(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号であるデジタル音楽データの周波数成分信号を、記録単位毎に時間成分信号に変換する信号変換手段と、
前記記録単位毎に、前記時間成分信号の入力の開始期間および終端期間に該時間成分信号の入力レベルを増加させる増加部および減衰させる減衰部がそれぞれ設けられるとともに、該開始期間および該終端期間を除く期間に該時間成分信号の入力レベルを維持させる維持部が設けられた窓データをそれぞれ生成する窓データ生成手段と、
前記記録単位毎に、前記信号変換手段に入力される前記入力信号の状態を検出する入力信号判定手段と、
前記入力信号判定手段によって前記記録単位の前記入力信号に誤りが無いと判定された場合に、前記信号変換手段から出力された前記記録単位の時間成分信号と前記窓データ生成部にて生成された窓データとを乗算して、前記記録単位毎に得られる乗算結果を、該記録単位の窓データの前記増加部に該記録単位の直前の記録単位の前記減衰部を重複させた状態で連結して出力し、前記入力信号判定手段によって前記記録単位の前記入力信号に誤りがあると判定された場合に、誤りがあると判定された記録単位において前記信号変換手段による信号変換処理および前記窓データ生成手段による窓データの生成処理を行わずに、その直前の記録単位の前記信号変換手段から出力された時間成分信号を、該直前の記録単位における窓データの維持部を延長して該維持部と乗算して出力する信号変換制御手段と、
を備えた音楽再生装置。
【請求項２】
前記入力信号判定手段によって前記記録単位の前記入力信号に誤りがあると判定された場合に、該誤りの発生期間が長くなると、該記録単位における前記信号変換手段の出力に代えて、無音処理が行われる請求項１に記載の音楽再生装置。
【請求項３】
少なくとも１つの特定音楽の周波数成分信号を圧縮したデータが予め格納されている記憶手段と、
前記無音処理の後に、さらに、前記入力信号判定手段によって前記記録単位の前記入力信号に誤りがあると判定された場合に、前記無音処理に代えて、前記記憶手段に格納された特定音楽の周波数成分信号の圧縮データを選択するデータ選択制御手段とをさらに備える請求項１に記載の音楽再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮デジタル音楽データ信号に対して伸長処理を施して音楽再生を行う音楽再生装置に関する。例えば、データ伝送手段として無線を利用した衛星デジタルＴＶ（テレビジョン）放送、地上波デジタルＴＶ放送、地上波デジタルラジオ放送等のチューナに使用される音楽再生装置、データ伝送手段として有線を利用したケーブルＴＶのデジタル放送等のチューナに使用される音楽再生装置、データ伝送手段としてインターネットを利用したインターネットラジオ、インターネット電話に使用される音楽再生装置等、或いはオフラインにより情報を伝達するパッケージ系情報媒体としてＭＤ（ミニ・ディスク）のプレーヤー、ＩＣカードもしくはＩＣカードに内蔵されたフラッシュメモリに圧縮音源データを記録させたＩＣ半導体音楽プレーヤー等の音楽再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては、半導体技術の発展により、大容量のデジタルデータを高速に処理することが可能となっている。それに伴って、音楽データに関しても、デジタル圧縮されたオーディオコンテンツが流通しており、デジタル放送の普及も進んでいる。
【０００３】
音楽データをデジタル圧縮するための方式としては、ＭＤで使用されるＡＴＲＡＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｃｏｄｉｎｇ）、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等で使用されるＭＰ３（ＭＰＥＧ−１ Ａｕｄｉｏ Ｌａｙｅｒ３）、デジタルＴＶ放送等で使用されるＡＡＣ（ＭＰＥＧ−２ ＡＡＣ）等が挙げられる。
【０００４】
いずれの方式においても、まず、前処理として、アナログデータである音楽データを標本化および量子化してデジタル化し、帯域フィルタ等により帯域分割して圧縮単位毎にデータ分割し、時間軸に沿って表されたデータ（時間成分信号）を周波数軸に沿って表されたデータ（周波数成分信号）に変換した後、圧縮処理が行われる。例えば、音楽の場合には４４．１ｋＨｚまたは４８ｋＨｚ等の周波数でサンプリングが行われ、２４ｂｉｔデータまたは１６ｂｉｔデータ等に量子化される。一方、音声の場合には８ｋＨｚ等の周波数でサンプリングが行われ、８ｂｉｔデータ等に量子化される。時間軸データから周波数軸データへの変換は、データを帯域フィルタ等により帯域分割し、各帯域内でＭＤＣＴ（Ｍｏｄｉｆｅｉｄ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）等を用いてデータ変換することにより行われる。
