JP3881157B2 - 音声処理方法及び音声処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リアルタイム音声通信システムに好適な音声処理方法及び音声処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまで電話などのリアルタイム音声通信は、通信を行う各ユーザ端末間を回線により接続し、この回線を利用して音声信号を伝送することにより行う形態が一般的であった。しかし、インターネットなどのネットワークの整備が進んだ現在では、例えばインターネット電話など、音声信号を符号化し、これをペイロード部に載せた音声パケットを相手方に伝送するリアルタイム音声パケット通信についての検討が盛んに行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
さて、リアルタイム音声パケット通信の方法として次の方法がある。すなわち、送信側装置において、音声信号を所定の法則（Ａ-ｌａｗ、μ-ｌａｗ等）に従って圧縮した後、サンプリングしてＰＣＭ（Pulse Code Modulation）音声サンプルデータを生成し、このＰＣＭ音声サンプルデータを音声パケットのペイロード部に載せ、ネットワークを介して受信側装置に送る、という方法である。しかしながら、この方法を採った場合、ネットワークの輻輳等によって音声パケットの消失が起こったり、或いは伝送過程において音声パケットに符号誤りが生じると、受信側装置ではこれらの音声パケットに対応した音声を再生することができず、通話品質が劣化するという問題が発生する。
【０００４】
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、音声情報を載せたパケットがネットワークを介して伝送されてくる過程においてパケット消失や符号誤りが発生するような状況においても、通信品質を高く維持して音声情報の受信または中継を行うことを可能にする音声処理方法及び音声処理装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上述べてきた課題を解決するために、請求項１に記載の音声処理方法は、ネットワークを介して第１の音声符号化データを受信する受信過程と、前記受信過程において受信された前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りを検出する検出過程と、前記受信過程において受信された前記第１の音声符号化データから音声データを復号する復号過程と、前記復号過程において復号された音声データの予測符号化を行い、第２の音声符号化データを生成する過程であって、前記検出過程において前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出されていない区間に対応した音声データについては当該音声データを予測符号化して第２の音声符号化データを生成する一方、前記検出過程において前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出された区間に対応した音声データについては符号化が行われなかったことを意味する非符号化データを第２の音声符号化データとして生成する符号化過程と、前記第２の音声符号化データを復号し、該第２の音声符号化データに前記非符号化データが含まれる場合には、過去の復号結果から予測される当該非符号化データに対応した音声データを出力するコンシールメント機能を有する復号器または該復号器を有するノードに対し、前記符号化過程により得られた第２の音声符号化データを出力する出力過程とを具備することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の音声処理方法は、ネットワークを介して第１の音声符号化データを受信する受信過程と、前記受信過程において受信された前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りを検出する検出過程と、前記受信過程において受信された前記第１の音声符号化データから音声データを復号する復号過程と、前記検出過程において前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出されていない区間に対応した音声データに限り、前記復号過程において復号された音声データの予測符号化を行って第２の音声符号化データを生成する一方、前記第２の音声符号化データに対して所定の区間毎に識別番号を付加する符号化過程と、前記第２の音声符号化データにおいて前記識別番号が付加されている区間に限り復号を行い、当該第２の音声符号化データにおいて前記識別番号が付加されていない区間については、過去の復号結果から予測される当該区間に対応した音声データを出力するコンシールメント機能を有する復号器または該復号器を有するノードに対し、前記符号化過程により得られた第２の音声符号化データを出力する出力過程とを具備することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の音声処理装置は、ネットワークを介して第１の音声符号化データを受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りを検出する検出手段と、前記受信手段が受信した前記第１の音声符号化データから音声データを復号する第１の復号手段と、前記第１の復号手段よって復号された音声データの予測符号化を行い、第２の音声符号化データを生成する手段であって、前記検出手段によって前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出されていない区間に対応した音声データについては当該音声データを予測符号化して第２の音声符号化データを生成する一方、前記検出手段によって前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出された区間に対応した音声データについては符号化が行われなかったことを意味する非符号化データを第２の音声符号化データとして生成する符号化手段と、音声符号化データを復号し、該第２の音声符号化データに前記非符号化データが含まれる場合には、過去の復号結果から予測される当該非符号化データに対応した音声データを出力する第２の復号手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の音声処理装置は、ネットワークを介して第１の音声符号化データを受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りを検出する検出手段と、前記受信手段が受信した前記第１の音声符号化データから音声データを復号する第１の復号手段と、前記第１の復号手段よって復号された音声データの予測符号化を行い、第２の音声符号化データを生成する手段であって、前記検出手段によって前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出されていない区間に対応した音声データについては当該音声データを予測符号化して第２の音声符号化データを生成する一方、前記検出手段によって前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出された場合には当該音声符号化データに対応した音声データをコンシールメント処理を実行することにより補完して前記第２の音声符号化データを生成する符号化手段と、前記符号化手段によって生成された第２の音声符号化データを復号して、出力する復号手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明するが、この発明は、かかる実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において様々な変更が可能である。
【００１２】
［１］第１実施形態
［１．１］実施形態の構成
図１は、この発明の第１実施形態にかかる音声通信システム１の構成を示すブロック図である。
本実施形態にかかる音声通信システム１は、図１に示すように、通信端末２と、インターネット３と、ゲートウェイサーバ４と、移動網５と、無線基地局６と、移動機７から構成されている。
【００１３】
通信端末２は、インターネット３に接続されており、ユーザがインターネット電話を行うための装置である。この通信端末２は、スピーカ、マイク、ＰＣＭ符号器、ＰＣＭ復号器及びインターネット３とのインターフェイス（いずれも図示略）を有している。この通信端末２のユーザがマイクを通して入力した音声情報は、ＰＣＭ符号化され、この結果得られるＰＣＭ音声データがＩＰパケットに組み込まれて、インターネット３へと送信される。また、通信端末２によってインターネット３側からＩＰパケットが受信されると、このＩＰパケットに含まれたＰＣＭ音声データが復号され、スピーカから出力される。なお、以下では、説明を簡単なものとするため、各ＩＰパケットには一定の時間長のＰＣＭ音声データが載せられるものとする。
【００１４】
移動機７は、移動網５の通信サービスを受ける携帯電話であり、移動網５を介してゲートウェイサーバ４と接続可能である。
この移動機７は、マイク、スピーカ、無線基地局６との無線通信を行う各部、各種情報を表示するための各部、数字入力、文字入力等の情報入力操作を行うための各部等を備えるほか、これら各部を制御するマイクロコンピュータ（いずれも図示略）を内蔵している。また、この移動機７は、ＡＭＲ（Adaptive Multi-Rate）方式のＣＯＤＥＣ（符号器／復号器）を有しており、このＣＯＤＥＣにより第３者との間でＡＭＲ音声符号化データの通信を行う。ここで、ＡＭＲは、マルチレート対応のＣＥＬＰ（Code excited Linear Prediction）系の符号化／復号方式であり、復号の際に符号化データの消失や致命的な符号誤りにより復号を行うことができない場合に過去の復号結果からそのＡＭＲ音声符号化データに対応した復号結果を補完して出力するコンシールメント機能を含んでいる。
【００１５】
ゲートウェイサーバ４は、インターネット３と、移動網５とを相互接続するためのコンピュータシステムである。このゲートウェイサーバ４は、移動機７からインターネット３側の通信端末２に送るべきＡＭＲ音声符号化データのフレームを受信した場合に、そのＡＭＲ音声符号化データに対応したＰＣＭ音声データをペイロード部に含むＩＰパケットをインターネット３側に送信する機能を有する。また、ゲートウェイサーバ４は、インターネット３側から移動機７宛てのＰＣＭ音声データが載せられたＩＰパケットを受信した場合に、このＰＣＭ音声データをＡＭＲ方式のＣＯＤＥＣにより復号可能な形式のＡＭＲ音声符号化データに変換し、このＡＭＲ音声符号化データをフレームに載せ、移動網５を介して移動機７宛に送信する機能を有する。ここで、ＩＰパケットがゲートウェイサーバ４へ伝送される過程において、ＩＰパケットの消失や致命的な符号誤りが発生する場合がある。かかる場合に、ゲートウェイサーバ４は、ＩＰパケットに対応したＡＭＲ音声符号化データとして、コンシールメント処理の対象となるNo dataをフレームに載せ、移動機７宛に送信する機能を有している。このNo dataは、当該フレームにおいて誤りが生じた或いは当該フレームが消失したことを表すデータである。
【００１６】
ゲートウェイサーバ４は、インターネット３側からＩＰパケットを受信して、当該ＩＰパケットに載せられているＰＣＭ音声データを送信するための手段として、受信部４１と、ＰＣＭ復号器４２と、ＡＭＲ符号器４３とを有している。なお、図１においては、インターネット３内に存在する通信端末２から、移動機７宛にＰＣＭ音声データを送信するために必要な各部のみが示されているが、本実施形態に係る音声通信システムにおいては、当然に移動機７側から通信端末２宛にＰＣＭ音声データを送信することも可能である。しかし、移動機７から通信端末２宛にＰＣＭ音声データの送信を行うための各部については本発明の要旨と無関係のため図示を省略している。
【００１７】
ここで、受信部４１は、インターネット３とのインターフェイスを有しており、インターネット３を介して通信端末２から送信されてきたＩＰパケットを受信する。そして、受信部４１は、受信したＩＰパケットの伝送過程において発生したジッタを吸収した後、当該ＩＰパケットを一定周期でＰＣＭ復号器４２宛に出力する。受信部４１において伝送遅延を吸収する方法としては、例えば、この受信部４１に受信用のバッファを設け、受信したＩＰパケットをこのバッファに一度貯めて、一定周期で受信部４１からＰＣＭ復号器４２に送る構成としても良い。
