JP3716845B2 - ネットワークに接続される信号処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、ネットワークに接続される信号処理装置（ノード）、例えば波形信号を処理する音楽機器に関する。例えば、増設カード形式で簡易に音楽情報通信機能を拡張できるようにしたものに関する。

マルチメディアに対応した所定の通信規格（例えば、ＩＥＥＥ１３９４規格）に従って構成されたネットワークにおいて、波形データ（オーディオ波形サンプルデータ）や演奏データ（ＭＩＤＩ等の演奏イベントデータ）などの音楽データを送受できるよう構成した音楽システム（例えば、商標「ｍＬＡＮ」で呼ばれる当出願人に係る音楽システム）がある。そのような音楽システムにおいては、ネットワークを介して複数のノード（例えば、シンセサイザ、音源装置、レコーダ、ミキサなどの音楽機器）が接続され、多数の波形データストリームあるいはＭＩＤＩデータストリームを、任意のノードから複数ノードに送出することができる。これに関連するものとして下記特許文献１、２がある。
特開平１０−０３２６０６号公報 特開２０００−７８１７０号公報

特許文献２には、上述のような音楽システムにおいて、複数のノード間でサンプル時刻を同期させて波形データ処理を行うために、ワードクロックを使うことが示されている。何れかのノードがワードクロックマスタとなり、所定サンプル周期毎にワードクロックパケットをネットワーク上に送信する。ワードクロックマスタのサンプリングクロックの周波数が、当該ネットワーク上で送受される波形データの共通のサンプリング周波数（例えば４８ｋＨｚ等）とされる。ワードクロックマスタ以外のノード（ワールドクロックスレーブ）では、ネットワーク上のワードクロックパケットを取り込み、これに基づきワードクロックマスタに同期したサンプリング周波数のサンプリングクロックを再生し、波形データの送受信に使用する。こうして、ネットワーク上の複数のノードで、波形データのサンプリングタイミングを同期させて送受信を行うことができた。

シンセサイザ、音源装置、レコーダ、ミキサ等の各種音楽機器においては、元来、夫々の機器が担う波形信号処理機能（音源波形発生・合成機能、ミキシング機能、フィルタ処理機能、効果付与機能等）を実行する信号処理エンジン（ソフトウェア構成またはハードウェア構成の信号処理手段）が搭載されており、加えて、上述のような通信機能を実現する為に、上記ＩＥＥＥ１３９４規格等に準拠する通信機能用の増設カード（以下音楽ＬＡＮ増設カード）を音楽機器２の増設スロットに装着することができる。ここで、この信号処理エンジンは、音楽機器の備えるシステムクロック発生手段の発生するシステムクロックに基づいて、所定のサンプリング周波数で動作する。ここで、現存する信号処理エンジンの中には、そのサンプリング周波数を外部から供給されるワードクロックに追従させることが可能な信号処理エンジンと、サンプリング周波数をワードクロックに追従できない、すなわち固定のサンプリング周波数で動作する信号処理エンジンとがある。また、音楽ＬＡＮ増設カードは、音楽機器の着脱可能な増設カードであって、特許文献２に記載されているサイクルタイマと同様のサイクルタイマを備えている。当該音楽機器がサイクルマスタでない場合、このサイクルタイマがカウントするカウント値は、ネットワーク上のサイクルマスタのサイクルタイマのカウント値と同期化される。また、当該音楽機器がサイクルマスタである場合、ネットワークに接続された他の機器のサイクルタイマのカウント値は、当該音楽機器のサイクルタイマに同期化される。そして、当該音楽機器がワードクロックスレーブである場合、この同期化されたサイクルタイマと前記ワードクロックマスタのノードから受信したワードクロックパケットとに基づいて、ワードクロックマスタのノードにおけるサンプリング周波数に同期したサンプリング周波数のサンプリングクロックを生成する。音楽機器の信号処理エンジンがワードクロックに追従可能である場合には、該音楽機器をワードクロックスレーブとして、他のノードのサンプリング周波数に同期させて動作させることができる。しかしながら、音楽機器の信号処理エンジンが固定のサンプリング周波数である場合は、その音楽機器をワードクロックマスタとして動作させるよりなく、音楽ネットワークの共通サンプリング周波数はその固定のサンプリング周波数に限定されてしまうという問題があった。また、従来の音楽ＬＡＮ増設カードは、データ送受信動作の機能の上位構造として、データ送受信動作制御のためのプロセッサ機能や、ミキサ機能等の信号処理機能をも備えていたため、音楽ＬＡＮ増設カードの構成が大規模化且つ複雑化していた。

この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、固定のサンプリング周波数の信号処理エンジンを備えた音楽機器がネットワークに接続される場合であっても、その音楽機器以外のノードをワードクロックマスタとし、その固定のサンプリング周波数以外の周波数をネットワークの共通サンプリング周波数とすることができるようにしたものである。

この発明は、ネットワークに接続された複数機器の１つである信号処理装置であって、ここで、各機器はパケット化された波形信号をネットワークを介して他の機器へ送信ないし他の機器から受信することができる送受信部を備えており、前記複数機器のうちの何れか１つの機器は、マスタ機器として他の機器へ同期パケットを送信し、他の機器はスレーブ機器として受信した該同期パケットに応じて前記送受信部における波形信号のサンプリング周波数をマスタ機器のサンプリング周波数に同期化させるようになっており、前記信号処理装置は、所定のサンプリング周波数で波形信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段と当該装置の送受信部との間で授受される前記波形信号のサンプリング周波数を変換するためのサンプリング周波数変換手段と、当該装置がマスタ機器である場合は、記信号処理装置から出力された波形信号が前記サンプリング周波数変換手段を経由することなく前記送受信部から送信されるよう制御するとともに、当該装置がスレーブ装置である場合は、前記信号処理装置から出力された波形信号のサンプリング周波数を、前記所定のサンプリング周波数から前記マスタ機器のサンプリング周波数に変換して、サンプリング周波数の変換された前記波形信号が前記送受信部から送信されるよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とする信号処理装置である。

