JP2770149B2

JP2770149B2 - 埋め込みオーディオ・デマルチプレックサ用オーディオ・フレーム同期方法及び装置

Info

Publication number: JP2770149B2
Application number: JP7140036A
Authority: JP
Inventors: ジョー・エル・レインボルト
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1994-05-25
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: US5483538A; JPH0846867A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、信号の同期、特に、オ
ーディオ・フレーム間の境界を検出して、埋め込みオー
ディオ（embedded audio）をビデオに同期させる埋め込
みオーディオ・デマルチプレックサ用のオーディオ・フ
レーム同期方法及び装置に関する。

【０００２】コンポーネント・ビデオ信号の１つのライ
ン中のアクティブ・ビデオ期間の終了（ＥＡＶ）と、次
のライン中のアクティブ・ビデオ期間の開始（ＳＡＶ）
との間の非アクティブ期間中、又は、コンポジット（複
合）ビデオの水平及び垂直インターバル期間中に、多チ
ャンネルのデジタル・オーディオをデジタル・ビデオ信
号とマルチプレックスして、組み合わせた信号を単一の
ビデオ・ケーブルで送信できる。このようにビデオ信号
に組み込んだオーディオ信号を、埋め込みオーディオ信
号という。このビデオ・ケーブルの受信端では、デマル
チプレックサがビデオ信号及び個々のオーディオ信号を
分離する。

【０００３】動画及びテレビジョン技術者協会（ソサエ
ティ・オブ・モーション・ピクチャ・アンド・テレビジ
ョン・エンジニアズ：ＳＭＰＴＥ）が提案した標準規格
２５９Ｍ、即ち、「ＡＥＳ／ＥＢＵオーディオ及びＡＥ
Ｓ／ＥＢＵ補助データのデジタル・ビデオ付属データ空
間へのフォーマット」では、ビデオ・ケーブルの受信端
にて所望オーディオ・サンプル・レートを維持するため
に、ビデオ・フレームに対する各オーディオ・チャンネ
ルからのデジタル・オーディオ・サンプルの数について
規定している。オーディオ・サンプル数がビデオ・フレ
ーム・レートの整数倍でない場合、オーディオ・サンプ
ルの整数がビデオ・フレームの境界に一致するまでに、
いくつかのビデオ・フレームが経過する。所定サンプル
・レートにおいてオーディオ・サンプルの整数に一致す
るのに必要なビデオ・フレームの数を、オーディオ・フ
レームという。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】デマルチプレックサに
は、現在、オーディオ・フレームの位相を判断する方法
がない。よって、デマルチプレックサは、埋め込みオー
ディオ信号のデマルチプレックスを開始する前に、位相
をランダムに選択する。異なるデマルチプレックサが異
なるオーディオ・フレーム位相を選択する結果、これら
の出力端には、異なるオーディオ位相が現れる。オーデ
ィオ・フレームの不整列（misalignment）による位相シ
フトが、別々のデマルチプレックサ間の２つのオーディ
オ・サンプルを超えるかもしれない。例えば、４８ＫＨ
ｚのオーディオ・サンプル・レートにて、２つの不整列
のオーディオ・チャンネル間の時間差は、サンプル差当
たり２０．８３マイクロ秒である。この時間差は、非常
に小さく、このエラーが、１〜２サンプルのエラーがあ
る非同期オーディオ・フレームによる場合、直接的に聞
き分けるのは困難であろう。

【０００５】しかし、２つ以上の不整列のチャンネルを
互いに混合すると、問題が明らかになる。したがって、
２チャンネルを混合する際にステレオ・マイクロフォン
の設定によって生じるように、両方のチャンネルに共通
であるオーディオと、各チャンネルにて異なっているオ
ーディオとを含んでいる場合、オーディオ・フレームの
不整列による位相差により、両方のチャンネルに共通の
オーディオ成分内に歪みが生じる。この問題は、高周波
数にて一層問題であり、この高周波数期間において、こ
の不整列の割合が高くなる。チャンネル間で２サンプル
分のシフトが生じると、１２ＫＨｚに近い周波数がほと
んど完全にキャンセルされてしまう。よって、不整列の
チャンネルが混合したことによる影響は、小さな位相変
化から、いくつかのオーディオ周波数を完全にキャンセ
ルするまでにわたる。