【００１８】
また、受信部４１は、この受信されたＩＰパケットの符号誤り検出を行う。そして、ＩＰパケットにおいてパケットヘッダの符号誤りが発生している等、復号不能なＩＰパケットである場合には、復号不能信号をＡＭＲ符号器４３へ送る。また、受信すべきＩＰパケットがその伝送過程において消失してしまっている場合にも、受信部４１は、ＡＭＲ符号化器４３宛に復号不能信号を出力する。しかし、ＩＰパケットが伝送過程において消失していると、当該ＩＰパケットが受信部４１によって受信されることがないため、当該ＩＰパケットが消失していることを検出することはできない。そこで、受信部４１は、所定の方法によって受信されるべきＩＰパケットが消失していることを検出する。この受信部４１が消失しているＩＰパケットを検出する方法としては、例えば、受信したＩＰパケットに含まれるタイムスタンプを監視し、このタイムスタンプの監視結果に従って、各ＩＰパケットの受信タイミングを予測するという方法がある。この場合、この予測された受信タイミングから所定のマージンを加えた時刻になっても次のＩＰパケットが受信されないときは、当該ＩＰパケットは消失したと判断し、そのＩＰパケットが復号不能である旨を示す復号不能信号をＡＭＲ符号化器４３に送る。
【００１９】
ＰＣＭ復号器４２は、受信部４１から出力されたＩＰパケットのペイロード部からＰＣＭ音声データを取り出し、ＰＣＭ復号して出力する。
【００２０】
ＡＭＲ符号器４３は、移動網５とのインターフェイスを有しており、ＰＣＭ復号器４２から出力されたＰＣＭ音声データに対してＡＭＲ方式の符号化を行い、ＡＭＲ音声符号化データを生成する。そして、このＡＭＲ音声符号化データをフレームに載せて移動網５側に送信する。本実施形態では、ＡＭＲ符号器４３から出力される各フレームは、受信部４１から出力される各ＩＰパケットと１対１に対応している。
【００２１】
また、ＡＭＲ符号器４３は、受信部４１において復号不能信号が出力されている場合、この復号不能信号が出力されている間にＰＣＭ復号器４２から出力されたＰＣＭ音声データを無視し、その代わりに、コンシールメント処理の対象となるNo dataをフレームに載せる。
【００２２】
［１．２］実施形態の動作
以下、通信端末２から移動機７宛てにＰＣＭ音声データを送る場合を例に本実施形態の動作について説明する。なお、本実施形態では、移動機７から通信端末２宛てにＰＣＭ音声データを送ることも勿論可能であるが、この動作については本発明と関係がないのでその説明を省略する。
【００２３】
図２は、ゲートウェイサーバ４において行われる処理のタイミングチャートである。なお、図２において、受信部４１から出力されるＩＰパケットは、そのＩＰパケットの伝送過程において発生したジッタが吸収された後、受信部４１から一定周期でＰＣＭ復号器４２宛に出力されている。
【００２４】
まず、ゲートウェイサーバ４によってＩＰパケットＰ１が誤り無く受信されると、このＩＰパケットＰ１は、所定のタイミングにおいて受信部４１からＰＣＭ復号器４２に出力される。ここで、ＩＰパケットＰ１には誤りが無いため、これに対応した復号不能信号は、出力されない。そして、ＰＣＭ復号器４２においては、受信部４１からのＩＰパケットＰ１の出力が完了すると、ＩＰパケットＰ１のペイロード部からＰＣＭ音声データが取り出され、ＰＣＭ復号されて、ＡＭＲ符号器４３へと出力される。ＡＭＲ符号器４３においては、ＰＣＭ復号器４２から出力されたＩＰパケットＰ１に対応したＰＣＭ音声データに対してＡＭＲ方式の符号化を行い、ＡＭＲ音声符号化データが生成される。そして、このＡＭＲ音声符号化データは、フレームＦ１に載せられて移動網５側に送信される。
【００２５】
その後、ゲートウェイサーバ４においては、次に受信されるＩＰパケットＰ２についても同様の処理が実行されることによってフレームＦ２が生成され、移動網５を介して、移動機７宛に送信されるのである。
【００２６】
次に、ＩＰパケットＰ３が致命的な符号誤り（例えば、ヘッダの誤り）を含んだ状態で受信部４１によって受信されると、受信部４１は、図２に示すようにＩＰパケットＰ３が復号不能であることを示す復号不能信号をＡＭＲ符号器４３宛に送る。
【００２７】
一方、ＰＣＭ復号器４２においては、受信部４１からのＩＰパケットＰ３の出力が完了すると、ＩＰパケットＰ３の復号が開始される。しかし、ＩＰパケットＰ３においては、パケットヘッダに符号誤りが発生しているため、ＰＣＭ復号器４２においてＩＰパケットＰ３を復号することは出来ない。この結果、ＰＣＭ復号器４２は、１個分のＩＰパケットに載せられているＰＣＭ音声データの時間長に相当する期間、“無音”状態に対応したＰＣＭ音声データをＡＭＲ符号器４３に出力する。ここで、図２に示すように、受信部４１からＡＭＲ符号器４３宛に出力される復号不能信号は、ＰＣＭ復号器４２からの出力が“無音”状態となっている間だけ出力される。
【００２８】
一方、ＡＭＲ符号器４３においては、図２に示すように、受信部４１から復号不能信号が出力されている状態となっているため、ＰＣＭ復号器４２から出力されているＰＣＭ音声データを無視して、復号不能信号に従いコンシールメント処理の対象となるNo dataを載せてフレームＦ３を生成するのである。
このようにして、ＡＭＲ符号器４３によってNo dataが載せられたフレームＦ３が移動機７宛に送信される。
【００２９】
その後、ＩＰパケットＰ４及びＰ５が誤りが発生していない状態でゲートウェイサーバ４に受信されると、ゲートウェイサーバ４においては、ＩＰパケットＰ４及びＰ５に対してＩＰパケットＰ１と同様の処理が行われる。
【００３０】
一方、ＩＰパケットＰ６がその伝送過程において消失した場合、ＩＰパケットＰ６が受信部４１によって受信されることはないため、受信部４１はＩＰパケットＰ６が消失したことを検出することが出来ない。そこで、受信部４１は所定の方法によってＩＰパケットＰ６が消失したことを検出して、ＩＰパケットＰ６が復号不能である旨を示す復号不能信号をＡＭＲ符号器４３に出力する。この受信部４１が伝送過程において消失したＩＰパケットを検出する方法としては、上述したように、受信したＩＰパケットに含まれるタイムスタンプを監視し、このタイムスタンプの監視結果に従って、各ＩＰパケットの受信タイミングを予測するという方法がある。この場合、受信部４１は、この予測された受信タイミングから所定のマージンを加えた時刻になっても次のＩＰパケットが受信されないときは、当該ＩＰパケットは消失したと判断し、そのＩＰパケットに対応した復号不能信号をＡＭＲ符号器４３に送れば良い。例えば、図２に示す場合において、ＩＰパケットＰ６は消失しているので、ＩＰパケットＰ５が受信された後、ＩＰパケットＰ６の受信タイミングから所定のマージンを加えた時刻になってもＩＰパケットＰ６が受信されることはない。このため、受信部４１は、ＩＰパケットＰ６は消失したものと判断して、予測されていたＩＰパケットＰ６の受信完了タイミングから復号不能信号の出力を開始する。そして、受信部４１は、このＩＰパケットＰ６に対応した復号不能信号をＩＰパケットＰ７の受信が完了するまで維持する。
【００３１】
一方、受信部４１からＩＰパケットＰ６が出力されるべき期間であっても、ＩＰパケットＰ６が消失していると受信部４１からＩＰパケットＰ６が出力されることはない。このためＰＣＭ復号器４２は、次のＩＰパケット（この場合Ｐ７）が受信部４１から出力されるまで、復号処理を実行することが出来ない。この結果、ＰＣＭ復号器４２から出力されるＰＣＭ音声データは、ＩＰパケットＰ３と同様に１個分のＩＰパケットに載せられているＰＣＭ音声データの時間長に相当する期間“無音”状態となる。
【００３２】
一方、ＡＭＲ符号器４３においては、図２に示すようにＰＣＭ復号器４２からＩＰパケットＰ６に対応したＰＣＭ音声データが出力されるべき期間、受信部４１から復号不能信号が出力された状態となっている。このため、ＡＭＲ符号器４３は、ＰＣＭ復号器４２から出力されているＰＣＭ音声データを無視して、コンシールメント処理の対象となるNo dataを載せてフレームＦ６を生成するのである。
【００３３】
このようにして、ＡＭＲ符号器４３によってNo dataとして生成されたフレームＦ６が移動機７宛に送信される。
【００３４】
一方、フレームＦ１〜Ｆ６を移動網５から受信した移動機７においては、フレームＦ１〜Ｆ６の復号が行われることとなる。この際、フレームＦ３及びＦ６についてはNo dataとなっているため、移動機７においてコンシールメント処理が実行され、フレームＦ２以前の復号結果からフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データが補完される。また、フレームＦ６に対しても同様に、フレームＦ５以前の復号結果からフレームＦ６に対応したＰＣＭ音声データが補完されることとなる。
【００３５】
このようにして、本実施形態にかかるゲートウェイサーバは、インターネット側においてＩＰパケットに消失等が発生した場合においても、移動網側において採用されている符号化方式のコンシールメント作用を利用することにより、消失したＩＰパケットＰに対応したＰＣＭ音声データを補完することが可能となり、音質の劣化を生じることなくリアルタイムの音声通信を行うことが可能となる。
【００３６】
なお、本実施形態においては、音声符号化の方式としてＡＭＲ方式とＰＣＭ方式とを例示している。しかし、通信端末２とゲートウェイサーバ４間において送受信されるデータについては、ＰＣＭ方式に限らず他のどのような符号化方式を用いても構わない。また、ゲートウェイサーバ４と移動機７との間において送受信されるデータついては、コンシールメント機能を有している符号化方式を用いれば、どのような符号化方式を用いても構わない。
【００３７】
また、本実施形態においては、ＩＰパケットとフレームとが一対一の対応関係を有するものとして例示している。しかし、ＩＰパケット長とフレーム長が異なる場合、一対一の対応関係を作ることが出来ない。このような場合に、復号不能なほど致命的な誤りがＩＰパケットに発生すると、該ＩＰパケットに対応してＰＣＭ復号器４２から出力される“無音”状態に対応したＰＣＭ音声データが複数フレームに跨ってしまうこととなる。そこで、このような場合には、ＩＰパケットに記述されているタイムスタンプから、データの消失している期間を算出し、当該期間内に生成されるフレームについては全てNo dataとして生成する。このように処理を行うことによって、喪失されたＩＰパケットが複数フレームに跨ることを防止することが出来る。
また、例えば、１つのフレームが複数のＩＰパケットに対応する場合或いは１つのＩＰパケットが複数のフレームに対応する場合のように、一方が他方の整数倍となる対応関係にある場合には、各ＩＰパケットとフレームの同期をとる構成とすればよい。例えば、２つのＩＰパケットが１つのフレームに対応する場合に、各ＩＰパケットとフレームの同期をとっておけば、１つのＩＰパケットが消失した場合に、複数のフレームに跨ってしまうことを防止することが可能となる。
【００３８】
また、本実施形態においてはＰＣＭ復号器４２において得られるＰＣＭ音声データは、デジタルデータであるものとして説明を行っている。しかし、多少の音声劣化であれば発生しても構わない場合には、ＰＣＭ復号器４２においてアナログ信号である音声情報にまで復号してからＡＭＲ符号器４３に送る構成としても構わない。
【００３９】
また、本実施形態において、通信端末２から送信され、ゲートウェイサーバ４によって受信されるＰＣＭ音声データは、インターネット３を介してＩＰパケットに載せられて送信される構成となっている。しかし、通信端末２から送信され、ゲートウェイサーバ４によって受信されるＰＣＭ音声データは、他の通信網を介してフレームに載せられて送信される構成としても構わない。この場合において、通信端末２から送信されたフレームがその伝送過程において消失したとしても、上記実施形態と同様にしてNo dataを載せたフレームを生成することが可能である。すなわち、通信端末２から移動機７宛に送信されたフレームがゲートウェイサーバ４まで伝送される過程において復号不能なほど致命的な符号誤りが発生した場合、ゲートウェイサーバ４は、当該フレームに載せられたＰＣＭ音声データに換えてNo dataを載せて、その符号誤りが発生したフレームに対応したフレームを生成するのである。また、通信端末２によって送信されたフレームがその伝送過程において消失することがある。かかる場合に、ゲートウェイサーバ４は、例えば、当該フレームの受信タイミングから所定時間経過しても当該フレームが受信されない場合に当該フレームが消失したものとみなして、当該フレームに対応したフレームにNo dataを載せて移動機７宛に送信する。
