(57)【要約】【課題】  音声信号を水平方向のバーストノイズに対して耐久性があるフォーマットで映像信号と多重化して伝送する。【解決手段】  音声フォーマット部１０１は時間軸方向に配列されたデジタル音声信号を水平方向及び垂直方向を有する２次元領域に配置して、水平方向及び垂直方向のそれぞれに誤り訂正符号を付加してフォーマット化し、映像・音声多重化フォーマット部１０２はデジタル音声信号及び誤り訂正符号を所定のビット幅で垂直方向に切り出して映像フォーマットのブランキング期間に垂直方向に配置して多重化する。【選択図】  図３
2006042219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間軸方向に配列されたデジタル音声信号を水平方向及び垂直方向を有する２次元領域に配置して、前記水平方向及び前記垂直方向のそれぞれに誤り訂正符号を付加してフォーマット化する音声フォーマット化手段と、
前記音声フォーマット化手段によりフォーマット化された前記デジタル音声信号及び前記誤り訂正符号を所定のビット幅で前記垂直方向に切り出して映像フォーマットのブランキング期間に前記垂直方向に配置してデジタル映像信号と多重化する多重化手段とを、
有する映像・音声多重化装置。
【請求項２】
前記音声フォーマット化手段は、１フィールド又は１フレームのデジタル音声信号を複数のデータブロックに分割し、各データブロックごとの前記デジタル音声信号を前記水平方向及び前記垂直方向を有する２次元領域に配置して前記水平方向及び前記垂直方向にそれぞれ誤り訂正符号を付加してフォーマット化し、
前記多重化手段は、前記音声フォーマット化手段によりフォーマット化された前記各データブロックの前記デジタル音声信号及び前記誤り訂正符号を所定のビット幅で垂直方向に切り出して映像フォーマットのブランキング期間に前記垂直方向にデータブロック順に配置することを特徴とする請求項１に記載の映像・音声多重化装置。
【請求項３】
時間軸方向に配列されたデジタル音声信号を水平方向及び垂直方向を有する２次元領域に配置して、前記水平方向及び前記垂直方向のそれぞれに誤り訂正符号を付加してフォーマット化し、前記フォーマット化されたデジタル音声信号及び誤り訂正符号を所定のビット幅で垂直方向に切り出して映像フォーマットのブランキング期間に垂直方向に配置してデジタル映像信号と多重化したデータを分離する映像・音声分離装置であって、
前記映像フォーマットをデジタル音声信号及び誤り訂正符号とデジタル映像信号に分離する映像・音声分離手段と、
前記映像・音声分離手段により分離された前記デジタル音声信号及び前記誤り訂正符号を前記時間軸方向に前記水平方向及び前記垂直方向を有する２次元領域の配置に戻し、前記デジタル音声信号を前記誤り訂正符号により誤り訂正する手段とを、
有する映像・音声分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号と音声信号を多重化して伝送する映像・音声多重化装置及び映像・音声分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルＨＤ（High-Definition）映像信号とデジタル音声信号を光ファイバで伝送する従来例としては下記の特許文献１などに開示されているものがある。また、デジタルＨＤ映像信号とデジタル音声信号を光無線で伝送する従来例としては、下記の特許文献２などに開示されているものがある。また、デジタルＨＤ映像信号とデジタル音声信号を多重化するフォーマットとしては、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）規格がある。図７はＨＤＭＩ規格の１フィールド分のフォーマットを示し、１フィールド分の音声信号は有効映像信号エリアを除く先頭ライン側のブランキング期間に配置されている。そして、このフォーマットを送信する場合には、図７中の左上の垂直同期信号から右側に向かって順次シリアルで先頭ラインが送信され、次いで次のラインの先頭の水平同期信号から右側に向かって順次シリアルで送信されて最終ラインまでの１フィールド分が送信される。
【特許文献１】特開２０００−２０９６２２号公報（要約書）
【特許文献２】特開２００３−２３０１３５号公報（要約書）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のフォーマットでは、音声信号がブランキング期間に水平方向に配置されているので、水平方向すなわち伝送方向のバーストノイズに弱いという問題点がある。また、音声信号がハイサンプリング周波数であったり、マルチチャネル信号のようにデータ量が多い場合にブランキング期間に納まらない可能性もある。
【０００４】
