(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声情報を伝送する音声信号を受信する工程と、
ビデオフレームのシーケンスのための時間基準を示すビデオフレーム基準信号を受信する工程と、
補助情報を伝送する補助信号、を受信する工程と、
補助情報のブロックとエラー検出コードとを含む複数の補助セグメントを作成する工程と、
それぞれのビデオフレーム基準信号と一致されるとともに、それぞれの補助セグメントを伝送するような複数のギャップによって分離されたフレーム内に配置された時間圧縮された音声情報のブロック、を伝送する出力信号を発生する工程であって、音声情報のフレーム内の音声情報と補助情報のセグメント内の補助情報が、一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセット内のデータ・パターンを阻止（回避）するように拘束される工程と、
を含む音声情報と補助情報とをエンコードする方法。
【請求項２】
前記時間圧縮された音声情報のブロックが規格ＡＮＳＩＳ4.40に基づいてフォーマットされ、規格ＳＭＰＴＥ272Ｍに基づいてフレーム内に配備される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記時間圧縮された音声情報を処理して、一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセット内のデータ・パターンを阻止（回避）する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
補助情報の補助セグメントを処理して、一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセット内のデータ・パターンを阻止（回避）する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
補助情報の可変長ブロックとその長さの指示を有する補助セグメントからなり、その長さの指示が一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセット内のデータ・パターンを阻止（回避）するように形成される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセット内のデータ・パターンを有する補助同期化ワードを有する補助セグメントからなる請求項１に記載の方法。
【請求項７】
被禁止データ・パターンのセットから選択された補助同期化ワードからなり、被禁止データ・パターンのセットが複数の被禁止データ・パターンを含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項８】
時間圧縮された音声情報のフレームが一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンを有している音声同期化ワードからなる請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ギャップによって分離されたフレーム内に配備された時間圧縮された音声情報のブロックを伝送し、ギャップ中に配備された補助セグメントを伝送する入力信号を受信する工程と、
入力信号を処理して補助セグメントを位置付けする工程と、
それぞれの補助セグメントのために、補助情報のブロックとエラー検出コードを抽出し、該エラー検出コードを評価して補助情報のブロックの内容を有効にする工程と、からなる音声情報と補助情報をデコードする方法。
【請求項１０】
時間圧縮された音声情報のブロックが規格ＡＮＳＩＳ4.40に基づいてフォーマットされ、規格ＳＭＰＴＥ272Ｍに基づいてフレーム内に配備される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
制御情報を抽出し、前記時間圧縮された音声情報の処理を制御して、一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセットを回復する工程をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
制御情報を抽出し、補助情報の補助セグメントの処理を制御して、一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセットを回復する工程をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
それぞれの補助セグメントのために、長さの指示を抽出し、該指示を使用して該長さの指示に基づいて変化する長さを有する補助情報のブロックを抽出する工程をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
各々の補助セグメントが補助同期パターンを有する補助同期化ワードからなり、また、入力信号処理が該補助同期化ワードを使用してそれぞれの補助セグメントを位置付けし、さらに前記時間圧縮された音声情報と補助セグメントの残部を処理して補助同期パターンに等しいデータ・パターンを回復する工程を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
無効である内容を有する補助情報のブロックに応答してエラー回復処理から得られた情報を伝送する出力信号を発生する工程をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
各々の補助セグメントが、複数の同期パターンの一つを有する補助同期化ワードからなり、入力信号処理が補助同期化ワードを使用してそれぞれの補助セグメントを位置付けし、また、エラー回復処理が補助同期化ワードのパターンに基づいて適用され、さらに前記時間圧縮された音声情報と補助セグメントの残部を処理して補助同期パターンに等しいデータ・パターンを回復する工程を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記時間圧縮された音声情報のフレームが、音声同期パターンを有する音声同期化ワードからなり、さらに音声情報のフレームと補助セグメントの残部を処理して音声同期化パターンに等しいデータ・パターンを回復する請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
音声情報を伝送する音声信号を受信する工程と、
ビデオフレームのシーケンスのための時間基準を示すビデオフレーム基準信号を受信する工程と、
補助情報を伝送する補助信号、を受信する工程と、
補助情報のブロックとエラー検出コードとを含む複数の補助セグメントを作成する工程と、
それぞれのビデオフレーム基準信号と一致されるとともに、それぞれの補助セグメントを伝送するような複数のギャップによって分離されたフレーム内に配置された時間圧縮された音声情報を伝送する出力信号を発生する工程であって、音声情報のフレーム内の音声情報と補助セグメント内の補助情報が、一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセット内のデータ・パターンを阻止（回避）するように拘束される工程と、
を含む音声情報と補助情報をエンコードする方法を、コンピュータによって実行するための命令プログラムを記録する、コンピュータにより読取可能な記録用の媒体。
【請求項１９】
時間圧縮された音声情報のブロックが規格ＡＮＳＩＳ4.40に基づいてフォーマットされ、規格ＳＭＰＴＥ272Ｍに基づいてフレーム内に配備される請求項１８に記載の媒体。
【請求項２０】
時間圧縮された音声情報を処理して、一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセット内のデータ・パターンを阻止（回避）する工程をさらに含む請求項１８に記載の媒体。
【請求項２１】
補助情報の補助セグメントを処理して、一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセット内のデータ・パターンを阻止（回避）する工程をさらに含む請求項１８に記載の媒体。
【請求項２２】
補助情報の可変長ブロックとその長さの指示を有する補助セグメントからなり、その長さの指示が一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセット内のデータ・パターンを阻止（回避）するように形成される請求項１８に記載の媒体。
【請求項２３】
一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセット内のデータ・パターンを有する補助同期化ワードを有する補助セグメントからなる請求項１８に記載の媒体。
【請求項２４】
被禁止データ・パターンのセットから選択されたそれぞれの補助同期化ワードを有する補助セグメントからなり、被禁止データ・パターンのセットが複数の被禁止データ・パターンを含んでいる請求項１８に記載の媒体。
【請求項２５】
時間圧縮された音声情報のフレームが、一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンを有している音声同期化ワードからなる請求項１８に記載の媒体。
【請求項２６】
ギャップによって分離されたフレーム内に配備された時間圧縮された音声情報のブロックを伝送し、ギャップ中に配備された補助セグメントを伝送する入力信号を受信する工程と、
入力信号を処理して補助セグメントを位置付けする工程と、
それぞれの補助セグメントのために、補助情報のブロックとエラー検出コードを抽出し、エラー検出コードを評価して補助情報のブロックの内容を有効にする工程と、
無効である内容を有する補助情報のブロックに応答してエラー回復処理から得られた情報を伝送する出力信号を発生する工程と、