また、この発明は、ネットワークに接続された複数機器の１つである信号処理装置であって、ここで、各機器はパケット化された波形信号をネットワークを介して他の機器へ送信ないし他の機器から受信することができる送受信部を備えており、前記複数機器のうちの何れか１つの機器は、マスタ機器として他の機器へ同期パケットを送信し、他の機器はスレーブ機器として受信した該同期パケットに応じて前記送受信部における波形信号のサンプリング周波数をマスタ機器のサンプリング周波数に同期化させるようになっており、前記信号処理装置は、所定のサンプリング周波数で波形信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段と当該装置の送受信部との間で授受される前記波形信号のサンプリング周波数を変換するためのサンプリング周波数変換手段と、当該装置がマスタ機器である場合は、前記送受信部が前記ネットワークを介して受信した波形信号が前記サンプリング周波数変換手段を経由することなく前記信号処理手段に供給されるように制御するとともに、当該装置がスレーブ装置である場合は、前記送受信部が前記ネットワークを介して受信した波形信号のサンプリング周波数を、前記マスタ機器のサンプリング周波数に同期化されたサンプリング周波数から前記所定のサンプリング周波数に変換して、サンプリング周波数の変換された前記波形信号が前記信号処理手段に供給されるように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする信号処理装置である。

この発明によれば、当該装置において、スレーブ動作が指定された場合、入出力部からネットワーク上に送出される信号（例えばオーディオ波形データ）は、共通のサンプリング周波数に従うものとされねばならず、これに対して信号処理手段での処理動作を規定する上記所定のサンプリング周波数が不一致であった場合は従来は動作不能であった（動作ささればノイズが発生する）。しかし、本発明によれば、前記信号処理装置から出力された波形信号のサンプリング周波数を、サンプリング周波数変換手段により、前記所定のサンプリング周波数から前記マスタ機器のサンプリング周波数に変換して、サンプリング周波数の変換された前記波形信号が前記送受信部から送信されるので、動作不能とはならない。従って、当該信号処理装置（ノード）の信号処理手段の処理動作が該所定のサンプリング周波数に固定されている場合であっても、ネットワークで共通サンプリング周波数として使用可能な周波数は、該ネットワークに含まれる当該信号処理装置（ノード）によって限定されず、多様性をもたせることができる。

また、この発明によれば、ネットワークを介して受信される信号を処理する場合も同様に、前記送受信部が前記ネットワークを介して受信した波形信号のサンプリング周波数を、前記マスタ機器のサンプリング周波数に同期化されたサンプリング周波数から前記所定のサンプリング周波数に変換して、サンプリング周波数の変換された前記波形信号が前記信号処理手段に供給されるので、当該信号処理装置（ノード）の信号処理手段の処理動作が該所定のサンプリング周波数に固定されている場合であっても、ネットワークで共通サンプリング周波数として使用可能な周波数は、該ネットワークに含まれる当該信号処理装置（ノード）によって限定されず、多様性をもたせることができる。

一例として、前記指定手段は、外部から与えられるマスタ動作又はスレーブ動作の指定情報を受け取るものであり、前記入出力手段と前記サンプリング周波数変換手段と前記指定手段とが増設カードに搭載されており、前記信号処理手段を具備する前記信号処理装置に前記増設カードが装着されてなり、前記指定情報は、前記ネットワーク上に存在する他の制御装置から供給されるものである。これにより、指定手段は外部から与えられた指定情報を受け取るだけ（例えば記憶するだけ）の構成でよく、ネットワーク上の各ノードのマスタ／スレーブ機能を管理するプロセッサが不要であり、増設カードの構成を極めて簡素化することができる。

以下、添付図面を参照してこの発明の一実施形態について説明する。
図１はこの発明に係る音楽システムの基本的な構成例を概念的に示すブロック図である。この音楽システムでは、所定の通信規格、例えばＩＥＥＥ１３９４規格（ＵＳＢ規格やその他でもよい）に従うネットワークを介して接続された複数のノードで構成される。図では、ノードの基本的な例として、制御装置（例えばパーソナルコンピュータ）１と、音楽機器２が例示されており、更にその他のノード（機器）が適宜接続される。各ノード間はバス３を介して接続されており、各ノード間では、所定の通信規格に従い複数チャンネルで音楽データをパケット転送可能であり、ネットワーク上の各ノード間では、波形データ（オーディオ波形サンプルデータ）やＭＩＤＩ等の演奏イベントデータからなる演奏データなどの音楽データを送受しうる。ネットワークの接続方式は、図示のような、各ノードを順次連鎖的に接続するチェーン接続方式に限らず、ハブ装置を介して各ノードを接続する方式であってもよく、また、有線に限らず無線方式に接続する方式であってもよい。

