(57)【要約】【課題】デジタル音声データを複数の伝送路で伝送し、受信側で同期をとり、正常なデジタル音声データを無瞬断で選択するための技術を提供する。【解決手段】デジタル音声データを複数の伝送路で伝送する冗長デジタル音声伝送方式において使用される音声伝送装置において、前記複数の伝送路で伝送される各系の音声パケットを取得する音声パケット取得手段と、音声パケット内の特定の周期で存在するビット値を基準とした所定の数の音声パケットを１グループとし、そのグループ内における音声パケットデータの算術値を各系毎に算出する算出手段と、前記算術値が複数の系間で一致するグループの各受信タイミングを用いて複数の系の間で音声パケットの同期を取り、出力する同期手段とを備える。【選択図】図２
2008205807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル音声データを複数の伝送路で伝送する冗長デジタル音声伝送方式において使用される音声伝送装置であって、
前記複数の伝送路で伝送される各系の音声パケットを取得する音声パケット取得手段と、
音声パケット内の特定の周期で存在するビット値を基準とした所定の数の音声パケットを１グループとし、そのグループ内における音声パケットデータの算術値を各系毎に算出する算出手段と、
前記算術値が複数の系間で一致するグループの各受信タイミングを用いて複数の系の間で音声パケットの同期を取り、出力する同期手段と、
を備えたことを特徴とする音声伝送装置。
【請求項２】
前記同期手段から出力された同期の取れた複数の系の音声パケットの中から１つの系の音声パケットを選択し、出力する選択手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の音声伝送装置。
【請求項３】
前記音声伝送装置は、系毎の複数の音声異常検出手段を備え、各音声異常検出手段は、受信した音声パケットが特定のデータパターンを有するか否かを判定する手段を備え、  
前記音声伝送装置は、複数の前記音声異常検出手段からの判定結果に基づき、予め定めた数以下の数の系において音声パケットから前記特定のデータパターンが検出され、他の系の対応する音声パケットからは前記特定のデータパターンが検出されなかった場合に、前記予め定めた数以下の数の系の音声パケットに異常があると判定し、当該予め定めた数以下の数の系の音声パケットを前記選択手段において選択しないことを特徴とする請求項２に記載の音声伝送装置。
【請求項４】
前記選択手段は、選択中の系における音声パケットに異常が検出された場合に、その音声パケットに替えて他の系の対応する音声パケットを選択して出力することを特徴とする請求項２または３に記載の音声伝送装置。
【請求項５】
前記選択手段は、選択中の系における音声パケットに異常が検出された場合に、その音声パケットを含むグループに替えて他の系の対応するグループの音声パケットを選択して出力することを特徴とする請求項２または３に記載の音声伝送装置。
【請求項６】
デジタル音声データを複数の伝送路で伝送する冗長デジタル音声伝送方式において使用される音声伝送装置が実行する音声伝送方法であって、
前記複数の伝送路で伝送される各系の音声パケットを取得する音声パケット取得ステップと、
音声パケット内の特定の周期で存在するビット値を基準とした所定の数の音声パケットを１グループとし、そのグループ内における音声パケットデータの算術値を各系毎に算出する算出ステップと、
前記算術値が複数の系間で一致するグループの各受信タイミングを用いて複数の系の間で音声パケットの同期を取り、出力する同期ステップと、
を備えたことを特徴とする音声伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル音声データを複数の伝送路を用いて伝送し、受信側で１つの正常なデジタル音声データを無瞬断で選択し、出力する音声伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタル音声データが重畳されたHD（High Definition）映像データやSD（Standard Definition）映像データ等のデジタル映像データを伝送するデジタル映像伝送システムでは、伝送の信頼性を高めるためにデジタル映像データを複数の伝送路を介して伝送する冗長構成を用いる場合がある。
【０００３】
図１に、２つの伝送路でデジタル映像データを送信する冗長構成を採用したデジタル映像伝送システムの例を示す。図１に示すデジタル映像伝送システムは、映像送出装置１と映像受信装置３を備えている。映像送出装置１は、データ分岐部１１、及びデータ送出部１２、１３を備えており、映像受信装置３は、データ受信部３１、３２、及びデータ選択部３３を備えている。
【０００４】
映像送出装置１に入力されたデジタル映像データはデータ分岐部１１において同じ２つのデジタル映像データに分岐され、一方はデータ送出部１２により伝送路５に送出され、他方はデータ送出部１３により伝送路７に送出される。
【０００５】
