(57)【要約】  【課題】複数箇所で同時に音声を再生する際、複数箇所の音声再生の揺らぎを低減することのできる音声伝送装置を提供する。  【解決手段】音声送信端末３は、音声マルチキャストデータをＩＰネットワーク２に送出し、複数の音声受信端末４がＩＰネットワーク２を通して音声マルチキャストデータを受信する。音声送信端末３は、音声マルチキャストデータの音声パケットを送信する音声パケット送信部１２と、音声パケットの送信が開始される前に音声パケットと同様なヘッダ構成を含む学習パケットをマルチキャストで送信する学習パケット送信部１３とを備える。各々の音声受信端末４は、音声パケットの受信の開始前に受信された学習パケットを破棄する学習パケット破棄部１５を備える。学習パケットの送信によってネットワーク経路が決定され、それから音声パケットの送信が始まる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声マルチキャストデータをＩＰネットワークに送出する音声送信端末と、前記音声送信端末から送信された前記音声マルチキャストデータを前記ＩＰネットワークを通して受信する複数の音声受信端末とを備え、
前記音声送信端末は、前記音声マルチキャストデータの音声パケットを送信する音声パケット送信手段と、前記音声パケットの送信が開始される前に前記音声パケットと同様なヘッダ構成を含む学習パケットをマルチキャストで送信する学習パケット送信手段とを備え、
前記複数の音声受信端末の各々は、前記音声パケットの受信の開始前に受信された前記学習パケットを破棄する学習パケット破棄手段を備えることを特徴とした音声伝送装置。
【請求項２】
前記学習パケット送信手段による前記学習パケットの送信と前記音声送信手段による前記音声パケットの送信開始との時間間隔を指定可能であることを特徴とする請求項１に記載の音声伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声のデジタルデータをＩＰネットワークを介してマルチキャストで送信する音声伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビルや大規模施設のような構内における音声伝送装置としては、アナログ形式の音声伝送装置が一般的であったが、ネットワーク技術の発展の下、デジタル形式の音声伝送装置が提案されている。デジタル形式の場合、典型的には、音声送信端末が多数の音声受信端末とＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のＩＰネットワークで接続される。送信側で音声がデジタル化されて、音声ストリームデータがＩＰネットワークを介して複数の音声受信端末に送信され、各々の音声受信端末で音声が再生されてスピーカから出力される。ネットワーク技術を利用することで、音声出力箇所を自由に指定できるなどの利点が得られる。
【０００３】
ＩＰネットワークを利用する音声伝送装置では、複数の音声受信端末に音声ストリームを送るために、マルチキャスト送信が有利に用いられる。例えば、一つのエリアの多数の音声受信端末に音声ストリームがマルチキャストで送信され、そのエリアで一斉に同じ音声が出力される。このような音声伝送では、複数の音声受信端末での出力タイミングが揃うことが求められる。
【０００４】
ＩＰネットワークを介して送信されるストリームデータの出力タイミングを揃えるための従来技術としては、ストリームに出力タイミング情報が組み込まれる。出力タイミング情報に従って出力タイミングが制御され、これにより、受信端末間の出力タイミングのずれが発生しにくくなる。このような技術は、ＭＰＥＧ２等で見られる。また、この種の技術は特許文献１に開示されている。特許文献１は、映像と音声のストリームデータに時刻データを添付し、時刻データに基づいて複数のストリームを同期させる技術を開示している。
【特許文献１】特開２００２−３６９１６３号公報（図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の音声伝送装置においては、複数の音声受信端末で同時に音声を再生しようとすると、上述のような時刻コード等の出力タイミング情報をストリームに組み込む装置が必要であり、そのために装置規模が大きくなってしまうという問題がある。