【０００６】したがって、本発明の目的は、デマルチプ
レックサにおいて、オーディオ・フレームを同期させ
て、埋め込みオーディオ・データのオーディオ・フレー
ムをビデオに整列（align ）させる方法及び装置の提供
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、デマル
チプレックサにて、埋め込みオーディオ信号をビデオ信
号に同期させるオーディオ・フレーム同期を行う。オー
ディオ・データをシリアル・デジタル信号のビデオ・デ
ータから分離し、ビデオ・サンプル・レートでメモリに
蓄積する。オーディオ・フレーム内のビデオ・フレーム
毎のオーディオ・サンプルのパターンを検出して、オー
ディオ・データ用の位相情報を与えるオーディオ・フレ
ーム信号（境界信号）を発生する。メモリからオーディ
オ・データを読み出し、オーディオ・サンプル・レート
で転送する。シリアル・デジタル・ビデオ信号用のビデ
オ及びオーディオ標準規格により決まる特定パターンに
対しては、オーディオ・サンプル数が同じで連続した２
つのビデオ・フレームにより、オーディオ・フレーム境
界を決める。よって、パターン検出には、ビデオ・フレ
ーム毎のオーディオ・サンプル数を計数し、連続したビ
デオ・フレーム間のオーディオ・サンプル数を比較し、
一致を検出した際に、オーディオ・フレーム信号を発生
する必要がある。

【０００８】本発明のその他の目的、利点及び新規な特
徴は、添付図を参照した以下の説明より明らかになろ
う。

【０００９】

【実施例】オーディオ・サンプル・レートが４８ＫＨｚ
で、ビデオ・フィールド・レートが５９．９４Ｈｚ（５
２５ラインのコンポーネント又はコンポジット・ビデ
オ）である場合に関連して本発明を説明する。（１個の
ビデオ・フレームは、２個のビデオ・フィールドであ
る。）この場合のオーディオ・フレームは、５ビデオ・
フレーム毎に繰り返している。すなわち、５個のビデオ
・フレーム毎に全部で８００８個のオーディオ・サンプ
ルがある。図２は、本発明により、いくつかのタイミン
グ信号を含んだオーディオ・フレーム、ビデオ・フレー
ム、ビデオ・フィールド及びビデオ・クロック間の関係
を示す。オーディオ・サンプルは、ビデオ・フレーム毎
に１６０１又は１６０２個のサンプルのグループに分割
されるが、ビデオ・フレーム毎のオーディオ・サンプル
の実際の平均数は、１６０１．６である。なお、図２の
ビデオ・フレーム中の上側の数字がオーディオ・サンプ
ル数を示す。オーディオ・フレームのオーディオ・サン
プル数は、ビデオ・フレーム毎に２つのグループ間で変
化する。すなわち、これら２つのグループは、１６０２
個のサンプルのグループにより開始及び終了する。した
がって、オーディオ・フレーム間の境界を検出するに
は、各ビデオ・フレーム内のオーディオ・サンプル数を
計数し、前のビデオ・フレームの結果と比較する。オー
ディオ・フレーム内の開始及び終了ビデオ・フレームの
オーディオ・サンプル数は同じ、即ち、１６０２である
ので、２つの連続したビデオ・フレームのオーディオ・
サンプル数が同じ場合、オーディオ・フレームの境界が
検出される。