制御装置１は、典型的にはパーソナルコンピュータで構成される。パーソナルコンピュータ１には、ＩＥＥＥ１３９４規格及び本出願人が提唱するその上位の音楽データ通信規格であるｍＬＡＮ規格等の通信規格に従った音楽ＬＡＮインターフェース部１３が具備される。音楽ＬＡＮインターフェース部１３は、下位層としてＩＥＥＥ１３９４規格インターフェース（Ｉ／Ｆ）１１と、その上位層としてＩＥＥＥ１３９４規格Ｉ／Ｆ１１を利用して音楽データの通信をｍＬＡＮ規格で制御するための音楽ＬＡＮドライバ１２とから構成されるとともに、このＩＥＥＥ１３９４規格Ｉ／Ｆ１１と音楽ＬＡＮドライバ１２とは、それぞれ、後述する音楽機器２の音楽ＬＡＮインターフェース２１（下位層）をネットワークを介してリモート制御するための通信制御部（上位層）を備えている。ＩＥＥＥ１３９４規格Ｉ／Ｆ１１は、ＩＥＥＥ１３９４規格に準拠してデータ通信を行うハードウェア及びソフトウェアで構成されるインターフェースであり、ネットワークを介して他のノードに対する実際のデータ送受信動作（つまりバス３に対するデータ送出及びバス３からのデータ入力）を行う。周知のように、ＩＥＥＥ１３９４規格では、所定周期（例えば１２５μｓ）の転送サイクル毎にアイソクロナス転送とアシンクロナス転送でデータパケットの通信を行う。音楽データのように厳密なリアルタイム性を要求されるデータはアイソクロナス転送で転送され、パッチベイのような送受信ノードの接続設定情報やその他の厳密なリアルタイム性が要求されないデータはアシンクロナス転送で転送される。なお、この例ではＩＥＥＥ１３９４規格のインターフェースを経由してアイソクロナス転送されるデータとして、音楽データを挙げているが、これに限らずビデオデータ等その他のデータもアイソクロナス転送される。なお、上位層の音楽ＬＡＮドライバ１２は、ＩＥＥＥ１３９４規格Ｉ／Ｆ１１における音楽データの送受信動作を行うソフトウェアドライバであるから、ビデオデータ等その他データは該音楽ＬＡＮドライバ１２の制御対象外である。

また、図１において、パーソナルコンピュータ１を示すブロック内には、当該パーソナルコンピュータ１において実現されているプロトコルのレイヤ構造が描かれている。すなわち、ＩＥＥＥ１３９４のレイヤは音楽ＬＡＮの下に位置し、ネットワークにおける基本的な初期設定やバスの管理の制御を行うとともに、上位のレイヤからの制御に従って、他ノードとの間のデータパケットのアイソクロナス転送やアシンクロナス転送を行っている。音楽ＬＡＮインターフェース部１３のレイヤではアイソクロナス転送のための波形データやＭＩＤＩデータの入力／出力プラグが定義されており、その上位の各種アプリケーションプログラム１０からの制御に従って、ワードクロックパケットに基づくサンプリング周波数の同期化や、複数のノードの入力／出力プラグ間の波形データやＭＩＤＩデータのアイソクロナス転送などを行っている。こうしたアプリケーションプログラムの一つに、複数ノードが備える各入力／出力プラグ間の接続設定と、何れのノードをワードクロックマスタとするかの設定を行うプログラム（パッチベイプログラム） が含まれる。

音楽機器２としては、ミュージックシンセサイザのような電子楽器、シーケンサのような自動演奏装置、レコーダのような波形記録装置、ミキサやエフェクタのような信号処理装置、音源装置等、任意の音楽関連機器が相当する。この実施例では、音楽機器２は、一例として、ミュージックシンセサイザのような電子楽器とする。
音楽機器２は、全体的な動作制御を行う制御部２３を有し、この制御部２３に対して、音楽ＬＡＮ増設カード２０、信号処理エンジン３０、演奏操作用の鍵盤２４、各種設定用の操作子装置２５、表示器２６等が接続される。信号処理エンジン３０は、固定のサンプリング周波数で波形データの信号処理を行うものであり、シンセサイザにおいては波形データ生成処理（音源処理）を行う。また、信号処理エンジン３０が行う信号処理は、当該音楽機器２の目的・機能に応じて各種の処理、例えばミキサ処理、フィルタ処理、エフェクト処理、オーディオ波形再生処理等を担うよう構成してよい。一例として、ＤＳＰ（ディジタル信号プロセッサ）で信号処理エンジン３０を構成し、ＤＳＰのマイクロプログラムによってその波形処理機能を適宜設定するようにしてよい。

音楽ＬＡＮ増設カード２０は、ＩＥＥＥ１３９４規格や、本出願人が提唱するｍＬＡＮ規格等の通信規格に従ったインターフェースカードであり、大別して音楽ＬＡＮインターフェース（音楽ＬＡＮＩ／Ｏ）２１と、サンプリング周波数変換器（Ｆｓ変換器）２２で構成される。音楽ＬＡＮインターフェース部２１は、ＩＥＥＥ１３９４規格とその上位のｍＬＡＮ規格に準拠するハードウェアないしソフトウェアのうちの、他のノードとコマンドやステータスのやりとりを行うための通信制御部（上位層）を除く通信実行部（下位層）のみのハードウェアを備える。この通信実行部はバス３と接続されており、前記制御装置１の音楽ＬＡＮＩ／Ｆ１１内の通信制御部からの制御に従って、当該音楽機器と他のノードとの間の波形データやＭＩＤＩデータのアイソクロナス転送を実行する。ここで、制御機器１の通信制御部は、ＩＥＥＥ１３９４規格およびｍＬＡＮ規格に準拠して音楽機器２が本来備えるべき通信制御部（上位層）の代理を行う。すなわち、制御機器１の通信制御部は、音楽機器２の通信制御部の代わりに自ノードないし他ノードからコマンドを受信して、ステータスを返信したり音楽機器２の通信実行部のリモート制御を行う。あるいは、音楽機器２の通信制御部の代わりに自ノードないし他ノードにコマンドを送信したり、そのコマンドの応答としてのステータスを受信したりする。なお、この代理の機構は、本出願人による先の出願、特開２００３−３７６０９に詳しい。
サンプリング周波数変換器２２は、後述するように、音楽ＬＡＮインターフェース２１と信号処理エンジン３０との間で授受される波形データのサンプリング周波数を適切に変換するために設けられている。なお、本実施形態の音楽ＬＡＮインターフェース部２１のｍＬＡＮ規格に準拠した部分やサンプリング周波数変換器２２に関しては、その一部ないし全部をソフトウェアで実装することも可能である。

