(57)【要約】【課題】  デジタル音声信号をネットワークを通じて送信し、受信端末側で再生させるデータ伝送システムにおいて、送信側と受信側におけるサンプリング周波数を一致させるとともに精度を高めることにより、オーディオデータを原音に忠実に再生し、再生されるオーディオデータの音質を向上させる。【解決手段】  データ伝送方法は、データ送信装置およびデータ受信装置が、それぞれ外部からのクロック信号を受信する外部クロック受信部と、外部クロック受信部で受信したクロック信号に基づいて所定周波数のサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成部とを備え、それぞれの外部クロック受信部が受信する外部クロックの精度が一致していることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ音声信号を入力するアナログ信号入力部と、前記アナログ信号入力部から入力されたアナログ音声信号を所定周波数のサンプリングクロックによりデジタル音声信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、前記アナログ／デジタル変換部で変換されたデジタル音声信号を送出するデジタルデータ送出部とを備えたデータ送信装置と、
前記データ送信装置から送出されるデジタル音声信号を受信するデジタルデータ受信部と、前記デジタルデータ受信部により受信したデジタル音声信号を所定周波数のサンプリングクロックによりアナログ音声信号に変換するデジタル／アナログ変換部と、前記デジタル／アナログ変換部により変換されたアナログ音声信号を出力するアナログデータ出力部とを備えるデータ受信装置と、
を備えるデータ伝送システムにおいて、
前記データ送信装置およびデータ受信装置が、それぞれ外部からのクロック信号を受信する外部クロック受信部と、前記外部クロック受信部で受信したクロック信号に基づいて所定周波数のサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成部とをさらに備え、それぞれの外部クロック受信部が受信する外部クロックの精度が一致していることを特徴とするデータ伝送方法。
【請求項２】
前記外部クロック受信部は、外部からの電波を受信してクロック源とすることを特徴とする、請求項１に記載のデータ伝送方法。
【請求項３】
前記外部クロック受信部は、日本標準時を送信する電波送信所からの電波を受信してクロック源とすることを特徴とする、請求項２に記載のデータ伝送方法。
【請求項４】
前記外部クロック受信部は、GPS衛星からの電波を受信してクロック源とすることを特徴とする、請求項２に記載のデータ伝送方法。
【請求項５】
前記外部クロック受信部は、セシウム原子時計の精度を有する電波を受信してクロック源とすることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載のデータ伝送方法。
【請求項６】
前記外部クロック受信部は、TVカラーサブキャリアをクロック源とすることを特徴とする、請求項２に記載のデータ伝送方法。
【請求項７】
アナログ音声信号を所定周波数でサンプリングしてデジタル音声信号に変換し、受信装置に送信するデータ送信装置であって、
前記データ受信装置が外部から受信可能なクロック信号と精度が一致するクロック信号を外部から受信する外部クロック受信部と、
前記外部クロック受信部で受信したクロック信号に基づいて所定周波数のサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成部と、
アナログ音声信号を入力するアナログ信号入力部と、
前記アナログ信号入力部から入力されたアナログ音声信号を前記サンプリングクロック生成部で生成されたサンプリングクロックによりデジタル音声信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、
前記アナログ／デジタル変換部で変換されたデジタル音声信号を送出するデジタルデータ送出部と、
を備えるデータ送信装置。
【請求項８】
データ送信装置から送出されるデジタル音声信号を受信してアナログ音声信号に変換して出力するデータ受信装置であって、
前記データ送信装置が外部から受信可能なクロック信号と精度が一致するクロック信号を外部から受信する外部クロック受信部と、
前記外部クロック受信部で受信したクロック信号に基づいて所定周波数のサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成部と、
前記データ送信装置から送出されるデジタル音声信号を受信するデジタルデータ受信部と、
前記デジタルデータ受信部により受信したデジタル音声信号を前記サンプリングクロック生成部で生成されるサンプリングクロックによりアナログ音声信号に変換するデジタル／アナログ変換部と、
前記デジタル／アナログ変換部により変換されたアナログ音声信号を出力するアナログデータ出力部と、
を備えるデータ受信装置。
【請求項９】
アナログ音声信号を所定周波数でサンプリングしたデジタル音声信号を送信装置から受信装置に送信し、前記受信装置によりアナログ音声信号に変換して出力するデータ伝送システムであって、