【０００５】
圧縮処理としては、聴覚心理モデル等を用いて人間が知覚できない音楽成分をデータから削除する等の非可逆データ圧縮、データをハフマン符号等のエントロピー符号化する可逆データ圧縮等が行われる。さらに、ドラム、シンバル等のアタック（衝撃）音に対する再現性を向上させるため、アタック音部分ではデータを圧縮する単位時間幅を短くしてサブフレーム化する方法、アタック音部分のみ、他の部分とは別に切り出して処理する方法等が用いられている。
【０００６】
周波数成分に変換された音楽データには、音源データの周波数に関するデータと位相に関するデータとが含まれる。例えば図１（ａ）に示すような単一周波数からなる音源データを第１フレーム〜第３フレームの３つのサウンドフレームに分割した場合、切り出された各サウンドフレームでは位相が異なる。このため、各時間軸データを変換して得られる各周波数軸データは、音源データの周波数が同じであっても、位相データが異なるデータとなる。
【０００７】
なお、再生波形において各サウンドフレーム間の連結状態を良好にして信号遷移を滑らかにするために、図１（ｂ）〜図１（ｄ）に示す窓関数と各サウンドフレームの時間軸データとを乗算する窓処理が行われる。窓関数の曲線部分は、データ圧縮・伸長方式によって異なり、例えば１／４円またはｓｉｎ波形等が用いられる。この窓処理により、窓関数の平坦部分（値「１」の部分）では、時間軸データがそのまま再生波形として出力され、各サウンドフレーム間の連結部分では、各時間軸データと窓関数の曲線部分とを乗算した結果を加算した波形が再生波形として出力される。その結果、図１（ｅ）に示す再生波形が得られる。
【０００８】
ところで、デジタル圧縮された音楽データを転送するデータ転送方式は、時間的制限を伴わないデータ転送方式と、時間的制限を伴うデータ転送方式とに分けられる。時間的制限を伴わないデータ転送方式の例としては、例えばインターネット等を用いて音楽データファイルをダウンロードし、全データの受信を完了した後で、受信データを受信端末側のパーソナルコンピュータ等により伸長・再生する場合等が挙げられる。このデータ転送方式において、元データにエラーが含まれず、データ伝送時にエラーが発生した場合には、受信端末側でデータ伝送時のエラーを検出し、送信側に対してデータ再送要求を行うことにより、最終的にエラーが無い音楽データファイルを受信することができる。データ伝送時のエラーは、例えば伝送単位であるパケット単位でパリティデータを付加すること等により、受信側で検出することができる。なお、元データの破壊等によって元データにエラーが含まれる場合には、その元データを基にして伝送系における誤りを検出するための検出符号が付加される。このような場合には、受信側では、例えばファイルフォーマットに異常がある等のような特別な場合を除いて、エラーを検出することは不可能である。
【０００９】
時間的制限が伴うデータ転送方式の例としては、例えば衛星デジタルＴＶ放送が挙げられる。衛星デジタルＴＶ放送では、ＭＰＥＧ−２（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ ｐｈａｓｅ２）、ＡＡＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ａｕｄｉｏ Ｃｏｄｉｎｇ）等の音楽圧縮方式で圧縮されたデジタル音楽データが放送される。放送されるデータは、伝送系における誤り訂正・検出符号として、リードソロモン符号、畳み込み符号等の強力な誤り訂正・検出符号が付加されて伝送される。しかしながら、天候状態、電波の受信状態等によっては、このような誤り訂正・検出符号が充分受信されず、受信側で誤り訂正ができない場合もある。このような場合に、時間的に遅れることなく音楽再生を行う必要があるＴＶ放送等の分野では、データを再送する等の手段を用いることができないため、エラーが生じた部分に関しては受信側で正しく音楽を再生することができない。そこで、従来においては、例えば受信データからエラーが検出された場合には、エラーを含む部分を無音化（ミュート）する等の処理が行われている。
【００１０】
さらに、衝撃対策用バッファメモリ（ショックプルーフメモリ）を備えたＭＤ再生機器においても、連続的な振動等によってＭＤからの正常なデータ読み取りが阻害される場合がある。このような場合に、バッファメモリに格納されたデータ分以上にデータ読み取りができない期間が続くと、例えばエラーを含む部分を無音化する処理、直前の再生データを繰り返して再生する処理等が行われている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、時間的に遅れることなく音楽を再生する必要があるＴＶ放送等の分野では、データの再送等の手段を取ることができず、エラーが生じた部分に関しては受信端末側で正しく音楽を再生することができない。