伝送路５に送出されたデジタル映像データは映像受信装置３のデータ受信部３１で受信され、データ選択部３３に送られる。また、伝送路７に送出されたデジタル映像データは映像受信装置３のデータ受信部３２で受信され、データ選択部３３に送られる。データ選択部３３は、データ受信部３１から受け取ったデジタル映像データとデータ受信部３２から受け取ったデジタル映像データのうちの１つのデジタル映像データを選択し、出力する。
【０００６】
例えば２つの伝送路のうちの伝送路５で伝送されたデジタル映像データを映像受信装置５で選択して出力している場合に、伝送路５の障害や装置故障等により選択しているほうのデジタル映像データにエラーが発生した場合には、データ選択部３３において伝送路７で伝送されたデジタル映像データを出力するように切り替えを行う。
【０００７】
上記の例はデジタル映像データの伝送システムの例であるが、デジタル音声データのみを伝送する伝送システムにおいても図１に示した構成と同じ冗長構成を用いることができる。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「デジタル音声データ」はデジタル映像データに重畳されて伝送されるデジタル音声データを含むものである。
【０００８】
先行技術文献の例として、複数のデジタル音声データから必要とする音声データを切り替えて使用する技術が記載された特許文献１がある。
【特許文献１】特開平08-237216号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１に示したような複数の伝送路を用いた冗長構成の伝送システムでは、複数の伝送路間に遅延差がある場合、受信側で現用系から別の系に切り替えを行うと画像及び音声でずれが生じ、連続性を保てずに瞬断が発生してしまうという問題がある。
【００１０】
この問題に関し、デジタル映像データの中の画像データに関しては、例えば画像自体の内容を認識し複数画像間の同一性を判定して複数系間の同期をとる方法が提案されている。しかしながら、音声データに関しては同期を取るための適切な技術は提案されていない。また、複数の音声データに関して同期がとれたとしても次のような問題もある。
【００１１】
HD映像データのような音声データが重畳されたデジタル映像データでは、映像フレームの音声データ重畳領域に重畳できる音声パケット数は規格において定められている。例えば、1080/59.94iの映像で４８kＨサンプリングの音声データが重畳される場合、SMPTE299Mの規格上、画像５フレームあたりに重畳される１チャネルペアの音声パケット数は８００８個と定められている。従って、例えば機器障害等により画像がフリーズした場合等に映像フレームに重畳する音声パケットが不足した場合にはミュート音声等の固定値データを生成し重畳されることになる。
【００１２】
デジタル映像データに重畳される音声データにはチェックサム等の誤り検出符号が付されるが、映像データに重畳される前に、上記ミュート音声等の固定データを生成し、誤り訂正符号を計算し付加された音声パケットを重畳する場合、受信側で上記ミュート音声等を誤り訂正符号のチェックでは、エラーとして検出することができないため、誤り訂正符号のチェックのみでは、他の系の正常な音声データとの区別ができず、正常な音声データを選択することができない。上記の場合以外にも、誤り検出符号では検出できない音声データの異常が発生することはあり得、その場合もその異常を検出し、正常な音声データを選択することはできない。  
また、デジタル音声データのみを伝送する伝送システムにおいても、機器障害等によりミュート音声等の固定値データの音声データが生成され、それが誤り検出符号で検出できない場合はあり得、その場合、受信側で正常な音声データを識別して選択することができないという上記と同様の問題が生じる。
【００１３】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、デジタル音声データを複数の伝送路で伝送し、受信側で同期をとることを可能にするとともに、正常なデジタル音声データを無瞬断で選択するための技術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】
【００１４】
上記の課題は、デジタル音声データを複数の伝送路で伝送する冗長デジタル音声伝送方式において使用される音声伝送装置であって、前記複数の伝送路で伝送される各系の音声パケットを取得する音声パケット取得手段と、音声パケット内の特定の周期で存在するビット値を基準とした所定の数の音声パケットを１グループとし、そのグループ内における音声パケットデータの算術値を各系毎に算出する算出手段と、前記算術値が複数の系間で一致するグループの各受信タイミングを用いて複数の系の間で音声パケットの同期を取り、出力する同期手段とを備えたことを特徴とする音声伝送装置により解決できる。
【００１５】
前記音声伝送装置は、前記同期手段から出力された同期の取れた複数の系の音声パケットの中から１つの系の音声パケットを選択し、出力する選択手段を更に備えてもよい。
【００１６】