【００１０】より一般的には、オーディオ・フレーム毎
に必要なビデオ・フレーム数は、特定のビデオ及びオー
ディオ標準規格、即ち、ビデオ及びオーディオの夫々の
サンプル・レートにより決まる。特定の標準規格によ
り、オーディオ・フレーム内におけるビデオ・フレーム
毎のオーディオ・サンプルのパターンが決まる。このパ
ターンは、図２の場合、ビデオ・フレーム毎に１６０２
個、１６０１個、１６０２個、１６０１個、１６０２個
のサンプル数が５個のビデオ・フレームにわたることで
ある。ビデオ・フィールド毎のオーディオ・サンプル数
を計数し、特定のパターンを検出して、オーディオ・フ
レームの境界を検出する。上述した特定例では、オーデ
ィオ・サンプル数が同じ２つのビデオ・フレームを見つ
けることにより、パターン検出を行う。なお、埋め込み
オーディオ信号では、オーディオ・サンプルが、ビデオ
・クロック・レートでサンプリングされている点に留意
されたい。

【００１１】図１は、本発明によるデマルチプレックサ
のブロック図であり、このデマルチプレックサ１０はコ
ンポーネント・ビデオ信号用である。埋め込みデジタル
・オーディオ信号を有する入力シリアル・デジタル・ビ
デオ信号をデシリアル回路（deserializer）１２に供給
する。このデシリアル回路１２は、シリアル信号をｎビ
ット・パラレル・データ・ワードに変換し、即ち、直列
／並列変換し、入力シリアル・デジタル・ビデオ信号か
ら得たタイミング信号を発生する。ＥＡＶ検出器及びオ
ーディオ抽出回路（以下、検出器／抽出器という）１４
は、ビデオ・データの各ライン毎にＥＡＶ（コンポーネ
ント・ビデオの１ライン中のアクティブ・ビデオの終
了）ワードを検出し、ＥＡＶ及びＳＡＶ（コンポーネン
ト・ビデオの次のライン中のアクティブ・ビデオの開
始）間のインターバル期間中に、パラレル・データ・ワ
ードからオーディオ・データ・ワードを分離する。コン
ポジット・ビデオ・デマルチプレックサでは、検出器／
抽出器１４は、水平及び垂直同期インターバルを識別
し、これらインターバルからデジタル・オーディオ・デ
ータ・ワードを抽出する同期検出器となる。この検出器
／抽出器１４は、ＥＡＶからＳＡＶまでのインターバル
期間中、若しくは水平又は垂直同期インターバル期間中
に、イネーブル信号（ＳＣＮＴ）も発生する。

【００１２】ビデオ信号は、そのビデオ信号自体から分
離されるオーディオ・デジタル・ワードを有するデジタ
ル信号である。検出器／抽出器１４からのオーディオ・
データ・ワードは、ＥＡＶからＳＡＶまでのインターバ
ル期間中に、ファースト・イン／ファースト・アウト
（ＦＩＦＯ）メモリ１６に入力する。ＦＩＦＯ１６がイ
ネーブル信号（ＳＣＮＴ）でイネーブルされると、検出
器／抽出器１４からのオーディオ・データ・ワードは、
デシリアル回路１２からのタイミング信号の１つである
２７ＭＨｚのビデオ・クロック（ＶＣＬＫ）のレートに
て、ＦＩＦＯ１６にクロック入力される。マイクロコン
トローラ（μＣ）１８は、ＦＩＦＯ１６からのオーディ
オ・データ・ワードと共にデシリアル回路１２からのタ
イミング信号（ビデオ・クロックＶＣＬＫ、ビデオ・フ
レーム・パルス信号ＦＲＭ及びビデオ・フィールド・レ
ート信号ＦＲＳ）及び検出器／抽出器１４からのイネー
ブル信号（ＳＣＮＴ）を取り込み、適切なオーディオ・
フォーマット・サブフレームのヘッダ情報を付加し、オ
ーディオ・データ・ワードをシリアルに変換する。次
に、シリアル・オーディオ・データ・ワードを、オーデ
ィオ・サンプル・レートで、オーディオ送信機２０に転
送する。この送信機は、適切なオーディオ規格に従っ
て、データ・ワードをエンコードする。オーディオ・デ
ータ・ワードは、４８ＫＨｚの如きオーディオ・サンプ
ル・レートにてクロックされる。このサンプル・レート
は、シリアル・デジタル・ビデオ入力信号にロック（拘
束）されている。