からなる、音声情報と補助情報をデコードする方法を実行するコンピュータによって実行するための命令プログラムを記録する、コンピュータにより読取可能な記録用の媒体。
【請求項２７】
時間圧縮された音声情報が規格ＡＮＳＩＳ4.40に基づいてフォーマットされ、規格ＳＭＰＴＥ272Ｍに基づいてフレーム内に配備される請求項２６に記載の媒体。
【請求項２８】
制御情報を抽出し、前記時間圧縮された音声情報の処理を制御し、一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセットを回復する工程をさらに含む請求項２６に記載の媒体。
【請求項２９】
制御情報を抽出し、補助情報の補助セグメントの処理を制御し、一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセットを回復する工程をさらに含む請求項２６に記載の媒体。
【請求項３０】
それぞれの補助セグメントのために、長さの指示を抽出し、この指示を使用して長さの指示に基づいて変化する長さを有する補助情報のブロックを抽出する工程をさらに含む請求項２６に記載の媒体。
【請求項３１】
各々の補助セグメントが補助同期パターンを有する補助同期化ワードからなり、また、入力信号処理が補助同期化ワードを使用してそれぞれの補助セグメントを位置付けする工程からなり、さらに前記時間圧縮された音声情報と補助セグメントの残部を処理して補助同期パターンに等しいデータ・パターンを回復する工程を含む請求項２６に記載の媒体。
【請求項３２】
無効である内容を有する補助情報のブロックに応答してエラー回復処理から得られた情報を伝送する出力信号を処理する工程をさらに含む請求項２６に記載の媒体。
【請求項３３】
各々の補助セグメントが、複数の同期パターンの一つを有する補助同期化ワードからなり、入力信号処理が補助同期化ワードを使用してそれぞれの補助セグメントを位置付けし、また、エラー回復処理が補助同期化ワードのパターンに基づいて適用され、さらに前記時間圧縮された音声情報と補助セグメントの残部を処理して補助同期パターンに等しいデータ・パターンを回復する工程を含む請求項３２に記載の媒体。
【請求項３４】
時間圧縮された音声情報のフレームが、音声同期パターンを有する音声同期化ワードからなり、さらに音声情報のフレームと補助セグメントの残部を処理して音声同期化パターンに等しいデータ・パターンを回復する請求項２６に記載の媒体。
【請求項３５】
音声情報を伝送する音声信号、ビデオフレームのシーケンスのための時間基準を示すビデオフレーム基準信号及び補助情報を伝送する補助信号を受信する手段と、
補助情報とエラー検出コードのブロックからなる複数の補助セグメントを作成する手段と、
それぞれのビデオフフレーム基準信号と一致するとともにそれぞれの補助セグメントを伝送するような複数のギャップによって分離されたフレームに配置された時間圧縮された音声情報のブロックを伝送する出力信号を発生する手段であって、音声情報のフレーム中の音声情報と補助セグメント中の補助情報のセグメント中の補助情報が一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセット内のデータ・パターンを回避するように拘束されることを特徴とする手段と、
出力信号を送信する手段と、
からなる音声情報および補助情報をエンコードする装置。
【請求項３６】
一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセット内のデータ・パターンを阻止（回避）するための前記時間圧縮された音声情報を処理する手段を具備する請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセット内のデータ・パターンを阻止（回避）するための補助情報の補助セグメントを処理する手段を具備する請求項３５に記載の装置。
【請求項３８】
前記被禁止データ・パターンのセットから選択された個々の補助同期化ワードを有する補助セグメントを作成する手段であって、該被禁止データ・パターンのセットが複数の被禁止データ・パターンを具備する請求項３５に記載の装置。
【請求項３９】
ギャップによって分離されたフレーム内に配備された時間圧縮された音声情報のブロックを伝送するとともにギャップ中に配備された補助セグメントを伝送する入力信号、を受信する手段と、
補助セグメントを位置付けするために前記入力信号を処理する手段と、
補助情報のブロックの内容を有効にするためのエラー検出コードを評価するために、各補助セグメントについて補助情報とエラー検出コードのブロックを抽出する手段と、
補助情報を送信する手段と、
からなる音声情報および補助情報をデコードする装置。
【請求項４０】
一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセット内のデータ・パターンを回復するために、前記時間圧縮された音声情報の処理を制御する制御情報を抽出する手段を具備する請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンのセット内のデータ・パターンを回復するために、補助情報の補助セグメントの処理を制御する制御情報を抽出する手段を具備する請求項３９に記載の装置。
【請求項４２】
無効な内容を有する補助情報のブロックに応答してエラー回復処理から得られた情報を伝送する出力信号を発生する手段を具備する請求項３９に記載の装置。
【請求項４３】
各補助セグメントが制御情報を具備し、前記エラー回復処理に適合するように該制御情報を使用する手段を具備する請求項４２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は一般的にビデオ／音声アプリケーションにおける音声信号処理に関する。より詳しくは、本発明は、ビデオ情報のフレームと整列されるか、または別の方法として、これに埋め込みされる音声情報のフレーム間のギャップまたはガード・バンド（保護周波数帯域）内で伝送される情報のエンコードおよびデコードに関する。
【０００２】
背景技術
デジタル音声情報をビデオ情報のフレーム内に埋め込む種々の観点を規定したいくつかの国際的規格が作られている。例えば、動画およびテレビ技術協会(SMPTE)によって発行された規格SMPTE259Mは、シリアル・デジタル・インターフェース（ＳＤＩ）を規定しており、そこでは最大四つのチャネルのデジタル音声情報が、構成部分及び合成のシリアル・デジタル・ビデオ信号に埋め込みされる。規格SMPTE272Mは、いかにしてデジタル音声情報がビデオ情報のフレーム内の副次的データ・スペースに埋め込まれるかに関する完全な定義を示している。
【０００３】
デジタル音声情報のシリアル送信自体が、種々の国際的規格の課題である。例えば、オーディオ技術協会（ＡＥＳ）によって発行されたＡＥＳ３(ANSI S4.40)には、リニア・パルス・コード変調（ＰＣＭ）形態で提示された２−チャネル・デジタル音声のシリアル送信が規定されている。この規格によれば、二つのチャネルのためのＰＣＭサンプルが、２サンプル・フレーム内で対としてインターリーブされ、また伝送される。
【０００４】
ほぼすべてのレコーディング及び放送アプリケーションにおける共通の操作は埋め込みされたビデオ／音声情報ストリームを編集又はカットし、またカットされた情報ストリームをスプライスして新しい単一のストリームを形成する。同様の操作が多数の情報ストリームを合成することによって、あるいは多数のストリーム間を切り替えることによって情報ストリームを発生する。ビデオ情報は通常主要な同期化基準であり、従って、編集又はカットポイントは通常ビデオ・フレームと一致される。
【０００５】
ＡＥＳ１１のような規格はスタジオ操作におけるデジタル音声機器を同期化するための推奨手順を規定している。ＡＥＳ１１はジッター又は処理の遅れによってもたらされるタイミングの不確定性を制御し、ビデオ・フレーム情報とＡＥＳ３デジタル音声情報ストリームの２サンプル・フレームとの一致（調整）を提供する。この規格に従う機器と方法は、同期化信号が所与の時間周期に渡って同じフレーム数を有するとともに、共通のタイミングを有しているサンプルを含んでいることを保証することができる。残念なことに、ビデオ情報と音声情報の大きいインターバル間の調整を規定する規格または手順は現在のところない。この結果、別の製造者による機器、また同じ製造者による機器でさえもタイミングと処理の遅れには違いがあり、音声情報とビデオ情報の相対的アライメント（調整）に相当な大きさの不確定性（不確実性）が導入される。
【０００６】
このアライメントにおける不確定性は、ＡＥＳ３規格に規定されているような方式で音声情報を表わすアプリケーションにおいてはほとんど取るに足らないことである。編集ポイントが、音声情報の２サンプル・フレーム間に生じるように抑制されているので、ビデオ／音声アライメント（調整）の不確定性が音声情報のロスにつながることはない。ただ人間に示された場合に識別されそうにもない音声と画像の相対的タイミングにのみ影響する。
【０００７】
しかし、ビットレート縮小エンコーディング技術を使用して多数の音声チャネルをビデオ／音声データ・ストリームに埋め込むアプリケーションの数は増えている。これらのエンコーディング技術はしばしば１２８またはそれ以上の音声サンプルのブロックをサンプルして、符号化情報のブロックを発生するために適用される。これらのサンプル・ブロックは一般的に、５から２４ｍｓのインターバルにわたる音声情報を表す。これらのエンコード処理によって発生された符号化情報の各ブロックは、オリジナルの音声情報のセグメントのそこそこ正確なレプリカを回復できるような最小ユニットの情報を表す。スプリット帯域コード化がビットレート縮小技術の一例であり、この技術は心理音響ベースのコード化を音声信号の周波数サブバンド表現に適用することによってビット・レートを縮小する。この周波数サブバンド表現は、複数のバンドパス・フィルターあるいは一つまたはそれ以上の変換器を適用することによって発生することができる。説明を容易にするために、これらのスプリットバンドコード化技術はここではフィルターバンクを適用してサブバンド信号を発生するという観点から説明する。
