(57)【要約】【課題】ＩＰ電話端末において、パケットの受信間隔を計算し、その受信間隔に合わせた変換速度でＤ／Ａ変換部を駆動し音切れを防止する。【解決手段】ＩＰ電話端末において、パケット受信部１００は、パケットが到着すると、到着間隔計算部７００にパケット到着トリガを送信する。到着間隔計算部７００は、トリガ受信時にクロック６００から現在時刻を読み取る。そして到着間隔計算部７００は、前回のパケット受信時に記録しておいた時刻と現在時刻の差を求めることにより、パケットの到着間隔を計算する。計算した到着間隔とプロトコル上規定の到着間隔の比Ｒを求め、プロトコル上規定の再生周波数ＦをＲ分だけ遅くした周波数Ｆ’を求める。到着間隔計算部７００は、このＦ’を変換速度としてＤ／Ａ変換部４００に設定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信した音声パケットデータを一時蓄積するジッタ吸収バッファから前記音声パケットデータを読み出して、アナログ音声信号に変換するＤ／Ａ変換部を備えたＩＰ電話端末において、
前記音声パケットデータの受信時刻を取得するとともに、最新の音声パケットデータの受信時刻と、前回の音声パケットデータの受信時刻とから、音声パケットデータの受信間隔を計算する計算手段と、
前記受信間隔に基づいて前記Ｄ／Ａ変換部の変換速度を算出し、該変換速度で前記最新の音声パケットデータを変換するように前記Ｄ／Ａ変換部を制御する制御手段と
を有することを特徴とするＩＰ電話端末。
【請求項２】
受信した音声パケットデータを一時蓄積するジッタ吸収バッファから前記音声パケットデータを読み出して、アナログ音声信号に変換するＤ／Ａ変換部を備えたＩＰ電話端末のデータ変換方法において、
前記音声パケットデータの受信時刻を取得するとともに、最新の音声パケットデータの受信時刻と、前回の音声パケットデータの受信時刻とから、音声パケットデータの受信間隔を計算する第１の過程と、
前記受信間隔に基づいて前記Ｄ／Ａ変換部の変換速度を算出し、該変換速度で前記最新の音声パケットデータを変換するように前記Ｄ／Ａ変換部を制御する第２の過程と
を有することを特徴とするＩＰ電話端末のデータ変換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インターネットを用いたＩＰ電話端末およびそのデータ変換方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＰ電話機では、パケット到着間隔のばらつき（ジッタ）を音声の再生に影響させないために、ジッタ吸収バッファを用いるのが一般的である。
音声は、Ａ／Ｄ変換部でディジタル符号列に変換され、符号化部において圧縮等の処理が行われた後、パケットに分割されて、パケット送信部から送信される。一般にパケット分割はほぼ等間隔に行われ、パケットはほぼ等間隔に送信される。
送信されたパケットはネットワーク内で待ち合わせ等がランダムに発生し、受信側に到着する際には、その到着間隔がばらつく。
パケット受信部で受信したパケットは復号部で復号され、Ｄ／Ａ変換部で音声に変換される。ジッタバッファがないＩＰ電話機の場合、パケット間の到着間隔が長いと、この間に音切れが発生する。
【０００３】
ジッタバッファを設けた場合、最初のパケットを受信し復号した後、すぐにデータ変換をはじめず、ジッタ吸収バッファに音声データを一時蓄える。これにより、パケットが送出間隔と同じ間隔で到着している場合、バッファに蓄えられている量は一定となり、パケットが送出間隔よりも短い間隔で到着している場合、バッファに蓄えられる量は一時増加する。また、パケットが送出間隔よりも長い間隔で到着している場合は、バッファに蓄えられている量は減少するが、バッファ内にデータがある限り音切れは発生しない。
【０００４】
従来の技術では、ジッタバッファの蓄積量を動的に変化させるものもある。また、符号化ストリームに含まれる時刻情報と受信バイト数を利用して、符号化クロックと再生クロックを同期させる方法、ＭＰＥＧ−２ストリームに含まれる時刻情報を同期に使用しているもの（例えば、特許文献１参照）、クロック同期用パケットを交換することにより送受双方のクロックを同期させるもの（例えば、特許文献２参照）がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−３０７８６３号公報
