のマイコン100の処理と並行して第2のマイコン101は，
2ポートメモリ102の第1のバッファ500から演算パラメー
タを読み出し，聴覚モデル分析304とビット割付け305を
実行し，この時の演算パラメータを2ポートメモリ102の
第3のバッファ502に書き込む。以後，同様に偶数フレー
ムと奇数フレームで2ポートメモリ102にアクセスするバ
ッファ領域をコンプリメンタルに切り換えながら圧縮処
理を実行する。

【００２２】なお，図示していないが2ポートメモリ102
の第5のバッファ504には，各フレーム毎に常に第1のマ
イコン100から第2のマイコン101に対し，現在処理して
いるデータが録音開始から何フレーム目のデータである
かを示すフレームカウント値を書き込まれているものと
する。

【００２３】図7は，本発明の携帯用音声記録再生装置
の第1のマイコン100の処理フローを示す図である。本装
置を起動すると操作部107によって録音開始(700)，再生
開始(701)，または終了(702)の何れかが選択されるまで
待機状態になる。録音開始が選択されると，まず，録音
時に使用するレジスタ，ワークメモリ等の初期化を実行
し(703)，同時にフレームカウンタを0に初期化する(70
4)。次に音声データの入力を開始すると共に(705)，第1
の圧縮処理201を実行する(706)。第1の圧縮処理201を実
行後，演算パラメータを2ポートメモリ102に書き込む。
この時，フレームカウンタの値を検査し(707)，値が偶
数ならば2ポートメモリ102の第1のバッファ500に書き込
み(708)，奇数ならば2ポートメモリ102の第2のバッファ
501に書き込む(709)。更に，2ポートメモリ102の第5の
バッファ504に現在のフレームカウンタの値を書き込み
(710)，第2のマイコンの処理開始を伝達する制御信号10
5を介して，第2のマイコンによる第2の圧縮処理開始を
指示する(711)。次に，第2の圧縮処理202で出力された
演算パラメータを2ポートメモリ102から読み出す。この
時，フレームカウンタの値を検査し(712)，値が偶数な
らば2ポートメモリ102の第3のバッファ502から演算パラ
メータを読み出し(713)，奇数ならば2ポートメモリ102
の第4のバッファ503から読み出す(714)。この後，第3の
圧縮処理203を実行し(715)，生成した圧縮データ104を
フラッシュメモリカードへ出力する(716)。次に，フレ
ームカウンタの値を1インクリメントし(717)，第2の圧
縮処理が終了したことを伝達するための制御信号106を
介して，第2のマイコン101の処理終了を検出した後(71
8)，第2のマイコン101に動作停止を指示する(719)。最
後に操作部107によって録音終了が選択されていれば待
機状態に復帰し，録音終了が選択されていなければ再
度，音声データ入力(705)以降の処理を繰り返す(720)。
一方，待機状態から再生開始が選択されると(701)，ま
ず，再生時に使用するレジスタ，ワークメモリ等の初期
化を実行する(721)。次にフラッシュメモリカードから1
フレームの圧縮データの入力(722)，直ちに伸長処理の
全体204を実行した後(723)，生成した音声データを出力
する(724)。最後に，操作部107によって再生終了が選択
されていれば待機状態に復帰し，再生終了が選択されて
いなければ再度，圧縮データ入力(722)以降の処理を繰
り返す(725)。

【００２４】図8は，本発明の携帯用音声記録再生装置
の第2のマイコン101の処理フローを示す図である。ま
ず，本装置を起動後，操作部107によって録音開始が選
択され，第1のマイコン100から第2のマイコン101に対し
て起動が指示されるまで待機する(801)。起動が指示さ
れた時点で2ポートメモリ102の第5のバッファ504からフ
レームカウンタの値を読み出し(802)，値が偶数ならば2
ポートメモリ102の第2のバッファ501から演算パラメー
タを読み出し(804)，奇数ならば2ポートメモリ102の第1
のバッファ500から演算パラメータを読み出す(805)。続
いて，第2の圧縮処理202を実行し(806)，フレームカウ
ンタの値が偶数ならば(807)，第2の圧縮処理後の演算パ
ラメータを2ポートメモリ102の第4のバッファ503に書き
込み(808)，奇数ならば2ポートメモリ102の第3のバッフ
ァ502に書き込む(809)。最後に第2の圧縮処理202が終了
したことを制御信号106を介して第1のマイコン100へ伝
達し，第1のマイコン100から次の起動が指示されるまで
待機状態に復帰する。なお，図示していないが再生時に
おいては，第1のマイコン100からの起動指示が発生しな
いため，第2のマイコン101は次の録音動作時まで待機状
態となる。

【００２５】再生時は記憶部109に記録されている圧縮
された音声データ(例えばMPEGオーディオ方式で圧縮さ
れたデータ)を第1のマイコン100の内部RAMに読み出し，
フォーマットを解析し，逆量子化して，サブバンド合成
処理を行なった後，D/A(111)とアンプ118を経由して再
生する(ただし，この構成は図示していない)。