【０００８】
上述したアライメントの不確定性は、これらのブロック−コーディング・アプリケーションにおいて顕著である。これは符号化ブロックの境界内にある編集ポイントが残部信号からカットされるブロックの一部となるからである。符号化ブロックの部分的ロスが全ブロックに対して回復された信号中のロスによって明示でき、これは一般的に５ｍｓまたはこれ以上の持続時間である。このようなロスは人の聴覚器官で識別できるようである。
【０００９】
この問題は事前処理操作を使用することによって回避でき、その操作においては、オリジナル音声信号のＰＣＭ表現を、デコーディング操作を符号化された音声に適用することによって回復し、その回復されたＰＣＭ表現を必要に応じて編集し、この編集されたＰＣＭ音声情報に符号化操作を適用することによって新しい符号化された表現を発生させる。この解決法は、付加的な費用とデコーディング／エンコーディング処理による音質の低下とのために魅力がない。
【００１０】
この問題も、符号化された音声情報中の起こり得る編集点のロケーションにギャップまたはガード・バンドを提供することによって阻止（回避）することができる。このガード・バンドは上述したアライメントの変動を横切ってスパンする十分な持続時間を有しているので、編集点はガード・バンド内のどこかに位置するようになる。ガード・バンド内にある編集点は音声情報のどのようなロスの原因にもなるものではない。残念なことに、ガード・バンドを伝送するのに必要とする付加的なスペースまたは帯域幅は、有効な情報を伝送するのに使用されないために、本質的に無駄になる。
【００１１】
【発明の概要】
本発明の一つの目的は、符号化された音声情報のフレームを分離するのに使用されるガード・バンドの容量を保有する情報を利用することである。
【００１２】
本発明の一つの観点によれば、一方法は、音声情報を伝送する音声信号を受信し、基準信号を受信し、補助情報を伝送する補助信号を受信し、各々補助情報のブロックとエラー検出コードを含む補助セグメントを構成し、各ギャップが基準信号と一致されるとともに、それぞれの補助セグメントを伝送するようにギャップによって分離されたフレーム内に配置された音声情報を伝送する出力信号を発生し、それにより、音声情報のフレーム内の音声情報と補助情報のセグメント内の補助情報が、一つまたはそれ以上のセットの被禁止データ・パターン内のデータ・パターンを阻止するように制限されるようにすることによって音声情報と補助情報をエンコードする。
【００１３】
本発明の他の観点によれば、一方法は、ギャップによって分離されたフレーム内に配備された音声情報を伝送するとともにギャップ間に配備された補助セグメントを伝送する入力信号を受信し、その入力信号を処理して補助セグメントを位置付けし、それぞれの補助セグメントのために、補助情報のブロックとエラー検出コードを抽出し、エラー検出コードを評価して補助情報のブロックの内容を有効にすることによって音声情報と補助情報をデコードする。
【００１４】
本発明の種々の特徴とその好ましい実施例は次の説明と添付図面を参照することによってよりよく理解でき、同様の参照符号はいくつかの図において同様の要素を示す。次の説明と図面の内容は例のみを説明し、本発明の範囲を限定するものと理解してはならない。
【００１５】
本明細書を通して、ブロックにエンコードされ、ビデオ情報と一致させた一つまたはそれ以上のブロックのフレーム内を伝送される音声情報についてより詳しく言及する。これは音声およびビデオ情報を参照して本発明の適用例の一つの分野を単に説明するものである。音声情報の使用はエラーに耐えられないので、この情報はエラーなしに伝送されることを意図した情報の一例にすぎない。本質的に情報のいろいろなタイプのフレームが音声情報に付加して、あるいは二者択一的にこれに代わって伝送される。
【００１６】
これに反して、ギャップまたはガード・バンド内で伝送される補助情報の使用は、編集によってもたらされたエラーに耐えなければならない。次に説明するように、これらのエラーはエラー回復のある形態によって耐えることができ、あるいは単に無視することができる。例えば、会話を伝送する補助情報は普通、会話の明瞭さを構成することなく副次的エラーに耐えることができる。
【００１７】
システムの概要
図１は複合ビデオ／音声データ・ストリームを記録し、ルーティングするためのシステムの一実施例を示すとともに、本発明の観点を有利に使用できるシステムの一例を示す。明瞭にする目的で、この図を含め他の図も、機器を同期化するのに使用されるマスター・クロック信号を搬送する信号経路は示さない。この説明において、経路２１、２２、２３および２４に沿って発生されたような信号は、SMPTE259MおよびSMPTE272Mのような規格に合致していると仮定するが、本発明の実施に必須な特定の基準または信号フォーマットはない。例えば、システムの別の実施例において、それぞれのビデオ情報と音声信号を各々伝送する分離信号は、経路２１から２４に沿って発生され、またルーター３１はビデオおよび音声情報を別々に伝達するための回路を含んでいる。この種の実施例においては、ＳＤＩ埋込解除装置（ディスエンベダー）がＳＤＩ埋込装置（エンベダー）１２とルーター３１との間に挿入されている。この別の実施例は、特定の信号フォーマットまたは信号内容も本発明を実施に対して本質的でないことを示すためのものである。
【００１８】
ビデオ・テープ・レコーダー（ＶＴＲ）１６がビデオ情報を経路１から、また、音声情報を経路２から受信して、このビデオ／音声情報をテープに記録する。続いて、ＶＴＲ１６がテープに記録されたビデオ／音声情報を読取り、埋め込まれた音声情報を伴うビデオ信号を伝送するプレイバック信号を経路２１に沿って発生する。同様にして、ＶＴＲ１７が、経路３および４のそれぞれから受信したビデオおよび音声情報緒を記録し、続いて埋め込まれた音声情報を伴うビデオ情報を伝送するプレイバック信号を経路２２に沿って発生する。
【００１９】
ＶＴＲ１６、ＶＴＲ１７およびＶＴＲ１８は、プレイバック中に音声情報をビデオ情報に埋め込むためのシリアル・デジタル・インターフェース（ＳＤＩ）のような回路を含んでいる。
【００２０】
ＳＤＩエンベダー１１が、経路５と６のそれぞれからビデオおよび音声情報を受信し、さらに埋め込みデジタル音声情報を伴うデジタル・ビデオ情報を伝送する信号を経路１４に沿って発生する。ＳＤＩディスエンベダーのような回路を含むＶＴＲ１８が音声情報をビデオ／音声データ信号から抽出し、分離されたビデオ情報と音声情報をテープに記録する。続いて、ＶＴＲ１８がテープからビデオ情報と音声情報を回復し、ＳＤＩエンベダーのような回路を使用してビデオ情報と埋め込み音声情報を伝送するプレイバック信号を経路２３に沿って発生する。しかし、デジタル・データ・レコーダーがＶＴＲ１８に置換されておれば、ビデオ／音声データ・ストリーム自体が記録されかつプレイバックされるので、エンベダーもディスエンベダー回路もレコーダーには必要としない。
【００２１】
ＳＤＩエンベダー１２が、経路７と８のそれぞれからビデオ情報と音声情報を受信し、埋め込みされたデジタル音声情報を伴うデジタル・ビデオ情報を伝送する信号を経路２４に沿って発生する。
【００２２】
ＳＤＩルーター３１が経路２１、２２、２３および２４からビデオ／音声信号を受信し、経路３４に沿ってこれらの信号をプレイバック／記録デバイス４１に選択的に伝達し又は切り換えを行う。ＳＤＩルーター３１によって受信された信号の数は重要ではない。プレイバック／記録デバイス４１が、経路３４に沿って通過される信号を使用する任意のデバイスに相当する。例えば、ＶＴＲのような記録デバイスまたはテレビ・セットのような再生デバイスでもよい。さらに、プレイバック／記録デバイス４１はＳＤＩエンンベーダー３１に関して離れて配置されていてもよく、この場合経路３４は通信または放送チャネルで表される。
【００２３】
ビデオ／音声アライメント中のシフト
ＶＴＲ１６、１７、１８内の、またＳＤＩエンベダー１１と１２内の回路遅延が、ビデオ情報と音声情報の相対的アライメントを変化させることがある。この結果、例えばプレイバック信号２１中のビデオ／音声情報のアライメントが、経路１及び２のそれぞれから受信された際のビデオ情報と音声情報との間のアライメントに関してシフトされることがある。アライメントの変化の大きさは、別の製造者による機器の内で異なり、同じ製造者による機器の異なる部品内で異なり、さらに例えばバッファの初期状態の関数として機器の所与の部品内でも変化する。
【００２４】
図２Ａを参照して、信号１１１は、ビデオ・フレーム基準１０１及び１０２との特定のアライメントを有する音声情報を表わしている。これらのビデオ・フレーム基準の各々は、それぞれのビデオ・フレーム内の特定する基準点を示す。ＮＴＳＣビデオ情報のための共通基準点は、例えば各フレーム内のライン１０のビデオ情報と一致する。ＰＡＬビデオ情報のための共通基準点は、各フレーム内のライン１と一致する。特定するアライメントは、本発明の実施に対して重大ではない。
【００２５】
図２Ｂにおいて、信号１２１は信号１１１によって伝送されるものと同じ音声情報を表すが、信号１１１に関して遅延している。この結果、信号１２１と音声フレーム基準との間のアライメントが、信号１１１のためのアライメントに関してシフトされている。図２Ｃにおいて、信号１３１は信号１１１によって伝送されるものと同じ音声情報を表わすが、信号１１１に関して進行しており、従って、信号１３１とビデオ・フレーム基準との間のアライメントは信号１２１のアライメントのシフトとは逆の形態でシフトされている。
【００２６】