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、音声信号を水平方向のバーストノイズに対して耐久性があるフォーマットで映像信号と多重化して伝送することができる映像・音声多重化装置及び映像・音声分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の映像・音声多重化装置は上記目的を達成するために、時間軸方向に配列されたデジタル音声信号を水平方向及び垂直方向を有する２次元領域に配置して、前記水平方向及び前記垂直方向のそれぞれに誤り訂正符号を付加してフォーマット化する音声フォーマット化手段と、
前記音声フォーマット化手段によりフォーマット化された前記デジタル音声信号及び前記誤り訂正符号を所定のビット幅で前記垂直方向に切り出して映像フォーマットのブランキング期間に前記垂直方向に配置してデジタル映像信号と多重化する多重化手段とを有する。
【０００６】
また、本発明の映像・音声多重化装置は、
前記音声フォーマット化手段が、１フィールド又は１フレームのデジタル音声信号を複数のデータブロックに分割し、各データブロックごとの前記デジタル音声信号を前記水平方向及び前記垂直方向を有する２次元領域に配置して前記水平方向及び前記垂直方向にそれぞれ誤り訂正符号を付加してフォーマット化し、
前記多重化手段は、前記音声フォーマット化手段によりフォーマット化された前記各データブロックの前記デジタル音声信号及び前記誤り訂正符号を所定のビット幅で垂直方向に切り出して映像フォーマットのブランキング期間に前記垂直方向にデータブロック順に配置することを特徴とする。
【０００７】
本発明の映像・音声分離装置は上記目的を達成するために、
時間軸方向に配列されたデジタル音声信号を水平方向及び垂直方向を有する２次元領域に配置して、前記水平方向及び前記垂直方向のそれぞれに誤り訂正符号を付加してフォーマット化し、前記フォーマット化されたデジタル音声信号及び誤り訂正符号を所定のビット幅で垂直方向に切り出して映像フォーマットのブランキング期間に垂直方向に配置してデジタル映像信号と多重化したデータを分離する映像・音声分離装置であって、
前記映像フォーマットをデジタル音声信号及び誤り訂正符号とデジタル映像信号に分離する映像・音声分離手段と、
前記映像・音声分離手段により分離された前記デジタル音声信号及び前記誤り訂正符号を前記時間軸方向に前記水平方向及び前記垂直方向を有する２次元領域の配置に戻し、前記デジタル音声信号を前記誤り訂正符号により誤り訂正する手段とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、時間軸方向に配列されたデジタル音声信号を水平方向及び垂直方向を有する２次元領域に配置して、水平方向及び垂直方向のそれぞれに誤り訂正符号を付加してフォーマット化し、デジタル音声信号及び誤り訂正符号を所定のビット幅で垂直方向に切り出して映像フォーマットのブランキング期間に垂直方向に配置してデジタル映像信号と多重化するので、音声信号を時間軸方向に離して伝送することができ、このため、音声信号を水平方向のバーストノイズに対して耐久性があるフォーマットで映像信号と多重化して伝送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る映像・音声多重化装置と映像・音声分離装置の一実施の形態を示すブロック図、図２は図１の音声フォーマット部の処理を示す説明図、図３は図１の映像・音声多重化フォーマット部の処理を示す説明図である。
【００１０】
図１に示す映像・音声多重化装置１００では、まず音声フォーマット部１０１により１フィールド分の音声データを時間軸方向に複数（例えば１／２）に分割し、前の１／２フィールド分の時間軸方向の音声データを図２に示すように横方向及び縦方向の２次元に配置して、縦方向の最後の音声データの後に誤り訂正符号（外符号）を算出して配置するとともに、横方向の最後の音声データＡの後に誤り訂正符号（内符号）を算出して配置してフォーマット化する。また、１フィールドの後の１／２フィールド分も同様にフォーマット化する。続く映像・音声多重化フォーマット部１０２は図３に示すように、横方向及び縦方向からなる２次元の映像フォーマットの左側の同期信号部の右側と映像データの間のブランキング期間に、図２に示す音声フォーマットを適当なビット幅で縦に長い短冊状に切り出して（図３中のＡ１、Ａ２〜Ａｎ）縦方向に配置する。また、音声データの１フィールドの後の１／２フィールド分も同様に切り出して前の１／２フィールド分の後に縦方向に配置する。
【００１１】
このようにフォーマット化された映像・音声多重化データは先頭ラインから順次、伝送媒体１０３に応じた変調方式で変調された後、伝送媒体１０３を介して映像・音声分離装置２００に伝送される。映像・音声分離装置２００では、まず、映像・音声分離部２０１により図３に示す映像・音声多重化フォーマットから映像データと音声データが分離され、次いで分離された音声データが音声デ・フォーマット部２０２により図２に示すフォーマットに戻されて誤り検出及び訂正がなされる。