【特許文献２】
特開平６−３００４３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のジッタバッファによる音切れの防止方法では、受信したパケットの到着間隔は一時的にはばらつくものの、平均到着間隔と再生速度がほぼ等しいことを前提としている。
パケットの到着間隔が長い周期でパケットの内容に含まれる音声データの長さよりも長くなっている状態が継続した場合、ジッタ吸収バッファにより蓄えられるデータ量は漸減してゆき、バッファ蓄積量が０になった時点で音切れが発生する。
上記現象は、例えば、通信の帯域が長期間にわたって音声の伝送に必要な帯域よりも小さい状態になった場合や、送信側の処理負荷が大きくなり、符号化に要する時間が符号の表す音声データの長さよりも長くなった場合等に発生する。上記現象はまた、送信側の動作周波数が誤差により受信側よりも遅い場合に発生する。
また、送信側の動作周波数が誤差により受信側よりも早い場合は、ジッタ吸収バッファのデータ量は漸増していき、バッファに用意された領域を使い切ってしまった場合、バッファあふれによるデータ廃棄が発生し、結果的に音とびが発生する。
また、ＲＴＰ（Ｒｅａｌ  ｔｉｍｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）（ＩＥＴＦ  ＲＦＣ１８８９）ではＲＴＣＰ（Ｒｅａｌ  ｔｉｍｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）により、送受信側の動作周波数の差を検出するための情報をやりとりする方法を提供しているが、この情報を用いて送信側の動作周波数と受信側の動作周波数との差を演算するとともに、伝送の遅延の揺らぎの影響を除去する演算も必要であるため処理が複雑である。
この発明はこのような点を鑑みてなされたもので、パケットの受信間隔を計算し、その受信間隔に合わせた変換速度でＤ／Ａ変換部を駆動することにより、音切れを防止するＩＰ電話端末を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１記載のＩＰ電話端末は、受信した音声パケットデータを一時蓄積するジッタ吸収バッファから前記音声パケットデータを読み出して、アナログ音声信号に変換するＤ／Ａ変換部を備えたＩＰ電話端末において、前記音声パケットデータの受信時刻を取得するとともに、最新の音声パケットデータの受信時刻と、前回の音声パケットデータの受信時刻とから、音声パケットデータの受信間隔を計算する計算手段と、前記受信間隔に基づいて前記Ｄ／Ａ変換部の変換速度を算出し、該変換速度で前記最新の音声パケットデータを変換するように前記Ｄ／Ａ変換部を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、受信した音声パケットデータを一時蓄積するジッタ吸収バッファから前記音声パケットデータを読み出して、アナログ音声信号に変換するＤ／Ａ変換部を備えたＩＰ電話端末のデータ変換方法において、前記音声パケットデータの受信時刻を取得するとともに、最新の音声パケットデータの受信時刻と、前回の音声パケットデータの受信時刻とから、音声パケットデータの受信間隔を計算する第１の過程と、前記受信間隔に基づいて前記Ｄ／Ａ変換部の変換速度を算出し、該変換速度で前記最新の音声パケットデータを変換するように前記Ｄ／Ａ変換部を制御する第２の過程とを有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＩＰ電話機１の受話ブロック１０の概略構成を示すブロック図であり、図２はこの受話ブロック１０を備えた、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９を符号化方式とするＩＰ電話機１の概略構成を示すブロック図である。
図１において、受話ブロック１０は、受信した音声信号パケットを再生し、音波として再生する。受話ブロック１０はパケット受信部１００、復号部２００、ジッタ吸収バッファ３００、Ｄ／Ａ変換部４００、スピーカ５００で構成される。パケット受信部で受信したパケットは復号部２００で復号され、ジッタ吸収バッファ３００にデータを一時蓄えた後、Ｄ／Ａ変換部４００で音声に変換されスピーカ５００から出力される。