【０００６】
このような問題を避けるためには、時刻コード等をストリームに組み込む構成を設けず、出力タイミングを能動的に制御しなければよい。しかし、単純に出力タイミングの制御を止めてしまうと、出力タイミングが音声データの受信タイミングによって勝手に決まってしまうことになる。そして受信タイミングには音声受信端末間でずれがあるために、出力タイミングもばらつき、その結果、スピーカ間で音声再生に揺らぎ（ジッタ）が生じる。
【０００７】
上記の音声受信端末間の受信タイミングのずれは、下記のようなメカニズムで生じる。音声ストリームの送信が開始されるときは、ストリーム送信のネットワーク経路がまだ決定されていない状態でデータが送信される。ネットワーク経路決定の過程では、ネットワークを構成するハブ等の各種スイッチの学習時間によって、ネットワーク経路が決定されるまでの時間（以下、ネットワーク経路決定時間と呼ぶ）に端末間で差が生じ、その結果、音声データの受信開始タイミングが端末間でずれる。このようなずれが原因になり、隣接するスピーカ間での出力タイミングがずれ、揺らぎが生じ、音位がずれてしまう可能性がある。
【０００８】
上記のようなネットワーク経路決定時間に起因する揺らぎを防ぐために、ネットワーク経路を決定する技術であるＩＧＭＰ（Internet Group Management Protocol）のようなプロトコルを利用することも考えられる。しかし、この場合、ＩＧＭＰ等のプロトコルに対応する機器が必要となり、システムのコストが増加するという問題がある。特に、大規模施設などの音声伝送装置では、スピーカーの数が膨大であり、音声受信端末の数も膨大になる。このような膨大な数の端末に高機能を与えることは現実的に困難である。
【０００９】
以上のように、従来は、ストリームに出力タイミング情報を組み込む構成を設けたり、ＩＧＭＰのようなプロトコル対応機器を備えないと、音声受信端末間での受信タイミングがずれ、音声再生に揺らぎが生じるという問題があった。
【００１０】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、その目的は、複数箇所で同時に音声を再生する際、複数箇所の音声再生の揺らぎを低減することのできる音声伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の音声伝送装置は、音声マルチキャストデータをＩＰネットワークに送出する音声送信端末と、前記音声送信端末から送信された前記音声マルチキャストデータを前記ＩＰネットワークを通して受信する複数の音声受信端末とを備え、前記音声送信端末は、前記音声マルチキャストデータの音声パケットを送信する音声パケット送信手段と、前記音声パケットの送信が開始される前に前記音声パケットと同様なヘッダ構成を含む学習パケットをマルチキャストで送信する学習パケット送信手段とを備え、前記複数の音声受信端末の各々は、前記音声パケットの受信の開始前に受信された前記学習パケットを破棄する学習パケット破棄手段を備えている。
【００１２】
この構成により、音声パケットの前に学習パケットを送信するので、学習パケットの送信によってＩＰネットワークのネットワーク経路が決定され、それから、決定されたネットワーク経路を音声パケットが通る。音声パケットは既に決定されたネットワーク経路を通るので、音声受信端末間での音声受信開始時間の揺らぎが低減する。したがって、複数箇所で音声再生を行った場合でも、複数箇所の音声再生の揺らぎを低減することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の音声伝送装置は、 前記学習パケット送信手段による前記学習パケットの送信と前記音声送信手段による前記音声パケットの送信開始との時間間隔を指定可能に構成されている。
【００１４】