【００１２】
図３に示す映像・音声多重化フォーマットにより、時間軸方向に近い音声データが図７に示す場合と比較して近く配置されず、時間軸方向に離れて伝送されるので、バースト誤りに強いフォーマット構造を実現することができる。また、１フィールド分の音声データを図２に示すように１データブロックとして誤り訂正符号を算出して配置し、これを図３に示すように縦方向に配置すると、音声デ・フォーマット部２０２では１フィールド分の音声データを読み込まないと誤り検出及び訂正ができないので音声出力タイミングが遅れるが、本実施の形態では１フィールド分の音声データを時間軸方向に複数に分割して個々を１データブロックとして誤り訂正符号を算出して配置し、これを図３に示すように縦方向に配置するので、音声デ・フォーマット部２０２では１データブロック分を読み込めば誤り検出及び訂正ができるので、音声出力タイミングが遅れることを防止することができる。
【００１３】
図４は図３に示す映像・音声多重化フォーマットの具体例を示す。図４に示すフォーマット１は、プログレシブ走査方式による代表的なディジタルＨＤ映像信号である７５０ｐ相当のフォーマットに関し、ここでは水平方向の有効画素数１３６６ピクセル、垂直方向の有効ライン数７６８本のフォーマットを示す。すなわち、垂直同期信号の周波数が５９・９４Ｈｚ（＝６０Ｈｚ×１０００／１００１）を想定し、映像の有効ライン数７６８本、有効ライン１本当たりの有効画素数１３６６ピクセルで、１画素の構成データワード数が２バイト（１６ビットワード）のディジタルコンポーネント映像信号（４：２：２）に、音声信号として、例えば図５に示すようにサンプリング周波数４８ｋＨｚ、レベル分解能２４ビット、２ｃｈ（Ｌ／Ｒ）の音声データを多重化するフォーマットを示す。
【００１４】
伝送媒体１０３が光無線の場合では、送信側の８ビット／１０ビットのパラレル／シリアル変換と受信側のシリアル／パラレル変換を１６ビットワード単位での取り扱いを想定し、パラレルデータのメモリへの書き込み・読み出し用に使用するマスタークロックの２０倍（＝１６ビット×１０Ｂ／８Ｂ）のクロックをシリアル伝送として使用する。
【００１５】
また、１ライン目の先頭には、必ずあらかじめ定義された１個の垂直同期識別用キャラクタ（ＨＶ）２と、偶数フィールドと奇数フィールド識別用の１個の特殊データ（ＨＦ）３を伝送する。また、１ライン目は画像フォーマットなどの補助制御データ（ＣＴＬ１）６を伝送する領域であり、最初に送受信間の垂直同期を確保するためのあらかじめ定義された垂直同期識別用キャラクタ（ＨＶ）２をシリアル伝送し、次にあらかじめ定義された２種類の特殊データ（ＨＦ）３の偶数フィールドＨＦｅ／奇数フィールドＨＦｏの識別特殊データのいずれかをシリアル伝送後、続けて補助制御データ（ＣＴＬ１）６、最後尾には、補助制御データ（ＣＴＬ１）６の読み出し時に算出したデータ列に対する伝送エラーチェック用ＣＲＣＣ１６ビットワードデータ７を付加する。特殊データ（ＨＦ）３は、インタレースの映像フォーマット信号伝送時は、伝送画像情報に従い、偶数フィールドＨＦｅと奇数フィールドＨＦｏを交互に伝送する必要がある。
【００１６】
２ライン目も１ライン目と同じ補助制御データ（ＣＴＬ２）８を伝送する領域であり、最初に送受信間の有効ラインの同期化を確保するためにあらかじめ定義された、同期データ（ＨＤｐ）４の有効ライン識別用キャラクタをシリアル伝送し、次にあらかじめ定義された２種類の特殊データ（ＨＤｓ）５をシリアル伝送後、１ライン目と同様のデータが時系列的に合成される。ここでの２ライン目は１ライン目と同じ補助制御データであり、省略してもよい。
【００１７】
３ライン目からは、音声信号９と映像信号１１の伝送を行う。最初に２ライン目と同様に同期データ（ＨＤｐ）４と特殊ワード特殊データ（ＨＤｓ）５を順次、時系列的に多重化後、サンプリング周波数４８ｋＨｚ、レベル分解能２４ビットの２ｃｈの音声信号伝送ブロック前半の１／２フィールド分の音声信号９の８バイト分が時系列的に多重化された後に、１画素の構成データワード数が２バイト（１６ビットワード）のディジタルコンポーネント映像信号１１（以下単に映像信号とも言う）の有効画素が１３６６×２バイト分多重化される。この映像信号のフォーマットはＹＵＶ（４：２：２）プログレッシブである。さらに、音声信号と映像信号の読み出し時に算出した伝送データ列に対するデータ伝送エラー検出用ＣＲＣＣが２バイト（ＣＲＣＣ１６ビットワードデータ７）時系列的に多重化される。ここではＣＲＣＣの算出対処範囲は、映像信号１１にのみに限定してもよい。
【００１８】
４ライン目から３８６ライン目までの３８３ラインは、３ライン目と同様にして音声信号９と映像信号１１を繰り返し多重化する。続いて、３８７ラインから７７０ラインまでは、３ライン目から３８６ライン目と同様に、各ラインあたり音声信号１０の８バイト分と映像信号１１の１３６６×２バイトを時系列的に多重化する。ただし、３８７ライン目から７７０ライン目までの３８４ラインの音声信号１０は、サンプリング周波数４８ｋＨｚ、レベル分解能２４ビットの２ｃｈの音声信号伝送ブロック後半の１／２フィールド分の音声信号である。