６００はパケットの受信時刻を測定するクロック、７００はパケットの受信間隔を計測する到着間隔計算部（計算手段、制御手段）である。
パケット受信部１００は、パケットが到着すると、到着間隔計算部７００にパケット受信トリガを送信するとともに、復号部２００にデータを渡す。
【００１０】
到着間隔計算部７００の構成を図３に示す。到着間隔計算部７００のクロック読み取り部７１０は、パケットを受信したトリガにより、クロック６００から現在時刻を読み取る。そして、前回時刻記憶部７２０（記憶手段）にあらかじめ記録された前回のパケット受信時刻と、現在時刻の差を求め、前回到着したパケットと今回到着したパケットの到着間隔を計算する。
計算した到着間隔とプロトコル上規定の到着間隔の比
Ｒ＝（測定した到着間隔）／（既定の到着間隔）      ・・・（１）
を求め、プロトコル上規定の再生周波数ＦをＲ分だけ遅くした周波数Ｆ’
Ｆ’＝Ｆ／Ｒ      ・・・（２）
を求める。
到着間隔計算部７００は、このＦ’をＤ／Ａ変換部４００に設定し、Ｄ／Ａ変換部４００は指定された周波数Ｆ’でジッタ吸収バッファ３００から音声データを読み出し、音声として再生する。
Ｄ／Ａ変換部は上記従来技術で説明した構成では、プロトコル上規定の一定の周波数で動作するのみであるが、本発明のＤ／Ａ変換部は到着間隔計算部で設定された再生周波数で動作する。
【００１１】
図２において、制御ブロック１１は、電話機の全体の動作を制御するとともに、呼制御プロトコルＩＴＵ−Ｔ  Ｈ．３２３勧告に準拠したメッセージを、通話先の電話機またはゲートキーパとやりとりして、通話の接続・切断等を実現する。
送話ブロック１２は、送話器１２１、Ａ／Ｄ変換部１２２、バッファ１２３、符号化部１２４、パケット送信部１２５を有し、送話器１２１で入力された音声をパケット化し送信する。
物理レイヤー送受信部１３は、受話ブロック１０、制御ブロック１１、送話ブロック１２全ての機能で共通に使用し、インターネットとの接続、パケットの送受信を行う。
【００１２】
次に、本発明の動作について説明する。
送話器１２１でアナログ電気信号に変換された音波は、Ａ／Ｄ変換部１２２により８ｋＨｚの標本化周波数で、ディジタル信号に変換される。変換されたディジタル信号は一時バッファ１２３に蓄えられる。
符号化部１２４はバッファ１２３から入力された音声信号を、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９に従い符号化する。ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９では１０ミリ秒分の音声８０サンプルを１フレームとし、１フレーム単位に符号化が行われる。符号化部１２４は、バッファ１２３から１フレーム分の符号列１０オクテットをパケット送信部１２５に出力する。パケット送信部１２５では、ＩＰパケットで符号化後の符号列を送信するために、ＩＰヘッダ、ＵＤＰヘッダ、ＲＴＰヘッダを付与し、物理レイヤー送受信部１３に送信する。パケットは、１０ミリ秒単位に処理されて出力されるため、符号化処理の処理時間はほぼ一定であり、パケットは１０ミリ秒間隔に送信される。
【００１３】
物理レイヤー送受信部１３が受信した音声パケットは、ＩＰパケットのあて先アドレスおよびポート番号に基づいて受話ブロック１０のパケット受信部１００に受信される。パケット受信部１００は、ＲＴＰヘッダ、ＵＤＰヘッダ、ＩＰヘッダのデコード処理を行った後、パケットのペイロード（ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９の符号列）を復号部２００に出力する。復号部２００は、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９符号列をもとの音声サンプル列に復号し、ジッタ吸収バッファ３００に蓄積する。Ｄ／Ａ変換部４００は後に述べる方法で計算された標本化周波数で音声をアナログ信号に変換し、音声サンプル列は受話器５００で音波として出力される。
以上の動作は、受信ブロック１０のＤ／Ａ変換部４００が一定の標本化周波数で動作した場合、従来のＩＰ電話機と同様である。