前記データ送信装置は、
前記データ受信装置が外部から受信可能なクロック信号と精度が一致するクロック信号を外部から受信する外部クロック受信部と、
前記外部クロック受信部で受信したクロック信号に基づいて所定周波数のサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成部と、
アナログ音声信号を入力するアナログ信号入力部と、
前記アナログ信号入力部から入力されたアナログ音声信号を前記サンプリングクロック生成部で生成されたサンプリングクロックによりデジタル音声信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、
前記アナログ／デジタル変換部で変換されたデジタル音声信号を送出するデジタルデータ送出部と、
を備え、
前記データ受信装置は、
前記データ送信装置が外部から受信可能なクロック信号と精度が一致するクロック信号を外部から受信する外部クロック受信部と、
前記外部クロック受信部で受信したクロック信号に基づいて所定周波数のサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成部と、
前記データ送信装置から送出されるデジタル音声信号を受信するデジタルデータ受信部と、
前記デジタルデータ受信部により受信したデジタル音声信号を前記サンプリングクロック生成部で生成されるサンプリングクロックによりアナログ音声信号に変換するデジタル／アナログ変換部と、
前記デジタル／アナログ変換部により変換されたアナログ音声信号を出力するアナログデータ出力部と、
を備える、データ伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルオーディオデータを原音に忠実に再現することが可能となるデータ伝送方法およびデータ伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルオーディオデータを再生する場合には、録音される際に用いられたサンプリング周波数と同一の周波数を用いてデータの読出および出力を行う必要がある。通常、録音機器には、水晶発振回路が内蔵されており、この水晶発振回路により生成される所定のサンプリング周波数のクロック信号に基づいて、アナログ音声信号をサンプリングしてデジタルオーディオデータの録音を行う。再生装置は、同様の水晶発振回路を内蔵しており、録音されているサンプリング周波数と同一の周波数のクロック信号を水晶発振回路で生成し、録音されているデジタルオーディオデータを読み出してD/A変換して出力する。
【０００３】
デジタルオーディオ信号に10-12程度のわずかなジッタを付け加える実験から、人間による音楽の検知限度がピコセカンドであると言われている。これに対して、水晶発振回路によるクロックの周波数精度は１×10-4〜10-6程度であり、このような水晶発振回路を用いて再生されるデジタルオーディオ信号には、人間に検知できる程度のジッタを含んでいることとなる。したがって、再生装置に設けられた水晶発振回路自身のサンプリング周波数の揺らぎにより、音質低下することが考えられる。
【０００４】
また、装置内に内蔵される水晶発振回路などのクロック生成部は、各装置による個体差があり、録音機器でのサンプリングクロックと再生機器でのサンプリングクロックに微少なずれを有し、音質に影響すると考えられる。
このような問題点は、再生機器においてデジタルデータを読み出すためのクロック信号精度を高めるために、周波数精度が約１×10-9であるルビジウム原子時計や周波数精度が約10-13であるセシウム原子時計を用いてサンプリングクロックを生成することで、音質の向上を図ることができると考えられる。また、録音機器と再生機器の双方に、ルビジウム原子時計やセシウム原子時計などを用いた精度の高い発振回路を設けることで、録音側と再生側とで精度を一致させ、さらに音質を高めることができると考えられる。
【０００５】
しかしなが、このようなルビジウム原子時計やセシウム原子時計は非常に高価であり、家庭用のオーディオ装置に適用することは、製品コストの点で困難と思われる。
デジタル音声信号に変換しネットワークを通じて受信端末に送信して再生させるようなインターネットラジオに代表されるネットワーク放送が実施されている。このようなネットワーク放送では、送信側でアナログ音声信号を所定周波数のサンプリングクロックでサンプリングを行いデジタル音声信号に変換してネットワークを通じて伝送する。受信側では、デジタル音声信号を受信して、送信側と同一のサンプリング周波数でアナログ音声信号を復元して出力する。
【０００６】