この構成により、各ネットワークの構成および機器の違いによってネットワーク経路決定時間が異なる点を考慮して、学習パケットの送信によってネットワーク経路が決定されてから音声パケットの送信が開始するように音声パケットの開始時期を個別に適切に設定でき、音声生成の揺らぎを好適に低減できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、音声パケットの前に学習パケットを送信してネットワーク経路を決定に導いておくので、音声受信端末間での音声受信開始時間の揺らぎが低減し、そして、複数箇所で音声再生を行った場合でも、複数箇所の音声再生の揺らぎを低減することが可能となるという効果を有する音声伝送装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係る音声伝送装置について、図面を用いて説明する。
【００１７】
本発明の第１の実施の形態に係る音声伝送装置を含む音声送受信システムを図１および図２に示す。図１はブロック図であり、図２は全体構成を示している。
【００１８】
まず、図２の全体構成について説明すると、音声伝送装置１は、音声送信端末３と複数の音声受信端末４とを備え、これら端末はＩＰネットワーク２で接続されており、ＩＰネットワーク２、音声送信端末３および音声受信端末４によって音声送受信システムが構成される。
【００１９】
音声送信端末３には音源５が備えられる。音源５は、例えばマイク、音声再生装置などであり、アナログまたはデジタルの音声を入力する。音声再生装置は例えばＣＤ再生装置である。音源５は音声送信端末３に接続されても、音声送信端末３と一体化されてもよい。音声音声送信端末３は、音源５から音声が入力されると、音声データのＩＰパケットを生成し、ＩＰネットワーク２に送出する。音声データは複数の音声受信端末４を対象として、マルチキャストを利用して好適に送信される。
【００２０】
ここで、本実施の形態では、マルチキャストで送信される音声データを音声マルチキャストデータと呼び、音声マルチキャストデータのＩＰパケット（ＩＰマルチキャストパケット）を音声パケットと呼ぶ。
【００２１】
音声パケットは各々の音声受信端末４にて受信され、各音声受信端末４でアナログ音声が再生される。そして、音声は、各音声受信端末４に備えられたスピーカ６から出力される。スピーカ６は音声受信端末４と別体でもよく、両者が一体化されてもよい。
【００２２】
図２の音声伝送装置１は、例えば、建物や大規模商業施設等の構内に設けられる。図２では、一部の音声受信端末４が示されているが、実際にはより多くの音声受信端末４が好適に設けられる。例えば、大きな施設では音声受信端末４の数が膨大であり、数千台から数万台に及ぶ可能性がある。また、図２では一つの音声送信端末３が示されているが、複数の音声送信端末３が設けられてもよい。
【００２３】
このような音声伝送装置１では、施設全体で同一音声が出力されたり（一斉放送）、適当なエリアにて同一音声が出力されたりする。このようなとき、隣接する複数箇所の音声受信端末４では、音声出力タイミングが揃っていることが求められる。このような要求に応えるべく、本実施の形態の音声伝送装置１は下記のように構成されている。
【００２４】
図１は、音声伝送装置１の構成を示すブロック図である。図１において、音声送信端末３は、アナログ音声やデジタル音声を入力する音声入力部１１と、入力された音声を音声マルチキャストデータとして送信する音声送信部１２と、音声マルチキャストデータの送信開始前に音声マルチキャストデータの音声パケットと同様なヘッダ構成を持つ学習パケットを送信する学習パケット送信部１３とを備える。音声入力部１１は図２の音源５に相当する。
【００２５】
一方、音声受信端末４は、音声マルチキャストデータを受信する音声受信部１４と、音声マルチキャストデータの受信開始前に送られてくる学習パケットを受信して破棄する学習パケット破棄部１５と、受信されたマルチキャストデータを音声受信部１３で受信するか学習パケット破棄部１４で受信するかを判断する受信データ判断部１６と、音声受信部１３にて受信された音声マルチキャストデータから再生される音声を出力する音声出力部１７とを有する。音声出力部１７はスピーカで構成されている。
【００２６】
以上のように構成された音声伝送装置について、図１〜図４を用いてその動作を説明する。図３は、音声送信端末３における送信開始時の動作を示している。音声送信端末３の操作部（図示せず）への操作等によって音声送信端末３が送信開始の指示を受けると（Ｓ２１）、まず、学習パケット送信部１３が学習パケットを送信し（Ｓ２２）、それから、音声送信部１２が、音声入力部１１により入力された音声から生成した音声パケットを送信する（Ｓ２３）。