【００１２】
そこで、従来においては、受信データからエラーが検出された場合に、エラーを含む部分を無音化（ミュート）する方法等が用いられている。例えば図２（ａ）に示すような音源波形をデジタル圧縮データとして伝送する際に第２サウンドフレームにエラーが発生した場合、受信側では第２サウンドフレームの圧縮データとして無音データが伸長される。そして、図２（ｂ）〜図２（ｄ）に示す各サウンドフレームの時間軸データと窓関数の値とが乗算され、図２（ｅ）に示すような再生波形が生成される。なお、再生ＡＭＰ（増幅器）にて出力を絞る方法等によりエラーを含む部分を無音化することも可能である。しかし、このようにエラー部分を無音化する方法では、図２（ｅ）に示すように、本来連続して出力されるべき音楽がミュート処理によって途切れるために音質が低下するという問題がある。さらに、エラー部分を無音化する方法では、エラーが長期化したときに利用者が受信データにエラーが生じているのか、再生装置自体の故障であるのかを判断することが容易ではないという問題もある。
【００１３】
さらに、従来においては、受信データからエラーが検出された場合に、直前の再生データを繰り返して再生する方法も用いられている。例えば図３（ａ）に示すような音源波形をデジタル圧縮データとして伝送する際に第２サウンドフレームにエラーが発生した場合、受信側では第２サウンドフレームの圧縮データとして直前の第１サウンドフレームの圧縮データが伸長される。そして、図３（ｂ）〜図３（ｄ）に示す各サウンドフレームの時間データと窓関数の値とが乗算され、図３（ｅ）に示すような再生波形が生成される。しかし、このように直前の再生データを繰り返して再生する方法では、周波数が同じ音源波形を圧縮したデータであっても、サウンドフレーム毎に異なる位相データが含まれるため、直前のフレームサウンドデータを用いた場合でも、図３（ｅ）に示すように、再生波形にひずみが発生して音質が低下するという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、再生波形にひずみを生じさせることなくデータ伝送時のエラーを補完することができ、さらに、データにエラーがあった場合に利用者に知らせることができる音楽再生装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の音楽再生装置は、入力信号であるデジタル音楽データの周波数成分信号を、記録単位毎に時間成分信号に変換する信号変換手段と、前記記録単位毎に、前記時間成分信号の入力の開始期間および終端期間に該時間成分信号の入力レベルを増加させる増加部および減衰させる減衰部がそれぞれ設けられるとともに、該開始期間および該終端期間を除く期間に該時間成分信号の入力レベルを維持させる維持部が設けられた窓データをそれぞれ生成する窓データ生成手段と、前記記録単位毎に、前記信号変換手段に入力される前記入力信号の状態を検出する入力信号判定手段と、前記入力信号判定手段によって前記記録単位の前記入力信号に誤りが無いと判定された場合に、前記信号変換手段から出力された前記記録単位の時間成分信号と前記窓データ生成部にて生成された窓データとを乗算して、前記記録単位毎に得られる乗算結果を、該記録単位の窓データの前記増加部に該記録単位の直前の記録単位の前記減衰部を重複させた状態で連結して出力し、前記入力信号判定手段によって前記記録単位の前記入力信号に誤りがあると判定された場合に、誤りがあると判定された記録単位において前記信号変換手段による信号変換処理および前記窓データ生成手段による窓データの生成処理を行わずに、その直前の記録単位の前記信号変換手段から出力された時間成分信号を、該直前の記録単位における窓データの維持部を延長して該維持部と乗算して出力する信号変換制御手段とを備えている。
【００１６】
好ましくは、前記入力信号判定手段によって前記記録単位の前記入力信号に誤りがあると判定された場合に、該誤りの発生期間が長くなると、該記録単位における前記信号変換手段の出力に代えて、無音処理が行われる。
【００１７】
さらに好ましくは、少なくとも１つの特定音楽の周波数成分信号を圧縮したデータが予め格納されている記憶手段と、前記無音処理の後に、さらに、前記入力信号判定手段によって前記記録単位の前記入力信号に誤りがあると判定された場合に、前記無音処理に代えて、前記記憶手段に格納された特定音楽の周波数成分信号の圧縮データを選択するデータ選択制御手段とをさらに備える。
【００１９】
以下に、本発明の作用について説明する。
【００２０】