音楽機器２は、更に、ＭＩＤＩ形式の演奏データを入出力するためのＭＩＤＩ入出力インターフェース（ＭＩＤＩＩ／Ｏ）２７と、アナログ又はディジタルの波形データを入出力するための波形入出力インターフェース（波形Ｉ／Ｏ）２８を具える。波形入出力インターフェース２８は、外部から入力するアナログ波形を前記固定のサンプリング周波数の波形データに変換して信号処理エンジン３０に入力するアナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）と、信号処理エンジン３０から出力された前記固定のサンプリング周波数の波形データをアナログ波形に変換して外部に出力するディジタル／アナログ変換器とを含む。波形インターフェース２８は、図示しないピックアップ用のマイクロフォンや、オーディオ発音用のサウンドシテムや、他の波形データ入出力機器に接続される。ＭＩＤＩインターフェース２７は、ＭＩＤＩ形式の演奏データを、制御部２３に対してリアルタイムに／または非リアルタイムに入力又は出力するもので、図示しないＭＩＤＩ楽器やシーケンサ等のＭＩＤＩ入出力機器に接続される。

増設カード２０上に設けられた音楽ＬＡＮインターフェース２１は、ｍＬＡＮ規格準拠の音楽データ（波形データ及びＭＩＤＩ演奏データ）をネットワークを介して通信するものであり、ＩＥＥＥ１３９４規格のデータ送受信機能を下位構造に有する。音楽ＬＡＮインターフェース２１には、ネットワーク（バス３）上に送受信する音楽データをバッファするためのＦＩＦＯのようなバッファメモリや、ネットワーク上のノード間で同期化されている前記サイクルタイマ、及び該サイクルタイマ出力に基づいてネットワーク上での共通サンプリング周波数を実現するワードクロック手段等が含まれる。
前記特許文献２に示されたように、ネットワーク上に接続された各ノードのサンプルタイミングを同期化するために、複数のノードの何れか１つのノードがワードクロックマスタとなり、当該ノード独自のサンプリング周期で発生するワードクロックと当該ノードのサイクルタイマのカウント値とに基づいてワードクロックパケットを生成して他のノードに送信する。そのワードクロックパケットを受信する他のノード（ワードクロックスレーブ）は、受信したワードクロックと当該ノードのサイクルタイマのカウント値とに基づいて、ワードクロックマスタで発生しているワードクロックに同期したワードクロックを生成する。

増設カード２０には、自己の音楽機器２がワードクロックマスタノードとなっているか否かを示すマスタ／スレーブフラグを記憶する記憶手段を有する。この実施例では、音楽機器２以外の各ノードは、パーソナルコンピュータ１からバス３を介して与えられるマスタ／スレーブ指定情報を受け取って、何れか１つのノードをワードクロックマスタに設定するとともに、他のノードをワードクロックスレーブに設定する。音楽機器２については、前記マスタ／スレーブ指定情報を直接音楽機器２が受け取る代わりにパーソナルコンピュータ１上の通信制御部が受け取り、通信制御部は受け取ったマスタ／スレーブ指定情報に応じて音楽機器２の通信実行部をバス３を介してリモート制御する。これにより、音楽機器２側にはＩＥＥＥ１３９４規格ないしｍＬＡＮ規格に準拠した上位層を実装せずに済むので、増設カード２０ないし音楽機器２の構成を簡略化することができる。

当該音楽システムにおける複数のノードがそれぞれ備える１ないし複数の入力／出力プラグ間の接続設定並びに各ノードに対するワードクロックのマスタ／スレーブ指定は、パーソナルコンピュータ１上の前記パッチベイプログラムを実行することにより実現される。このパッチベイプログラムにより、当該ネットワーク上に接続された複数のノードの各入力／出力プラグ間を任意に論理接続することができる。あるノードのある１つの波形データの出力プラグ（波形出力プラグ）に対して、１ないし複数のノードの複数の波形データの入力プラグ（波形入力プラグ）を論理接続することができる。こうしたネットワークにおける接続状況等は、パーソナルコンピュータ１のディスプレイ上に画面表示される。この画面表示の一例を示すと図２のようである。ネットワークに接続された全てのノードの全ての波形出力プラグがオーディオ出力の欄にリスト表示される。また、全てのノードの全ての波形入力プラグのうちの他のノードの波形出力プラグと接続された波形入力プラグが、その波形出力プラグと対応付けられて接続先の欄にリスト表示されるとともに、何れの波形出力プラグとも接続されていない波形入力プラグがオーディオ入力の欄にリスト表示される。なお、図の例では波形データに関する接続状況をリスト表示する「Ａｕｄｉｏページリストメニュー画面」が示されている。この他のデータ（ＭＩＤＩデータ等）の接続状況については、例えば別ページにリスト表示させてよい。