【００１９】
なお、音声信号に対するエラー訂正処理は、送信時に事前に一定のブロックデータ単位にてエラー訂正符号演算処理を行う必要があり、受信側ではブロックデータ単位を受信後初めてエラー訂正演算処理が可能となる。この結果、信号再生遅延の発生は避けられない。また、エラー訂正能力を考慮するとブロックデータ単位はあまり小さくはできない。
【００２０】
このため、本実施の形態では１フィールド内の音声信号を前半の１／２フィールド分の音声信号伝送ブロック９と後半の１／２フィールド分の音声信号伝送ブロック１０として２分割伝送することで、送受信による再生遅延を２フィールド以内にすることを目標にしている。また、音声信号伝送ブロック９、１０においては、映像信号伝送との兼ね合いで、余分なデータ伝送エリアはヌルデータ１２にてパディング処理して伝送している。
【００２１】
最後の７７１ライン目の伝送ラインは、映像信号１１と音声信号９、１０の同期再生処理を簡単にするため、伝送処理するマスタークロック周波数が音声信号９、１０のサンプリング周波数の整数倍の条件を満たし、かつ、映像信号の有効伝送ライン数を満足する最大公約数から算出される周波数としたときに生じる余分なデータ伝送量である。このため、７７１ライン目の伝送ラインは無効なデータ領域であるため、同期データ（ＨＤｐ）４と特殊データ（ＨＤｓ）５を時系列的に多重化後、余分なデータ伝送分をパディング処理したヌルデータ１２を６１６×２バイト分多重化している。このヌルデータ１２にはＣＲＣＣ演算処理データの付加は行っていない。
【００２２】
なお、伝送する音声信号フォーマットに関しては、サンプリング周波数４８ｋＨｚ、レベル分解能２４ビット、２ｃｈ（Ｌ／Ｒ）の伝送能力を有する設定であるが、サンプリング周波数４８ｋＨｚ、レベル分解能１６ビットとすることで、伝送フォーマットを変更することなく、例えば図６に示すような３ｃｈ（Ｌ／Ｒ／Ｃｅｎｔｅｒ）の信号を伝送することも可能である。
【００２３】
なお、図４に示すフォーマット１は８ビット（１バイト）を最小単位として図示しているが、光信号として伝送する場合は、１バイトを１０ビットに変換して伝送する。したがって、光信号の場合は、上記の同期データ（ＨＶ）２、特殊データ（ＨＦ）３、同期データ（ＨＤｐ）４及び特殊データ（ＨＤｓ）５は、１バイトで図示しているが、伝送時にはそれぞれ１０ビットに変換されて伝送される。映像信号１１及び音声信号９、１０も同様である。上記の１バイトを１０ビットに変換する８Ｂ／１０Ｂ（８ビット／１０ビット）変換は、伝送信号品質において受信時のＤＣオフセットを回避する符号変換として考えられたもので、広く一般に知られており、８ビットのデータ組み合わせが２５６通りであるのに対して１０ビット変換時の１０２４通り中２５６種類を定義伝送するとともに、特殊キャラクタとして２５６種類以外のデータを何種類か定義し、かつ、受信時の受信セルフクロック発生用キャラクタを特定定義することで安定した受信を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る映像・音声多重化装置と映像・音声分離装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の音声フォーマット部の処理を示す説明図である。
【図３】図１の映像・音声多重化フォーマット部の処理を示す説明図である。
【図４】図３の映像・音声多重化フォーマットの具体例を示す説明図である。
【図５】図２の音声フォーマットの具体例を示す説明図である。
【図６】図２の音声フォーマットの他の具体例を示す説明図である。
【図７】従来の映像・音声多重化フォーマットを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  フォーマット
２  垂直同期識別用キャラクタ（同期データ）（ＨＶ）
３  特殊データ（ＨＦ）
４  同期データ（ＨＤｐ）
５  特殊データ（特殊ワード特殊データ）（ＨＤｓ）
６  補助制御データ（ＣＴＬ１）
７  ＣＲＣＣ１６ビットワードデータ
８  補助制御データ（ＣＴＬ２）
９、１０  音声信号（音声信号伝送ブロック）
１１  映像信号
１２  ヌルデータ
１００  映像・音声多重化装置
１０１  音声フォーマット部
１０２  映像・音声多重化フォーマット部
１０３  伝送媒体
２００  映像・音声分離装置
２０１  映像・音声分離部
２０２  音声デ・フォーマット部
【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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