送信端末および受信端末の双方に、精度の高いルビジウム原子時計やセシウム原子時計などの高価な部品を内蔵することはコスト面で困難が伴い、双方のサンプリングクロックの精度を高くするとともに精度が一致したものを使用することは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、デジタル音声信号をネットワークを通じて送信し、受信端末側で再生させるデータ伝送システムにおいて、送信側と受信側におけるサンプリング周波数を一致させるとともに精度を高めることにより、オーディオデータを原音に忠実に再生し、再生されるオーディオデータの音質を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係るデータ伝送方法は、アナログ音声信号を入力するアナログ信号入力部と、アナログ信号入力部から入力されたアナログ音声信号を所定周波数のサンプリングクロックによりデジタル音声信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、アナログ／デジタル変換部で変換されたデジタル音声信号を送出するデジタルデータ送出部とを備えたデータ送信装置と、データ送信装置から送出されるデジタル音声信号を受信するデジタルデータ受信部と、デジタルデータ受信部により受信したデジタル音声信号を所定周波数のサンプリングクロックによりアナログ音声信号に変換するデジタル／アナログ変換部と、デジタル／アナログ変換部により変換されたアナログ音声信号を出力するアナログデータ出力部とを備えるデータ受信装置とを備えるデータ伝送システムにおいて、
データ送信装置およびデータ受信装置が、それぞれ外部からのクロック信号を受信する外部クロック受信部と、外部クロック受信部で受信したクロック信号に基づいて所定周波数のサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成部とをさらに備え、それぞれの外部クロック受信部が受信する外部クロックの精度が一致していることを特徴とする。
【０００９】
この場合、データ送信装置とデータ受信装置のそれぞれの精度が一致する外部クロックに基づいてサンプリングクロックを生成していることから、ネットワークなどを通じて送信された音声データを精度良く再生することができ、音質を向上させることが可能となる。
本発明の請求項２に係るデータ伝送方法は請求項１に記載のデータ伝送方法であって、外部クロック受信部が、外部からの電波を受信してクロック源とすることを特徴とする。
【００１０】
この場合、精度の高い周波数成分を含む電波を受信することで、クロック源として周波数精度を高め、再生される音質を高めることが可能となる。
本発明の請求項３に係るデータ伝送方法は請求項２に記載のデータ伝送方法であって、外部クロック受信部は、日本標準時を送信する電波送信所からの電波を受信してクロック源とすることを特徴としている。
【００１１】
この場合、日本標準時の電波送信所からの電波を受信できる日本国内の場所において、データ送信装置が使用するサンプリングクロックとデータ受信装置が使用するサンプリングクロックとの間で同期をとることができ、また、非常に高い精度のクロック信号を用いてサンプリングクロックを生成することができ、再生される音声データの音質を格段に向上できる。
【００１２】
本発明の請求項４に係るデータ伝送方法は請求項２に記載のデータ伝送方法であって、外部クロック受信部は、GPS衛星からの電波を受信してクロック源とすることを特徴としている。
この場合、データ送信装置が使用するクロック信号とデータ受信装置が使用するクロック信号とを、地球的規模で同期させることが可能であり、サンプリングクロックの精度を高めることも可能である。
【００１３】
本発明の請求項５に係るデータ伝送方法は請求項２〜４のいずれかに記載のデータ伝送方法であって、外部クロック受信部は、セシウム原子時計の精度を有する電波を受信してクロック源とすることを特徴としている。
この場合、データ送信装置が使用するクロック信号と、データ受信装置が使用するクロック信号のいずれも１×10-13程度の非常に精度の高いものとすることができ、再生される音声データの音質を向上させることができる。
【００１４】
本発明の請求項６に係るデータ伝送方法は請求項２に記載のデータ伝送方法であって、TVカラーサブキャリアをクロック源とすることを特徴としている。
この場合、放送局が出している映像信号を受信してこの中に含まれるカラーサブキャリアをクロック源としているため、送信側と受信側のクロック精度を同等にすることが容易であり、再生される音声データの音質を向上させることが可能となる。
【００１５】
本発明の請求項７に係るデータ送信装置は、アナログ音声信号を所定周波数でサンプリングしてデジタル音声信号に変換し、受信装置に送信するデータ送信装置であって、データ受信装置が外部から受信可能なクロック信号と精度が一致するクロック信号を外部から受信する外部クロック受信部と、外部クロック受信部で受信したクロック信号に基づいて所定周波数のサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成部と、アナログ音声信号を入力するアナログ信号入力部と、アナログ信号入力部から入力されたアナログ音声信号をサンプリングクロック生成部で生成されたサンプリングクロックによりデジタル音声信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、アナログ／デジタル変換部で変換されたデジタル音声信号を送出するデジタルデータ送出部とを備える。
【００１６】
この場合、データ受信装置側で使用されるクロック信号と精度が一致するクロック信号を用いていることから、データ受信側で高音質の音声データの再生を行うことができるようなデータ送信装置を提供できる。