ワードクロックマスタ／ワードクロックスレーブの設定について説明する。
ユーザはこの「Ａｕｄｉｏページリストメニュー画面」を見ながら、カーソルでオーディオ出力の欄に表示された全ノードの全波形出力プラグのうち何れか１つを選択して、当該ノードをワードクロックマスタとして指定する操作を行うことにより、ネットワーク上の当該ノード以外のノードをワードクロックスレーブに設定するとともに、当該ノードをワードクロックマスタに設定することができる。図２の画面表示例では、「オーディオ出力」欄において、データ送信機器として設定されている機器「機種名：ＹＹＹＹＹ」の左側に、ワードクロック設定状態（図２で「ＷＣＬＫ」で示す欄）が示されている。図示の通り、文字列「Ｍ１」が表示されており、これは当該機器がグループ１のワードクロックマスタあることを表示している。一方、「接続先」欄において、前記データ送信機器「機種名：ＹＹＹＹＹ」に論理接続され、送信されたデータを受け取るデータ受信機器として設定されている機器「機種名：ＺＺＺ」の左側に示すワードクロック設定状態（「ＷＣＬＫ」欄）には、文字列「Ｓ１」が表示されており、これは当該機器がグループ１のワードクロックスレーブであることを表す。ワードクロックマスタの設定例としては、例えば、オーディオ出力の欄に表示されたネットワーク上に存在する全ての機器の全ての波形出力プラグのうちからユーザが所望の機器の何れかの波形出力プラグを選択して、これをある１つのグループのワードクロックマスタとして設定する操作（マウス右クリックで現われるメニューから「グループ１マスタ」のアイテムをマウス左クリックで選択するなど）を行うと、パーソナルコンピュータ１からそのグループに属するノードにマスタ／スレーブ指定情報が送信され、当該グループの選択された当該機器を除くノードが当該グループのワードクロックスレーブに設定されるとともに、当該機器が当該グループのワードクロックマスタに設定される。また、ワードクロックマスタの別の設定例として、ワードクロックスレーブに設定された或る機器に対して、ワードクロックマスタと設定しうる機器がリスト表示され、該リストからユーザが所望の機器を指定できるようにしてもよい。このようなワードクロックマスタ／スレーブの設定は、ディスプレイ表示を参照しながら直感的に設定・変更が行え、操作性に優れている。
ここで、ワードクロックマスタとして設定できる機器は、当該ネットワーク上に存在する機器であれば、データ送信機器として設定されている機器、データ受信機器として設定されている機器あるいは、データ送受関係にない第３者的機器の何れであっても差し支えない。また、ワードクロックの同期をグループ単位で行う場合を説明したが、ネットワーク上の何れか１つをワードクロックマスタに設定してネットワーク上の全ノードでワードクロックの同期を行うようにしてもよい。

図２のオーディオ出力欄に表示された波形出力プラグのうちの任意の１つの出力プラグと、オーディオ入力欄に表示された波形入力プラグのうちの任意の１つの入力プラグとをマウスでクリック操作等により選択し、さらにマウス等で図２の「接続」ボタンを操作することにより選択された波形出力プラグから波形入力プラグへの結線が行われ、その結線された波形入力プラグの表示がオーディオ入力欄から消去され、接続先欄のその結線された波形出力プラグの表示の右側の対応する位置に表示される。また、接続先欄に表示された波形入力プラグのうちの任意の１つのプラグを選択し、図２の「切断」ボタンを操作することにより、その波形入力プラグの結線が切断され、その切断された波形入力プラグの表示が接続先欄から消去されるとともにオーディオ入力の欄に表示される。このようにしてネットワーク上の任意の波形出力プラグから任意の波形入力プラグへの結線を追加削除することができる。

上記結線に従った波形データ（及びＭＩＤＩデータ）のアイソクロナス転送について簡単に説明する。ＩＥＥＥ１３９４規格では、複数のアイソクロナスチャンネルを複数の機器に割り当てることにより、複数の機器がアイソクロナス転送によるデータ送信を行なうことができる。
各機器は、当該機器の複数のＭＩＤＩデータと波形データの出力プラグのうちの他の何れかの機器の入力プラグと結線の行われている出力プラグから出力すべきＭＩＤＩデータないし波形データを、当該機器に割り当てられたアイソクロナスチャンネルでネットワーク上に出力する。一方、何れかの機器の出力プラグと結線されているＭＩＤＩデータないし波形データの入力プラグを有する機器は、その結線先の機器に割り当てられているアイソクロナスチャンネルを検出するとともに、そのアイソクロナスチャンネルで転送されているデータを取り込み、その取り込んだデータのうちから当該入力プラグの結線先の出力プラグからのＭＩＤＩデータないし波形データを取り出して当該入力プラグからの入力データとする。ここで、ｍＬＡＮ規格によれば、ネットワーク上の複数のノードでワードクロックを同期させることができるので、あるノードからアイソクロナス転送で転送された波形データを、それを受信するノードでジッタ等の乱れなく正確に取り出すことができる。言い換えれば、アイソクロナス転送で送信する波形データのサンプリング周波数と、それを受信して取り出される波形データのサンプリング周波数とは正確な同期化が行われている。従って、ある機器の出力プラグと別の機器の入力プラグを結線する場合、その２つの機器ではワードクロックが相互に同期化されていなければならない。