本発明にあっては、入力信号判定手段によって入力信号の誤り有無および誤りが発生している期間等を検出する。そして、入力信号に誤りが含まれている場合には、信号変換制御手段によって信号変換手段を制御して、誤りが発生する前の記録単位（サウンドフレームまたはサブフレーム）の信号変換処理期間を複数の記録単位に対応するように延長させ、誤りが発生した記録単位に対しては信号変換処理を行わせない。誤りが発生する前の記録単位に対するデータを用いて波形的に連続する音データを生成させるため、直前の再生データを繰り返し再生する従来技術のような位相差による音質の低下を防ぐことが可能である。
【００２１】
本発明にあっては、無音データを圧縮データとして記憶手段に予め記録しておくことにより、入力信号に誤りが発生する前の記録単位と誤りが発生した記録単位とで周波数、音量および位相等の音成分変化が大きい場合等に、無音データを選択して誤りが発生した記録単位を無音化することが可能である。さらに、警告音等の周波数成分信号を圧縮データとして記憶手段に予め記録しておくことにより、誤りが長期化した場合等に警告音データを選択して警告音を再生し、データに誤りが含まれていることを利用者に知らせることが可能である。
【００２２】
誤りが発生する前の記録単位に対応するデータを用いる処理、無音化処理および警告音発生処理のいずれを行うかについては、入力信号の誤り発生有無、誤り発生期間、音成分変化等に応じて、選択手段により選択することが可能である。
【００２３】
さらに、入力信号に誤りが含まれている場合に、窓処理制御手段によって窓処理手段を制御して誤りが発生する前の記録単位に対する窓処理期間を複数の記録単位に対応するように延長させ、誤りが発生した記録単位に対しては窓処理を行わせない。これにより、記録単位間のデータ連結部において音成分を円滑に遷移させて再生波形を生成するための窓処理を誤りの有無に応じて制御することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００２５】
具体的な実施の形態について説明する前に、音楽データを圧縮・伸長する処理について、図４を用いて基本的な説明を行う。
【００２６】
音楽データを圧縮処理する際には、まず、前処理として、アナログデータである音楽データを標本化および量子化してデジタル化し、帯域フィルタ−１〜ｍ等により帯域分割して圧縮単位毎にデータ分割し、時間軸データ（時間成分信号）を周波数軸データ（周波数成分信号）に変換した後に、圧縮処理を行う。例えば音楽の場合、ＣＤ（コンパクト・ディスク）等に記録する場合には４４．１ｋＨｚの周波数でサンプリングを行って２４ｂｉｔデータまたは１６ｂｉｔデータなどに量子化し、ＤＡＴ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉｏ Ｔａｐｅ）もしくはＰＣ（パーソナルコンピュータ）等に記録する場合には４８ｋＨｚの周波数でサンプリングを行って２４ｂｉｔデータまたは１６ｂｉｔデータ等に量子化する。一方、音声の場合には８ｋＨｚ等の周波数でサンプリングを行い、８ｂｉｔデータ等に量子化する。時間軸データから周波数軸データへの変換の際には、データを帯域フィルタ等により帯域分割し、各帯域内でＭＤＣＴ等を用いてデータ変換する。
【００２７】
例えば、図５（ａ）に示す入力波形に対して標本化・量子化を行って図５（ｂ）に示す時間軸データとし、この時間軸データに対して図５（ｃ）に示すような周波数の異なるサンプリング波形１〜ｎ等を乗算してＭＤＣＴ処理を行い、各サンプリング波形の周波数成分データ（スペクトラム成分データ）を求める。
【００２８】
このようにして得られたスペクトラム成分データに対して、聴覚心理モデル等を用いて人間が知覚できない音楽成分をデータから削除する等の非可逆データ圧縮、およびデータをハフマン符号等のエントロピー符号化する可逆データ圧縮等を行い、さらに、有効桁数の調整等も行う。なお、エントロピー符号化等の処理は、圧縮技術によっては行われない場合もある。さらに、ドラム、シンバル等のアタック音に対する再現性を向上するため、アタック音部分ではデータを圧縮する単位時間幅を短くしてサブフレーム化し、データの時間追従性を向上させてもよい。または、アタック音部分のみ、他の部分とは別に切り出して処理してもよい。
【００２９】
伸長処理では、上記圧縮処理にて圧縮されたデータを伸長し、周波数成分データに展開する。各周波数成分データは、圧縮時の逆変換であるＩＭＤＣＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｕｆｏｒｍ）等を用いて時間軸データに変換される。具体的には、図６に示すように、周波数成分データを録音時の周波数サンプリング波形と同じ波形に乗算し、各時間軸での乗算結果を加算することにより、サウンドフレーム毎に周波数軸データから時間軸データへの変換を行う。さらに、サウンドフレーム間の信号遷移を円滑化するために、窓処理を行う。この窓処理によって、前サウンドフレームと次サウンドフレームとを連結部分で重複させ、重複部分において前サウンドフレームの窓関数の終端部（減衰部）と次サウンドフレームの窓関数の開始部（増加部）とを加算することにより、サウンドフレームの連結部で周波数、音量、位相等の音成分を円滑に遷移させることができる。