【００４０】
［２］第２実施形態
本実施形態に係る音声通信システムは、図１に示す第１実施形態に係る音声通信システムと同様の構成を有する。本実施形態において、第１実施形態と異なるのは、ＡＭＲ符号器４３においてフレームを生成する過程のみである。従って、ＡＭＲ符号器４３以外の各構成要素については、第１実施形態と同様の動作を行うものであるため説明は省略する。
【００４１】
以下、このＡＭＲ符号器４３において行われるフレームの生成過程について説明する。
本実施形態において、ＡＭＲ符号器４３は、各フレームに対して「フレーム番号」を付加して移動網５側に送信する構成となっている。また、ＩＰパケットがゲートウェイサーバ４へ伝送される過程において、ＩＰパケットの消失や致命的な符号誤りが発生する場合がある。かかる場合にＡＭＲ符号器４３は、当該ＩＰパケットに対応したフレームを送信せずに当該フレームに対応したフレーム番号を飛ばして、次のフレームを生成する。例えば、図２に示す場合において、ＩＰパケットＰ３が復号不能な誤りを含んだ状態でゲートウェイサーバ４によって受信されると、ＡＭＲ符号器４３は、フレームＦ３を飛ばしてフレームＦ４を移動網５側に送信する。また、ＩＰパケットＰ６がその伝送過程において消失されてしまうと、ＡＭＲ符号器４３は、同様にフレームＦ６を飛ばしてフレームＦ７を送信する。すなわち、ＡＭＲ符号器４３から送信されるフレームは「フレーム番号」として「３番」と「６番」が抜けた状態で送信される。
【００４２】
一方、フレームＦ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ７を移動網５から受信した移動機７においては、フレームＦ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ７の復号が行われることとなる。この際、移動機７においては、フレームＦ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ７の「フレーム番号」から「３番」と「６番」に対応している「フレーム番号」が抜けているものと判断し、フレームＦ３及びフレームＦ６が消失されているものとみなす。そして、移動機７は、コンシールメント処理を実行するのである。すなわち、フレームＦ２以前の復号結果からフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データが補完される。また、フレームＦ６に対しても同様に、フレームＦ５以前の復号結果からフレームＦ６に対応したＰＣＭ音声データが補完されることとなる。
【００４３】
このようにして、本実施形態に係るゲートウェイサーバは、インターネット側においてＩＰパケットに消失等が発生した場合、当該ＩＰパケットに対応したフレームは生成しない。このため、ゲートウェイサーバ内における処理負担を軽くすることが可能となる。
【００４４】
［３］第３実施形態
本実施形態に係る音声通信システムは、図１に示す第１実施形態に係る音声通信システムと同様の構成を有する。本実施形態において、第１実施形態と異なるのは、ＡＭＲ符号器４３においてフレームを生成する過程のみである。従って、ＡＭＲ符号器４３以外の各構成要素については、第１実施形態と同様の動作を行うものであるため説明は省略する。
【００４５】
以下、このＡＭＲ符号器４３において行われるフレームの生成過程について説明する。
本実施形態において、ＡＭＲ符号器４３は、一定周期でフレームを移動機７宛に送信する。また、ＩＰパケットがゲートウェイサーバ４へ伝送される過程において、ＩＰパケットの消失や致命的な符号誤りが発生する場合がある。かかる場合にＡＭＲ符号器４３は、当該ＩＰパケットに対応したフレームを送信すべき期間中に当該フレームを全く送信しない。例えば、図２に示す場合において、ＩＰパケットＰ３に復号不能な誤りを含んだ状態でゲートウェイサーバ４によって受信されると、ＡＭＲ符号器４３は、フレームＦ３を送信すべき期間中にフレームを送信することはない。また、ＩＰパケットＰ６がその伝送過程において消失されてしまうと、ＡＭＲ符号器４３は、同様にフレームＦ６を送信すべき期間中にフレームを送信することはない。
【００４６】
一方、フレームＦ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ７を移動網５から受信した移動機７においては、フレームＦ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ７の復号が行われることとなる。この際、移動機７においては、フレームＦ３の受信タイミングにおいてフレームＦ３が受信されることはない。また、フレームＦ６についても同様にその受信タイミングにおいてフレームＦ６が受信されることはない。
【００４７】
フレームＦ３やＦ６のように本来受信されるべきタイミングから所定のマージンを加えた時刻になっても次のフレームが受信されないとき、移動機７は当該フレームが消失したものとみなしてコンシールメント処理を実行する。すなわち、フレームＦ２以前の復号結果からフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データが補完される。また、フレームＦ６に対しても同様に、フレームＦ５以前の復号結果からフレームＦ６に対応したＰＣＭ音声データが補完される。
【００４８】
このようにして、本実施形態に係るゲートウェイサーバは、第２実施形態のように各フレームに対してフレーム番号を付加するという処理を行うこともない。このため、第２実施形態に比べてゲートウェイサーバ内における処理負担を更に軽くすることが可能となる。
【００４９】
［４］第４実施形態
［４．１］第４実施形態の構成
図３は、本実施形態にかかる音声通信システム１０の構成を示すブロック図である。なお、図３において上述した図１の各部と対応する部分には同一の符号が付されている。
本実施形態において、ゲートウェイサーバ４０は、受信部４４と、ＰＣＭ復号器４２と、スイッチ回路４５と、ＡＭＲ符号器４６と、ＡＭＲ復号器４７とを有する。
【００５０】
ここで、受信部４４は、第１実施形態と同様にインターネット３とのインターフェイスを有しており、インターネット３を介して通信端末２から送信されてきたＩＰパケットを受信する。そして、受信部４４は、受信したＩＰパケットの伝送過程において発生したジッタを吸収した後、当該ＩＰパケットを一定周期でＰＣＭ復号器４２宛に出力する。また、受信部４４は、受信されたＩＰパケットの符号誤り検出を行う。そして、ＩＰパケットが復号不能なＩＰパケットである場合、或いは、当該ＩＰパケットが消失している場合には、当該ＩＰパケットが復号不能であることを表す復号不能信号をＡＭＲ復号器４７へ送る。この受信部４４が受信したＩＰパケットの伝送遅延を吸収する方法及びＩＰパケットの誤りを検出する方法の具体例については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。また、本実施形態において受信部４４は、この復号不能信号をスイッチ回路４５に対しても出力する。
【００５１】
スイッチ回路４５は、受信部４４から復号不能信号が入力されている間だけ端子ｂ側を選択し、これ以外の時には端子ａ側を選択する。つまり、受信部４４から復号不能信号が入力されている間だけＡＭＲ復号器４７から入力されたＰＣＭ音声データをＡＭＲ符号器４６へ出力し、これ以外の時にはＰＣＭ復号器４２から入力されたＰＣＭ音声データをＡＭＲ符号器４６へ出力するのである。
【００５２】
ＡＭＲ符号器４６は、第１実施形態と同様に、スイッチ回路４５を介して入力されるＰＣＭ音声データに対して符号化を行ってフレームを生成する。また、ＡＭＲ符号器４６は、生成したフレームを移動網５を介して移動機７宛に送信する際、当該フレームをＡＭＲ復号器４７に対しても出力する。
【００５３】
ＡＭＲ復号器４７は、ＡＭＲ符号器４６から入力されるフレームを復号してＰＣＭ音声データを取得し、スイッチ回路４５の端子ｂに出力する装置である。このＡＭＲ復号器４７は、受信部４４から復号不能信号が送られてくると、その復号不能信号が出力されている間コンシールメント処理を実行して、当該復号不能信号に対応したフレーム以前のフレームの復号結果から当該フレームに対応したＰＣＭ音声データを補完する。
【００５４】
［４．２］第４実施形態の動作
以下、通信端末２から移動機７宛てに音声情報を送る場合を例に本実施形態の動作について説明する。なお、本実施形態においても、移動機７から通信端末２宛に音声情報を送ることも勿論可能であるが、この動作については本発明と関係がないのでその説明を省略する。
【００５５】
図４は、ゲートウェイサーバ４０において行われる処理のタイミングチャートである。なお、図４において、受信部４４から出力されるＩＰパケットは、受信部４４において、その伝送過程において発生したジッタが吸収された後、一定周期でＰＣＭ復号器４２宛に出力されている。
【００５６】
まず、ゲートウェイサーバ４０によってＩＰパケットＰ１が誤り無く受信されると、このＩＰパケットＰ１は、受信部４４からＰＣＭ復号器４２宛に出力される。ここで、ＩＰパケットＰ１には誤りが発生していないため、これに対応した復号不能信号は受信部４４から出力されない。そして、ＰＣＭ復号器４２においては、受信部４４からＩＰパケットＰ１の出力が完了すると、ＩＰパケットＰ１のペイロード部からＰＣＭ音声データが取り出され、ＰＣＭ復号されて、スイッチ回路４５の端子ａを介してＡＭＲ符号器４６へ出力される。ＡＭＲ符号器４６においては、ＰＣＭ復号器４２から出力されたＩＰパケットＰ１に対応したＰＣＭ音声データに対してＡＭＲ方式の符号化を行い、ＡＭＲ音声符号化データが生成される。そして、このＡＭＲ音声符号化データは、フレームＦ１に載せられて移動網５側に送信される。また、フレームＦ１は、ＡＭＲ復号器４７へと出力され、ＡＭＲ復号器４７においてフレームＦ１に載せられたＡＭＲ符号化データが復号される。
【００５７】
その後、ゲートウェイサーバ４０においては、次に受信されるＩＰパケットＰ２についても同様の処理が実行されることによってフレームＦ２が生成され、移動網５を介して、移動機７宛に送信されるのである。
【００５８】
次に、ＩＰパケットＰ３が致命的な符号誤り（例えば、ヘッダの誤り）を含んだ状態で受信部４４によって受信されると、受信部４４は、図４に示すようにＩＰパケットＰ３が復号不能であることを示す復号不能信号をＡＭＲ復号器４７及びスイッチ回路４５宛に送る。
【００５９】
一方、ＰＣＭ復号器４２においては、受信部４４からのＩＰパケットＰ３の出力が完了すると、ＩＰパケットＰ３に復号が開始される。しかし、ＩＰパケットＰ３においては、パケットヘッダに符号誤りが発生しているため、ＰＣＭ復号器４２がＩＰパケットＰ３を復号することはできない。この結果、ＰＣＭ復号器４２は、１個分のＩＰパケットに載せられているＰＣＭ音声データの時間長に相当する期間、“無音”状態に対応した音声データをスイッチ回路４５の端子ａへ出力する。
【００６０】
一方、ＡＭＲ復号器４７においては、受信部４４から復号不能信号が供給されている間、ＡＭＲ符号器４６から出力されるフレームは無視して、コンシールメント処理が実行される。これにより、フレームＦ２以前の復号結果に基づいてフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データが補完される。すなわち、ＡＭＲ復号器４７は、コンシールメント処理を実行することによって得られるフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データを、ＰＣＭ復号器４２からＩＰパケットＰ３に対応したＰＣＭ音声データが端子ａに出力されるタイミングに同期して、端子ｂに出力することが可能なのである。
【００６１】
また、スイッチ回路４５に対しては、ＰＣＭ復号器４５からＩＰパケットＰ３に対応したＰＣＭ音声データが端子ａへ、ＡＭＲ復号器４７からフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データが端子ｂへと出力されている間、受信部４４から復号不能信号が入力される。このため、スイッチ回路４５は、端子ｂを選択してＡＭＲ復号器４７においてコンシールメント処理を行うことによって得られたフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データがＡＭＲ符号器４６へと出力される。従って、ＡＭＲ符号器４６に対して、ＰＣＭ復号器４２から出力された“無音”状態に対応したＰＣＭ音声データが入力されることはない。