本発明の請求項８に係るデータ受信装置は、データ送信装置から送出されるデジタル音声信号を受信してアナログ音声信号に変換して出力するデータ受信装置であって、データ送信装置が外部から受信可能なクロック信号と精度が一致するクロック信号を外部から受信する外部クロック受信部と、外部クロック受信部で受信したクロック信号に基づいて所定周波数のサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成部と、データ送信装置から送出されるデジタル音声信号を受信するデジタルデータ受信部と、デジタルデータ受信部により受信したデジタル音声信号をサンプリングクロック生成部で生成されるサンプリングクロックによりアナログ音声信号に変換するデジタル／アナログ変換部と、デジタル／アナログ変換部により変換されたアナログ音声信号を出力するアナログデータ出力部とを備える。
【００１７】
この場合、データ送信装置から送信されてくるデジタル音声信号を、データ送信装置で使用するクロック信号と精度が一致するクロック信号を用いて生成されたサンプリングクロックでアナログ音声信号に変換していることから、高音質の音声データの再生が可能となる。
本発明の請求項９に係るデータ伝送システムは、アナログ音声信号を所定周波数でサンプリングしたデジタル音声信号を送信装置から受信装置に送信し、受信装置によりアナログ音声信号に変換して出力するデータ伝送システムであって、データ送信装置とデータ受信装置とを備えている。データ送信装置は、データ受信装置が外部から受信可能なクロック信号と精度が一致するクロック信号を外部から受信する外部クロック受信部と、外部クロック受信部で受信したクロック信号に基づいて所定周波数のサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成部と、アナログ音声信号を入力するアナログ信号入力部と、アナログ信号入力部から入力されたアナログ音声信号をサンプリングクロック生成部で生成されたサンプリングクロックによりデジタル音声信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、アナログ／デジタル変換部で変換されたデジタル音声信号を送出するデジタルデータ送出部とを備えている。また、データ受信装置は、データ送信装置が外部から受信可能なクロック信号と精度が一致するクロック信号を外部から受信する外部クロック受信部と、外部クロック受信部で受信したクロック信号に基づいて所定周波数のサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成部と、データ送信装置から送出されるデジタル音声信号を受信するデジタルデータ受信部と、デジタルデータ受信部により受信したデジタル音声信号をサンプリングクロック生成部で生成されるサンプリングクロックによりアナログ音声信号に変換するデジタル／アナログ変換部と、デジタル／アナログ変換部により変換されたアナログ音声信号を出力するアナログデータ出力部とを備えている。
【００１８】
この場合、データ送信装置からデータ受信装置に対してネットワークなどを介してデジタル音声信号を送信した場合であっても、データ受信装置側で再生される音声データの音質を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、データ送信装置で使用するクロック信号とデータ受信装置で使用されるクロック信号との精度が一致していることにより、データ受信装置側で再生される音声データの音質を高めることが可能となり、非常に高価なために各装置に内蔵できないような精度の高いクロックによるクロック信号を受信することで、再生される音声データの音質を格段に高めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の１実施形態が採用されるデータ伝送システムを図に基づいて説明する。
図１は、データ送信システムの機能ブロック図である。
データ送信装置10は、外部クロック受信部11、サンプリングクロック生成部12、アナログ信号入力部13、アナログ／デジタル変換部14、デジタルデータ送出部15を備えている。
外部クロック受信部11は、外部からのクロック信号を受信するものである。この外部クロック受信部11は、日本標準時の電波送信所からの搬送波を受信するように構成することができる。この日本標準時は、短波帯標準電波により提供されてきたが、電離層の影響を受けやすく、受信状態が不安定であり、外国電波との混信のおそれがあることから、長波帯標準電波に切り換えられている。長波帯標準電波は、独立行政法人通信総合研究所（CRL）が有する10台のセシウム原子時計をもとに国際的に定義された「秒」の定義に従って作られるもので、数十万年に１秒以下という精度を有しており、現在、福島県大鷹鳥谷山山頂および佐賀県と福岡県の県境羽金山山頂に設けられた独立行政法人通信総合研究所が運用する長波帯標準電波送信施設により提供されている。この長波帯標準電波は、前述したように、10台のセシウム原子時計をもとに作られた日本標準時を示すもので、周波数、時刻の情報などを含み、国家標準に対し１×10-12以内の周波数精度が保証されている。
【００２１】