【００１４】
パケット受信部１００は、パケットを受信し、そのパケットが受信対象のパケットであると判断したときに、到着間隔計算部７００にパケット到着トリガを送信する。到着間隔計算部７００は、受信したパケット到着トリガによりクロック６００から現在時刻を読み出し、先に記録しておいた前回のパケット到着トリガの受信時刻との差を計算する。この差が、パケットの到着間隔となる。
パケットが送信側から伝達するまでにジッタの発生しないような構成であれば、全てのパケットは１０ミリ秒の間隔で到着するはずである。計算した到着間隔をｄミリ秒とすると、理想の到着間隔１０ミリとの比Ｒは（１）式より、
Ｒ＝ｄ／１０
で求められる。
通常の再生周波数は８ｋＨｚであるから、Ｄ／Ａ変換の周波数をＲ分だけ遅くした再生周波数Ｆ’［ｋＨｚ］は、（２）式より次のように求められる。
Ｆ’＝８／Ｒ
ただしパケット間隔は１パケット毎で観測すると、変動が大きくＤ／Ａ変換部４００の動作が不安定になることから、再生周波数の計算に用いる到着間隔は、観測された到着間隔の移動平均値ｄ’を用いる。ｄ’は過去ｎ個の到着間隔の平均値である。
Ｆ’が下限周波数Ｆｍｉｎを下回るときは、Ｆｍｉｎで再生を行う。この場合、音切れが発生するかもしれないが、これ以下で再生することは音切れよりも悪い印象の再生となる。
もし、パケットの平均到着間隔が１０ミリ秒のままで、ジッタだけが大きい場合、ｄ’はほぼ１０ミリ秒となり、再生はほぼ８ｋＨｚで行われる。
もし、帯域の減少、送話側処理時間の増大、送話側の動作周波数のずれなどにより、到着するパケットの平均到着間隔が１０ミリからずれていた場合、それに対応した周波数での再生が行われ、音切れおよび音とびは発生しにくい。
【００１５】
以上説明したように、本実施形態によれば、音声パケットデータの受信間隔を計算し、受信間隔に基づいて音声データの再生速度を制御するので、ジッタ吸収バッファにデータが蓄積されていないことによる音切れや、データがバッファの領域を使い切ることによる音飛びを防止することができる。
【００１６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、送信側と受信側との動作周波数と伝送の遅延の揺らぎを考慮して受信側の動作周波数を制御するために、本発明によれば、音声パケットデータをジッタ吸収バッファから読み出してアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部を備えたＩＰ電話端末において、受信した音声パケットデータの受信時刻から受信間隔を計算し、該受信間隔からＤ／Ａ変換部の変換速度を算出し、該変換速度で最新の音声パケットデータを変換するようにＤ／Ａ変換部を制御するので、ジッタ吸収バッファにデータが蓄積されていないことによって起こる音切れや、データがジッタ吸収バッファの領域からあふれることによって起こる音飛びを容易に発生防止することができる。
また、送信側と受信側のクロック同期のためにＲＴＣＰを利用する機構を必要とせず、簡便である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＩＰ電話機１の受話ブロック１０の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態におけるＩＰ電話機１の概略構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態における到着間隔計算部７００の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…受話ブロック、１００…パケット受信部、２００…復号部、３００…ジッタ吸収バッファ、４００…Ｄ／Ａ変換部、５００…受話器、６００…クロック、７００…到着間隔計算部、１…ＩＰ電話機、１１…制御ブロック、１２…送話ブロック、１３…物理レイヤー送受信部、１２１…送話器、１２２…Ａ／Ｄ変換部、１２３…バッファ、１２４…符号化部、１２５…パケット送信部
【図１】
2004222150.tif 000003
【図２】
2004222150.tif 000004
【図３】
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