【００２６】本発明を応用した携帯用音声記録再生装置
としては，電源として電池またはAC商用電源から供給さ
れ，入力部としてマイクまたはデイジタルオーディオ信
号用入力ポートを有し，出力部としてスピーカまたはデ
イジタルオーディオ信号用出力ポートを有し，マイクか
らマイコンを内蔵した本体との接続としてケーブルまた
は無線が準備され，録音時は圧縮してフラッシュメモリ
カードに記録され，再生時は内蔵スピーカから音声出力
したり，またはデイジタルオーディオ信号用出力ポート
に出力したり出来る形態となっている(ただし，この構
成は図示していない)。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば，汎用のマイコンを2個
用いて，処理量の大きい録音時には2個のマイコン，処
理量の小さい再生時には1個のマイコンで周辺モジュー
ルの制御と共にMPEGオーディオ方式による音声データの
圧縮・伸長処理をリアルタイムに実行することが可能と
なり，最小限のハードウエア構成で高音質の携帯用音声
記録再生装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による携帯用音声記録再生装置の実施の
形態の一例を示したブロック図。

【図２】圧縮処理と伸長処理の分割内容をブロックで示
した図。

【図３】第1，第2，および第3の圧縮処理の処理内容の
詳細を示す図。

【図４】2ポートメモリを介した圧縮処理のデータの流
れの概略を示す図。

【図５】2ポートメモリを介した圧縮処理のデータの流
れの詳細を示す図。

【図６】録音時の圧縮処理のデータの流れの一例を示す
図。

【図７】本発明の携帯用音声記録再生装置の第1のマイ
コンの処理フローを示す図。

【図８】本発明の携帯用音声記録再生装置の第2のマイ
コンの処理フローを示す図。

【符号の説明】

100…第1のマイコン，101…第2のマイコン，102…2ポー
トメモリ，103…音声データ，104…圧縮データ，105…
第1のマイコンから第2のマイコンへの制御信号，106…
第2のマイコンから第1のマイコンへの制御信号，107…
操作部，108…表示部，109…記憶部，110…A/D変換器，
111…D/A変換器，112…ディジタルオーディオ信号入力
部，113…ディジタルオーディオ信号出力部，114…マイ
ク，115…スピーカ，116…CDまたはDAT，117…LPF，118
…アンプ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音声データを圧縮し，圧縮データをメモリ
   に録音する記録部と，記録されている圧縮データを伸長
   して再生する機能を有する装置において，少なくとも音
   声データを圧縮する第1のマイコンと第2のマイコンと，
   録音・再生の実行開始または停止などを指示する操作部
   と，前記第１と2のマイコン間でデータ転送を行なうた
   めの2ポートメモリと，第1と第２のマイコンの間で制御
   指示する制御信号とを含むことを特徴とする携帯用音声
   記録再生装置。
2. 【請求項２】請求項1記載の装置において，前記第2のマ
   イコンおよび前記2ポートメモリの動作を停止した状態
   で，表示部，操作部，記憶部の制御と，記憶部に格納さ
   れている音声の圧縮データを順次読み出しながらリアル
   タイムに伸長し，音声データとして再生する処理を第1
   のマイコンのみで実行することを特徴とする携帯用音声
   記録再生装置。
3. 【請求項３】請求項1および請求項2記載の装置におい
   て，圧縮処理を第1の圧縮処理，第2の圧縮処理，および
   第3の圧縮処理の3段階に分割し，第1のマイコンは圧縮
   処理の第1の圧縮処理と，第3の圧縮処理と，伸長処理の
   全ての処理と，表示部，操作部，記憶部の制御を実行
   し，第2のマイコンは圧縮処理の第2の圧縮処理のみを実
   行することを特徴とする携帯用音声記録再生装置。
4. 【請求項４】請求項3記載の装置において，第1の圧縮処
   理として，サブバンド分析および高速フーリエ変換演算
   処理するプログラムと、第2の圧縮処理として聴覚モデ
   ル分析，ビット割付け処理するプログラムと，第3の圧
   縮処理として量子化，フォーマット，圧縮データの出力
   処理するプログラムであることを特徴とする携帯用音声
   記録再生装置。
5. 【請求項５】請求項1記載の装置において，圧縮処理を
   実行する過程で，第1のマイコンと第2のマイコンが2ポ
   ートメモリへアクセスする際に，圧縮の1処理単位毎
   に，2個のマイコンが2ポートメモリの異なる領域をアク
   セスするように制御する手段を有することを特徴とする
   携帯用音声記録再生装置。
6. 【請求項６】請求項5記載の装置において，圧縮する音
   声データが，録音開始から数えて偶数フレームに属して
   いるか，または奇数フレームに属しているかを検査し，
   その結果によって第1のマイコンと第2のマイコンが2ポ
   ートメモリの異なる領域をアクセスするように制御する
   手段を有することを特徴とする携帯用音声記録再生装
   置。
7. 【請求項７】請求項1記載の装置において，記憶部の記
   録媒体をフラッシュメモリカードとすることを特徴とす
   る携帯用音声記録再生装置。