(57)【要約】    【課題】  補間部分の再生音に対する違和感を減少させることができるオーディオデータ補間装置及び方法を提供する。    【解決手段】  オーディオデータのエラー位置を検出するエラー位置検出手段と、オーディオデータの特徴量を検出するオーディオ特徴量検出手段と、オーディオデータの特徴量に応じたフィルタ特性を有するフィルタによりオーディオデータのエラー位置に対応した補間データを少なくともエラー位置より前のオーディオデータに応じて作成する補間データ作成手段と、オーディオデータのエラー位置のデータ部分を補間データによって置き換える手段と、を備えた。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオデータのエラー部分を補間する補間装置であって、
前記オーディオデータのエラー位置を検出するエラー位置検出手段と、
前記オーディオデータの特徴量を検出するオーディオ特徴量検出手段と、
前記オーディオデータの特徴量に応じたフィルタ特性を有するフィルタにより前記オーディオデータのエラー位置に対応した補間データを少なくとも前記エラー位置より前の前記オーディオデータに応じて作成する補間データ作成手段と、
前記オーディオデータのエラー位置のデータ部分を前記補間データによって置き換える手段と、を備えたことを特徴とするオーディオデータ補間装置。
【請求項２】
前記前記エラー位置検出手段は前記オーディオデータのエラー位置をブロック単位で検出することを特徴とする請求項１記載のオーディオデータ補間装置。
【請求項３】
前記オーディオ特徴量検出手段は前記オーディオデータの所定のサンプル回数範囲毎の振幅の最大値及び最小値を前記特徴量として検出し、
前記補間データ作成手段は、前記最大値及び前記最小値が所定の条件を満足するか否かを判別する判別手段と、
前記前記最大値及び前記最小値が前記所定の条件を満足するときには出力データが示す信号レベルが緩やかに減少するフィルタ特性になるように前記フィルタを設定し、前記前記最大値及び前記最小値が前記所定の条件を満足しないときには出力データが示す信号レベルが急峻に減少するフィルタ特性になるように前記フィルタの特性を設定するフィルタ特性設定手段と、を有することを特徴とする請求項１記載のオーディオデータ補間装置。
【請求項４】
前記所定の条件は、min_blk＞max_val*a1かつmin_blk＞max_blk*a2であり、ここで、min_blkが前記最小値であり、max_blkが前記最大値であり、max_valが前記オーディオデータが取り得る最大値であり、a1は第１係数であり、a2は前記第１係数より大なる第２係数であることを特徴とする請求項３記載のオーディオデータ補間装置。
【請求項５】
フィルタ特性設定手段は、前記フィルタの乗算器の乗算係数を設定することを特徴とする請求項３記載のオーディオデータ補間装置。
【請求項６】
前記フィルタは巡回型フィルタであることを特徴とする請求項１記載のオーディオデータ補間装置。
【請求項７】
オーディオデータのエラー部分を補間する補間方法であって、
前記オーディオデータのエラー位置を検出し、
前記オーディオデータの特徴量を検出し、
前記オーディオデータの特徴量に応じたフィルタ特性を有するフィルタにより前記オーディオデータのエラー位置に対応した補間データを少なくとも前記エラー位置より前の前記オーディオデータに応じて作成し、
前記オーディオデータのエラー位置のデータ部分を前記補間データによって置き換えることを特徴とするオーディオデータ補間方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＣＭデータ等のオーディオデータのエラー部分を補間する補間装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音楽を楽しむために、近時、インターネットを介して楽曲を示すオーディオデータをパソコンにダウンロードして得て、そのオーディオデータに応じて楽曲を再生することが行われている。ダウンロードされたオーディオデータにはインターネットにおけるデータの伝送状態によっては欠落等のエラーが生じていることがある。そこで、そのエラー部分を補間するためにオーディオデータ補間装置が採用されている（特許文献１〜５を参照）。
【特許文献１】特許第３０４１９２８号公報
【特許文献２】特開２０００−２１４８７５号公報
【特許文献３】特開２００２−４１０８８号公報