【００３０】
（実施形態１）
本実施形態１では、入力信号の状態として誤り有りおよび誤り無しの２状態を検出し、誤り有りの場合に前サウンドフレームの信号変換処理を延長する例について説明する。この音楽再生装置は、データ誤りが発生する頻度が比較的少ないデータ伝送システムに好適である。
【００３１】
図７は、実施形態１の音楽再生装置において、周波数成分信号（周波数軸データ）から時間成分信号（時間軸データ）に変換する処理を説明するためのブロック図である。なお、この処理は、通常、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）またはＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって演算処理されるが、ここでは機能ブロック図として示し、説明を行う。
【００３２】
デジタル圧縮データは、インターネット等により伝送されて音楽再生装置に受信され、またはＭＤ等の記録媒体から読み出されて入力される。入力されたデジタル圧縮データは、誤り訂正・検出符号等により誤り訂正・検出されてバッファメモリに格納される。ＭＤ等からデータを再度読み込むことが可能なシステムにおいてデータ誤りが検出された場合には、読み込まれたデータを破壊して再度データの読み込みを行う。しかし、データを再度読み込むことが可能なシステムであっても、装置の振動等によってバッファメモリに格納可能な期間以上連続してデータ誤りが発生した場合には、誤り検出結果を含んだ状態でデータが再生処理部に入力される。図７中の入力信号は、このような誤り検出結果を含む入力データであり、誤り検出結果は入力信号判定部Ｕ１により判定される。
【００３３】
入力信号判定部Ｕ１にて入力信号に誤りが無いと判定された場合には、データ伸長処理部Ｕ２において、入力データに対してハフマン符号等のエントロピー符号を復号するデータ伸長処理が行われる。なお、エントロピー符号によるデータ圧縮以外にも、スケールファクタにより有効桁数を制限する等の圧縮方法があり、各々のデータ圧縮時の圧縮方法に従って伸長処理を行う。本実施形態では、データ圧縮・伸長方法については問わないものとする。このデータ伸長処理によって、周波数成分データが求められる。この周波数成分データには、音の音量成分、周波数成分および位相成分に関する情報が含まれている。
【００３４】
周波数軸−時間軸データ変換処理部Ｕ３では、以上のようにして求めた周波数成分データ１〜ｎと各周波数に対応する周波数波形データ１〜ｎとを乗算し、乗算結果を各周波数毎に加算することにより、周波数軸データから時間軸データへの変換を行い、フレームサウンドデータ（時間成分データ）を生成する。なお、周波数軸データから時間軸データへの変換処理は、後述する窓関数が０ではなくなるポイント（図８中のＡ点）から処理するものとする。フレームタイミングは、フレームタイミング発生部Ｕ５によって生成されて各部分に出力される。
【００３５】
周波数波形データ１〜ｎは、録音時の各サンプリング周波数に対応する周波数の波形データである。各周波数波形データは、最も精度の高い１周期分の基本波形データから必要な時間分解能により標本化および量子化して抽出した波形データのデータテーブルから、各周波数の位相データを引数としてデータを参照するテーブルデータ参照方式によって求められる。なお、各周波数波形データを演算処理によって求めることも可能である。
【００３６】
入力信号判定部（Ｕ１）にて入力信号に誤りが無いと判定された場合には、各周波数波形データの参照用引数値である位相データを初期化し、１サウンドフレーム分のデータ処理（図８のＡ−Ｄ間）を行う。
【００３７】
一方、入力信号判定部（Ｕ１）にて入力信号に誤りがあると判定された場合には、周波数成分データの更新処理は行わず、誤りが含まれない最新の周波数成分データが保持され、各周波数波形データの各参照用引数値である位相データも初期化されない。この状態で、データ処理（図８のＤ−Ｆ間）を行うことにより、前サウンドフレームから波形的に連続する音データ（サウンドデータ）を生成することができる。この処理は、本来規定された１サウンドフレーム期間の処理をさらに１フレーム期間分延長して２フレームに対応させるものである。さらに、入力信号の誤りが連続する場合には、上記処理を繰り返すことにより位相差を含まない複数フレーム分のフレームサウンドデータを処理することができる。
【００３８】