【００１３】μＣ１８は、図３に示す如きオーディオ同
期を実行する。デシリアル回路１２からのタイミング信
号の１つであるビデオ・フィールド・レート信号ＦＲＳ
を第１カウンタ２２に入力する。このカウンタ２２は、
０から２Ｎ−１までの再循環カウンタである。すなわ
ち、０から開始して、２Ｎ個のクロックを計数した際に
０に戻る。なお、Ｎは、オーディオ・フレーム毎のビデ
オ・フレーム数であり、この例では、Ｎ＝５である。ア
ンド・ゲート２４は、第１カウンタ２２の出力端に結合
しており、このカウンタ２２がゼロ計数に再循環した際
に、オーディオ・フレーム信号（境界信号）ＡＦを発生
する。オーディオ・フレーム信号ＡＦは第１フリップ・
フロップ（ＦＦ）２６にラッチされ、その出力端には、
オーディオ・フレーム・シーケンスの初めに信号ＡＦが
発生する。なお、第１カウンタ２２は、ビデオ・フィー
ルド・レート信号ＦＲＳにイネーブル（付勢）された際
に、デシリアル回路１２からのビデオ入力サンプル・レ
ートのタイミング信号であるビデオ・クロック信号ＶＣ
ＬＫにより増分する（計数を増加させる）。なお、信号
ＦＲＳは、デシリアル回路のタイミング信号の１つであ
り、その継続期間中にわずか１個のビデオ・サンプルを
含む。よって、第１カウンタ２２は、ビデオ・クロック
信号ＶＣＬＫに同期してビデオ・フィールド・レート信
号ＦＲＳを計数するのと等価である。ビデオ・クロック
信号ＶＣＬＫは、アンド・ゲート２４の出力信号を第１
フリップ・フロップ２６にラッチさせるので、信号ＡＦ
の継続期間は１ビデオ・フィールドに等しい。信号ＡＦ
の前縁は、オーディオ・フレーム境界を明確に表す。な
お、カウンタ２２、アンド・ゲート２４及びフリップ・
フロップ２６が発生手段を構成し、この内、カウンタ２
２が第１計数手段となり、アンド・ゲート２４及びフリ
ップ・フロップ２６が出力手段となる。

【００１４】図４に示す如きＥＡＶ及びＳＡＶのインタ
ーバル期間中、又は、コンポジット・ビデオの水平及び
垂直インターバル期間中に、検出器／抽出器１４からの
イネーブル信号であるサンプル・カウンタ信号ＳＣＮＴ
が生じる。このイネーブル信号ＳＣＮＴは、第２再循環
カウンタ２８をイネーブルして、付属データ・インター
バル期間中（ＥＡＶからＳＡＶまでの期間中）に、ＶＣ
ＬＫレートでオーディオ・サンプル数をクロック、即
ち、計数する。デシリアル回路１２からのタイミング信
号のフレーム・パルス信号ＦＲＭにより、各ビデオ・フ
レームの開始にて、第２カウンタ２８がリセットされ
る。信号ＦＲＭは、レジスタ３０をイネーブルして、ビ
デオ・フレームの終わりにて、第２カウンタ２８からの
前のオーディオ・サンプル計数の下位ビットを蓄積す
る。