外部クロック受信部11が受信する外部クロックとして、日本標準時電波に比して精度は落ちるが、カーナビゲーションなどで用いられるGPS衛星からの電波を受信するように構成することが可能である。この他、テレビジョン放送の色信号を伝送するためのカラーサブキャリアや海外の短波標準電波などを受信するように構成することもできる。
サンプリングクロック生成部12は、外部クロック受信部11で受信したクロック信号に基づいて所定周波数のサンプリングクロックを生成するものであり、たとえば、PLL（Phase Locked Loop)回路により所定周波数を生成するように構成できる。
【００２２】
アナログ信号入力部13は、アナログ音声信号を入力するものであり、たとえば、マイクが拾うアナログ音声信号を増幅する増幅回路や音楽CDやテープレコーダ、その他の音響機器とラインで接続されるライン入力部で構成することができる。
アナログ／デジタル変換部14は、アナログ信号入力部13から入力されたアナログ音声信号をサンプリングクロック生成部12で生成された所定周波数のサンプリングクロックによりデジタル音声信号に変換するものである。このアナログ／デジタル変換部14は、サンプリングクロックの周期で、アナログ音声信号の強度を採取してデジタル音声信号に変換する。
【００２３】
デジタルデータ送出部15は、アナログ／デジタル変換部14で変換されたデジタル音声信号を送出する。ここでは、インターネットや専用回線などの伝送路を介してデジタル音声信号を送出するために、所定容量毎にパケットを作成し、各パケットを時系列で送出するように構成できる。
データ受信装置20は、外部クロック受信部21、サンプリングクロック生成部22、デジタルデータ受信部23、デジタル／アナログ変換部24、アナログデータ出力部25を備えている。
【００２４】
外部クロック受信部21は、データ送信装置10の外部クロック受信部11が受信するクロック信号と精度が一致するクロック信号を受信するものである。たとえば、データ送信装置10の外部クロック受信部11が長波帯標準電波を受信する場合には、データ受信装置20の外部クロック受信部21についても長波帯標準電波を受信するように構成される。このようにデータ受信装置20の外部クロック受信部21は、データ送信装置10の外部クロック受信部21が受信するクロック信号に対応して、GPS衛星からの電波、TVカラーサブキャリア、海外の短波標準電波などを受信するように構成される。
【００２５】
サンプリングクロック生成部22は、外部クロック受信部21で受信したクロック信号に基づいて所定周波数のサンプリングクロックを生成するものであり、データ送信装置10のサンプリングクロック生成部12と同様に、PLL（Phase Locked Loop)回路などで構成することができる。
デジタルデータ受信部23は、データ送信装置10から送信されてくるデジタル音声信号を受信する。前述したように、データ送信装置10のデジタルデータ送出部15では、デジタル音声信号を所定容量毎にパケット化して送出するように構成しており、デジタルデータ受信部23は、受信したパケットを解析してデジタル音声信号をデジタル／アナログ変換部24に送出する。
【００２６】
デジタル／アナログ変換部24は、デジタルデータ受信部23により受信したデジタル音声信号をサンプリングクロック生成部22により生成されたサンプリングクロックによりアナログ音声信号に変換する。このデジタル／アナログ変換部24では、デジタル化されている音声の強度情報を、サンプリングクロック生成部22からのサンプリングクロックの周期で取り出してアナログ音声信号を復元する。
【００２７】
アナログデータ出力部25は、アナログ／デジタル変換部24により変換されたアナログ音声信号を出力する。たとえば、アナログ／デジタル変換部24から出力されるアナログ音声信号を増幅して、スピーカを介して出力したり、記録媒体に録音する機器などにライン出力するように構成できる。
本実施形態では、データ送信装置10のクロック受信部11が受信する外部クロックと、データ受信装置20のクロック受信部21が受信する外部クロックとが、精度が一致しているとともに、日本標準時電波（長波帯標準電波）を用いた場合には、１×10-13の高精度のクロック周波数を得ることができ、再生時の音質を格段に向上することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明では、データ送信装置においてデータ受信装置で受信可能な外部クロックの精度と一致する外部クロックを受信して、これを基にアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換する際のサンプリングクロックを生成していることから、データ送信装置とデータ受信装置とでサンプリングクロックの精度を一致させることができ、音質を高めることができる。また、外部から非常に精度の高いクロック信号を受信することで、高価な部品を用いることなく、簡単な構成で、音質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の１実施形態が採用されるデータ伝送システムの機能ブロック図。
【図１】
2006157361.tif 000003