次に、窓処理について説明する。窓処理は、サウンドフレームの連結部において音データの連続性を補正するために、音データ（フレームサウンドデータ）と窓関数を乗算することにより行われる。窓関数は、図７に示す窓データ生成部Ｕ４により生成される。
【００３９】
窓関数には、図９に示すように、先端部および後端部に平坦な「０」部分があり、その間に「非０」部分がある。「非０」部分は、前部の増加部分と中央の平坦な「１」部分と後部の減衰部分からなる。増加部分は、前フレームの窓関数における減衰部分と重複しており、前フレームとの連結を調整するために用いられる。減衰部分は、後フレームの窓関数における増加部分と重複しており、後フレームとの連結を調整するために用いられる。中央の平坦な「１」部分は、他フレームからの影響を受けない部分である。増加部分の前および減衰部分の後の「０」部分は、音データ（フレームサウンドデータ）と乗算した結果が０となり、前フレームデータの中央の平坦部分（窓関数が「１」の部分）に加算されても音生成に影響を与えない。
【００４０】
入力信号判定部（Ｕ１）にて誤りが無いと判定された場合には、前フレームのフレームサウンドデータ（図９（ｂ））と窓関数の減衰部分（図９（ａ））とを乗算した結果と、当該フレームのフレームサウンドデータ（図９（ｄ））と窓関数の増加部分（図９（ｃ））とを乗算した結果とを加算してサウンドデータを生成し、生成したサウンドデータを前フレームのフレームサウンドデータ（図９（ｂ））に連結して出力部へ出力する。続いて、窓関数の平坦な「１」部分（図９（ｃ））と当該フレームのフレームサウンドデータ（図９（ｄ））とを乗算した結果を出力部へ出力する。その後、当該フレームのフレームサウンドデータ（図９（ｄ））と窓関数の減少部分（図９（ｃ））とを乗算した結果と、後フレームのフレームサウンドデータ（図９（ｆ））と窓関数の増加部分（図９（ｅ））とを乗算した結果とを加算して出力部へ出力する。これにより、図９（ｇ）に示すような連結サウンドデータが得られる。なお、実際には再生される時間軸データは図６に示すようなデジタルデータであり、この後にアナログデータに変換する処理を行うが、簡略化のために図９ではフレームサウンドデータおよび連結サウンドデータをアナログデータとして表している。
【００４１】
一方、入力信号判定部（Ｕ１）にて誤りがあると判定された場合には、当該フレームと前フレームとを連結するための窓処理を行わず、周波数軸−時間軸データ変換部（Ｕ３）から連続して出力されるフレームサウンドデータ（前フレームの周波数成分データを引き続いて時間軸データに変換して生成したフレームサウンドデータ）と窓関数の平坦な「１」部分（図８のＣ−Ｅ部分）とを乗算して出力部へ出力する。この処理は、本来規定された１サウンドフレーム期間の窓処理をさらに１フレーム期間分延長して２フレームに対応させるものである。但し、音再生の連続性を保つため、窓処理をサウンドフレーム分単位で分割して行い、サウンドフレーム期間毎に出力部へのデータ出力を行う。さらに、入力信号の誤りが連続する場合には、上記処理を繰り返すことにより、窓処理期間を複数フレームに対応させることができる。
【００４２】
以上のように、フレーム毎の音データ（フレームサウンドデータ）と窓関数（乗算係数）とを掛け合わせてフレームサウンドデータを生成し、前後のフレームサウンドデータと連結することにより音データ（サウンドデータ）を生成する。さらに、誤りが発生した場合には、フレームサウンドデータ生成期間および窓処理期間を延長して、音データを生成する。
【００４３】
なお、データの誤り有無によって窓処理が影響されないように、図８に示す前フレームのＣ−Ｄ間の音データを当該フレームの前部に複写することにより、当該フレームを補完して１フレーム分データとしてもよい。この場合、同じＣ−Ｄ間の周波数成分データを、前フレームの窓関数減衰部分のデータおよび当該フレームの窓関数増加部分のデータとして窓処理を行って、音データを生成することができる。これにより、データの誤りがあっても、データに誤りが無い場合と同じ窓処理を行うことができるという利点がある。しかし、この方法では、前フレームのデータの後部を当該フレームの前部に複写するという処理が増えるため、窓処理を延長する方法と比べて処理量が少なくなる方を選択することができる。
【００４４】
さらに、音再生処理では、周波数帯域毎に再生した音データを帯域合成する処理、デジタルデータをアナログ変換する処理、ＡＭＰにより増幅する処理等も行われるが、これらの処理は従来技術と同様に行うことができるので、ここでは説明を省略する。
【００４５】
本実施形態によれば、データ誤りが発生する頻度が比較的少ないデータ伝送システムにおいて、入力データの誤りに対応して音楽を再生すると共に、音質の低下を少なくすることができる。本実施形態は、データ誤りが発生する頻度が比較的少なく、かつ、音成分が比較的なだらかに遷移している音源に対して有効であり、例えば誤り発生期間が長期化する場合および音成分が大きく変化する音源等に対しては、無音化する処理の方が適していることもある。