【００６２】
このようにして、ＡＭＲ復号器４７におけるコンシールメント処理によって補完されたＰＣＭ音声データがＡＭＲ符号器４６において符号化されて、ＡＭＲ音声符号化データへと変換された後、フレームＦ３に載せられて、移動機７宛に送信される。
【００６３】
その後、ＩＰパケットＰ４及びＰ５が誤りが発生していない状態でゲートウェイサーバ４０に受信されると、ゲートウェイサーバ４０においては、ＩＰパケットＰ４及びＰ５に対してＩＰパケットＰ１と同様の処理が行われる。
【００６４】
一方、ＩＰパケットＰ６がその伝送課程において消失した場合、ＩＰパケットＰ６が受信部４４によって受信されることはないため、受信部４４はＩＰパケットＰ６が消失したことを検出することが出来ない。そこで、受信部４４は、所定の方法によって、ＩＰパケットＰ６は消失したものと判断してＩＰパケットＰ６に対応した復号不能信号をＡＭＲ復号器４７及びスイッチ回路４５宛に出力する。なお、受信部４４が、ＩＰパケットＰ６の消失を検出する方法の具体例は、第１実施形態において受信部４１が行う方法と同様であるため説明を省略する。
【００６５】
一方、受信部４４からは、ＩＰパケットＰ６が出力されるべき期間であっても、ＩＰパケットＰ６が出力されることはない。このためＰＣＭ復号器４２は、次のＩＰパケット（この場合Ｐ７）が受信部４４から出力されるまで、復号処理を実行することが出来ない。この結果、ＰＣＭ復号器４２から端子ａに対して、１個分のＩＰパケットに載せられているＰＣＭ音声データの時間長に相当する期間“無音”状態のＰＣＭ音声データが出力される。また、ＡＭＲ復号器４７においては、受信部４４から復号不能信号が供給されている間、ＡＭＲ符号器４６から出力されるフレームは無視して、コンシールメント処理が実行される。これにより、フレームＦ５以前の復号結果に基づいてフレームＦ６に対応したＰＣＭ音声データが補完されて、端子ｂに出力される。
【００６６】
一方、スイッチ回路４５に対しては、ＰＣＭ復号器４２から“無音”状態のＰＣＭ音声データが端子ａへ、ＡＭＲ復号器４７からコンシールメント処理によって得られたフレームＦ６に対応したＰＣＭ音声データが端子ｂへと出力されている間、受信部４５から復号不能信号が入力される。このため、スイッチ回路４５は、端子ｂを選択してＡＭＲ復号器４７から出力されたＰＣＭ音声データをＡＭＲ符号器４６に出力するのである。そして、ＡＭＲ符号器４６においては、スイッチ回路４５を介してＡＭＲ復号器４７から出力されたＰＣＭ音声データが符号化され、ＡＭＲ音声符号化データへと変換された後、フレームＦ６に載せられて移動機７宛に送信されることとなる。
【００６７】
このようにして、本実施形態に記載の音声通信システムにおいては、インターネット上においてＩＰパケットの符号誤り等が発生した場合であっても、ゲートウェイサーバ内においてコンシールメント処理を実行することによって当該パケットに載せられていたデータを補完して、フレームを生成することが可能となる。このため、移動機に搭載されたＡＭＲ方式のＣＯＤＥＣのコンシールメント機能を使用する必要が無くなるため、移動機に搭載されたＣＯＤＥＣの性能の違いによって発生する通話品質のばらつきを防止することが可能となる。
【００６８】
［５］第５実施形態
本実施形態には、コンシールメント作用を有していない符号化方式を採用するネットワークを介してリアルタイム音声通信を行うのに好適な音声通信端末が示されている。
【００６９】
図５は、この発明の第５実施形態にかかる音声通信システム１００の構成を示すブロック図である。なお、図５において上述した図１の各部と対応する部分については同一の符号が付されている。
【００７０】
図５に示すように本実施形態にかかる音声通信システム１は、通信端末２と、ネットワーク３０と、音声通信端末５０から構成されている。
本実施形態に係る音声通信端末５０は、ネットワーク３０側からＰＣＭ音声データが載せられたＩＰパケットを受信した場合に、その伝送課程において当該ＩＰパケットに致命的な符号誤りが発生してしまった場合に、コンシールメント処理を行う機能を有している。
【００７１】
ここで、ＡＭＲ復号器４８は、ＡＭＲ符号器４６から入力されるフレームを復号してＰＣＭ音声データを取得する装置である。このＡＭＲ復号器４８は、ＡＭＲ符号器４３から出力されたフレームにNo dataが載っている場合、当該フレームの前のフレームの復号結果を用いてコンシールメント処理を実行する。
【００７２】
以下、図６に示すタイミングチャートを参照して、本実施形態の動作について説明する。
受信部４１は、ネットワーク３０からＩＰパケットを受信すると、受信したＩＰパケットの伝送過程において発生したジッタを吸収した後、当該ＩＰパケットを一定周期でＰＣＭ復号器４２へと出力する。また、受信部４１は、受信したＩＰパケットにおいて符号誤りがないかどうかを判定する。図６に示す場合において、ＩＰパケットＰ３が復号不能なほどの誤りが発生している状態で音声通信端末５０によって受信された場合、受信部４１は、ＡＭＲ符号器４３に対して復号不能信号を出力する。なお、受信部４１からＡＭＲ符号器４３宛に出力される復号不能信号については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００７３】
一方、ＩＰパケットＰ６がその伝送課程において消失した場合、ＩＰパケットＰ６が受信部４１によって受信されることはないため、受信部４１はＩＰパケットＰ６が消失したことを検出することが出来ない。そこで、受信部４１は所定の方法によってＩＰパケットＰ６が消失したことを検出して、ＩＰパケットＰ６が復号不能である旨を示す復号不能信号をＡＭＲ符号器４３に出力する。なお、この受信部４１においてＩＰパケットＰ６が消失したことを検出する方法の具体例は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００７４】
次に、ＰＣＭ復号器４２においては、第１実施形態と同様に受信部４１から一定周期で出力されるＩＰパケットＰのペイロード部から取り出されたＰＣＭ音声データが復号されて、ＡＭＲ符号器４３へ出力されることとなる。図６に示す場合において、ＩＰパケットＰ３が復号不能なほど致命的な誤り発生している状態で音声通信端末５０によって受信された場合、ＰＣＭ復号器４２は、１個分のＩＰパケットに載せられているＰＣＭ音声データの時間長に相当する期間、“無音”状態に対応したＰＣＭ音声データを出力する。また、ＩＰパケットＰ６がその伝送課程において消失している場合、ＰＣＭ復号器４２は、ＩＰパケットＰ３の場合と同様に“無音”状態に対応したＰＣＭ音声データを出力する。
【００７５】
ＡＭＲ符号器４３においては、第１実施形態と同様にＰＣＭ復号器４２から出力されたＰＣＭ音声データに対してＡＭＲ方式の符号化が施され、ＡＭＲ音声符号化データが生成される。図６に示す場合において、伝送課程において復号不能なほど致命的な符号誤りやＩＰパケットの消失が発生した場合（この場合Ｐ３及びＰ６）受信部４１は、復号不能信号をＡＭＲ符号器４３宛に出力する。このため、ＡＭＲ符号器４３は、ＰＣＭ復号器４２からの出力を無視し、当該部分に対応したＡＭＲ音声符号化データに換えてNo dataを載せたフレームＦ３及びＦ６を生成する。
【００７６】
一方、ＡＭＲ復号器４８においては、ＡＭＲ符号器４３において生成されたフレームが復号されて出力される。この際、ＡＭＲ符号器４３から出力されるフレームにおいて、フレームＦ３及びＦ６についてはNo dataが載っている。このため、ＡＭＲ復号器４８は、コンシールメント処理を実行して、フレームＦ２以前の復号結果からフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データを補完して、出力する。また、フレームＦ６に対しても同様に、フレームＦ５以前の復号結果からフレームＦ６に対応したＰＣＭ音声データを補完して、出力するのである。
【００７７】
このようにして、本実施形態にかかる音声通信装置によれば、コンシールメント作用を有していない符号化方式を採用したネットワークを介して音声通信を行った場合であっても、音声通信端末内においてコンシールメント処理を行うことが可能となる。このため、ネットワーク上においてＩＰパケットの消失等が発生した場合であっても、当該ＩＰパケットに含まれているＰＣＭ音声データを補完することが可能となり、音質の劣化を生じることなくリアルタイムの音声通信を行うことが可能となる。
【００７８】
【発明の効果】
以上述べてきたように、この発明に記載の音声処理方法及び音声処理装置によれば、音声情報を載せたパケットがネットワークを介して伝送されてくる過程においてパケット消失や符号誤りが発生するような状況においても、通信品質を高く維持して音声情報の受信または中継を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態にかかる音声通信システム１の構成を示したブロック図である。
【図２】 ゲートウェイサーバ４における処理のタイミングチャートである。
【図３】 第４実施形態にかかる音声通信システムの構成を示すブロック図である。
【図４】 ゲートウェイサーバ４０における処理のタイミングチャートである。
【図５】 第５実施形態にかかる音声通信システムの構成を示すブロック図である。
【図６】 音声通信端末５０における処理のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１……音声通信システム ２……通信端末 ３……インターネット
４、４０……ゲートウェイサーバ ５……移動網 ６……無線基地局
７……移動機 ４１、４４……受信部 ４２……ＰＣＭ復号器
４３、４６……ＡＭＲ符号器 ４５……スイッチ回路
４７、４８……ＡＭＲ復号器
５０……音声通信端末
【発明の属する技術分野】
この発明は、リアルタイム音声通信システムに好適な音声処理方法及び音声処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまで電話などのリアルタイム音声通信は、通信を行う各ユーザ端末間を回線により接続し、この回線を利用して音声信号を伝送することにより行う形態が一般的であった。しかし、インターネットなどのネットワークの整備が進んだ現在では、例えばインターネット電話など、音声信号を符号化し、これをペイロード部に載せた音声パケットを相手方に伝送するリアルタイム音声パケット通信についての検討が盛んに行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
さて、リアルタイム音声パケット通信の方法として次の方法がある。すなわち、送信側装置において、音声信号を所定の法則（Ａ-ｌａｗ、μ-ｌａｗ等）に従って圧縮した後、サンプリングしてＰＣＭ（Pulse Code Modulation）音声サンプルデータを生成し、このＰＣＭ音声サンプルデータを音声パケットのペイロード部に載せ、ネットワークを介して受信側装置に送る、という方法である。しかしながら、この方法を採った場合、ネットワークの輻輳等によって音声パケットの消失が起こったり、或いは伝送過程において音声パケットに符号誤りが生じると、受信側装置ではこれらの音声パケットに対応した音声を再生することができず、通話品質が劣化するという問題が発生する。
【０００４】