【特許文献４】特開平９−１６１４１７号公報
【特許文献５】特開２００３−９９０９６号公報
【０００３】
従来のオーディオデータ補間装置は、例えば、図１に示すように、エラー位置検出部１１、ＰＣＭ生成部１２、バッファ１３、補間処理部１４、遅延部１５及び出力切替部１６からなる。入力データはこの補間装置ではＭＰ３形式のような圧縮されたオーディオデータであるが、非圧縮のオーディオデータでも良い。
【０００４】
エラー位置検出部１１は入力データにおけるエラーを含むフレームを検出する。入力データとして例えば、ＭＰ３形式のオーディオデータの場合にはフレーム毎にフレームヘッダ直後に２バイトのＣＲＣ(cyclic redundancy check)のエラーチェックの項目が設けられており、そのエラーチェックの値がフレーム内のメインデータに基づいて算出されたＣＲＣ値と一致しないならばエラーのフレームと判断される。エラー位置検出部１１は入力データにエラーが存在するフレームを検出すると、エラー検出信号をＰＣＭ生成部１２に対して生成する。
【０００５】
ＰＣＭ生成部１２はデコーダであり、入力データを復号してＰＣＭデータを生成してバッファ１３に出力する。また、エラー位置検出部１１からのエラー検出信号に応じてエラーが存在するフレームの出力時にはそのフレーム（フレーム番号）を示す切替信号を出力切替部１６に出力する。バッファ１３はＰＣＭ生成部１２から供給されるＰＣＭデータを入力データのフレームに相当するブロック単位で保持し、所定のタイミングで保持したＰＣＭデータを遅延部１５に出力する。
【０００６】
補間処理部１４は巡回型フィルタを用いてエラーのブロックの前後のブロックのＰＣＭデータをバッファ１３から受け取ってエラーのブロックに対応した補間ＰＣＭデータを作成してそのデータを出力切替部１６に出力する。
【０００７】
遅延部１５は補間処理部１４による補間ＰＣＭデータを作成するために要する時間だけバッファ１３からのＰＣＭデータを遅延させて出力切替部１６に出力する。
【０００８】
出力切替部１６は通常、遅延部１５から供給されるＰＣＭデータを受け入れて出力し、切替信号に示されるフレームに応答して補間処理部１４から供給される補間ＰＣＭデータを受け入れて出力する。
【０００９】
このような構成により、エラー位置検出部１１が入力データにおけるエラーを含むフレームを検出すると、エラー検出信号が発生される。エラー検出信号はＰＣＭ生成部１２においてエラーを含むフレームを示す切替信号として出力切替部１６に出力される。出力切替部１６では通常、ＰＣＭ生成部１２によって生成されて遅延部１５を経たＰＣＭデータが出力され、切替信号に示されるフレームに相当するブロックの時点になると補間処理部１４から供給される補間ＰＣＭデータが出力される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
かかる従来のオーディオデータ補間装置においては、ＰＣＭ生成部１２によって生成されたＰＣＭデータから補間処理部１４によって作成された補間ＰＣＭデータに切り替えられると、補間部分の再生音に内容によって聴取者が大きな違和感を感じることが起きるという問題があった。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題には、上記の欠点が一例として挙げられ、補間部分の再生音に対する違和感を減少させることができるオーディオデータ補間装置を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明のオーディオデータ補間装置は、オーディオデータのエラー部分を補間する補間装置であって、前記オーディオデータのエラー位置を検出するエラー位置検出手段と、前記オーディオデータの特徴量を検出するオーディオ特徴量検出手段と、前記オーディオデータの特徴量に応じたフィルタ特性を有するフィルタにより前記オーディオデータのエラー位置に対応した補間データを少なくとも前記エラー位置より前の前記オーディオデータに応じて作成する補間データ作成手段と、前記オーディオデータのエラー位置のデータ部分を前記補間データによって置き換える手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１３】