【００４６】
誤り発生期間が長期化したか否かについては、システム制御用ＬＳＩ等を用いて外部から監視することができる。一方、音成分の変化が大きいか否かについては、どのような圧縮処理が行われているかによって判定することができる。例えば、音成分の急激な変化に対応してサウンドフレームをサブフレーム化する処理が行われているか否かを監視する方法等が挙げられる。サウンドフレーム期間は、音の再現性によって規定される。例えばサウンドフレーム期間を長くした場合、周波数成分に変換後のデータ圧縮効率を向上させることができる。しかし、再生時に１サウンドフレーム内で周波数、音量等の音質を変更することができないため、時間応答性が悪くなって再生音楽の品質が悪くなる。これを防ぐため、例えばドラム、シンバル等、短時間に周波数および音量に急激な変化を伴うアタック音に関しては、圧縮単位毎にデータを分割する際に、図９（ｈ）に示すような窓部分が短い窓関数を用いてサブフレーム化し、図９（ｉ）に示すような連結サウンドデータを生成することにより、音量の急激な変化に対する時間応答性を改善する方法を用いることができる。または、アタック音部分のみを他の部分とは別に抽出して符号化処理を行う等の方法を用いてもよい。これらの処理が行われているか否かを監視することにより、音成分変化が急激であるか否かを判断することができる。
【００４７】
（実施形態２）
本実施形態２では、入力信号の状態として、誤りの発生状態に応じて複数の状態を検出し、各々の状態に応じて信号変換処理および窓変換処理を制御する例について説明する。この音楽再生装置は、データ誤りが発生する頻度が比較的多いデータ伝送システムに好適であり、例えば衛星デジタル放送等の無線系デジタル伝送システム等が挙げられる。
【００４８】
図１０は、実施形態２の音楽再生装置において検出される入力信号の状態を説明するための図である。  図１１は、実施形態２の音楽再生装置において、周波数成分信号（周波数軸データ）から時間成分信号（時間軸データ）に変換する処理を説明するためのブロック図である。
【００４９】
本実施形態では、入力信号判定部Ｕ１にて入力信号の誤り有無を検出し、状態判定・保持部Ｕ７にて誤り発生期間および誤り発生状態等を判定して、誤りが無い場合を通常状態 Ｓ１、誤り発生期間が短い場合をエラー状態１ Ｓ２、誤り発生期間が中程度または誤り状態から復帰中である場合をエラー状態２ Ｓ３、誤り発生期間が長い場合をエラー状態３ Ｓ４として、状態判定・保持部Ｕ７に格納する。さらに、状態を細分化、拡大化して増やすことも可能である。状態判定・保持部Ｕ７としては、例えば状態を保持する２ビットの記憶素子、状態を判定するランダムロジック、誤り有無を判定する判定回路、誤りフレーム数をカウントするカウンタおよびタイミング回路等からなる通常のステートマシンを用いることが可能であり、その詳細な説明については省略する。
【００５０】
入力信号判定部Ｕ１にて入力信号に誤りが無いと判定された場合には、状態判定・保持部Ｕ７にて通常状態 Ｓ１と判定される。この場合には、通常処理として、入力された圧縮データをデータ伸長処理部Ｕ２にて伸長し、入力選択部Ｕ６にて伸長データを選択して周波数軸−時間軸データ変換部Ｕ３にて変換し、窓処理を行って音楽データとして再生する。通常状態 Ｓ１において、入力信号判定部Ｕ２にて入力信号に誤りがあると判定され、前のフレームから音成分の変化量が小さいフレームである場合には、エラー状態１ Ｓ２に状態遷移し、変化量が大きいフレームである場合にはエラー状態２ Ｓ３に状態遷移する。
【００５１】
エラー状態１ Ｓ２では、実施形態１と同様に、直前フレームのフレームサウンドデータに対する周波数軸−時間軸データ変換処理期間および窓処理期間を延長させることにより、位相および音量等の連続性を保った状態で音データを生成する。通常、音成分変化が少ない音源に対して数サウンドフレーム分のデータ補完を行うためには、無音処理に比べて、直前フレームのフレームサウンドデータを用いて音データを再生する方法が有効である。エラー状態１ Ｓ２において、誤りがさらに連続する場合には、一定回数以上でエラー状態２ Ｓ３に状態遷移する。
【００５２】
エラー状態２ Ｓ３では、無音（ミュート）処理を行い、音を出力させない。本実施形態では、周波数成分データ１〜ｎを全て０にしたデータを無音データとして予め記憶素子に格納しておき、入力選択部Ｕ６にて無音データを選択して無音を再生する。なお、周波数成分データ１〜ｎを全て０にしたデータを圧縮したデータを予め記憶素子に格納させておき、入力選択部Ｕ６により選択してデータ伸長部Ｕ２にてデータ伸長を行うようにしてもよい。エラー状態２ Ｓ３において、誤りが発生した場合にはエラー状態２ Ｓ４に状態遷移し、誤りが発生しない場合には通常状態 Ｓ１に状態遷移する。