また、前記音声伝送装置は、系毎の複数の音声異常検出手段を備え、各音声異常検出手段は、受信した音声パケットが特定のデータパターンを有するか否かを判定する手段を備えてもよく、その場合、前記音声伝送装置は、複数の前記音声異常検出手段からの判定結果に基づき、予め定めた数以下の数の系において音声パケットから前記特定のデータパターンが検出され、他の系の対応する音声パケットからは前記特定のデータパターンが検出されなかった場合に、前記予め定めた数以下の数の系の音声パケットに異常があると判定し、当該予め定めた数以下の数の系の音声パケットを前記選択手段において選択しないこととする。
【００１７】
前記選択手段は、選択中の系における音声パケットに異常が検出された場合に、その音声パケットに替えて他の系の対応する音声パケットを選択して出力してもよいし、その音声パケットを含むグループに替えて他の系の対応するグループの音声パケットを選択して出力することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、デジタル音声データを複数の伝送路で伝送し、受信側で同期をとることができるので、正常なデジタル音声データを無瞬断で選択する技術を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（同期方式の原理について）
デジタル映像データに重畳されるデジタル音声データ、もしくは音声のみを伝送するためのデジタル音声データはパケット化され、誤り検出符号や無効データビットの他にチャネルステータスが付加されている。
【００２１】
このチャネルステータスは、１つの音声パケットに１ビットずつ付加され、その１ビットを連続する複数の音声パケットから抽出することにより１つのチャネルステータスとして識別されるものである。
【００２２】
例えば、デジタル音声データの伝送規格であるANSI S4.40 (AES-3)規格の場合、１ステレオチャネルの１９２サンプル（パケット）単位で、２４バイトの１つのチャネルステータスとなる。また、チャネルステータスの開始点を示す同期信号としてZフラグと呼ばれる同期ビットが規定されている。本実施の形態ではこの同期ビットを利用して複数経路で伝送されるデジタル音声データの同期をとることとしている。以下、ANSI S4.40 (AES-3)規格の場合について説明するが、本発明は上記と同様の同期ビットを採用するデジタル音声伝送方式であればどのような方式にも適用できるものである。
【００２３】
図２に受信側音声伝送装置における同期確立のための処理の概念図を示す。図２では、０〜n系の各伝送路から受信する０系受信音声パケット、１系受信音声パケット、・・・ｎ系受信音声パケットが示されている。  
図２に示す処理では、各系統の受信音声パケットにおいて１９２パケット単位にある同期ビットを基準として１チャネルステータスを構成する範囲の１９２パケットを１フレームとし、そのフレーム内の音声パケットにおける音声データの総和を計算する。そして、０系受信音声パケットのフレームの先頭タイミング（同期ビットを含む音声パケットの先頭タイミング）を基準にしてそこから前後予め定めた時間内に受信した他の系における各フレームの音声データの総和と、０系受信音声パケットの上記総和とを比較する。そして、総和が一致したフレームを他の系における同一フレームであるとみなし、各系間の同一フレームの先頭タイミング（受信タイミング）の差を用いて各系の音声パケットを同期させて出力する。ここでは最も遅延が大きい系に同期させて各系の音声パケットを出力するようにする。
【００２４】
なお、図２において、０系Σ(Audio data)mは０系受信音声パケットにおいて同期ビットを含む音声パケットから次の同期ビットを含む音声パケットの直前の音声パケットまでのフレームであってｍ番目のフレームにおける音声データの総和を示している。また、０系Σ(Audio data)m+1は０系Σ(Audio data)mの次のフレームの音声データの総和を示し、n系Σ(Audio data)mはn系受信音声パケットにおいて同期ビットを含む音声パケットから次の同期ビットを含む音声パケットの直前の音声パケットまでのフレームであってｍ番目のフレームにおける音声データの総和を示している。
【００２５】
例えば、伝送路が０系と１系の２系統である場合、０系受信音声パケットのm番目フレームの先頭タイミングがTであり、１系受信音声パケットにおいて０系m番目フレームと同一フレームであると判定されたフレームの先頭タイミングがT＋ｔであれば、０系受信パケットを時間ｔだけバッファリングすることにより時間ｔだけ遅らせて出力する。これにより、０系と１系において同じ音声パケットを同時に出力でき同期を確立できる。
【００２６】
このような処理を連続して送られる音声パケットの上記フレーム毎に行う。また、フレーム毎に毎回行うのでなく、所定の時間毎に行ってもよい。
【００２７】
また、上記の例では、各系受信音声パケットの各フレーム内の音声データの総和を計算し、比較に用いているが、総和ではない算術値を計算し、比較に用いることもできる。例えば、音声パケット毎の音声データの総和を音声パケット数で割った平均値を用いることができる。