請求項７に係る発明のオーディオデータ補間方法は、オーディオデータのエラー部分を補間する補間方法であって、前記オーディオデータのエラー位置を検出し、前記オーディオデータの特徴量を検出し、  前記オーディオデータの特徴量に応じたフィルタ特性を有するフィルタにより前記オーディオデータのエラー位置に対応した補間データを少なくとも前記エラー位置より前の前記オーディオデータに応じて作成し、前記オーディオデータのエラー位置のデータ部分を前記補間データによって置き換えることを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１５】
図２は、本発明によるオーディオデータ補間装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図２に示す如く、かかるオーディオデータ補間装置は、エラー位置検出部２１、ＰＣＭ生成部２２、バッファ２３、補間処理部２４、遅延部２５及び出力切替部２６、オーディオ特徴量検出部２７及び補間パラメータ生成部２８を備えている。エラー位置検出部２１、ＰＣＭ生成部２２、バッファ２３及び出力切替部２６は図１の従来のオーディオデータ補間装置のエラー位置検出部１１、ＰＣＭ生成部１２、バッファ１３及び出力切替部１６と同一である。なお、ＰＣＭ生成部２２はエラー位置検出部２１からのエラー検出信号が供給されると、オーディオ特徴量検出部２７に補間出力指示を送出する。バッファ２３には後述するｍブロック数分のＰＣＭデータを保存することができる。
【００１７】
オーディオ特徴量検出部２７はＰＣＭ生成部２２からの補間出力指示に応答してバッファ２３に保持されたＰＣＭデータに応じてオーディオ特徴量を検出する。オーディオ特徴量はオーディオ信号の振幅レベルの最大値及び最小値である。この最大値及び最小値は絶対値であるが、プラスレベルのみの最大値及び最小値でも良い。
【００１８】
補間パラメータ生成部２８はオーディオ特徴量検出部２７によって検出されたオーディオ特徴量である最大値及び最小値に応じて補間パラメータを生成する。補間パラメータは補間処理部２４の乗算係数ｋ１，ｋ２，……，ｋｊ，ｇ１，ｇ２，……，ｇｊである。乗算係数ｋ１，ｋ２，……，ｋｊの各々は０以上で１以下の間の値であり、ｇ１，ｇ２，……，ｇｊの各々は０以上で１より小の間の値である。
【００１９】
補間処理部２４は図３に示すように、ｊ個の巡回型フィルタであるＩＩＲ(Infinite Impulse Response)フィルタ２９1〜２９jとＩＩＲフィルタ２９1〜２９jの出力に設けられた加算器３０とを備えている。ＩＩＲフィルタ２９1は２つの係数乗算器３１1，３２1、加算器３３1及び遅延素子３４1からなる。係数乗算器３１1にはバッファ２３から取り込んだＰＣＭデータが入力され、係数乗算器３１1の出力データは加算器３３の一方の入力に供給される。加算器３３1による加算結果のデータは遅延素子３４1に供給され、遅延素子３４1の出力がＩＩＲフィルタ２９1の出力となる。遅延素子３４1の出力データは係数乗算器３２1を介して加算器３３1の他方の入力に帰還される。他のＩＩＲフィルタ２９2〜２９jもＩＩＲフィルタ２９1の構成と同様である。ＩＩＲフィルタ２９1〜２９j各々の係数乗算器３１1〜３１jの乗算係数がｋ１，ｋ２，……，ｋｊであり、係数乗算器３２1〜３２jの乗算係数がｇ１，ｇ２，……，ｇｊである。また、遅延素子３４1〜３４jの遅延パラメータはＺ-n1，Ｚ-n2，……，Ｚ-njである。加算器３０はＩＩＲフィルタ２９1〜２９jの出力データを加算して加算結果を補間ＰＣＭデータとして出力する。
【００２０】
なお、オーディオ特徴量検出部２７及び補間パラメータ生成部２８は図示しないＣＰＵによる単一の制御動作によって各々動作するとする。
【００２１】
次に、そのオーディオ特徴量検出部２７及び補間パラメータ生成部２８の動作について具体的に説明する。
【００２２】
ＣＰＵは図４に示すように、先ず、変数ｉを０とする（ステップＳ１）。バッファ２３に保持されているＰＣＭデータのうちのｎサンプルのデータdata[0]〜data[n-1]を読み出す（ステップＳ２）。ｎサンプルは１ブロックであり、入力データの１フレーム分に相当し、例えば、１０２４サンプルである。データdata[0]〜data[n-1]各々は１６ビットであるとする。
【００２３】