図１を参照して、図２Ａに表された音声情報及びアライメントが経路１／２，３／４および７／８によって伝送されると仮定する。図２Ａから２Ｃに表わされたようなアライメントの異なるシフトは、経路２１から２４に沿って発生される信号に存在しそうである。図２Ａから２Ｃに示したアライメントは、それぞれ経路２１から２３に沿って発生された信号に存在することが想像される。ＳＤＩルーター３１が、これらの三つの経路から受信された信号の間で切り換えを行ったときには、小さい不連続が、経路３４に沿って通過する信号内に埋め込まれた音声情報に発生する。音声情報がＰＣＭのような形態で表される場合、この不連続はほんのわずかなサンプルにすぎないので、不連続は聞いている人によって知覚されることはない。異なる音声内容を有する二つの信号間の不連続に気づくことはより困難である。
【００２７】
エンコーディングの効果
しかし、上述したように、より大量の音声チャネルをビデオ／音声データ・ストリームに埋め込むことに対して関心が高まっている。これらの大量の音声チャネル内の情報の容量が音声情報のために利用可能なスペースの容量を超えたときには、バンド幅又はビットレートの圧縮のある種の形態が使用される。このような圧縮の一例が心理音響原理に基づく音声コーディングである。
【００２８】
これらのエンコーディング技術は、しばしば、符号化された情報のブロックを発生するために音響サンプルのブロックに適用される。これらのサンプル・ブロックは一般的に、５から２４ｍｓのインターバルにわたる音響情報を表す。これらのエンコーディング処理によって発生された符号化情報の各ブロックは、最小ユニットの情報を表し、ここからオリジナルの音声情報のセグメントのそこそこ正確なレプリカを回復できる。
【００２９】
一連の符号化された情報ブロック１１２が、図２Ａのパルス列として表わされる。これらのブロックによって伝送された情報が、信号１１１によって示されたような音声情報の一つまたはそれ以上のチャネルの符号化された表現である。パルスの形状およびサイズは、重要ではない。パルス列は、互いに隣接するか、または好ましくは互いに重なり合う一つまたはそれ以上のチャネルのための音声サンプルのブロックに対応する符号化された情報を伝送する一連のブロックを示唆することだけを意図している。図２Ａに示した例において、近接するビデオ・フレーム基準間のインターバルにわたる音声情報は、符号化された情報の６ブロックによって表わされる。ビデオ／音声アプリケーション内の音声コーディングの品質を改善する種々の考えが、出願中の米国特許願第０８／９５３，１０６号に開示されており、ここではそっくりそのまま参照例として取り入れる。
【００３０】
ブロック符号化技術が図１のシステムに使用されるとき、ＳＤＩルーター３１が２１から２４までの経路から受信する信号には、ブロック内で符号化された音声情報が含まれている。上述したように、アライメント中の変化するシフトが、符号化された情報ブロックとビデオ・フレーム基準との間で発生する。これは、例えば、ビデオ・フレーム基準１０１と、図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃのそれぞれに示したブロック１１２、１２２と１３２との間の異なるアライメントによって示される。上述したように、図２Ａから２Ｃに示したアライメントが、それぞれ経路２１から２３に沿って発生された信号中に存在すると考えられる。ＳＤＩルーター３１が、ビデオ・フレーム基準１０１の位置で、図２Ｂに示す、経路２２を介して受信された信号から、図２Ｃに示す、経路２３を介して受信された信号に切り換えると、その切り換え時点における音声情報の相当量を経路２３に沿って伝達された信号から回復することができない。その切り換え点の前でブロック１２３内で伝送された音声情報は回復することができず、それは、一方において、ブロックの全体が音声情報を回復するために必要であるが、他方において、切り換え点より後のブロックの一部が失われているからである。同様にして、切り換え点より後にブロック１３３内で伝送される音声情報は回復できず、これは切り換えの前のブロック１３３の一部が失われているからである。
【００３１】
この問題は図１に示したシステムのタイプにとってユニークなことではない。例えば、この問題は単一のＶＴＲのためのテープ編集または音声ダビングにも発生する。
【００３２】
この問題は符号化された音声ストリーム内にガード・バンド又はギャップを形成することによって克服することができ、それにより、音声情報にロスを生じさせることなくビデオ／音声アライメント中の相当な変化に耐えることができるようになる。ガード・バンドを形成する一つの方法は、音声情報をセグメントに分割し、次に各セグメントの時間圧縮表現を形成する。この方法は図３に示したような信号処理装置を使用して達成できる。
【００３３】
符号化（エンコーディング）信号処理装置
図３は図１に示したようなシステムに種々の方法で組み込むことのできる信号処理装置を示す。図示実施例において、埋め込み音声情報を伴うビデオ情報のフレームを伝送する信号が、入力信号経路６３から受信される。デフォルマッター６４が、経路６３からビデオ／音声情報を受信し、埋め込まれた音声情報のフレームをその入力信号から抽出し、それを経路６５に沿って通過させる。フレームのアライメントを伝送する基準信号が、経路６９に沿って通過される。ビデオ情報自体も経路６９に沿って通過される。音声情報エンコーダ６６が音声情報を経路６５から受信し、ブロック−エンコーディング処理を音声情報に対して適用して、符号化された音声情報のブロックを経路６７に沿って発生させる。補助情報エンコーダ６８は、符号化された音声情報のブロックを経路６７から受信し、基準信号を経路６９から受信し、補助情報を伝送する経路６１から信号を受信し、さらに、ギャップ又はガード・バンドによって分離されて基準信号と一致されるとともに補助情報のセグメントを伝送する符号化された音声情報のフレームからなる出力信号を経路７０に沿って発生する。補助情報のセグメントが、ガード・バンドにエンコードされる方法を次に説明する。
【００３４】
好ましくは、各フレームは、一つのシーケンス内の開始ブロックと次のシーケンスの終了ブロック間に形成されたギャップ又はガード・ブロックを伴う符号化された音声情報の一連のブロックからなる。符号化された音声情報の単一ブロックを伴うフレームを形成することも可能である。しかし、説明を容易にするために、残りの説明は一般的に一連のブロックからなるフレームに言及する。
【００３５】
音声情報エンコーディング
上述したように、図は機器の多数の部品を同期化するために使用されるマスター・クロック信号を搬送するための信号経路を示していない。好ましい実施例において、音声情報エンコーダー６６が、マスター・クロック信号と一致した音声サンプル・ブロックを形成する。このアライメントを図２Ａに示し、そこでは、近接するサンプル・ブロック間の境界はビデオ・フレーム基準１０１と１０２と一致するが、他のアライメントを使用してもよい。
【００３６】
図５Ａを参照して、フレーム１１２−２内の一連のブロックが信号セグメント１１１−２を表わす符号化された情報を伝送する。これはビデオ・フレーム基準１０１と１０２間の信号１１１の部分の仮想時間圧縮表現である。同様にして、フレーム１１２−１内の一連のブロックが信号セグメント１１１−１を表わす符号化された音声情報を伝送し、フレーム１１２−３内の一連のブロックが信号セグメント１１１−３を表わす符号化された音声情報を伝送する。音声情報エンコーダー６６と補助情報エンコーダー６８が、ギャップ又はガード・バンドによって分離された音声情報の符号化された表現を伝送するブロックのフレームを発生する。例えば、ガード・バンド又はギャップが、フレーム１１２−１のシーケンスの終端ブロックとフレーム１１２−２のシーケンスの開始ブロックとの間に形成される。
【００３７】
図２Ａから２Ｃに示したアライメント中のシフトを図５Ａから５Ｃにも示す。これらの図において、フレーム１２２−１、１２２−２、１２２−３、１３２−１、１３２−２および１３２−３中の符号化された音声情報が、それぞれ信号セグメント１２１−１、１２１−２、１２１−３、１３１−１、１３１−２および１３１−３の表示を伝送する。図５Ｂと５Ｃからわかるように、符号化された音声情報中のロスはアライメント中のシフトの結果として発生することはない。なぜなら、ビデオ・フレーム基準１０１と１０２において可能性のある切り換え点がガード・バンド内に生じるからである。
【００３８】
図３に示した信号処理装置をＶＴＲまたはＳＤＩエンベダーに組み込むことができる。デフォルマッター６４を省略した別の実施例においては、経路６９から受信されたビデオ情報から区別されるがこれと一致される音声情報が、経路６５から受信される。このような実施例は、例えばＶＴＲに、またはＳＤＩエンベダーの入力回路中に組み込むことができる。
【００３９】
図４は図３に示した実施例への組み込みに適した音声情報エンコーダー６６の一実施例を示す。この実施例によれば、音声情報エンコーダー６６は複数のフィルターバンク７１、７２および７３からなる。フィルターバンク７１は、経路６５−１から受信された信号に応答して経路７５−１から７５−３に沿って複数の周波数サブバンド信号を発生する。フィルターバンク７２は、経路６５−２から受信された信号に応答して経路７６−１から７６−３に沿って複数の周波数サブバンド信号を発生する。フィルターバンク７３は、経路６５−３から受信された信号に応答して経路７７−１から７７−３に沿って複数の周波数サブバンド信号を発生する。フィルターバンク７１、７２および７３は、帯域フィルター群、バンドスプリット・フィルターの縦続セットおよび一つまたはそれ以上の時間領域対周波数領域変換器を含む多数の方法で実施できる。三つのフィルターバンクのみを示し、三つのサブバンド信号のみを各フィルターバンクのために示しているが、実施例は各々がどのような数のサブバンド信号を本質的に発生するいずれの数のフィルターバンクでも本質的に含むことができる。好ましくは、１５kHz またはそれ以上の帯域幅を有する高忠実度オーディオの実施例において、各フィールドバンクはほぼ２０またはそれ以上のサブバンド信号を発生し、それらの各々が、人の聴覚器官の限界帯域幅と同程度又はそれ以内の帯域幅を有する周波数サブバンドに相当している。エンコーダー７９はブロック・エンコーディング処理をサブバンド信号に適用して、経路６７に沿って、経路６５−１、６５−２および６５−３を介して受信された音声情報の符号化された形態の一連のブロックを発生する。