【００２８】
また、上記の例では、同期ビットを含む音声パケットから次の同期ビットを含む音声パケットの直前の音声パケットまでの１９２音声パケット分の算術値を求めているが、同期ビットを含む音声パケットから１９２より小さい予め定めた数の音声パケットまでのグループにおける算術値を計算し、比較に用いてもよい。
【００２９】
また、上記の例では０系を基準としたが、どの系を基準に用いてもよい。上記のような同期方式を用いることにより、無瞬断で複数系間で音声パケットを切り替えることが可能になる。
【００３０】
（装置構成）
上記の同期方式と音声異常検知機構とを組み合わせることにより、正常な系の受信音声パケットのみを無瞬断で出力することが可能になる。このような同期方式と音声異常検知機構とを組み合わせた音声無瞬断切替装置２０（音声伝送装置とも呼ぶことができる）の機能構成例を図３に示す。
【００３１】
図３に示すように、この音声無瞬断切替装置２０は各系において音声パケットの異常を検出するとともに同期を取るために必要なデータを出力する音声異常検出部２１−０〜２１−ｎと、系間の同期をとって１つの系の音声パケットを選択して出力する音声同期選択部２２とを有している。
【００３２】
この音声無瞬断切替装置２０を音声が映像に重畳されて伝送されるデジタル映像伝送システムに適用する場合には、図４に示すように、音声無瞬断切替装置２０の前に音声データと画像データとを分離する分離部２５を備え、音声無瞬断切替装置２０の後に音声データと画像データを多重してデジタル映像データを出力する多重部２４とを備える。また、画像無瞬断切替装置２６が備えられる。なお、多重部２４は必要に応じて備えられるものである。
【００３３】
図４に示す構成においては、分離部２５が複数系統から受信したそれぞれのデジタル映像データを音声データと画像データに分離し、音声無瞬断切替装置２０と画像無瞬断切替装置２６に供給し、音声無瞬断切替装置２０と画像無瞬断切替装置２６がそれぞれ正常な系の音声と画像を選択し、多重部２４に供給する。多重部２４は供給された音声データと画像データを多重化してデジタル映像データとして出力する。なお、音声と画像とを分離／多重する際には音声と映像間で同期が取られるものとする。
【００３４】
図５に音声異常検出部２１の機能構成例を示す。図５に示すように、音声異常検出部２１はミュートデータ等の特定のデータパターン（全て０もしくは全て１）が検出されたときにエラー通知を行う特定データパターン検出部２１１と、誤り検出符号等の既存のエラーチェック方法により音声パケットのエラーを検出するエラー検出部２１２と、図１で説明した同期方式に対応する和等の算術値を算出してその算術値とフレームの先頭タイミングを出力する同期用データ生成出力部２１３とを備えている。
【００３５】
図６に音声同期選択部２２の機能構成例を示す。図６に示すように、音声同期選択部２２は、各系毎のバッファ部２２１−０〜２２１−ｎ、読み出し部２２２、選択部２２３、一致音声判定部２２４、及び音声異常判定部２２５を有している。
【００３６】
バッファ部２２１は各系の受信音声パケットを一時的に蓄積し、読み出し部２２２は一致音声判定部３２４からの信号に基づき各系統の音声パケットを同期させて読み出す。また、選択部２２３は音声異常判定部２２５からの信号に基づき、複数系統の音声パケットの中から１つの系の映像を無瞬断で選択して出力する。
【００３７】
一致音声判定部２２４は、図１に示したような音声データの一致判定を行い、各系における一致した音声フレームの先頭タイミングを出力する。そして、読み出し部２２２が、各系における先頭タイミングの差に応じてバッファからの読み出しタイミングを調整することにより同期を取る。
【００３８】
また、音声異常判定部２２５は、各音声異常検出部２１からの異常判定結果を受信し、異常である系を判定し、その系を選択部２２３に出力する。
【００３９】
通常のエラーチェック処理により検出されたエラーについてはそのままエラーが発生した系を出力すればよいが、特定データパターンを用いた異常判定の結果については、１系統毎にみると音声の特徴により特定データパターンが検出されたとしても異常でない場合がある。そこで、ある１つの系で特定データパターンが検出されたとの判定結果を得た場合に、他の全ての系で対応する音声パケットに特定データパターンが検出されなかった場合に上記系の音声パケットが異常であると判定する。つまり、複数の系で特定データパターンが得られた場合には、音声の特徴によるものであると判定し、音声の異常であると判断しない。例えば、２系統の場合であれば、１つの系で特定データパターンが検出され、他の系で検出されていない場合に、当該系の音声パケットが異常であると判定し、２系統の両方で特定データパターンが検出された場合はその特定データパターンについては異常であると判定しない。
【００４０】
また、２系統より多い系統の場合、予め定めた数以下の数の系において特定データパターンが検出され、その他の系における対応する音声パケットにおいて特定データパターンが検出されなかった場合に、前記予め定めた数以下の数の系の音声が異常であると判定してもよい。例えば、４系統ある場合に、２系統以下の系のみで特定データパターンが検出された場合に、当該系の音声パケットに異常があると判定する。