【００２７】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、音声パケットおよび学習パケットの例を示している。図４（ａ）は音声パケットを示しており、音声パケットは、ＩＰマルチキャストパケットであり、図示のように、ＩＰマルチキャストパケットのヘッダ構成としてＭＡＣ層、ＩＰ層、ＵＤＰ層およびＲＴＰ層を有している。そして、音声パケットは、ペイロード部（ヘッダ以外のデータ部分）に音声データを有している。
【００２８】
一方、図４（ｂ）は学習パケットを示しており、学習パケットは、音声のＩＰマルチキャストパケットと同様のヘッダ構成を有している。ただし、学習パケットは、ヘッダ部分のみのＩＰパケットであり、ペイロード部を有していない。学習パケットは、音声パケットから音声データ部分を削除したパケットともいえる。このような学習パケットが学習パケット送信部１３により生成および送信される。学習パケットも音声パケットと同様にマルチキャストで送信される。また、図４（ｃ）は、学習パケットの別の例を示しており、この例に示されるように、学習パケットは、ペイロード部に音声データの代わりにダミーデータを有してもよい。
【００２９】
次に、受信側の動作を説明する。音声受信端末４でＩＰマルチキャストパケットが受信されると、まず、ＩＰマルチキャストパケットが受信データ判断部１６に供給される。受信データ判断部１６は、受信されたＩＰマルチキャストパケットが音声パケットか学習パケットかの判断を行う。
【００３０】
受信データ判断部１６は、判断基準として、入力されたパケットデータが、伝送開始直後のデータかどうかを判断するように構成されている。伝送開始直後のパケットデータは学習パケットであると判定され、それより後のパケットデータは音声パケットであると判定される。学習パケットの数は一つでよい。
【００３１】
別の判断基準としては、パケットのヘッダ構成におけるＲＴＰ層の拡張部分に専用のフラグが設定されてよい。学習パケットの場合、フラグが立てられる。受信データ判断部１６は、フラグを参照して、受信パケットが学習パケットか音声パケットかを判断する。そして、受信データ判断部１６は、フラグが立っていれば、受信パケットが学習パケットであると判断する。
【００３２】
受信データ判断部１６により学習パケットであると判断されたパケットは、学習パケット破棄部１５に受信される。そして、学習パケット破棄部１５は、学習パケットを無効データとして破棄する処理を行う。
【００３３】
一方、受信データ判断部１６により音声パケットと判断されたパケットは、音声受信部１４により受信される。音声受信部１４は、音声パケットを受信することで音声マルチキャストデータを取得し、音声データを再生する。音声受信部１４にて音声マルチキャストデータからアナログ音声信号が生成され、音声出力部１７に供給され、音声出力部１７から音声が出力される。
【００３４】
以上に、音声伝送装置１の動作を、送信側と受信側に分けて説明した。音声伝送装置１は全体としては下記のように動作する。送信開始時にはまず学習パケットが音声送信端末３からマルチキャストでＩＰネットワーク２へと送出され、複数の音声受信端末４へと送信される。この学習パケットの送信で、ＩＰネットワーク２を構成するハブ等の各種スイッチのような構成要素で学習が行われ、その結果としてＩＰネットワーク２でネットワーク経路が決定される。そして、学習パケットによってネットワーク経路が決定された後、音声パケットが音声送信端末３から音声受信端末４へと送信される。音声パケットの送信が開始する時点ではネットワーク経路が決まっている。ハブ等のネットワーク構成要素は通常は同じ動作を続けるので、学習パケットと同じ経路でストリームの音声パケットが送信され続ける。予め決まったネットワーク経路を音声パケットが通るので、複数の音声受信端末４でほぼ同時に音声受信が開始され、受信開始時間の差が殆ど生じない。したがって、複数の音声受信端末４での音声出力もほぼ同時に開始される。
【００３５】