【００４０】
スプリット−バンド・コーディングは重要ではない。ブロック−コンパウンドＰＣＭまたはデルタ変調によって符号化されたサンプルのブロックのような他の形態のコード化を使用することができる。
【００４１】
一つの実際の実施例において、音声情報エンコーダーがリニアＰＣＭ形態にある音声情報の８チャネル、または別の方法として四つのＡＥＳ３データ・ストリームを受信し、また、８個のフィルターバンク及びエンコーダーを使用し、そのエンコーダーは、ブロック・エンコーディング処理を使用して、ガード・バンドを伴う符号化された情報のフレームを発生させ、そのフレームは、ＰＣＭ形態中の音声情報の二つのチャネル又は別の方法として一つのＡＥＳ３データ・ストリームを伝送する必要とするものよりも大きくないスペース又は帯域幅において伝送することができる。
【００４２】
補助情報エンコーディング
図６は補助情報エンコーダー６８の一実施例を示す。本実施例において、符号化された音声情報のブロックが経路６７から受信される。一般的に、これらのブロックは一連の２進値シンボル、または本質的にいずれのパターン又は値をとる「ビット」としてデジタル情報を伝送する。しかし、多数のシステムにおいて、デジタル情報中のあるビット・パターンは、「被禁止」である。これはパターンが特定使用のために備えられているためであり、または、その発生が情報の処理に使用される機器中の一つまたはそれ以上の問題を生じるためである。一例は「同期」パターンを使用してデータ・ストリーム中の情報のフレームの境界をマークするシステム中に見つけることができる。同期パターンがこの種のシステムに使用され情報を処理する機器をアライメント又は同期化するので、同期化パターンを有する符号化された音声情報の機会の発生は、この機会の発生が有効同期パターンとして識別が不正確であれば、情報の処理を混乱させることになる。
【００４３】
禁止パターン１６２は、同期パターンあるいは他の被禁止データ・パターンが、符号化された情報を修正して被禁止データ・パターンの発生を除去することにより、また、キーまたはその修正を保存するために用いることができる他の制御情報を含ませることによって符号化された音声情報中に発生することを阻止するのに使用される。禁止パターン１６２のための適切な実施については、次に説明する。経路６７から受信された符号化された音声情報の内容が、制限され全ての保留されたデータ・パターンを無効にし、これによって禁止パターン１６２が必要でなくなる。
【００４４】
音声同期１６３が同期パターンを提供し、それは機器と符号化された音声情報とを同期化又は一致させるのに使用される。この要素は、音声同期パターンを使用しないシステムには必要ではない。
【００４５】
ＥＤＣ１７２が、経路６１からの補助情報のブロックを受信し、各ブロックのために補助情報のそれぞれのブロックからなり、さらにそれぞれのブロックの内容中の不要な変化又はエラーを検出するのに使用できるエラー検出コードに対応する補助セグメントを構成している。エラー検出コードが、例えばパリティ・コード、サイクル冗長コードまたはフレッチャ・チェックサムのような広範なスキームに順応できる。変化を検出するだけでなく修正を許容するグレー・コードまたはリード−ソロモン・コードのようなエラー検出修正コードも使用できるが、本発明は情報のブロック中の変化またはエラーから回復するための異なるメカニズムを提供する。
【００４６】
禁止パターン１７３は、同期パターンまたは他の被禁止データ・パターンが、セグメントを修正することにより被禁止データ・パターンの発生を除去し、また修正を逆に使用できるようにキーまたは他の制御情報を含ませることによって、補助セグメントに発生することを阻止するように使用できる。この実施につき次に説明する。経路６１から受信された補助情報の内容が、全ての被禁止データ・パターンを無効にするように制限されれば、次に全ての被禁止データ・パターンが無効にされるようにしてエラー検出コードが構成できれば、禁止パターン１７３が必要としなくなる。例えば、これは被禁止データ・パターンの発生がないことが保証されるように設計されたビット・ストリングを伴うコードを添付するか、または合成（併合）することによって達成できる。
【００４７】
補助同期１７４が、機器と補助セグメントを同期化又は一致させるのに使用できる同期パターンを提供する。この要素は補助同期パターンに使用されないシステムには必要がない。
【００４８】
ギャップ挿入１７８は、もしあれば禁止パターン１６２および（または）音声同期１６３によって修正されるように符号化された音声情報のブロックを経路１６４から受信し、フレーム・アライメントを指示する基準信号を経路６９から受信し、またもしあれば禁止パターン１７３および（または）補助同期１７４によって修正されるように補助セグメントを経路１７５から受信する。ギャップ挿入１７が経路７０に沿ってギャップまたはガード・バンドによって分離された符号化された音声情報のフレームからなる出力信号を発生する。ギャップが基準信号と一致され、補助セグメントを伝送する。
【００４９】
情報ストリーム・フォーマット
図７は補助セグメント２２０がエンコードされ、情報ストリーム２００内の符号化された音声情報のフレーム２１０を分離するギャップ２０５に組み込まれる一つの方法を示している。符号化された音声情報の各フレーム２１０は、音声同期ワード２１１と符号化された音声情報の一つまたはそれ以上のブロック２１２からなる。次に説明するとともに図に示した例は、各フレームが符号化された音声情報の６個のブロックを含むことを任意に憶測する。各フレーム内の音声同期ワード２１１は被禁止データ・パターンであるリザーブ（保留）されたパターンを有している。
【００５０】
各補助セグメント２２０は補助同期ワード２２１、補助情報のブロック２２２およびエラー検出ワード２２３からなる。各補助セグメントの補助同期ワード２２１は、被禁止データ・パターンである保留パターンを有している。本発明の実施例は補助情報の各ブロック２２２の長さが、各ブロックの長さの指示を提示することによって変化することを許容する。これはビット数を特定するか、または別の方法としてブロック中の８ビットのバイトを各ブロックの始まりで提供するなどする種々の方法で実行できる。パッド２２４が補助セグメント２２０の長さを拡張して、ギャップ２０５をちょうど埋まるように必要に応じて設けることができる。パッド２２４の内容は全ての被禁止データ・パターンを無効にする。
【００５１】
情報ストリーム２００の内容は、種々の順序と組み合わせでエンコードされ、また組み込まれる。例えば、音声同期ワードまたは補助同期ワードは、それらを必要としないシステムでは省略できる。音声同期ワードが各フレーム内の既知位置に設けられ、かつ、各フレームの長さが既知であれば、補助同期ワードは省略できる。これは各補助セグメントの始まりが既知の音声同期位置とフレームの長さから決定できるからである。同様にして、補助同期ワードが各補助セグメント内の既知位置に設けられ、また各補助セグメントの長さが既知であれば、音声同期ワードは省略できる。これは各音声フレームの始まりがが既知の補助同期位置とセグメントの長さから決定できるからである。
【００５２】
デコーディング信号処理装置
図８は図１に示したようなシステムに種々の方法で取り入れることのできる信号処理装置を示す。図示実施例において、埋め込み符号化された音声情報と補助情報のセグメントを伴うビデオ情報を伝送する複数の信号が入力信号経路８１−１、８１−２および８１−３から受信される。三つの入力信号経路を図に示しているが、信号処理装置の実施例は、本質的にどのような数の入力信号に応じた信号経路をも有することができる。信号分配装置８２は、切り替え、併合、編集、スプライスおよび記録／回収を含む広範囲な信号分配処理をする。簡単に説明すると、ここでの図示と説明は、信号分配装置８２が複数の信号を受信し、またある方法でこれらの信号を処理および（または）分配すると仮定すると、ビデオ情報と整合しかつ補助情報のセグメントを伝送するフレーム間のギャップ又はガード・バンドを伴う複数のフレーム内に配備された符号化された音声情報の埋め込まれたビデオ情報を伝送する信号が経路８３に沿って発生される。
【００５３】
補助情報デコーダー８４が、経路８３からビデオ／音声／補助情報を受信し、符号化された音声情報を伝送する埋め込みブロックを抽出するとともにこの抽出されたブロックを経路８５に沿って通過させ、さらに、補助情報のセグメントを抽出するとともにこの抽出情報を経路８８に沿って通過させる。ビデオ情報のアライメントを伝送する基準信号を経路８９に沿って通過させてもよい。補助情報が抽出され、デコードされる方法につき次に詳細に説明する。
【００５４】
音声情報デコーディング
音声情報デコーダー８６が、経路８５から符号化された音声情報のブロックを受信し、ブロック−デコーディング処理をブロックに対して適用して、デコード化された音声情報のそれぞれのセグメントを経路８７に沿って発生する。それぞれのセグメントが、マスター・クロック信号のような基準信号、又は、経路８３を介して受信されたビデオ／音声信号から抽出または導出された経路８９から受信された基準信号に従って、ビデオ情報と時間的に整合される。
【００５５】