【００１５】第２カウンタ２８及びレジスタ３０からの
出力信号を比較器回路３２に入力する。この比較器回路
３２は、２つの入力の値が等しいときに、一致出力信号
ＥＱであるロジック「１」を発生する。なお、各ビデオ
・フレームにおけるオーディオ・サンプル数を比較する
際に、実施例では、オーディオ・サンプル数がわずかし
か異ならないため、オーディオ・サンプル数、即ち、第
２カウンタ２８の計数値の全ビットを比較する必要がな
く、その計数の下位ビットのみを比較するのみでよい点
に留意されたい。第２フリップ・フロップ３４は、信号
ＦＲＭにより１クロック期間中イネーブルされると、信
号ＶＣＬＫに応じて、比較器下位３２からの一致出力信
号ＥＱをラッチする。この第２フリップ・フロップ３４
の出力信号は、オーディオ・フレーム信号ＡＦＲＭであ
り、本実施例によれば、等しいオーディオ・サンプル数
の連続した２つのビデオ・フィールドが存在することを
示す。すなわち、信号ＡＦＲＭは、オーディオ・フレー
ム内にて、ビデオ・フレームに対してオーディオ・サン
プル・パターンの境界が検出されたことを示す。第３フ
リップ・フロップ３６及び第２アンド・ゲート３８は、
微分器として動作し、信号ＡＦＲＭの前縁にてパルス出
力を発生する。このパルス出力が、ビデオ・クロック信
号ＶＣＫＬにより第４フリップ・フロップ５０にクロッ
ク（ラッチ）されて、第１カウンタ２２用のリセット信
号ＦＲＭＳＹＮＣを発生するので、第１カウンタが初期
化される。よって、第１カウンタ２２の出力信号は、オ
ーディオ・フレームの検出した境界に同期して、正確な
ＡＦ出力信号を発生する。なお、レジスタ３０が蓄積手
段となり、比較器回路３２が比較手段となり、これら手
段３０及び３２によりパターン検出器を構成する。ま
た、カウンタ２８が第２計数手段となり、パターン検出
器と合わせて検出手段となる。更に、フリップ・フロッ
プ３４、３６、５０及びアンド・ゲート３８が初期化手
段を構成する。

【００１６】

【発明の効果】上述の如く本発明の自動オーディオ・フ
レーム同期方法及び装置によれば、シリアル・デジタル
・ビデオ・デマルチプレックサにて、ビデオ・サンプル
・レートにてビデオ信号からオーディオ信号を分離し、
オーディオ・フレーム内のビデオ・フレームに対するオ
ーディオ・サンプル数によってオーディオ・フレーム用
の境界を検出する。この際、ビデオ信号に同期した適切
なフォーマットで、且つオーディオ・サンプル・レート
にて、オーディオ・サンプルを出力するので、埋め込み
オーディオ信号をビデオ信号に同期して再生できる。ま
た、発生手段（２２〜２６）が単にビデオ・フレーム・
パルスを計数してオーディオ・フレーム信号（境界信
号）を発生するのではなく、検出手段（２８〜３２）が
特定のパターンを検出し、この検出手段の出力信号に応
じて初期化手段（３４〜５０）が発生手段内のカウンタ
を初期化するので、確実にオーディオ・フレーム信号を
発生できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるデマルチプレックサのブロック図
である。