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、音声情報を載せたパケットがネットワークを介して伝送されてくる過程においてパケット消失や符号誤りが発生するような状況においても、通信品質を高く維持して音声情報の受信または中継を行うことを可能にする音声処理方法及び音声処理装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上述べてきた課題を解決するために、請求項１に記載の音声処理方法は、ネットワークを介して第１の音声符号化データを受信する受信過程と、前記受信過程において受信された前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りを検出する検出過程と、前記受信過程において受信された前記第１の音声符号化データから音声データを復号する復号過程と、前記復号過程において復号された音声データの予測符号化を行い、第２の音声符号化データを生成する過程であって、前記検出過程において前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出されていない区間に対応した音声データについては当該音声データを予測符号化して第２の音声符号化データを生成する一方、前記検出過程において前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出された区間に対応した音声データについては符号化が行われなかったことを意味する非符号化データを第２の音声符号化データとして生成する符号化過程と、前記第２の音声符号化データを復号し、該第２の音声符号化データに前記非符号化データが含まれる場合には、過去の復号結果から予測される当該非符号化データに対応した音声データを出力するコンシールメント機能を有する復号器または該復号器を有するノードに対し、前記符号化過程により得られた第２の音声符号化データを出力する出力過程とを具備することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の音声処理方法は、ネットワークを介して第１の音声符号化データを受信する受信過程と、前記受信過程において受信された前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りを検出する検出過程と、前記受信過程において受信された前記第１の音声符号化データから音声データを復号する復号過程と、前記検出過程において前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出されていない区間に対応した音声データに限り、前記復号過程において復号された音声データの予測符号化を行って第２の音声符号化データを生成する一方、前記第２の音声符号化データに対して所定の区間毎に識別番号を付加する符号化過程と、前記第２の音声符号化データにおいて前記識別番号が付加されている区間に限り復号を行い、当該第２の音声符号化データにおいて前記識別番号が付加されていない区間については、過去の復号結果から予測される当該区間に対応した音声データを出力するコンシールメント機能を有する復号器または該復号器を有するノードに対し、前記符号化過程により得られた第２の音声符号化データを出力する出力過程とを具備することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の音声処理装置は、ネットワークを介して第１の音声符号化データを受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りを検出する検出手段と、前記受信手段が受信した前記第１の音声符号化データから音声データを復号する第１の復号手段と、前記第１の復号手段よって復号された音声データの予測符号化を行い、第２の音声符号化データを生成する手段であって、前記検出手段によって前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出されていない区間に対応した音声データについては当該音声データを予測符号化して第２の音声符号化データを生成する一方、前記検出手段によって前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出された区間に対応した音声データについては符号化が行われなかったことを意味する非符号化データを第２の音声符号化データとして生成する符号化手段と、音声符号化データを復号し、該第２の音声符号化データに前記非符号化データが含まれる場合には、過去の復号結果から予測される当該非符号化データに対応した音声データを出力する第２の復号手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の音声処理装置は、ネットワークを介して第１の音声符号化データを受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りを検出する検出手段と、前記受信手段が受信した前記第１の音声符号化データから音声データを復号する第１の復号手段と、前記第１の復号手段よって復号された音声データの予測符号化を行い、第２の音声符号化データを生成する手段であって、前記検出手段によって前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出されていない区間に対応した音声データについては当該音声データを予測符号化して第２の音声符号化データを生成する一方、前記検出手段によって前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出された場合には当該音声符号化データに対応した音声データをコンシールメント処理を実行することにより補完して前記第２の音声符号化データを生成する符号化手段と、前記符号化手段によって生成された第２の音声符号化データを復号して、出力する復号手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明するが、この発明は、かかる実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において様々な変更が可能である。
【００１２】
［１］第１実施形態
［１．１］実施形態の構成
図１は、この発明の第１実施形態にかかる音声通信システム１の構成を示すブロック図である。
本実施形態にかかる音声通信システム１は、図１に示すように、通信端末２と、インターネット３と、ゲートウェイサーバ４と、移動網５と、無線基地局６と、移動機７から構成されている。
【００１３】
通信端末２は、インターネット３に接続されており、ユーザがインターネット電話を行うための装置である。この通信端末２は、スピーカ、マイク、ＰＣＭ符号器、ＰＣＭ復号器及びインターネット３とのインターフェイス（いずれも図示略）を有している。この通信端末２のユーザがマイクを通して入力した音声情報は、ＰＣＭ符号化され、この結果得られるＰＣＭ音声データがＩＰパケットに組み込まれて、インターネット３へと送信される。また、通信端末２によってインターネット３側からＩＰパケットが受信されると、このＩＰパケットに含まれたＰＣＭ音声データが復号され、スピーカから出力される。なお、以下では、説明を簡単なものとするため、各ＩＰパケットには一定の時間長のＰＣＭ音声データが載せられるものとする。
【００１４】
移動機７は、移動網５の通信サービスを受ける携帯電話であり、移動網５を介してゲートウェイサーバ４と接続可能である。
この移動機７は、マイク、スピーカ、無線基地局６との無線通信を行う各部、各種情報を表示するための各部、数字入力、文字入力等の情報入力操作を行うための各部等を備えるほか、これら各部を制御するマイクロコンピュータ（いずれも図示略）を内蔵している。また、この移動機７は、ＡＭＲ（Adaptive Multi-Rate）方式のＣＯＤＥＣ（符号器／復号器）を有しており、このＣＯＤＥＣにより第３者との間でＡＭＲ音声符号化データの通信を行う。ここで、ＡＭＲは、マルチレート対応のＣＥＬＰ（Code excited Linear Prediction）系の符号化／復号方式であり、復号の際に符号化データの消失や致命的な符号誤りにより復号を行うことができない場合に過去の復号結果からそのＡＭＲ音声符号化データに対応した復号結果を補完して出力するコンシールメント機能を含んでいる。
【００１５】
ゲートウェイサーバ４は、インターネット３と、移動網５とを相互接続するためのコンピュータシステムである。このゲートウェイサーバ４は、移動機７からインターネット３側の通信端末２に送るべきＡＭＲ音声符号化データのフレームを受信した場合に、そのＡＭＲ音声符号化データに対応したＰＣＭ音声データをペイロード部に含むＩＰパケットをインターネット３側に送信する機能を有する。また、ゲートウェイサーバ４は、インターネット３側から移動機７宛てのＰＣＭ音声データが載せられたＩＰパケットを受信した場合に、このＰＣＭ音声データをＡＭＲ方式のＣＯＤＥＣにより復号可能な形式のＡＭＲ音声符号化データに変換し、このＡＭＲ音声符号化データをフレームに載せ、移動網５を介して移動機７宛に送信する機能を有する。ここで、ＩＰパケットがゲートウェイサーバ４へ伝送される過程において、ＩＰパケットの消失や致命的な符号誤りが発生する場合がある。かかる場合に、ゲートウェイサーバ４は、ＩＰパケットに対応したＡＭＲ音声符号化データとして、コンシールメント処理の対象となるNo dataをフレームに載せ、移動機７宛に送信する機能を有している。このNo dataは、当該フレームにおいて誤りが生じた或いは当該フレームが消失したことを表すデータである。
【００１６】
ゲートウェイサーバ４は、インターネット３側からＩＰパケットを受信して、当該ＩＰパケットに載せられているＰＣＭ音声データを送信するための手段として、受信部４１と、ＰＣＭ復号器４２と、ＡＭＲ符号器４３とを有している。なお、図１においては、インターネット３内に存在する通信端末２から、移動機７宛にＰＣＭ音声データを送信するために必要な各部のみが示されているが、本実施形態に係る音声通信システムにおいては、当然に移動機７側から通信端末２宛にＰＣＭ音声データを送信することも可能である。しかし、移動機７から通信端末２宛にＰＣＭ音声データの送信を行うための各部については本発明の要旨と無関係のため図示を省略している。
【００１７】
ここで、受信部４１は、インターネット３とのインターフェイスを有しており、インターネット３を介して通信端末２から送信されてきたＩＰパケットを受信する。そして、受信部４１は、受信したＩＰパケットの伝送過程において発生したジッタを吸収した後、当該ＩＰパケットを一定周期でＰＣＭ復号器４２宛に出力する。受信部４１において伝送遅延を吸収する方法としては、例えば、この受信部４１に受信用のバッファを設け、受信したＩＰパケットをこのバッファに一度貯めて、一定周期で受信部４１からＰＣＭ復号器４２に送る構成としても良い。
【００１８】
また、受信部４１は、この受信されたＩＰパケットの符号誤り検出を行う。そして、ＩＰパケットにおいてパケットヘッダの符号誤りが発生している等、復号不能なＩＰパケットである場合には、復号不能信号をＡＭＲ符号器４３へ送る。また、受信すべきＩＰパケットがその伝送過程において消失してしまっている場合にも、受信部４１は、ＡＭＲ符号化器４３宛に復号不能信号を出力する。しかし、ＩＰパケットが伝送過程において消失していると、当該ＩＰパケットが受信部４１によって受信されることがないため、当該ＩＰパケットが消失していることを検出することはできない。そこで、受信部４１は、所定の方法によって受信されるべきＩＰパケットが消失していることを検出する。この受信部４１が消失しているＩＰパケットを検出する方法としては、例えば、受信したＩＰパケットに含まれるタイムスタンプを監視し、このタイムスタンプの監視結果に従って、各ＩＰパケットの受信タイミングを予測するという方法がある。この場合、この予測された受信タイミングから所定のマージンを加えた時刻になっても次のＩＰパケットが受信されないときは、当該ＩＰパケットは消失したと判断し、そのＩＰパケットが復号不能である旨を示す復号不能信号をＡＭＲ符号化器４３に送る。
【００１９】
ＰＣＭ復号器４２は、受信部４１から出力されたＩＰパケットのペイロード部からＰＣＭ音声データを取り出し、ＰＣＭ復号して出力する。
【００２０】
ＡＭＲ符号器４３は、移動網５とのインターフェイスを有しており、ＰＣＭ復号器４２から出力されたＰＣＭ音声データに対してＡＭＲ方式の符号化を行い、ＡＭＲ音声符号化データを生成する。そして、このＡＭＲ音声符号化データをフレームに載せて移動網５側に送信する。本実施形態では、ＡＭＲ符号器４３から出力される各フレームは、受信部４１から出力される各ＩＰパケットと１対１に対応している。
【００２１】
また、ＡＭＲ符号器４３は、受信部４１において復号不能信号が出力されている場合、この復号不能信号が出力されている間にＰＣＭ復号器４２から出力されたＰＣＭ音声データを無視し、その代わりに、コンシールメント処理の対象となるNo dataをフレームに載せる。
【００２２】
［１．２］実施形態の動作
以下、通信端末２から移動機７宛てにＰＣＭ音声データを送る場合を例に本実施形態の動作について説明する。なお、本実施形態では、移動機７から通信端末２宛てにＰＣＭ音声データを送ることも勿論可能であるが、この動作については本発明と関係がないのでその説明を省略する。
【００２３】