本実施の形態は以下の点で有利である。本実施の形態では、音声データに出力タイミング情報が組み込まれていないので、音声受信端末４は受信した音声データを直ぐに出力する。このような場合に、本実施の形態の学習パケットが送信されないと、ネットワーク経路が決定されない状態で音声パケットの送信が開始し、音声パケットの送信過程でネットワーク経路が決定される。そして、ネットワーク経路決定時間が端末間でばらつくので、音声パケットの受信開始タイミングも端末間でばらつき、音声出力タイミングもばらつく。ネットワーク経路決定時間のばらつきは、音声出力タイミングのばらつきの大きな要因になる。これに対して、本実施の形態では、学習パケットを予め送信することにより、音声パケットの送信開始時点でネットワーク経路が既に決定している。したがって、上記のようなばらつき要因を除くことができ、音声パケットの受信開始タイミングを揃えることができ、音声出力タイミングのばらつきを大幅に低減できる。
【００３６】
本実施の形態では、学習パケットの送信から音声パケットの送信開始までの遅延時間が予め設定されている。この遅延時間は、ネットワーク経路決定時間に応じて設定されている。より詳細には、遅延時間は、該当ＩＰネットワーク２での標準的なネットワーク経路決定時間よりも所定の余裕時間だけ長く設定されている。遅延時間は例えば数百ｍｓｅｃである。
【００３７】
以上に本発明の第１の実施の形態に係る音声伝送装置１について説明した。本実施の形態によれば、音声パケットの前に学習パケットを送信するので、学習パケットの送信によってＩＰネットワークのネットワーク経路が決定され、それから、決定されたネットワーク経路を音声パケットが通る。音声パケットは既に決定されたネットワーク経路を通るので、音声受信端末間での音声受信開始時間の時間差が低減し、受信開始時間の揺らぎが低減する。したがって、複数箇所で音声再生を行った場合でも、複数箇所の音声再生の揺らぎを低減することが可能となる。出力タイミング情報をストリーム内に有さないストリーム形式でも受信開始と音声出力の揺らぎを最小限にできる。そして、受信側での隣接スピーカの音位のずれを抑えることができ、音声出力を良好に行える。
【００３８】
また、本実施の形態では、ネットワーク経路を決定させるための学習パケットが、音声パケットと同じヘッダ構成を有している。これにより、ネットワーク構成要素であるハブ等のスイッチの形態に拘わらず、ネットワーク経路を決定させることができ、この点でも有利である。
【００３９】
そして、本実施の形態によれば、音声ストリームに出力タイミング情報を組み込まなくてもよいので、装置規模が大きくなるのを回避できる。また、学習パケットを使った簡単な構成でネットワーク経路を決定するので、ＩＧＭＰのような経路決定可能なプロトコルに端末機器が対応していなくてよい。したがって、音声伝送装置の端末の構成を簡素にできる。この点は、本実施の形態が適用されるような大規模施設などの音声伝送装置１においては特に有利である。このような音声伝送装置１では、スピーカ数が膨大であり、数千から数万に及ぶ可能性がある。そのため、従来のアナログシステムからデジタルシステムへの移行に当たっては、各端末機器の能力は極力低く抑えることが求められる。各端末機器に高いレベルの機能が要求されると、音声伝送装置のデジタル化そのものが現実的に困難になる。このような背景の下、本実施の形態は、学習パケットを予め送信するという簡単な構成でもって音声出力の揺らぎを低減できるので、特に有利である。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る音声伝送装置を図５に示す。以下、第１の実施の形態と共通する事項の説明は省略する。
【００４１】
図５において、本実施の形態の音声伝送装置１０１では、音声送信部１２の構成がより詳細に示されており、音声送信部１２は遅延発生部１２１と送信部１２２で構成されている。送信部１２２は、音声パケットを生成してＩＰネットワーク２へ送出する。遅延発生部１２１は、学習パケットの送信から音声パケットの送信までの遅延時間を発生する。
【００４２】
遅延発生部１２１は、送信部１２２による音声パケットの生成の遅延時間を制御する。送信部１２２は、遅延発生部１２１に制御されて、学習パケット送信部１３による学習パケットの送信から、遅延時間だけ遅れて音声パケットの送信を開始する。