読み出したデータdata[0]〜data[n-1]のうちから最大値及び最小値を検出して最大値max_blk(i)及び最小値min_blk(i)として保存する（ステップＳ３）。そして今回の最大値max_blk(i)及び最小値min_blk(i)を含む過去のｍブロック分の最大値max_blk(0)〜max_blk(m-1)及び最小値min_blk(0)〜min_blk(m-1)から最大値max_blk及び最小値min_blkを検出する（ステップＳ４）。ｍは例えば、５０である。図５にはオーディオ信号のレベル（絶対値）が時間変化する場合における特定のｍブロック分の範囲における最大値max_blk及び最小値min_blkを例示している。
【００２４】
最大値max_blk及び最小値min_blkが得られたならば、所定の条件を満足するか否かを判別する（ステップＳ５）。所定の条件とは、min_blk＞max_val*a1かつmin_blk＞max_blk*a2である。max_valはデータdata[0]〜data[n-1]が取り得る最大値であり、１６ビットデータならば、例えば、３２７６７である。a1は第１係数であり、０＜a1＜１であるが、例えば、０．１程度である。a2は第２係数であり、０＜a2＜１であるが、例えば、０．３程度である。なお、max_val*a1については例えば、上記の図５に示されたレベルである。
【００２５】
所定の条件を満足する場合には補間の影響が大きくなるように補間パラメータｋ１，ｋ２，……，ｋｊ，ｇ１，ｇ２，……，ｇｊを設定する（ステップＳ６）。一方、所定の条件を満足しない場合には補間の影響が小さくなるように補間パラメータｋ１，ｋ２，……，ｋｊ，ｇ１，ｇ２，……，ｇｊを設定する（ステップＳ７）。ステップＳ６及びＳ７がフィルタ特性設定手段である。すなわち、所定の条件を満足するならば、人間が知覚可能なレベルの音が連続する音楽等の連続音の場合であるので、ステップＳ６では補間処理部２４が各ＩＩＲフィルタ２９1〜２９jにおいて出力データが示す信号レベルが緩やかに減少するフィルタ特性を有するようにｋ１，ｋ２，……，ｋｊ，ｇ１，ｇ２，……，ｇｊの値を大きく設定する。一方、所定の条件を満足しないならば、ｍ個のブロックの間に人間が知覚できる程度にレベルの低いブロックがある、ニュース番組のアナウンサーの発声音等の断続音の場合であるので、ステップＳ７ではフィルタ特性が各ＩＩＲフィルタ２９1〜２９jにおいて出力データが示す信号レベルが急峻に減少するフィルタ特性を有するように、これら補間パラメータの値を小さく設定する。なお、補間パラメータｋ１，ｋ２，……，ｋｊ，ｇ１，ｇ２，……，ｇｊの全ての値を変化させず、補間パラメータの一部だけを変化させても良い。
【００２６】
ステップＳ６又はＳ７の実行後、変数ｉに１を加算し（ステップＳ８）、ｉがｍ以上であるか否かを判別する（ステップＳ９）。ｉ＜ｍならば、ステップＳ２に戻って上記のステップＳ２〜Ｓ９の動作を繰り返す。一方、ｉ≧ｍならば、終了する。
【００２７】
なお、ステップＳ２〜Ｓ４がオーディオ特徴量検出部２７の動作に対応し、ステップＳ５〜Ｓ７が補間パラメータ生成部２８の動作に対応する。
【００２８】
このようにオーディオ特徴量検出部２７及び補間パラメータ生成部２８の動作によって補間処理部２４の各ＩＩＲフィルタ２９1〜２９jのフィルタ特性が設定され、切替信号に示されるフレーム（ブロック）においてはそのフィルタ特性により得られた補間ＰＣＭデータが出力切替部２６によって遅延部２５から供給されるＰＣＭデータに代えて出力される。出力切替部２６から出力されたＰＣＭデータは図示しない再生装置によって再生された後、スピーカ等の電気音響変換手段から再生音として出力される。
【００２９】
図６に示すように、音楽のオーディオ信号の場合には低レベル域がほどんど生じない信号レベルであるので、最小値min_blkは高い。しかしながら、ニュースのキャスター音声のオーディオ信号の場合には、低レベル域が頻発し、最小値min_blkは低くなる。上記した実施例においては、この音楽のオーディオ信号の場合とキャスター音声のオーディオ信号の場合とを検出し、その検出結果に応じて補間パラメータｋ１，ｋ２，……，ｋｊ，ｇ１，ｇ２，……，ｇｊを適切に設定することが行われる。これにより、音楽のオーディオ信号の場合には、エラーが存在する部分においても連続的に変化する再生音が得られ、キャスター音声のオーディオ信号の場合には、エラーが存在する部分において補間処理部２４のＩＩＲフィルタ２９1〜２９jによる繰り返し成分による再生音がなくなる。よって、補間部分の再生音に対する違和感を減少させることができる。
【００３０】
なお、キャスター音声のオーディオ信号の場合には、エラー位置より前のＰＣＭデータのレベルから比較的早くフェードアウトを掛けて補間ＰＣＭデータによる再生音が目立たなくすることが望ましい。