図２は、ゲートウェイサーバ４において行われる処理のタイミングチャートである。なお、図２において、受信部４１から出力されるＩＰパケットは、そのＩＰパケットの伝送過程において発生したジッタが吸収された後、受信部４１から一定周期でＰＣＭ復号器４２宛に出力されている。
【００２４】
まず、ゲートウェイサーバ４によってＩＰパケットＰ１が誤り無く受信されると、このＩＰパケットＰ１は、所定のタイミングにおいて受信部４１からＰＣＭ復号器４２に出力される。ここで、ＩＰパケットＰ１には誤りが無いため、これに対応した復号不能信号は、出力されない。そして、ＰＣＭ復号器４２においては、受信部４１からのＩＰパケットＰ１の出力が完了すると、ＩＰパケットＰ１のペイロード部からＰＣＭ音声データが取り出され、ＰＣＭ復号されて、ＡＭＲ符号器４３へと出力される。ＡＭＲ符号器４３においては、ＰＣＭ復号器４２から出力されたＩＰパケットＰ１に対応したＰＣＭ音声データに対してＡＭＲ方式の符号化を行い、ＡＭＲ音声符号化データが生成される。そして、このＡＭＲ音声符号化データは、フレームＦ１に載せられて移動網５側に送信される。
【００２５】
その後、ゲートウェイサーバ４においては、次に受信されるＩＰパケットＰ２についても同様の処理が実行されることによってフレームＦ２が生成され、移動網５を介して、移動機７宛に送信されるのである。
【００２６】
次に、ＩＰパケットＰ３が致命的な符号誤り（例えば、ヘッダの誤り）を含んだ状態で受信部４１によって受信されると、受信部４１は、図２に示すようにＩＰパケットＰ３が復号不能であることを示す復号不能信号をＡＭＲ符号器４３宛に送る。
【００２７】
一方、ＰＣＭ復号器４２においては、受信部４１からのＩＰパケットＰ３の出力が完了すると、ＩＰパケットＰ３の復号が開始される。しかし、ＩＰパケットＰ３においては、パケットヘッダに符号誤りが発生しているため、ＰＣＭ復号器４２においてＩＰパケットＰ３を復号することは出来ない。この結果、ＰＣＭ復号器４２は、１個分のＩＰパケットに載せられているＰＣＭ音声データの時間長に相当する期間、“無音”状態に対応したＰＣＭ音声データをＡＭＲ符号器４３に出力する。ここで、図２に示すように、受信部４１からＡＭＲ符号器４３宛に出力される復号不能信号は、ＰＣＭ復号器４２からの出力が“無音”状態となっている間だけ出力される。
【００２８】
一方、ＡＭＲ符号器４３においては、図２に示すように、受信部４１から復号不能信号が出力されている状態となっているため、ＰＣＭ復号器４２から出力されているＰＣＭ音声データを無視して、復号不能信号に従いコンシールメント処理の対象となるNo dataを載せてフレームＦ３を生成するのである。
このようにして、ＡＭＲ符号器４３によってNo dataが載せられたフレームＦ３が移動機７宛に送信される。
【００２９】
その後、ＩＰパケットＰ４及びＰ５が誤りが発生していない状態でゲートウェイサーバ４に受信されると、ゲートウェイサーバ４においては、ＩＰパケットＰ４及びＰ５に対してＩＰパケットＰ１と同様の処理が行われる。
【００３０】
一方、ＩＰパケットＰ６がその伝送過程において消失した場合、ＩＰパケットＰ６が受信部４１によって受信されることはないため、受信部４１はＩＰパケットＰ６が消失したことを検出することが出来ない。そこで、受信部４１は所定の方法によってＩＰパケットＰ６が消失したことを検出して、ＩＰパケットＰ６が復号不能である旨を示す復号不能信号をＡＭＲ符号器４３に出力する。この受信部４１が伝送過程において消失したＩＰパケットを検出する方法としては、上述したように、受信したＩＰパケットに含まれるタイムスタンプを監視し、このタイムスタンプの監視結果に従って、各ＩＰパケットの受信タイミングを予測するという方法がある。この場合、受信部４１は、この予測された受信タイミングから所定のマージンを加えた時刻になっても次のＩＰパケットが受信されないときは、当該ＩＰパケットは消失したと判断し、そのＩＰパケットに対応した復号不能信号をＡＭＲ符号器４３に送れば良い。例えば、図２に示す場合において、ＩＰパケットＰ６は消失しているので、ＩＰパケットＰ５が受信された後、ＩＰパケットＰ６の受信タイミングから所定のマージンを加えた時刻になってもＩＰパケットＰ６が受信されることはない。このため、受信部４１は、ＩＰパケットＰ６は消失したものと判断して、予測されていたＩＰパケットＰ６の受信完了タイミングから復号不能信号の出力を開始する。そして、受信部４１は、このＩＰパケットＰ６に対応した復号不能信号をＩＰパケットＰ７の受信が完了するまで維持する。
【００３１】
一方、受信部４１からＩＰパケットＰ６が出力されるべき期間であっても、ＩＰパケットＰ６が消失していると受信部４１からＩＰパケットＰ６が出力されることはない。このためＰＣＭ復号器４２は、次のＩＰパケット（この場合Ｐ７）が受信部４１から出力されるまで、復号処理を実行することが出来ない。この結果、ＰＣＭ復号器４２から出力されるＰＣＭ音声データは、ＩＰパケットＰ３と同様に１個分のＩＰパケットに載せられているＰＣＭ音声データの時間長に相当する期間“無音”状態となる。
【００３２】
一方、ＡＭＲ符号器４３においては、図２に示すようにＰＣＭ復号器４２からＩＰパケットＰ６に対応したＰＣＭ音声データが出力されるべき期間、受信部４１から復号不能信号が出力された状態となっている。このため、ＡＭＲ符号器４３は、ＰＣＭ復号器４２から出力されているＰＣＭ音声データを無視して、コンシールメント処理の対象となるNo dataを載せてフレームＦ６を生成するのである。
【００３３】
このようにして、ＡＭＲ符号器４３によってNo dataとして生成されたフレームＦ６が移動機７宛に送信される。
【００３４】
一方、フレームＦ１〜Ｆ６を移動網５から受信した移動機７においては、フレームＦ１〜Ｆ６の復号が行われることとなる。この際、フレームＦ３及びＦ６についてはNo dataとなっているため、移動機７においてコンシールメント処理が実行され、フレームＦ２以前の復号結果からフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データが補完される。また、フレームＦ６に対しても同様に、フレームＦ５以前の復号結果からフレームＦ６に対応したＰＣＭ音声データが補完されることとなる。
【００３５】
このようにして、本実施形態にかかるゲートウェイサーバは、インターネット側においてＩＰパケットに消失等が発生した場合においても、移動網側において採用されている符号化方式のコンシールメント作用を利用することにより、消失したＩＰパケットＰに対応したＰＣＭ音声データを補完することが可能となり、音質の劣化を生じることなくリアルタイムの音声通信を行うことが可能となる。
【００３６】
なお、本実施形態においては、音声符号化の方式としてＡＭＲ方式とＰＣＭ方式とを例示している。しかし、通信端末２とゲートウェイサーバ４間において送受信されるデータについては、ＰＣＭ方式に限らず他のどのような符号化方式を用いても構わない。また、ゲートウェイサーバ４と移動機７との間において送受信されるデータついては、コンシールメント機能を有している符号化方式を用いれば、どのような符号化方式を用いても構わない。
【００３７】
また、本実施形態においては、ＩＰパケットとフレームとが一対一の対応関係を有するものとして例示している。しかし、ＩＰパケット長とフレーム長が異なる場合、一対一の対応関係を作ることが出来ない。このような場合に、復号不能なほど致命的な誤りがＩＰパケットに発生すると、該ＩＰパケットに対応してＰＣＭ復号器４２から出力される“無音”状態に対応したＰＣＭ音声データが複数フレームに跨ってしまうこととなる。そこで、このような場合には、ＩＰパケットに記述されているタイムスタンプから、データの消失している期間を算出し、当該期間内に生成されるフレームについては全てNo dataとして生成する。このように処理を行うことによって、喪失されたＩＰパケットが複数フレームに跨ることを防止することが出来る。
また、例えば、１つのフレームが複数のＩＰパケットに対応する場合或いは１つのＩＰパケットが複数のフレームに対応する場合のように、一方が他方の整数倍となる対応関係にある場合には、各ＩＰパケットとフレームの同期をとる構成とすればよい。例えば、２つのＩＰパケットが１つのフレームに対応する場合に、各ＩＰパケットとフレームの同期をとっておけば、１つのＩＰパケットが消失した場合に、複数のフレームに跨ってしまうことを防止することが可能となる。
【００３８】
また、本実施形態においてはＰＣＭ復号器４２において得られるＰＣＭ音声データは、デジタルデータであるものとして説明を行っている。しかし、多少の音声劣化であれば発生しても構わない場合には、ＰＣＭ復号器４２においてアナログ信号である音声情報にまで復号してからＡＭＲ符号器４３に送る構成としても構わない。
【００３９】
また、本実施形態において、通信端末２から送信され、ゲートウェイサーバ４によって受信されるＰＣＭ音声データは、インターネット３を介してＩＰパケットに載せられて送信される構成となっている。しかし、通信端末２から送信され、ゲートウェイサーバ４によって受信されるＰＣＭ音声データは、他の通信網を介してフレームに載せられて送信される構成としても構わない。この場合において、通信端末２から送信されたフレームがその伝送過程において消失したとしても、上記実施形態と同様にしてNo dataを載せたフレームを生成することが可能である。すなわち、通信端末２から移動機７宛に送信されたフレームがゲートウェイサーバ４まで伝送される過程において復号不能なほど致命的な符号誤りが発生した場合、ゲートウェイサーバ４は、当該フレームに載せられたＰＣＭ音声データに換えてNo dataを載せて、その符号誤りが発生したフレームに対応したフレームを生成するのである。また、通信端末２によって送信されたフレームがその伝送過程において消失することがある。かかる場合に、ゲートウェイサーバ４は、例えば、当該フレームの受信タイミングから所定時間経過しても当該フレームが受信されない場合に当該フレームが消失したものとみなして、当該フレームに対応したフレームにNo dataを載せて移動機７宛に送信する。
【００４０】
［２］第２実施形態
本実施形態に係る音声通信システムは、図１に示す第１実施形態に係る音声通信システムと同様の構成を有する。本実施形態において、第１実施形態と異なるのは、ＡＭＲ符号器４３においてフレームを生成する過程のみである。従って、ＡＭＲ符号器４３以外の各構成要素については、第１実施形態と同様の動作を行うものであるため説明は省略する。
【００４１】
以下、このＡＭＲ符号器４３において行われるフレームの生成過程について説明する。
本実施形態において、ＡＭＲ符号器４３は、各フレームに対して「フレーム番号」を付加して移動網５側に送信する構成となっている。また、ＩＰパケットがゲートウェイサーバ４へ伝送される過程において、ＩＰパケットの消失や致命的な符号誤りが発生する場合がある。かかる場合にＡＭＲ符号器４３は、当該ＩＰパケットに対応したフレームを送信せずに当該フレームに対応したフレーム番号を飛ばして、次のフレームを生成する。例えば、図２に示す場合において、ＩＰパケットＰ３が復号不能な誤りを含んだ状態でゲートウェイサーバ４によって受信されると、ＡＭＲ符号器４３は、フレームＦ３を飛ばしてフレームＦ４を移動網５側に送信する。また、ＩＰパケットＰ６がその伝送過程において消失されてしまうと、ＡＭＲ符号器４３は、同様にフレームＦ６を飛ばしてフレームＦ７を送信する。すなわち、ＡＭＲ符号器４３から送信されるフレームは「フレーム番号」として「３番」と「６番」が抜けた状態で送信される。
【００４２】
一方、フレームＦ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ７を移動網５から受信した移動機７においては、フレームＦ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ７の復号が行われることとなる。この際、移動機７においては、フレームＦ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ７の「フレーム番号」から「３番」と「６番」に対応している「フレーム番号」が抜けているものと判断し、フレームＦ３及びフレームＦ６が消失されているものとみなす。そして、移動機７は、コンシールメント処理を実行するのである。すなわち、フレームＦ２以前の復号結果からフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データが補完される。また、フレームＦ６に対しても同様に、フレームＦ５以前の復号結果からフレームＦ６に対応したＰＣＭ音声データが補完されることとなる。