図３（ａ）〜（ｄ）は、当該ノード（音楽機器２）がワードクロックマスタノード又はワードクロックスレーブノードとして動作している場合のサンプリング周波数変換動作例を説明するためのブロック図である。
図３（ａ）は、この音楽機器２自身がワードクロックマスタとなっている場合の動作例を示す。信号処理エンジン３０は、所定の動作クロック（例えば、システムクロックＳＣＬＫ）に従って波形処理動作するもので、その整数分の一の周波数が、この信号処理エンジン３０が波形データを取り扱うサンプリング周波数ｆｓ（例えば４４．１ｋＨｚ、その他）である。ワードクロックマスタたる音楽機器２では、自機の信号処理エンジン３０から、波形処理された波形データとともに、その波形データに同期したサンプリングクロックをワードクロックＷＣＬＫとして音楽インターフェース２１に対して供給する。音楽ＬＡＮインターフェース２１は、ネットワーク上のサイクルマスタノードの指定するアイソクロナスサイクル毎に、信号処理エンジンから供給された波形データの複数サンプリング周期分のサンプルを、そのサンプルの所定数毎にサイクルタイマのカウント値に基づくタイムスタンプを付与してパケット化し、当該ノードに割り当てられたアイソクロナスチャンネルでネットワーク上に送出する。

図３（ａ）において、ワードクロックマスタノードたる当該音楽機器２０がデータ送信機器として機能する場合は、音楽機器２以外のノードは、そのパケットをワードクロックパケットとして取り込み、そのワードクロックパケットに基づいて、音楽機器１のワードクロックに同期した当該ノードのワードクロック（共通のサンプリング周波数Ｓのサンプリングクロック）を生成する。そして、ネットワークにおける波形データのアイソクロナス転送においては、その音楽機器２の信号処理エンジン３０のサンプリングクロックないしそれに同期したワードクロックが、転送される波形データのサンプリングクロックとされる。従って、この場合は、信号処理エンジン３０から出力される波形データを、サンプリング周波数変換器２２を経由することなく音楽ＬＡＮ インターフェース２１に供給することができ、音楽ＬＡＮインターフェース２１に供給された波形データはそのままパケット化されネットワーク上に送出される。
図３（ａ）において、当該音楽機器２０がデータ受信機器として機能する場合も同様であり、信号処理エンジン３０のサンプリングクロックがアイソクロナス転送される波形データのクロックとされているので、ＬＡＮインターフェース２１がネットワークを介して他の機器から受信した波形データは、信号処理エンジン３０のサンプリングクロックに同期しており、サンプリング周波数変換器２２を経由することなくそのまま信号処理エンジン３０に供給される。
なお、データ送信機器である場合とデータ受信機器である場合を個別に説明したが、音楽機器２はアイソクロナス転送による波形データの送信と受信とを同時に平行して行うことができる。

図３（ｂ）は、この音楽機器２がワードクロックスレーブとなっている場合の動作例を示している。ワードクロックスレーブノードたる音楽ＬＡＮインターフェース２１では、ネットワーク上のワードクロックマスタノードが送出する前記ワードクロックパケットを取り込み、この受信したワードクロックパケットに基づいて該ワードクロックマスタノードのワードクロックに同期したワードクロック（サンプリングクロック）を生成する。このワードクロックが、当該音楽ＬＡＮインターフェース２１がアイソクロナス転送で送信、ないし受信する波形データのサンプリングクロックとなる。
音楽機器２がワードクロックスレーブとして機能する場合は、サンプリング周波数変換器２２により、信号処理エンジン３０と音楽ＬＡＮインターフェース２１との間で授受される波形データのサンプリング周波数を変換する。サンプリング周波数変換器には、信号処理エンジン３０からのサンプリングクロック（信号処理エンジン３０で信号処理される波形データのサンプリングクロック）と、前記音楽ＬＡＮインターフェースからのサンプリングクロック（アイソクロナス転送で送受信される波形データのサンプリングクロック）とが供給されている。

図３（ｂ）において、スレーブノードたる音楽機器２がデータ送信機器として機能する場合、サンプリング周波数変換器２２は、信号処理エンジン３０からワードクロックとともに供給される波形データのサンプルを、音楽ＬＡＮインターフェースから供給されるワードクロックに同期した波形データに変換する。すなわち、信号処理エンジン３０から供給された波形データは、信号処理エンジン３０における信号処理のサンプリング周波数から音楽ＬＡＮインターフェース２１におけるアイソクロナス転送のサンプリング周波数（共通のサンプリング周波数Ｓ）に変換される。共通のサンプリング周波数Ｓに変換された波形データは音楽ＬＡＮインターフェース２１に供給され、音楽ＬＡＮインターフェース２１は、アイソクロナスサイクル毎に、共通のサンプリング周波数Ｓの波形データの複数サンプリング周期分のサンプルを、そのサンプルの所定数毎にサイクルタイマのカウント値に基づくタイムスタンプを付与してパケット化し、音楽機器２に割り当てられたアイソクロナスチャンネルでネットワーク上に送出する。このようにして、ワードクロックスレーブノードでは、信号処理エンジン３０から出力する波形データのサンプリング周波数ｆｓを、ネットワーク上で共通のサンプリング周波数Ｓに合わせる。