【００５３】
エラー状態３ Ｓ４では、警告音を出力し、入力信号に誤りが検出されたことを利用者に通知する。本実施形態では、サウンドフレームの周波数を基本とし、その整数倍の周波数を警告音として用いる。例えば、電子ブザー等に用いられる４ｋＨｚまたは２ｋＨｚ近傍の周波数を用いることができる。サウンドフレームの周波数を整数倍した周波数を用いることにより、各サウンドフレームにおける波形の位相および音量等を等しくすることができるため、各サウンドフレームで共通の周波数成分データを用いることができる。この周波数成分データを警告音データとして予め記憶素子に格納しておき、入力選択部Ｕ６にて警告音データを選択して警告音を再生する。なお、警告音の周波数成分データを圧縮したデータを予め記憶素子に格納させておき、入力選択部Ｕ６により選択してデータ伸長部Ｕ２にてデータ伸長を行うようにしてもよい。エラー状態３ Ｓ４では、誤りが続く限り警告音を出力し、誤りが無くなった場合にはエラー状態２ Ｓ３を経由して通常状態 Ｓ１に状態遷移する。
【００５４】
本実施形態における処理は、エラー状態２ Ｓ３とエラー状態３ Ｓ４とで合わせて２つのサウンドフレーム分の周波数成分データと、ステートマシーンと、周辺処理装置によって実現することが可能である。
【００５５】
なお、状態をさらに細分化して、例えばエラー状態２ Ｓ３からエラー状態３ Ｓ４に遷移するときには段階的に音量を大きくし、その反対にエラー状態３ Ｓ４からエラー状態２ Ｓ３に遷移するときには段階的に音量を小さくする状態を加えてもよい。または、エラー状態３ Ｓ４からさらに誤りが連続した場合に、警告音の音成分を変化させた警告音を発生させる状態を加えてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、短い期間の誤りに対しては位相および音量等の連続性を保った状態で音データを補完して再生することができる。長い期間の誤りに比べて発生し易い短い期間の誤りに対して、従来の無音化処理等に比べて、自然な音再生を行うことができるので、本発明は非常に有効な技術である。さらに、本発明によれば、長期間の誤りに対しては無音化処理を用いる等、誤りの状態によって適切な処理を選択して行うことができる。
【００５７】
さらに、本発明によれば、長期間の誤りが生じた場合に、警告音を発生して、利用者に誤りを知らせることができる。従来では、無音化処理により利用者が機械故障またはボリューム故障と誤解して誤って音量を上げ、受信状態が正常化した後に大音量で音出力される等の不具合が生じていたが、本発明によればこのような不具合を防ぐことができる。
【００５８】
本発明は、周波数軸−時間軸変換技術を用いる音楽圧縮技術全般に応用可能であり、圧縮・伸長技術には影響を与えない。本発明によれば、伝送時に用いられる誤り・訂正符号等による誤り訂正能力を超える誤りに対しても、音補完を行うことができるので、データ伝送システム全体における誤り対応能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は、通常の音再生処理を説明するための波形図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、従来のエラー発生時における無音化処理を説明するための波形図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、従来のエラー発生時における前フレームデータ使用処理を説明するための波形図である。
【図４】基本的な音楽データの圧縮・伸長処理について説明するためのフロー図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、圧縮処理の前処理について説明するための図である。
【図６】周波数軸−時間軸データ変換処理を説明するための図である。
【図７】実施形態１の音楽再生装置を説明するための機能ブロック図である。
【図８】周波数軸−時間軸データ変換処理を説明するための波形図である。
【図９】（ａ）〜（ｉ）は、窓処理を説明するための波形図である。
【図１０】実施形態２の音楽再生装置における入力信号の状態遷移を説明するための図である。
【図１１】実施形態２の音楽再生装置を説明するための機能ブロック図である。
【符号の説明】
Ｕ１  入力信号判定部
Ｕ２  データ伸長部
Ｕ３  周波数軸−時間軸データ変換部
Ｕ４  窓データ生成部
Ｕ５  フレームタイミング発生部
Ｕ６  入力選択部
Ｕ７  状態判定・保持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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