図１０Ａは図５Ａの内容を再生したものであり、フレーム１１２−２中の一連のブロックが、ビデオ・フレーム基準１０１と１０２間の信号１１１の一部の仮定的時間圧縮表現である信号セグメント１１１−２を表わす符号化された音声情報を伝送する。音声情報デコーダー８６が、例えば、ブロック−デコーディング処理をフレーム１１２−２内のブロック・シーケンスに適用して、信号セグメント１１１−２を発生するが、図１０Ｂに示したように、信号セグメント１１１−２に対応する信号１１１のその部分が、ビデオ・フレーム基準１０１と一致するように発生される。このアライメントはビデオ基準とデコード化された音声情報の両者を適量だけ遅延させることによって達成できる。図示実施例において、図１０Ａのビデオ基準と比較して図１０Ｂのビデオ基準は、一つのビデオ・フレームの持続時間にちょうど等しいインターバルだけ遅延している。特定する遅延インターバルが重要ではないが、好ましい実施例において、ビデオ基準はフレームの整数、一般的に１フレームだけ遅延しており、これによってマスター・クロックとの同期化が保持される。
【００５６】
図８に示した信号処理装置の実施例は、例えばＳＤＩルーターに組み入れられて、埋め込まれたコード化された音声情報を含んでいるビデオ信号を処理することができる。埋め込まれたコード化された音声情報を受信しデコード化することができる信号分配装置８２を省略した実施例は、ＶＴＲ、ＳＤＩディスエンベダーおよびプレイバック／記録デバイス４１を含む多様な機器に組み入れることができる。従って、信号分配装置８２は補助情報デコーダー８４に関して離して配置することができ、この場合経路８３は通信又は放送チャネルを表わすことになる。
【００５７】
音声情報デコーダー８６をデコードする一実施例を図９に示す。図示実施例において、デコーダー９１が経路８５から符号化された音声情報のブロックを受信し、複数のチャネルのための周波数サブバンド信号を回復する。第１チャネルのためのサブバンド信号が経路９２−１、９２−２および９２−３に沿って通過され、第２チャネルのためのサブバンド信号が経路９３−１、９３−２および９３−３に沿って通過され、第３チャネルのためのサブバンド信号が経路９４−１、９４−２および９４−３に沿って通過される。三つのサブバンド信号に各々三つのみのチャネルを示しているが、上述したように、実施例はこれよりも多いか、またはこれよりも少ない数のチャネルを含んでいてもよく、これらのチャネルをサブバンド信号の数よりもずっと多い数で表わすことができる。経路９２−１、９２−２および９２−３から受信されたサブバンド信号に応答して、フィルターバンク９６−１が経路９７−１に沿って第１チャネルのための音声情報を発生する。経路９３−１、９３−２および９３−３から受信されたサブバンド信号緒に応答して、フィルターバンク９６−２が経路９７−２に沿って第２チャネルのための音声情報を発生する。経路９４−１、９４−２および９４−３から受信されたサブバンド信号緒に応答して、フィルターバンク９６−３が経路９７−３に沿って第３チャネルのための音声情報を発生する。バッファ９８が、経路８９から受信されたビデオ−フレーム基準信号を使用して、経路９７−１−、９７−２および９７−３から受信された音声情報を一致させ、それぞれ８７−１、８７−２および８７−３に沿って通過させる。
【００５８】
補助情報デコーディング
図１１は補助情報デコーダー８４の実施例を示す。この実施例において、ギャップ抽出１８２が、ギャップによって分離された符号化された音声情報のフレームを伝送する経路８３からの入力信号を受信する。ギャップ抽出１８２が入力信号を処理して符号化された音声情報を抽出し、経路１８３に沿って通過させ、ギャップから補助セグメントを抽出する。各補助セグメントは、経路１９１に沿って通過された補助情報及び関連するエラー検出コードのブロックからなる。ギャップ抽出１８２はまた経路８９に沿って、フレームまたはギャップのアライメントを伝送する基準信号を提供する。
【００５９】
禁止パターン１８４が、経路１８３から受信された符号化された音声情報からのキーまたは他の制御情報を得て、このキーまたは他の制御情報を使用して、被禁止データ・パターンの発生を除去するようにする符号化された音声情報のあらゆる変形を反転させる。この処理の実行につき次に説明する。符号化された音声情報の内容がすべての被禁止データ・パターンを無効にするように強制されると、禁止パターン１８４は必要でなくなる。もし存在すれば禁止パターンによって修正される符号化された音声情報のブロックが、経路８５に沿って通過される。
【００６０】
同様の処理が禁止パターン１９２によって提供され、このパターンは経路１９１から受信された補助セグメントからのキーまたは他の制御情報を得て、このキーまたは他の制御情報を使用して、被禁止データ・パターンの発生を除去するようにする符号化された音声情報のあらゆる修正を反転させる。禁止パターン１９２の実行につき次に説明する。補助セグメントの内容が全ての被禁止データ・パターンを無効にするように制限されると、禁止パターン１９２は必要でなくなる。もしあれば禁止パターン１９２によって修正されるような補助セグメントがＥＤＣ１９３に通過される。
【００６１】
各補助セグメントは補助情報のブロックおよび関連するエラー検出コードからなる。ＥＤＣ１９３がこのエラー検出コードを使用して補助情報の関連するブロックを有効にする。例えば、音声情報の編集によって音声情報の二つのストリーム間の切り換えが特定ギャップ又はガード・バンド内で行われると、その特定ギャップ内の補助情報のブロックが、二つのストリームからの補助情報を表すブロックの部分間に不連続がほぼまちがいなく発生する。補助情報のブロック中のこの不連続は、ブロックの内容を無効にする可能性を持つ。補助セグメントから得られたエラー検出コードを使用することにより、ＥＤＣ１９３は、このセグメント内の補助情報のブロックの内容が、エラー検出コードが発生したときと同じであるかどうかを決定することができる。ブロック内容が同じであれば、そのブロックが無効であると考えられ、またエラー回復のある形態が回復装置１９４で実行される。エラー回復処理の結果が経路８８に沿って通される。ブロック内容が同じであれば、補助情報のブロックが、エラー回復処理を実行せずに経路８８に沿って通過される。
【００６２】
回復装置１９４は、無効になったブロックのためにエラー回復処理のどのような形態も本質的に実行できる。例えば、回復１９４はバッファを使用して補助情報のごく最近の有効なブロックを記録する。ＥＤＣ１９３が、補助情報のブロックが無効であることを指示しているときはいつでも、回復装置１９４が経路８８に沿って無効ブロックに代わるものとしてごく最近の有効ブロックを提供することができる。別の例として、回復装置１９４は経路８８に沿って、直線予想のような予想のある種の形態を、補助情報の一つまたはそれ以上のごく最近の有効ブロック適用して置換ブロックを発生させる。さらに別の例として、回復装置１９４は無効ブロックの内容を無視する。ギャップによって提供された利用可能なスペース又は帯域幅が十分であれば、２倍のブロックを連続するギャップに伝送することができ、また、回復装置１９４は、必要とする情報を有効となると思われるブロックの一つから得ることができる。
【００６３】
所望ならば、補助セグメント内にある制御情報に従って、その回復処理を適用でき、または、二つまたはそれ以上の別の処理から選択することができる。例えば、この制御情報は補助同期ワードに対して一つを超えるデータ・パターンを使用することによって伝送することができる。第１データ・パターンを伴う補助同期ワードは、第１回復処理が、その補助同期ワードに関連したブロックが無効である場合に実行されるべきであることを指示することになる。第２データ・パターンを伴う補助同期ワードが、第２エラー回復処理が実行されたかどうかを指示する。付加的なデータ・パターンが、付加的な処理を使用すべきかどうかを指示するのに使用される。
【００６４】
ブロックおよびウインドウ関数のオーバーラップ化
情報のブロックを表わすために図中に使用されたパルス列は、近接するブロックが接しているが、互いにオーバーラップしていないことを示唆している。ブロックの特定する配列は重要ではないが、好ましい実施例は互いにオーバーラップしたブロックを処理する。一般的に、音声情報のオーバーラップしたブロックが、ウインドウ関数によって重み付け又は変調され、これによって近接するブロックのオーバーラップしたサンプルが一定値と実質的に等しくなる。
【００６５】
図１２は一連のブロックを示す。シーケンス中のブロックの内の最初のブロック１４１は近接ブロック１４２とオーバーラップしている。シーケンス中の全てのブロックは、時間領域内で対応する音声情報に重み付けするのに使用されたウインドウ関数の形状を有しているエンベロープ（包絡線）によって表わされる。シーケンス中の最後のブロック１４６は、先行するブロック及び図示しない次のブロックとオーバーラップしている。オーバーラップの大きさとウインドウ関数の選択は、コーディング性能に相当影響を及ぼすが、特定するウインドウ関数またはオーバーラップの大きさは重要ではない。好ましい実施例において、オーバーラップの大きさはブロックの長さの半分に等しく、またウインドウ関数はカイザーベッセル関数から導出される。
【００６６】
上述したように、音声情報デコーダ８６は、ビデオ・フレーム基準と一致した音声情報を発生する。符号化された音声情報の一連のブロックからなるフレームを発生する実施例においては、アライメントによってビデオ・フレーム基準が実質的にどのシーケンスのブロック中のどの点とも一致するようになる。図１２に示した例においては、最初のブロック１４１の開始点はビデオ・フレーム基準１００と一致している。
【００６７】
あるアプリケーションにおいて、一致している正確な点はビデオ・フレームごとで異なる。例えば、デジタル音声情報とＮＴＳＣビデオ情報を組み合わせるアプリケーションにおいて、連続するビデオ・フレームは音声サンプルの数が変化する。これは音声サンプリング率が、ビデオ・フレーム率の整数倍でないからである。
【００６８】
ブロック長さ、ウインドウ関数およびビデオ／音声アライメントにおける種々の考察が、上述した米国特許願第０８／９５３，１０６号に開示されている。
【００６９】
被禁止データ・パターンの回避（阻止）