【００４３】
遅延発生部１２１が発生させる遅延時間は、任意に変更可能に構成されている。遅延時間は以下のようにして設定される。ＩＰマルチキャストパケットがＩＰネットワーク２に送出されたとき、ネットワーク経路決定時間は、ネットワークの構成およびネットワークに含まれる機器の違いによって異なる。そこで、対象のネットワークでの経路決定時間が測定される。実際にＩＰマルチパケットが送信されて、経路決定時間が測定されてよい。そして、実際のＩＰネットワーク２の経路決定時間よりも所定時間だけ長くなるように、遅延時間が設定される。設定された遅延時間が音声送信端末３に記憶され、遅延発生部１２１により参照され、遅延発生部１２１は、記憶された遅延時間を発生する。
【００４４】
遅延時間の設定は、音声送信端末３に設けられた操作部を用いて行われてもよい。また、経路決定時間が音声伝送装置１で測定されて、測定結果に応じて自動的に遅延時間が設定されてよい。
【００４５】
このように、本実施の形態では、実際のＩＰネットワーク２の構成に応じた経路決定時間に基づいて遅延時間を設定するので、遅延時間を必要最小限の時間に設定できる。このような遅延時間設定は以下の点で有利である。遅延時間が短すぎると、経路決定前に音声パケットの送信が開始してしまう可能性があり、この場合は、音声出力時期の揺らぎが十分に低減されなくなる可能性がある。一方、遅延時間が長いと、音声出力の開始も遅れる。また、本実施の形態では、学習パケットを用いる簡単な構成でネットワーク経路を事前に決定しており、ネットワーク経路を確実に制御している訳ではないので、遅延時間が長いと、せっかく決まったネットワーク経路が失われる可能性がある。本実施の形態では、遅延時間を制御することにより、経路決定時間より大きい範囲で極力小さく遅延時間を設定することができ、音声出力の揺らぎが好適に低減する。
【００４６】
以上に本発明の第２の実施の形態に係る音声伝送装置１について説明した。本実施の形態によれば、学習パケットの送信と音声パケットの送信開始との時間間隔（上記の遅延時間）が指定可能である。これにより、学習パケットの送信によってネットワーク経路が決定されてから音声パケットの送信が開始するように、音声パケットの開始時期を個別に適切に設定でき、音声生成の揺らぎを好適に低減できる。ネットワークの系に拘わらずネットワーク経路が決定した後に音声マルチキャストデータを送信することが可能となり、受信側の各端末の絶対的な受信時間の差を最小限にすることができる。
【００４７】
以上に本発明の好適な実施の形態を説明した。しかし、本発明は上述の実施の形態に限定されず、当業者が本発明の範囲内で上述の実施の形態を変形可能なことはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明に係る音声伝送装置は、音声の受信開始時間の揺らぎを低減するすることが可能となり、複数箇所で音声再生をおこなった場合でも、複数箇所の音声再生の揺らぎを低減することが可能となるという効果を有し、構内放送等の音声伝送装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における音声伝送装置のブロック図
【図２】音声伝送装置の全体構成を示す図
【図３】音声送信端末の動作を示すフロー図
【図４】（ａ）音声パケットのパケット構成を示す図  （ｂ）学習パケットのパケット構成を示す図  （ｃ）学習パケットのパケット構成の別の例を示す図
【図５】本発明の第２の実施の形態における音声伝送装置のブロック図
【符号の説明】
【００５０】
１  音声伝送装置
２  ＩＰネットワーク
３  音声送信端末
４  音声受信端末
５  音源
６  スピーカ
１１  音声入力部
１２  音声送信部
１３  学習パケット送信部
１４  音声受信部
１５  学習パケット破棄部
１６  受信データ判断部
１７  音声出力部
【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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