【００４３】
このようにして、本実施形態に係るゲートウェイサーバは、インターネット側においてＩＰパケットに消失等が発生した場合、当該ＩＰパケットに対応したフレームは生成しない。このため、ゲートウェイサーバ内における処理負担を軽くすることが可能となる。
【００４４】
［３］第３実施形態
本実施形態に係る音声通信システムは、図１に示す第１実施形態に係る音声通信システムと同様の構成を有する。本実施形態において、第１実施形態と異なるのは、ＡＭＲ符号器４３においてフレームを生成する過程のみである。従って、ＡＭＲ符号器４３以外の各構成要素については、第１実施形態と同様の動作を行うものであるため説明は省略する。
【００４５】
以下、このＡＭＲ符号器４３において行われるフレームの生成過程について説明する。
本実施形態において、ＡＭＲ符号器４３は、一定周期でフレームを移動機７宛に送信する。また、ＩＰパケットがゲートウェイサーバ４へ伝送される過程において、ＩＰパケットの消失や致命的な符号誤りが発生する場合がある。かかる場合にＡＭＲ符号器４３は、当該ＩＰパケットに対応したフレームを送信すべき期間中に当該フレームを全く送信しない。例えば、図２に示す場合において、ＩＰパケットＰ３に復号不能な誤りを含んだ状態でゲートウェイサーバ４によって受信されると、ＡＭＲ符号器４３は、フレームＦ３を送信すべき期間中にフレームを送信することはない。また、ＩＰパケットＰ６がその伝送過程において消失されてしまうと、ＡＭＲ符号器４３は、同様にフレームＦ６を送信すべき期間中にフレームを送信することはない。
【００４６】
一方、フレームＦ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ７を移動網５から受信した移動機７においては、フレームＦ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ７の復号が行われることとなる。この際、移動機７においては、フレームＦ３の受信タイミングにおいてフレームＦ３が受信されることはない。また、フレームＦ６についても同様にその受信タイミングにおいてフレームＦ６が受信されることはない。
【００４７】
フレームＦ３やＦ６のように本来受信されるべきタイミングから所定のマージンを加えた時刻になっても次のフレームが受信されないとき、移動機７は当該フレームが消失したものとみなしてコンシールメント処理を実行する。すなわち、フレームＦ２以前の復号結果からフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データが補完される。また、フレームＦ６に対しても同様に、フレームＦ５以前の復号結果からフレームＦ６に対応したＰＣＭ音声データが補完される。
【００４８】
このようにして、本実施形態に係るゲートウェイサーバは、第２実施形態のように各フレームに対してフレーム番号を付加するという処理を行うこともない。このため、第２実施形態に比べてゲートウェイサーバ内における処理負担を更に軽くすることが可能となる。
【００４９】
［４］第４実施形態
［４．１］第４実施形態の構成
図３は、本実施形態にかかる音声通信システム１０の構成を示すブロック図である。なお、図３において上述した図１の各部と対応する部分には同一の符号が付されている。
本実施形態において、ゲートウェイサーバ４０は、受信部４４と、ＰＣＭ復号器４２と、スイッチ回路４５と、ＡＭＲ符号器４６と、ＡＭＲ復号器４７とを有する。
【００５０】
ここで、受信部４４は、第１実施形態と同様にインターネット３とのインターフェイスを有しており、インターネット３を介して通信端末２から送信されてきたＩＰパケットを受信する。そして、受信部４４は、受信したＩＰパケットの伝送過程において発生したジッタを吸収した後、当該ＩＰパケットを一定周期でＰＣＭ復号器４２宛に出力する。また、受信部４４は、受信されたＩＰパケットの符号誤り検出を行う。そして、ＩＰパケットが復号不能なＩＰパケットである場合、或いは、当該ＩＰパケットが消失している場合には、当該ＩＰパケットが復号不能であることを表す復号不能信号をＡＭＲ復号器４７へ送る。この受信部４４が受信したＩＰパケットの伝送遅延を吸収する方法及びＩＰパケットの誤りを検出する方法の具体例については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。また、本実施形態において受信部４４は、この復号不能信号をスイッチ回路４５に対しても出力する。
【００５１】
スイッチ回路４５は、受信部４４から復号不能信号が入力されている間だけ端子ｂ側を選択し、これ以外の時には端子ａ側を選択する。つまり、受信部４４から復号不能信号が入力されている間だけＡＭＲ復号器４７から入力されたＰＣＭ音声データをＡＭＲ符号器４６へ出力し、これ以外の時にはＰＣＭ復号器４２から入力されたＰＣＭ音声データをＡＭＲ符号器４６へ出力するのである。
【００５２】
ＡＭＲ符号器４６は、第１実施形態と同様に、スイッチ回路４５を介して入力されるＰＣＭ音声データに対して符号化を行ってフレームを生成する。また、ＡＭＲ符号器４６は、生成したフレームを移動網５を介して移動機７宛に送信する際、当該フレームをＡＭＲ復号器４７に対しても出力する。
【００５３】
ＡＭＲ復号器４７は、ＡＭＲ符号器４６から入力されるフレームを復号してＰＣＭ音声データを取得し、スイッチ回路４５の端子ｂに出力する装置である。このＡＭＲ復号器４７は、受信部４４から復号不能信号が送られてくると、その復号不能信号が出力されている間コンシールメント処理を実行して、当該復号不能信号に対応したフレーム以前のフレームの復号結果から当該フレームに対応したＰＣＭ音声データを補完する。
【００５４】
［４．２］第４実施形態の動作
以下、通信端末２から移動機７宛てに音声情報を送る場合を例に本実施形態の動作について説明する。なお、本実施形態においても、移動機７から通信端末２宛に音声情報を送ることも勿論可能であるが、この動作については本発明と関係がないのでその説明を省略する。
【００５５】
図４は、ゲートウェイサーバ４０において行われる処理のタイミングチャートである。なお、図４において、受信部４４から出力されるＩＰパケットは、受信部４４において、その伝送過程において発生したジッタが吸収された後、一定周期でＰＣＭ復号器４２宛に出力されている。
【００５６】
まず、ゲートウェイサーバ４０によってＩＰパケットＰ１が誤り無く受信されると、このＩＰパケットＰ１は、受信部４４からＰＣＭ復号器４２宛に出力される。ここで、ＩＰパケットＰ１には誤りが発生していないため、これに対応した復号不能信号は受信部４４から出力されない。そして、ＰＣＭ復号器４２においては、受信部４４からＩＰパケットＰ１の出力が完了すると、ＩＰパケットＰ１のペイロード部からＰＣＭ音声データが取り出され、ＰＣＭ復号されて、スイッチ回路４５の端子ａを介してＡＭＲ符号器４６へ出力される。ＡＭＲ符号器４６においては、ＰＣＭ復号器４２から出力されたＩＰパケットＰ１に対応したＰＣＭ音声データに対してＡＭＲ方式の符号化を行い、ＡＭＲ音声符号化データが生成される。そして、このＡＭＲ音声符号化データは、フレームＦ１に載せられて移動網５側に送信される。また、フレームＦ１は、ＡＭＲ復号器４７へと出力され、ＡＭＲ復号器４７においてフレームＦ１に載せられたＡＭＲ符号化データが復号される。
【００５７】
その後、ゲートウェイサーバ４０においては、次に受信されるＩＰパケットＰ２についても同様の処理が実行されることによってフレームＦ２が生成され、移動網５を介して、移動機７宛に送信されるのである。
【００５８】
次に、ＩＰパケットＰ３が致命的な符号誤り（例えば、ヘッダの誤り）を含んだ状態で受信部４４によって受信されると、受信部４４は、図４に示すようにＩＰパケットＰ３が復号不能であることを示す復号不能信号をＡＭＲ復号器４７及びスイッチ回路４５宛に送る。
【００５９】
一方、ＰＣＭ復号器４２においては、受信部４４からのＩＰパケットＰ３の出力が完了すると、ＩＰパケットＰ３に復号が開始される。しかし、ＩＰパケットＰ３においては、パケットヘッダに符号誤りが発生しているため、ＰＣＭ復号器４２がＩＰパケットＰ３を復号することはできない。この結果、ＰＣＭ復号器４２は、１個分のＩＰパケットに載せられているＰＣＭ音声データの時間長に相当する期間、“無音”状態に対応した音声データをスイッチ回路４５の端子ａへ出力する。
【００６０】
一方、ＡＭＲ復号器４７においては、受信部４４から復号不能信号が供給されている間、ＡＭＲ符号器４６から出力されるフレームは無視して、コンシールメント処理が実行される。これにより、フレームＦ２以前の復号結果に基づいてフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データが補完される。すなわち、ＡＭＲ復号器４７は、コンシールメント処理を実行することによって得られるフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データを、ＰＣＭ復号器４２からＩＰパケットＰ３に対応したＰＣＭ音声データが端子ａに出力されるタイミングに同期して、端子ｂに出力することが可能なのである。
【００６１】
また、スイッチ回路４５に対しては、ＰＣＭ復号器４５からＩＰパケットＰ３に対応したＰＣＭ音声データが端子ａへ、ＡＭＲ復号器４７からフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データが端子ｂへと出力されている間、受信部４４から復号不能信号が入力される。このため、スイッチ回路４５は、端子ｂを選択してＡＭＲ復号器４７においてコンシールメント処理を行うことによって得られたフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データがＡＭＲ符号器４６へと出力される。従って、ＡＭＲ符号器４６に対して、ＰＣＭ復号器４２から出力された“無音”状態に対応したＰＣＭ音声データが入力されることはない。
【００６２】
このようにして、ＡＭＲ復号器４７におけるコンシールメント処理によって補完されたＰＣＭ音声データがＡＭＲ符号器４６において符号化されて、ＡＭＲ音声符号化データへと変換された後、フレームＦ３に載せられて、移動機７宛に送信される。
【００６３】
その後、ＩＰパケットＰ４及びＰ５が誤りが発生していない状態でゲートウェイサーバ４０に受信されると、ゲートウェイサーバ４０においては、ＩＰパケットＰ４及びＰ５に対してＩＰパケットＰ１と同様の処理が行われる。
【００６４】
一方、ＩＰパケットＰ６がその伝送課程において消失した場合、ＩＰパケットＰ６が受信部４４によって受信されることはないため、受信部４４はＩＰパケットＰ６が消失したことを検出することが出来ない。そこで、受信部４４は、所定の方法によって、ＩＰパケットＰ６は消失したものと判断してＩＰパケットＰ６に対応した復号不能信号をＡＭＲ復号器４７及びスイッチ回路４５宛に出力する。なお、受信部４４が、ＩＰパケットＰ６の消失を検出する方法の具体例は、第１実施形態において受信部４１が行う方法と同様であるため説明を省略する。
【００６５】
一方、受信部４４からは、ＩＰパケットＰ６が出力されるべき期間であっても、ＩＰパケットＰ６が出力されることはない。このためＰＣＭ復号器４２は、次のＩＰパケット（この場合Ｐ７）が受信部４４から出力されるまで、復号処理を実行することが出来ない。この結果、ＰＣＭ復号器４２から端子ａに対して、１個分のＩＰパケットに載せられているＰＣＭ音声データの時間長に相当する期間“無音”状態のＰＣＭ音声データが出力される。また、ＡＭＲ復号器４７においては、受信部４４から復号不能信号が供給されている間、ＡＭＲ符号器４６から出力されるフレームは無視して、コンシールメント処理が実行される。これにより、フレームＦ５以前の復号結果に基づいてフレームＦ６に対応したＰＣＭ音声データが補完されて、端子ｂに出力される。
【００６６】
一方、スイッチ回路４５に対しては、ＰＣＭ復号器４２から“無音”状態のＰＣＭ音声データが端子ａへ、ＡＭＲ復号器４７からコンシールメント処理によって得られたフレームＦ６に対応したＰＣＭ音声データが端子ｂへと出力されている間、受信部４５から復号不能信号が入力される。このため、スイッチ回路４５は、端子ｂを選択してＡＭＲ復号器４７から出力されたＰＣＭ音声データをＡＭＲ符号器４６に出力するのである。そして、ＡＭＲ符号器４６においては、スイッチ回路４５を介してＡＭＲ復号器４７から出力されたＰＣＭ音声データが符号化され、ＡＭＲ音声符号化データへと変換された後、フレームＦ６に載せられて移動機７宛に送信されることとなる。