情報を生成し、記録しまたは送信する多くのアプリケーションにおいては、ある一定のビット・パターンを、情報を伝送するデジタル・ワード中に発生しないような「被禁止」と呼ぶことが望ましい。一例は、データ・ストリーム中に情報のフレームの境界をマークするために「同期」ワードに使用されたデータ・パターンである。
【００７０】
別の例が、リニア・パルス・コード変調（ＰＣＭ）形態で音声情報を伝送するデータ・ワードに生じる。二補間表現で表された１６ビットＰＣＭの場合において、音声振幅値は 32767（0x7FFFとして１６進表記法で表した）から32768(0x8000)の範囲内で変化する。この表現において、わずかな大きさの非対称が、最大の正の値よりも大きい大きさの１単位となる最大の負の値によって導入される。ある機器は、0x8000の最大の負の値を回避（阻止）することによってこの非対称を阻止するように設計されている。この値がＰＣＭ振幅を伝送するために使用されなければ、それは使用可能で、制御情報または通信情報を伝送するようなある種の他の目的のためにときどき使用される。この値を有するＰＣＭサンプルが、音声情報中に発生すれば、制御情報または通信情報として過って識別されることがあり、従って、この特定するデータ・パターンは禁止されることになると思われ、音声情報中で無効にされるであろう。
【００７１】
次に説明する一つの方法は、セグメントまたは一連の情報中の被禁止データ・パターンを無効にするように使用され、次に元の情報が回復される。この説明と関連する図は、上述した禁止パターン１７３と禁止パターン１９２によって提供されるような補助セグメントの処理に関連するが、この説明と図は、禁止パターン１６２と禁止パターン１８４によって提供されるような音声情報を処理するのにも適している。被禁止データ・パターンを無効にするための付加的な情報および技術は、１９９８年１０月１９日出願、「コード化された音声データ中の被禁止データ・パターンを無効にする方法」と称する米国特許願第０９／１７５，０９０号から得ることができる。
【００７２】
エンコーディング（符号化）
図１３は、反転可能コーディング処理を使用することによって、被禁止データ・パターンを無効にし、どのような被禁止データ・パターンも含まない情報の符号化表現を発生させるための禁止パターン１７３のブロック図である。これは、コーディング処理の結果として被禁止データ・パターンを含むことができないように選択されたそれぞれのエンコーディング・キーに基づいて情報のセグメント又はブロックをエンコードすることによって達成される。
【００７３】
図１３を参照して、禁止パターン１７３が経路２７１から、一つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンを含む補助セグメントを受信する。獲得キー２７６がそれぞれのセグメントの内容を分析してそのセグメントのための適切なエンコーディング・キーを識別し、経路２７７に沿ってこのエンコーディング・キーをエンコード２７２に通す。エンコード２７２が経路２７３に沿って、経路２７７から受信されたエンコーディング・キーに基づいてセグメントの符号化された表現を発生する。獲得キー２７６が経路２７８に沿って、デコーディング・キーまたは適切なデコーディング・キーが導出されるある種の他の情報のようなキー情報を通過させる。フォーマット２７４が、経路２７８から受信されたキー情報を経路２７３から受信された符号化された表現と組み合わせて、その結果を経路２７９に沿って通過させて、次に、図６に示したように補助同期１７４および（または）ギャップ挿入１７８による処理をする。
【００７４】
キーの選択はエンコード２７２によって実行される処理の特性に依存している。エンコード２７２が対称コーディング処理を利用することが予想される。これはエンコーディング・キーとデコーディング・キーが同じであることを意味している。対称コーディグ処理が一般的に好ましい。これはこの処理が普通より効果的に実行されるからである。別の方法として、獲得キー２７６が別々のエンコード・キー及びデコード・キーを認識する。この場合において、エンコード２７２は経路２７７から受信されたエンコード・キーに応じて非対称コーディング処理を適用し、またデコーディング・キーのある表現、あるいはデコーディング・キーが導出されるある情報が経路２７８に沿ってフォーマット２７４に通され、符号化された表現と合成される。
【００７５】
コーディング・キー
一実施例において、対称コーディング処理はキーＫと情報ストリームのセグメント中の各デジタル・ワードＷ(i)との間でビット方式排他的ＯＲを実行することによって行われる。このコーディング処理は、
【式１】
0004490589.tif 000002
で表される。
【００７６】
排他的ＯＲ演算が、これは自己反転処理であるから対称コーディング処理となる。すなわち、いずれの任意のキーＫにつき、元のワードＷ(i)が、同じキーを用いて再度排他的ＯＲ演算を適用することによって符号化されたワードＸ(i)から得ることができ、それは次のように表すことができる。
【式２】
0004490589.tif 000003
【００７７】
特定セグメント中の被禁止データ・パターンＦを無効にする適切なキーＫが、セグメント内のどのデジタル・ワードにも発生しないデータ・パターンＵを識別し、次に「未使用」データ・パターンＵと被禁止データ・パターンＦとの間でビット方式排他的ＯＲを実行することによってこのコーディング処理のために選択できる。この方法で選択されたキーＫが、被禁止データ・パターンが符号化されたセグメント中で発生しないことを保証する。次に説明するように、未使用データ・パターンがノンゼロに制限されると、キーのこの選択もキー自体が被禁止データ・パターンと等しくならないことを保証する。
【００７８】
キーを得るために使用された演算は、
【式３】
0004490589.tif 000004
で表わされる。
キーＫのためのこの式を式１に代入すると、コーディング処理は、
【式４】
0004490589.tif 000005
と書き直すことができる。
【００７９】
未使用データ・パターンＵがゼロに等しければ、キーＫは被禁止データ・パターンＦに等しくなる。なぜならいずれかの任意の値Ｖとゼロ値との間の排他的ＯＲもその任意値Ｖに帰するからである。好ましい実施例において、未使用データ・パターンＵはノンゼロに拘束され、これにより、キーＫ自体が被禁止データ・パターンＦに等しくなることが回避される。キーが被禁止データ・パターンに等しくなることが許容されたのであれば、キー自体ではなくてキーの変更表現がフォーマット２７４に提供されて、被禁止データ・パターンが符号化された情報中に現れるのを回避するように、符号化されたセグメントと合成されるためになければならなかったであろう。
【００８０】
未使用データ・パターン
未使用データ・パターンを同一視できる獲得キー２７６の一実施例を図１４に示す。パターン周波数２８１が、特定データ・パターンがセグメント中に発生するかどうかを指示するアレイを形成し、セグメント中に発生しないノン−ゼロ・データ・パターンを選択し、さらにその未使用データ・パターンを排他的ＯＲ２８２に通過させる。排他的ＯＲ２８２が、パターン周波数２８１から未使用データ・パターンＵを受信し、経路２７５から被禁止データ・パターンＦを受信し、式３に基づいてエンコーディング・キーＫを得る。この実施例において、エンコード２７２のビット方式排他的ＯＲ処理が対称コーディング処理であり、従って、同じキーＫが経路２７７と２７８に沿って通過される。
【００８１】
未使用データ・パターンを見つける一つの方法は各々可能なデータ・パターンを表わす要素を構成し、各要素を値ゼロに初期化することによって開始する。セグメント中の各デジタル・ワードの内容が、検査され、これらの内容に基づいて、アレイ中の対応する要素が１に設定される。セグメント中の全てのデジタル・ワードが検査された後、アレイ内の要素が検査されて、なおもゼロに設定されているワードを見つける。アレイ内の各ゼロ値となった要素がセグメント内に発生しないデータ・パターンに対応する。
【００８２】
各データ・パターンのための実際の周波数カウントは計算できるが、これは必要ではない。各要素を単に更新して、対応するデータ・パターンがオリジナル・セグメント内に発生することを示すだけで十分である。
【００８３】
この方法は、セグメントの長さが短くなるにつれて減少するような多数の要素を持つアレイを構成することによって、短いセグメント長さに関して非常に能率良くすることができる。要素の数は２の最も小さい乗数、例えば２Bに等しく、すなわち、セグメントの長さに等しいかまたはこれより大きく設定することができる。この場合、各デジタル・ワードの最も重要なビットＢのみを検査する必要がある。オリジナル・セグメント中の全てのデジタル・ワードが検査された後、ゼロ値アレイ要素が選択され、未使用ワードのＢの最も重要なビットを決定するのに使用される。未使用データ・パターンのために最も重要でない残りのビットは任意に設定することができる。所望ならば、これらの最も重要でないビットは１に設定され、未使用データ・パターンがゼロに等しくないことを保証する。
【００８４】
この処理を次のプログラム・フラグメントに示す。このプログラム・フラグメントは、ＣおよびＢＡＳＩＣプログラム言語のある種のシンタックス的特徴を含むシンタックスで表わされるが、プログラム・フラグメントはこれらの言語にあまり通じていない者によって理解することができる。このプログラム・フラグメントはコンパイルのために適したソース・コード・セグメントになることを意図しておらず、可能な実行の少ないアスペクトを伝送することだけを示している。
【００８５】
(1) サイズ＝シーリング(log2(セグメント＿長さ））、
(2) アレイの初期化［乗数(2、サイズ）］、
(3) セグメント＿長さをｊ＝１とする｛
(4)     ワードを読む、
(5)     インデックス＝msビット（ワード、サイズ）、
(6)     アレイ［インデックス］＝１、
(7) ｝