【００４１】
なお、図５に示すエラー通知には、エラーが検出された音声パケットの先頭タイミングが含まれ、図６に示す音声異常判定部２２５では、一致音声判定部２２４からの一致音声フレームの先頭タイミングの情報を用いることにより対応する音声パケットを識別できる。また、一致音声判定部２２４からの一致フレームの先頭タイミングの情報を用いることにより、読み出し部２２２と同期して選択部２２３に対して異常判定結果の信号を送出する。また、エラー検出及び特定データパターン検出を、読み出し部２２２から出力された同期がとれた音声パケットに対して行うこととしてもよい。
【００４２】
音声異常判定部２２５から音声パケットに異常がある系の情報を受信した選択部２２３は、異常であると判定された系を除いた系の音声パケットを選択して出力する。異常であると判定された系を除いた系が複数ある場合には、例えば、予め定めた系、外部から指定された系、もしくは任意に選択した系の音声パケットを出力する。本実施の形態の方式によれば、系統間での同期が取られているので、ある系が選択されている最中にその系に異常が検出された場合に、他の系へ無瞬断で切替えることが可能である。
【００４３】
特定データパターンを検出して系の切り替えを行う場合の例を図７、図８を参照して説明する。図７、図８に示す例は２系統の場合の例であり、上述した方法により０系受信音声パケットと１系受信音声パケット間での同期が取られている状態を示している。
【００４４】
図７に示す例では、音声パケット毎に切り替えを行っており、選択部２２３において０系を現用系として選択しているときに、０系の３番目の音声パケットで特定データパターンが検出され、1系の３番目の音声パケットでは特定データパターンが検出されなかったので、０系の３番目の音声パケットのみを１系の音声パケットに切り替えて出力している。
【００４５】
図８に示す例では、１９２音声パケットからなるフレーム単位で切り替えを行っており、選択部２２３において０系を現用系として選択しているときに、０系の３番目の音声パケットで特定データパターンが検出され、1系の３番目の音声パケットでは特定データパターンが検出されなかったので、特定データパターンが検出された音声パケットを含む０系のフレームを1系のフレームに切り替えて出力している。
【００４６】
図３に示す音声無瞬断切替装置２０は、複数系統のデジタル音声データを伝送ネットワークから受信する受信装置の内部に備えてもよいし、外部に備えてもよい。また、同期を取ることのみを目的とする場合には、図３の音声無瞬断切替装置２０の構成から音声異常判定に関する構成と、選択部２２３を除いた装置構成としてもよい。その場合、当該装置は、複数の伝送路で伝送される各系の音声パケットを取得する音声パケット取得手段と、音声パケット内の特定の周期で存在するビット値を基準とした所定の数の音声パケットを１グループとし、そのグループ内における音声パケットデータの算術値を各系毎に算出する算出手段と、前記算術値が複数の系間で一致するグループの各受信タイミングを用いて複数の系の間で音声パケットの同期を取り、出力する同期手段とを備える装置となる。
【００４７】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。    
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】冗長構成を採用したデジタル映像伝送システムの例を示す図である。
【図２】同期確立のための処理を説明するための図である。
【図３】音声無瞬断切替装置２０の機能構成の例を示す図である。
【図４】音声無瞬断切替装置２０をデジタル映像伝送に適用する場合の構成例を示す図である。
【図５】音声異常検出部２１の機能構成の例を示す図である。
【図６】音声同期選択部２２の機能構成の例を示す図である。
【図７】特定データパターンを検出して系の切り替えを行う場合の例１を示す図である。
【図８】特定データパターンを検出して系の切り替えを行う場合の例２を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  映像送出装置
３  映像受信装置
５、７  伝送路
１１  データ分岐部
１２、１３  データ送出部
３１、３２  データ受信部
３３  データ選択部
２１  音声異常検出部
２２  音声同期選択部
２４  多重部
２５  分離部
２６  画像無瞬断切替装置
２１１  特定データパターン検出部
２１２  エラー検出部
２１３  同期用データ生成出力部
２２１  バッファ部
２２２  読み出し部
２２３  選択部
２２４  一致音声判定部
２２５  音声異常判定部
【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】
2008205807.tif 000009
【図８】
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