図３（ｂ）において、スレーブノードたる音楽機器２がデータ受信機器として機能する場合、ネットワークから受信した波形データは共通のサンプリング周波数Ｓに従うものであるから、音楽ＬＡＮインターフェース２１で受信したこの波形データをサンプリング周波数変換器２２に供給しサンプリング周波数変換を行う。サンプリング周波数変換器２２では、入力された受信波形データのサンプリング周波数を、アイソクロナス転送用の共通のサンプリング周波数Ｓから、信号処理エンジン３０における信号処理の固定のサンプリング周波数ｆｓに変換し、該サンプリング周波数ｆｓに変換された波形データを信号処理エンジン３０に対して出力する。
このように、信号処理エンジン３０と音楽ＬＡＮインターフェース２１の間で、波形データのサンプリング周波数を任意に変換することができるので、ネットワークで共通のサンプリング周波数Ｓとして使用可能な周波数は、当該信号処理エンジンのサンプリング周波数によって限定されず、多様性をもたせることができる。

前記図３（ａ）及び（ｂ）の例では、音楽機器２の信号処理エンジン３０はサンプリング周波数同期不能タイプ（サンプリング周波数固定タイプ）のものを示した。しかしながら、上述したように、音楽ＬＡＮ増設カード２０が装着される音楽機器２の中には、サンプリング周波数同期可能タイプ（サンプリング周波数可変タイプ）のものもある。この場合、ワードクロックＷＣＬＫに応じた共通サンプリング周波数Ｓが、当該信号処理エンジン３０におけるサンプリング周波数可変範囲内であれば、信号処理エンジン３０の動作クロックを変更制御すればよいので、ワードクロックマスタで動作する際のみならず、ワードクロックスレーブで動作する際でもサンプリング周波数変換器〜２２を介さなくてよい。すなわち、音楽ＬＡＮ増設カード２０は、それが装着された音楽機器の信号処理エンジンがサンプリング周波数可変タイプであり、かつ、共通サンプリング周波数Ｓがそのサンプリング周波数可変範囲内であることを条件に、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示されるような動作を行う。図３（ｃ）は、当該ノード（音楽機器２）がワードクロックマスタ動作している場合であり、（ｄ）はワードクロックスレーブ動作している場合である。（ｃ）は、前記図３（ａ）で説明したワードクロックマスタの動作と同様であるため説明を省略する。（ｄ）に示すように、スレーブノードの場合は前述（ｂ）の例と異なり、信号処理エンジン３０と音楽ＬＡＮインターフェース２１は、サンプリング周波数変換器２２を介在させずに直接波形データの送受を行う。音楽ＬＡＮインターフェース２１は、受信したワードクロックパケットに基づいて生成したワードクロックを信号処理エンジン３０に供給し、信号処理エンジン３０は供給されるワードクロックに同期して波形データの信号処理を行う。この場合、信号処理エンジン３０は、該供給されるワードクロックを逓倍して動作クロックを生成することによりワードクロック同期するものであってもよいし、動作クロックは固定のまま、該供給されるワードクロックをトリガとして信号処理を行うことによりワードクロック同期するものであってもよい。信号処理エンジン３０における信号処理のサンプリング周波数は、アイソクロナス転送の共通サンプリング周波数Ｓと同じになっているので、音楽ＬＡＮインターフェース２１がアイソクロナス転送で受信した波形データは、そのまま信号処理エンジン３０で信号処理できるし、逆に信号処理エンジン３０から出力された波形データは、そのまま音楽ＬＡＮインターフェース２１からアイソクロナス転送で送信できる。
なお、ワードクロックＷＣＬＫに基づく共通サンプリング周波数が、信号処理エンジン３０が同期対応可能な周波数帯域外であった場合は、前記図３（ａ）及び（ｂ）を参照して説明したものと同様な動作をする。

信号処理エンジン３０がサンプリング周波数同期可能タイプか同期不可能タイプかに応じた動作の切り換え（図３（ａ）又は（ｂ）の動作モードと、（ｃ）又は（ｄ）の動作モードの切り換え）は、パーソナルコンピュータ１（統括ノード）がタイプ判定して切り換え制御してもよいし、あるいは増設カード２０が自身の搭載された機器の判定を行い動作切り換え制御してもよい。いずれにせよ、音楽機器等の末端ノード側ではそのような動作切り換え制御を行わなくて良い。

既述のとおり、この音楽システムにおける各ノードに対するマスタ／スレーブ指定する際、ユーザはネットワーク上に１ノードとして接続されたパーソナルコンピュータ１にて選択／指定操作を行い、ネットワーク上の各ノードのマスタ／スレーブ機能指定・管理をパーソナルコンピュータ１で一括して行うことができる。更に、増設カード２０上のその他の適宜の機能（例えばミキサ機能やイコライジング等の効果付与機能）をパーソナルコンピュータ１から設定・制御できるようにしてよい。このように音楽システムの構成を、パーソナルコンピュータ１からなる「統括ノード」によって、他の「末端ノード」（各種音楽機器）の各種設定等を通信機能を介して一括管理・制御するよう構成とすることで、例えば、個々のノードにはマスタ／スレーブ機能を管理するプロセッサや、ミキシング機能等が不要となり、増設カードの構成を極めて簡素化することができる。このように、ネットワークの接続やデータの送受に関する各種制御は、パーソナルコンピュータ等の統括ノードによって外部から行うようにしたことで、シンセサイザ等の個々のノード機器の構造をシンプル化でき、このことからコスト低減等の効果が生じる。この実施例に係る増設カードにより音楽システム構築の柔軟性、多様性が増す。