【００３１】
また、図６に示すように、ＢＧＭとトーク音声とを示すオーディオ信号の場合には、低レベル域が生じるが、キャスター音声のオーディオ信号の場合よりも最小値min_blkは高くなる。ＢＧＭとトーク音声とを示すオーディオ信号の場合にも音楽のオーディオ信号の場合やキャスター音声のオーディオ信号の場合とは別に補間パラメータｋ１，ｋ２，……，ｋｊ，ｇ１，ｇ２，……，ｇｊを適切に設定しても良い。
【００３２】
上記のオーディオ特徴量検出部２７及び補間パラメータ生成部２８の動作はエラー位置検出部２１によってエラーの存在が検出された場合だけ実行しても良いし、エラーの存在の検出に無関係にｍブロック分毎に繰り返しても良い。
【００３３】
更に、上記した実施例においては、オーディオ特徴量検出部２７によってＰＣＭデータからオーディオ特徴量が検出されているが、ＰＣＭデータを用いないで放送番組のオーディオ信号データの場合にはＥＰＧ（電子番組ガイド）等の番組情報からオーディオ特徴量を検出しても良い。また、ＰＣＭデータからオーディオ信号のレベルの最大値及び最小値を検出するのではなく、オーディオ信号の周波数成分をオーディオ特徴量として検出しても良い。例えば、高周波成分が多いオーディオ信号は音楽であると判断し、人間の音声帯域のみからなるオーディオ信号はナレーションと判定する。
【００３４】
また、上記した実施例においては、補間処理部２４ではエラー位置の前のデータだけを用いて補間ＰＣＭデータを作成しているが、エラー位置の前だけでなく後のデータを用いて補間ＰＣＭデータを作成しても良い。また、上記した実施例においては、補間パラメータｋ１，ｋ２，……，ｋｊ，ｇ１，ｇ２，……，ｇｊを変化させているが、遅延パラメータＺ-n1，Ｚ-n2，……，Ｚ-njを変化させても良い。また、巡回型フィルタとしては上記した実施例の如き構成のＩＩＲフィルタに限定されない。
【００３５】
更に、本発明においては、フィルタとしては巡回型フィルタに限らず、ＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタ等の非巡回型フィルタを用いることができる。
【００３６】
エラー位置検出部２１は入力データにおけるエラーを含むフレームを検出するが、その方法はエラー位置検出部１１に示したＣＲＣを用いた方法に限定されない。また、入力データは圧縮データに限らず、ＰＣＭデータでも良い。入力データがＰＣＭデータであれば、ＰＣＭ生成部２２は必要ない。
【００３７】
本発明は、オーディオ信号の再生記録装置において、オーディオにエラーが入った場合にそれを検出する機能を持った装置に、広く適応することが可能である。特に、エラーの頻度が高い事が予想される放送の移動体受信や、音楽のネットワーク配信等が利用分野として可能である。
【００３８】
以上のように、本発明によれば、オーディオデータのエラー位置を検出するエラー位置検出手段と、オーディオデータの特徴量を検出するオーディオ特徴量検出手段と、オーディオデータの特徴量に応じたフィルタ特性を有するフィルタによりオーディオデータのエラー位置に対応した補間データを少なくともエラー位置より前のオーディオデータに応じて作成する補間データ作成手段と、オーディオデータのエラー位置のデータ部分を補間データによって置き換える手段と、を備えたので、補間部分の再生音に対する違和感を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来のオーディオデータ補間装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図３】図２の装置中の補間処理部の構成を示す回路図である。
【図４】図２の装置中のオーディオ特徴量検出部及び補間パラメータ生成部の動作を示すフローチャートである。
【図５】ｍブロックの最大値及び最小値を示す図である。
【図６】番組各々のオーディオ信号の振幅変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１，２１  エラー位置検出部
１２，２２  ＰＣＭ生成部
１３，２３  バッファ
１４，２４  補間処理部
２７  オーディオ特徴量検出部
２８  補間パラメータ生成部
【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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