【００６７】
このようにして、本実施形態に記載の音声通信システムにおいては、インターネット上においてＩＰパケットの符号誤り等が発生した場合であっても、ゲートウェイサーバ内においてコンシールメント処理を実行することによって当該パケットに載せられていたデータを補完して、フレームを生成することが可能となる。このため、移動機に搭載されたＡＭＲ方式のＣＯＤＥＣのコンシールメント機能を使用する必要が無くなるため、移動機に搭載されたＣＯＤＥＣの性能の違いによって発生する通話品質のばらつきを防止することが可能となる。
【００６８】
［５］第５実施形態
本実施形態には、コンシールメント作用を有していない符号化方式を採用するネットワークを介してリアルタイム音声通信を行うのに好適な音声通信端末が示されている。
【００６９】
図５は、この発明の第５実施形態にかかる音声通信システム１００の構成を示すブロック図である。なお、図５において上述した図１の各部と対応する部分については同一の符号が付されている。
【００７０】
図５に示すように本実施形態にかかる音声通信システム１は、通信端末２と、ネットワーク３０と、音声通信端末５０から構成されている。
本実施形態に係る音声通信端末５０は、ネットワーク３０側からＰＣＭ音声データが載せられたＩＰパケットを受信した場合に、その伝送課程において当該ＩＰパケットに致命的な符号誤りが発生してしまった場合に、コンシールメント処理を行う機能を有している。
【００７１】
ここで、ＡＭＲ復号器４８は、ＡＭＲ符号器４６から入力されるフレームを復号してＰＣＭ音声データを取得する装置である。このＡＭＲ復号器４８は、ＡＭＲ符号器４３から出力されたフレームにNo dataが載っている場合、当該フレームの前のフレームの復号結果を用いてコンシールメント処理を実行する。
【００７２】
以下、図６に示すタイミングチャートを参照して、本実施形態の動作について説明する。
受信部４１は、ネットワーク３０からＩＰパケットを受信すると、受信したＩＰパケットの伝送過程において発生したジッタを吸収した後、当該ＩＰパケットを一定周期でＰＣＭ復号器４２へと出力する。また、受信部４１は、受信したＩＰパケットにおいて符号誤りがないかどうかを判定する。図６に示す場合において、ＩＰパケットＰ３が復号不能なほどの誤りが発生している状態で音声通信端末５０によって受信された場合、受信部４１は、ＡＭＲ符号器４３に対して復号不能信号を出力する。なお、受信部４１からＡＭＲ符号器４３宛に出力される復号不能信号については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００７３】
一方、ＩＰパケットＰ６がその伝送課程において消失した場合、ＩＰパケットＰ６が受信部４１によって受信されることはないため、受信部４１はＩＰパケットＰ６が消失したことを検出することが出来ない。そこで、受信部４１は所定の方法によってＩＰパケットＰ６が消失したことを検出して、ＩＰパケットＰ６が復号不能である旨を示す復号不能信号をＡＭＲ符号器４３に出力する。なお、この受信部４１においてＩＰパケットＰ６が消失したことを検出する方法の具体例は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００７４】
次に、ＰＣＭ復号器４２においては、第１実施形態と同様に受信部４１から一定周期で出力されるＩＰパケットＰのペイロード部から取り出されたＰＣＭ音声データが復号されて、ＡＭＲ符号器４３へ出力されることとなる。図６に示す場合において、ＩＰパケットＰ３が復号不能なほど致命的な誤り発生している状態で音声通信端末５０によって受信された場合、ＰＣＭ復号器４２は、１個分のＩＰパケットに載せられているＰＣＭ音声データの時間長に相当する期間、“無音”状態に対応したＰＣＭ音声データを出力する。また、ＩＰパケットＰ６がその伝送課程において消失している場合、ＰＣＭ復号器４２は、ＩＰパケットＰ３の場合と同様に“無音”状態に対応したＰＣＭ音声データを出力する。
【００７５】
ＡＭＲ符号器４３においては、第１実施形態と同様にＰＣＭ復号器４２から出力されたＰＣＭ音声データに対してＡＭＲ方式の符号化が施され、ＡＭＲ音声符号化データが生成される。図６に示す場合において、伝送課程において復号不能なほど致命的な符号誤りやＩＰパケットの消失が発生した場合（この場合Ｐ３及びＰ６）受信部４１は、復号不能信号をＡＭＲ符号器４３宛に出力する。このため、ＡＭＲ符号器４３は、ＰＣＭ復号器４２からの出力を無視し、当該部分に対応したＡＭＲ音声符号化データに換えてNo dataを載せたフレームＦ３及びＦ６を生成する。
【００７６】
一方、ＡＭＲ復号器４８においては、ＡＭＲ符号器４３において生成されたフレームが復号されて出力される。この際、ＡＭＲ符号器４３から出力されるフレームにおいて、フレームＦ３及びＦ６についてはNo dataが載っている。このため、ＡＭＲ復号器４８は、コンシールメント処理を実行して、フレームＦ２以前の復号結果からフレームＦ３に対応したＰＣＭ音声データを補完して、出力する。また、フレームＦ６に対しても同様に、フレームＦ５以前の復号結果からフレームＦ６に対応したＰＣＭ音声データを補完して、出力するのである。
【００７７】
このようにして、本実施形態にかかる音声通信装置によれば、コンシールメント作用を有していない符号化方式を採用したネットワークを介して音声通信を行った場合であっても、音声通信端末内においてコンシールメント処理を行うことが可能となる。このため、ネットワーク上においてＩＰパケットの消失等が発生した場合であっても、当該ＩＰパケットに含まれているＰＣＭ音声データを補完することが可能となり、音質の劣化を生じることなくリアルタイムの音声通信を行うことが可能となる。
【００７８】
【発明の効果】
以上述べてきたように、この発明に記載の音声処理方法及び音声処理装置によれば、音声情報を載せたパケットがネットワークを介して伝送されてくる過程においてパケット消失や符号誤りが発生するような状況においても、通信品質を高く維持して音声情報の受信または中継を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態にかかる音声通信システム１の構成を示したブロック図である。
【図２】 ゲートウェイサーバ４における処理のタイミングチャートである。
【図３】 第４実施形態にかかる音声通信システムの構成を示すブロック図である。
【図４】 ゲートウェイサーバ４０における処理のタイミングチャートである。
【図５】 第５実施形態にかかる音声通信システムの構成を示すブロック図である。
【図６】 音声通信端末５０における処理のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１……音声通信システム ２……通信端末 ３……インターネット
４、４０……ゲートウェイサーバ ５……移動網 ６……無線基地局
７……移動機 ４１、４４……受信部 ４２……ＰＣＭ復号器
４３、４６……ＡＭＲ符号器 ４５……スイッチ回路
４７、４８……ＡＭＲ復号器
５０……音声通信端末
Claims (4)
- ネットワークを介して第１の音声符号化データを受信する受信過程と、
前記受信過程において受信された前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りを検出する検出過程と、
前記受信過程において受信された前記第１の音声符号化データから音声データを復号する復号過程と、
前記復号過程において復号された音声データの予測符号化を行い、第２の音声符号化データを生成する過程であって、前記検出過程において前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出されていない区間に対応した音声データについては当該音声データを予測符号化して第２の音声符号化データを生成する一方、前記検出過程において前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出された区間に対応した音声データについては符号化が行われなかったことを意味する非符号化データを第２の音声符号化データとして生成する符号化過程と、
前記第２の音声符号化データを復号し、該第２の音声符号化データに前記非符号化データが含まれる場合には、過去の復号結果から予測される当該非符号化データに対応した音声データを出力するコンシールメント機能を有する復号器または該復号器を有するノードに対し、前記符号化過程により得られた第２の音声符号化データを出力する出力過程と
を具備することを特徴とする音声処理方法。 - ネットワークを介して第１の音声符号化データを受信する受信過程と、
前記受信過程において受信された前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りを検出する検出過程と、
前記受信過程において受信された前記第１の音声符号化データから音声データを復号する復号過程と、
前記検出過程において前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出されていない区間に対応した音声データに限り、前記復号過程において復号された音声データの予測符号化を行って第２の音声符号化データを生成する一方、前記第２の音声符号化データに対して所定の区間毎に識別番号を付加する符号化過程と、
前記第２の音声符号化データにおいて前記識別番号が付加されている区間に限り復号を行い、当該第２の音声符号化データにおいて前記識別番号が付加されていない区間については、過去の復号結果から予測される当該区間に対応した音声データを出力するコンシールメント機能を有する復号器または該復号器を有するノードに対し、前記符号化過程により得られた第２の音声符号化データを出力する出力過程と
を具備することを特徴とする音声処理方法。 - ネットワークを介して第１の音声符号化データを受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りを検出する検出手段と、
前記受信手段が受信した前記第１の音声符号化データから音声データを復号する第１の復号手段と、
前記第１の復号手段よって復号された音声データの予測符号化を行い、第２の音声符号化データを生成する手段であって、前記検出手段によって前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出されていない区間に対応した音声データについては当該音声データを予測符号化して第２の音声符号化データを生成する一方、前記検出手段によって前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出された区間に対応した音声データについては符号化が行われなかったことを意味する非符号化データを第２の音声符号化データとして生成する符号化手段と、
音声符号化データを復号し、該第２の音声符号化データに前記非符号化データが含まれる場合には、過去の復号結果から予測される当該非符号化データに対応した音声データを出力する第２の復号手段と
を具備することを特徴とする音声処理装置。 - ネットワークを介して第１の音声符号化データを受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りを検出する検出手段と、
前記受信手段が受信した前記第１の音声符号化データから音声データを復号する第１の復号手段と、
前記第１の復号手段よって復号された音声データの予測符号化を行い、第２の音声符号化データを生成する手段であって、前記検出手段によって前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出されていない区間に対応した音声データについては当該音声データを予測符号化して第２の音声符号化データを生成する一方、前記検出手段によって前記第１の音声符号化データの消失または符号誤りが検出された場合には当該音声符号化データに対応した音声データをコンシールメント処理を実行することにより補完して前記第２の音声符号化データを生成する符号化手段と、
前記符号化手段によって生成された第２の音声符号化データを復号して、出力する復号手段と
を具備することを特徴とする音声処理装置。
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