(8) インデックス＝乗数（２、サイズ）−１、
(9) 一方、アレイ［インデックス］≠０
(10)  インデックス＝インデックス−１、
(11)  未使用＿ワード＝左＿シフト（インデックス、len-サイズ）｜lsビット（１、len-サイズ）、
ライン（１）のステートメントは、整数「サイズ」をセグメント長さよりも大きい２の最も小さい整数乗数に初期化する。このステートメントにおいて、関数「log2」は、セグメント長さの底数２の対数に帰し、また、関数「シーリング」は、この対数より大きいか、またはこれに等しい最も小さい整数に帰す。ライン（２）のステートメントは、乗数「サイズ」に付けられた２に等しい要素数で「アレイ」に割り当てし、各要素をゼロの値に初期化する。ライン（３）のステートメントは、ライン（４）から（６）のステートメントが、セグメント中の全てのデジタル・ワードが検査されるまで、繰り返されるようにする。ライン（４）のステートメントは、セグメントから次のデジタル・ワードを得る。ライン（５）のステートメントは、このデジタル・ワードの「サイズ」の最も重要なビットを得て、これらのビットを可変「インデックス」に割り当てられた値に変換する。この例において、各デジタル・ワードが「ｌｅｎ」に等しいビット数を有していると仮定する。ライン（６）のステートメントは、この「インデックス」値に対応する「アレイ」の要素がゼロに設定されたことを保証する。セグメント中の全てのデジタル・ワードが試験された後、ライン（８）から（１０）のステートメントは、ゼロの値を有するとともにこの要素の数に等しい「インデックス」をセットする「アレイ」の要素を見つける。ライン（１１）のステートメントは、「インデックス」の値をデジタル・ワードの最も重要なビットにシフトし、さらにこの値の最も重要でないビットの「(len-サイズ）」数と１の値を有するビットの適切な数でビット方式ＯＲを実行することによってノン−ゼロ未使用データ・パターンを構成する。
【００８６】
一例として、オリジナル・セグメントが１６ビットのデジタル・ワードからなり、またセグメント長さが2002であれば、セグメント長さよりも大きいかまたはこれに等しい２の最も小さい乗数は、２11すなわち、2048である。2048個の要素のアレイは、セグメント中の各デジタル・ワードの１１の最も重要なビットが検査されるときに、構成されかつ更新される。例えば、１６進法表記で表わされた二つのデータ・パターン0x0000と0x001Fは、両者ともアレイ中の第１要素を更新させる。なぜなら両方のデータ・パターンの１１個の最も重要なビットは同じだからである。この例において、両方のデータ・パターンの１１個の最も重要なビットは、全てゼロである。例につき説明を続けると、アレイの第２要素が、オリジナル・セグメント中に対応するデータ・パターンが生じないことを示しているときには、セグメント中のデジタル・ワードは、１０個の最も重要なビットはゼロにセットされとともに１１個の最も重要なビットは１にセットされるようなデータ・パターンを持たないことがわる。未使用データ・パターンが0x0020から0x003Fの範囲でどの値からも選択できる。
【００８７】
所望ならば、アレイに対し被禁止データ・パターンを有するセグメント中のどのデジタル・ワードが存在するか否かを決定するように試験することもできる。もし存在していなければ、式１で示したようなエンコーディング操作を実行することが必要な処理を回避できる。この条件はコーディング・キーをゼロにセットすることによって符号化された情報中に伝送でき、もちろんゼロは被禁止データ・パターンではないと仮定した上である。上述したような排他的ＯＲコーディングが使用されると、ゼロ値キーが、未使用データ・パターンとして被禁止データ・パターンを選択する通常の結果となる。
【００８８】
多様な被禁止データ・パターン
この技術は多様な被禁止データ・パターンを回避するように拡張できる。セグメント長さが、デジタル・ワードのための全てな可能な値の数よりも十分小さければ、二つまたはそれ以上の被禁止データ・パターンの回避を保証する単一キーを選択することができる。例えば、セグメント長さが全ての可能な値の数の平方根未満であれば、二つの被禁止データ・パターンを回避する単一キー・ワードを見つけることが常に可能である。このキーは、キーのビットの最も重要な半分を選択して第１被禁止データ・パターンを回避し、さらにキーのビットの最も重要でない半分を選択して第２被禁止データ・パターンを回避することによって得ることができる。二つの被禁止データ・パターンが共通のビットを有しておれば、セグメント長さがより長くなり、さらに両被禁止データ・パターンの回避を保証する。
【００８９】
オリジナル情報の回復
図１５は禁止パターン１７２によって発生された符号化された情報からオリジナル情報を回復する禁止パターン１９２のブロック図である。デフォーマット２９１が経路１９１から符号化されたセグメントを受信し、その符号化されたセグメントからデコーディング・キーを抽出し、経路２９２に沿ってその符号化されたセグメントを通過させ、経路２９３に沿ってデコーディング・キーを通過させる。この状況において、明細書のこの個所及びどこかで使用する用語「抽出」は、概略、受信情報によって伝送されるものから情報を得るデフォーマット処理および（または）導出処理に相当する。デコード２９４が、それぞれのデコーディング・キーに基づいてデコーディング処理を符号化されたセグメントに適用する。デコーディング処理から得られたデコード化セグメントが、図１１に示したＥＤＣ１９３による後続の処理のために経路２９５に沿って伝達される。
【００９０】
デコード２９４によって適用されたデコーディング処理が、符号化情報を発生するように使用されたエンコーディング処理を相補すれば、デコード化されたセグメントは、オリジナル情報の対応するセグメントに伝送された同じ情報を包含することになる。一実施例において、デコード２９４は上述の式２に示した排他的ＯＲ演算を実行することによってデコーディング処理を実行する。
【００９１】
所望ならば、ゼロ値キーが、デコーディングを必要としないことを指示できる。上述したように、この状況は排他的ＯＲコーディング処理を使用したときの通常の結果である。
【００９２】
好ましくは、デコーディング・キーとセグメントの境界の必要とする表示が符号化された情報の開始時に合成され、これによってデコーディング操作が、各符号化されたセグメントが符号化された情報から得られるときに実行される。
【００９３】
実行
本発明の種々の観点を実行するのに必要とする機能は、専用の論理要素、一つまたはそれ以上のＡＳＩＣおよび（または）プログラム被制御処理装置を含む広範な方法で実行される要素によって実行できる。これらの要素を実行する方法は本発明には重要ではない。例えば、本発明を実行するのに必要とする操作は、デジタル情報を表わす信号を受信し送信するための一つまたはそれ以上のターミナルと、受信情報を記憶するランダム・アクセス・メモリと、命令の一つまたはそれ以上のプログラムを記憶する媒体および命令のプログラムを実行して本発明を行なう処理装置（プロセッサ）からなるシステム中に備えられる。命令のプログラムは、種々のＲＯＭ、磁気テープ、磁気ディスク、超音波から紫外線周波数までのスペクトル中の帯域又は変調通信経路を含む種々の機械の読取可能媒体によって記録され伝送される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、複合ビデオ／音声データ・ストリームを記録し、ルーティングするためのシステムの一実施例のブロック図である。
【図２】  図２Ａは、ビデオ・フレーム基準を伴う種々のアライメントを有する仮定的音声信号のグラフである。
図２Ｂは、ビデオ・フレーム基準を伴う種々のアライメントを有する仮定的音声信号のグラフである。
図２Ｃは、ビデオ・フレーム基準を伴う種々のアライメントを有する仮定的音声信号のグラフである。
【図３】  図３は、本発明による補助情報エンコーダーを備えた信号処理装置の実施例のブロック図である。
【図４】  図４は、音声情報エンコーダーの一実施例のブロック図である。
【図５】  図５Ａは、ガード・バンドを備え、ビデオ・フレーム基準を伴う種々のアライメントを有する仮定的音声信号のグラフである。
図５Ｂは、ガード・バンドを備え、ビデオ・フレーム基準を伴う種々のアライメントを有する仮定的音声信号のグラフである。
図５Ｃは、ガード・バンドを備え、ビデオ・フレーム基準を伴う種々のアライメントを有する仮定的音声信号のグラフである。
【図６】  図６は、補助情報エンコーダーの一実施例のブロック図です。
【図７】  図７は、補助情報がエンコードされ、符号化された音声情報のフレームを分離するギャップにエンコードされかつ合成される一つの方法を示す概略図である。
【図８】  図８は、本発明による補助情報デコーダーを伴う信号処理デバイスの実施例のブロック図である。
【図９】  図９は、音声情報デコーダーの一実施例のブロック図である。
【図１０】  図１０Ａは、エンコーディング信号処理装置によってエンコードされた仮定的音声信号の一実施例のグラフである。
図１０Ｂは、デコーディング信号処理装置によってデコードされた仮定的音声信号の一実施例のグラフである。
【図１１】  図１１は、補助情報デコーダーの一実施例のブロック図である。
【図１２】  図１２は、ウインドウ関数によって重み付けされたオーバーラップする音声情報ブロックの概略図である。
【図１３】  図１３は、被禁止データ・パターンを回避するためのエンコーダーのブロック図である。
【図１４】  図１４は、図１３のエンコーダーに使用するのに最適であるキーを得るための要素のブロック図である。
【図１５】  図１５は、被禁止データ・パターンを回復するためのデコーダーのブロック図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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