以上説明した通り、この発明によれば、固定のサンプリング周波数の信号処理エンジンを備えた音楽機器がネットワークに接続される場合であっても、その音楽機器以外のノードをワードクロックマスタとし、その固定のサンプリング周波数以外の任意の周波数をネットワークの共通サンプリング周波数とすることができる。また、その音楽機器をワードクロックマスタとする場合は、自機のサンプリング周波数をそのままネットワークの共通サンプリング周波数とすることができる。さらに、そのネットワークの送受信、サンプリング周波数変換等は、音楽機器に装着される増設カードで実現されており、かつ、その増設カードにおける送受信はネットワーク通信のための上位層を有さない構成となっているため、音楽機器はその増設カードを波形データの入出力を行う通常の波形データ入出力用増設カードとして扱うことができる。また、当該機器の信号処理手段がサンプリング周波数可変タイプである場合に、当該機器がスレーブ機器となっていても、信号処理手段がサンプリング周波数を同期可能な範囲でサンプリング周波数変換を無効化することができる。

本発明に係る音楽システムの構成例並びにネットワーク上に接続されたノードの構成例を示すブロック図。 同実施例において、パーソナルコンピュータで実行される各ノード間の接続設定並びにワードクロックのマスタ／スレーブ指定処理に関する画面表示例を示す図。 当該ノードがワードクロックマスタノード又はワードクロックスレーブノードに指定された際のサンプリング周波数変換動作例を説明するためのブロック図。

符号の説明

１ パーソナルコンピュータ、２ 音楽機器、３ バス、１１ ＩＥＥＥ１３９４規格インターフェース（ＩＥＥＥ１３９４Ｉ／Ｏ）、１２ 音楽ＬＡＮドライバ、１３ 音楽ＬＡＮインターフェース部、２０ 音楽ＬＡＮ増設カード、２１ 音楽ＬＡＮインターフェース、２２ サンプリング周波数変換器（Ｆｓ変換器）、２３ 制御部、２４ 鍵盤、２５操作子装置、２６ 表示器、２７ ＭＩＤＩインターフェース（ＭＩＤＩＩ／Ｏ）、２８ 波形入出力インターフェース（波形Ｉ／Ｏ）、３０ 信号処理エンジン

Claims (4)

1. ネットワークに接続された複数機器の１つである信号処理装置であって、ここで、各機器はパケット化された波形信号をネットワークを介して他の機器へ送信ないし他の機器から受信することができる送受信部を備えており、前記複数機器のうちの何れか１つの機器は、マスタ機器として他の機器へ同期パケットを送信し、他の機器はスレーブ機器として受信した該同期パケットに応じて前記送受信部における波形信号のサンプリング周波数をマスタ機器のサンプリング周波数に同期化させるようになっており、
   前記信号処理装置は、
   所定のサンプリング周波数で波形信号を処理する信号処理手段と、
   前記信号処理手段と当該装置の送受信部との間で授受される前記波形信号のサンプリング周波数を変換するためのサンプリング周波数変換手段と、
   当該装置がマスタ機器である場合は、前記信号処理装置から出力された波形信号が前記サンプリング周波数変換手段を経由することなく前記送受信部から送信されるよう制御するとともに、当該装置がスレーブ装置である場合は、前記信号処理装置から出力された波形信号のサンプリング周波数を、前記所定のサンプリング周波数から前記マスタ機器のサンプリング周波数に変換して、サンプリング周波数の変換された前記波形信号が前記送受信部から送信されるよう制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする信号処理装置。
2. ネットワークに接続された複数機器の１つである信号処理装置であって、ここで、各機器はパケット化された波形信号をネットワークを介して他の機器へ送信ないし他の機器から受信することができる送受信部を備えており、前記複数機器のうちの何れか１つの機器は、マスタ機器として他の機器へ同期パケットを送信し、他の機器はスレーブ機器として受信した該同期パケットに応じて前記送受信部における波形信号のサンプリング周波数をマスタ機器のサンプリング周波数に同期化させるようになっており、
   前記信号処理装置は、
   所定のサンプリング周波数で波形信号を処理する信号処理手段と、
   前記信号処理手段と当該装置の送受信部との間で授受される前記波形信号のサンプリング周波数を変換するためのサンプリング周波数変換手段と、
   当該装置がマスタ機器である場合は、前記送受信部が前記ネットワークを介して受信した波形信号が前記サンプリング周波数変換手段を経由することなく前記信号処理手段に供給されるように制御するとともに、
   当該装置がスレーブ装置である場合は、前記送受信部が前記ネットワークを介して受信した波形信号のサンプリング周波数を、前記マスタ機器のサンプリング周波数に同期化されたサンプリング周波数から前記所定のサンプリング周波数に変換して、サンプリング周波数の変換された前記波形信号が前記信号処理手段に供給されるように制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする信号処理装置。
3. 前記送受信部は前記ネットワークに接続される機器が備えるべき機能のうちの下位層のみを備えた送受信部であり、また、前記送受信部は前記サンプリング周波数変換手段と前記制御手段とともに、前記信号処理装置に着脱可能な増設カードに搭載されており、該増設カードの装着された信号処理装置をマスタ機器とするかスレーブ機器とするかの制御を含む該増設カードの通信態様に関する制御は、前記ネットワークに接続された機器のうちの前記下位層に対応する上位層を備えた機器により行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の信号処理装置。
4. 前記制御手段は、さらに、当該装置がスレーブ装置となっている場合であっても、前記信号処理手段がサンプリング周波数可変タイプであり、かつ、その信号処理手段のサンプリング周波数が前記同期化されたサンプリング周波数に同期可能であることを条件に、前記同期化されたサンプリング周波数を前記信号処理手段に供給するとともに、前記サンプリング周波数変換手段を無効化することを特徴とする請求項１乃至３に記載の信号処理装置。
   

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