【図２】本発明によるタイミング信号を表し、特に、ビ
デオ・フレームとオーディオ・フレーム間の関係を示す
図である。

【図３】本発明によるデマルチプレックサ用のパターン
検出器の特定実施例におけるブロック図である。

【図４】本発明によるデマルチプレックサの動作を説明
するタイミング図である。

【符号の説明】

１２デシリアル回路１４検出器／抽出器１６ＦＩＦＯ１８マイクロコントローラ２０送信機２２〜２６発生手段２２カウンタ（第１計数手段）２８〜３２検出手段２８カウンタ（第２計数手段）３０レジスタ（蓄積手段）３２比較器回路（比較手段）３４〜５０初期化手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】埋め込みオーディオ・デマルチプレック
サにてオーディオ・フレームを同期させる方法であっ
て、デジタル・ビデオ信号の各ビデオ・フレーム内のオーデ
ィオ・サンプル数を計数する計数ステップと、オーディオ・フレーム内のデジタル・ビデオ信号のビデ
オ・フレーム毎のオーディオ・サンプル数により判断し
たパターンを検出する検出ステップと、各ビデオ・フレーム内のオーディオ・サンプル数により
判断したパターンを検出したときに、上記オーディオ・
フレーム用の境界信号を発生する発生ステップとを具え
た埋め込みオーディオ・デマルチプレックサ用オーディ
オ・フレーム同期方法。
【請求項２】上記検出ステップは、連続したビデオ・
フレーム間のオーディオ・サンプル数を比較し、連続し
たビデオ・フレーム内のオーディオ・サンプル数が等し
いときに上記パターンを検出することを特徴とする請求
項１の方法。
【請求項３】埋め込みオーディオ・デマルチプレック
サ内のオーディオ・フレーム同期を行う装置であって、入力シリアル・デジタル・ビデオ信号のｎ番目（ｎは上
記入力デジタル・ビデオ信号用の各ビデオ及びオーディ
オ標準により決まる）のビデオ・フレーム毎にオーディ
オ・フレーム信号を発生する発生手段と、上記オーディオ・フレーム用のフレーム境界を識別する
ために上記オーディオ・フレームにおけるビデオ・フレ
ーム毎のオーディオ・サンプルのパターンを検出する検
出手段と、該検出手段が検出した上記フレーム境界にて上記オーデ
ィオ・フレーム信号を発生するように上記発生手段を初
期化する初期化手段とを具えた埋め込みオーディオ・デ
マルチプレックサ用オーディオ・フレーム同期装置。
【請求項４】上記発生手段は、ゼロ及びｎ−１の間で再循環するように上記入力デジタ
ル・ビデオ信号内のビデオ・フレーム数を計数する第１
計数手段と、該計数手段が特定の計数をしたときに上記オーディオ・
フレームを出力する出力手段とを具えることを特徴とす
る請求項３の装置。
【請求項５】上記検出手段は、上記入力デジタル・ビデオ信号の各ビデオ・フレーム用
のオーディオ・サンプル数を計数する第２計数手段と、上記フレーム境界を表すｎ個のビデオ・フレームにわた
って上記パターンを検出するパターン検出器とを具える
ことを特徴とする請求項３の装置。
【請求項６】上記パターン検出器は、各ビデオ・フレームの後に、オーディオ・サンプル数を
蓄積する蓄積手段と、上記第２計数手段からの上記オーディオ・サンプル数と
上記蓄積手段からの上記オーディオ・サンプル数とを各
ビデオ・フレームの後に比較して、２つの連続したビデ
オ・フレーム内の上記オーディオ・サンプル数が等しい
ときに上記フレーム境界にて一致信号を発生する比較手
段とを具えたことを特徴とする請求項５の装置。
【請求項７】上記初期化手段は、上記検出手段が上記
フレーム境界を検出したときに、上記第１計数手段を特
定計数値にリセットとする手段を具えたことを特徴とす
る請求項４の装置。
【請求項８】上記特定計数はゼロであることを特徴と
する請求項７の装置。
【請求項９】上記検出手段は、上記入力デジタル・ビデオ信号の各ビデオ・フレームに
対する上記オーディオ・サンプル数を計数する第２計数
手段と、上記フレーム境界を表すｎ個のビデオ・フレームにわた
ってパターンを検出するパターン検出器とを具えたこと
を特徴とする請求項４の装置。
【請求項１０】上記パターン検出器は、各ビデオ・フレームの後に上記オーディオ・サンプル数
を蓄積する蓄積手段と、上記第２計数手段からの上記オーディオ・サンプル数と
上記蓄積手段からの上記オーディオ・サンプル数とを各
ビデオ・フレーム後に比較し、２つの連続したビデオ・
フレーム内の上記オーディオ・サンプル数が等しいとき
に上記フレーム境界にて一致信号を発生する比較手段と
を具えたことを特徴とする請求項９の装置。
【請求項１１】上記初期化手段は、上記検出手段が上
記フレーム境界を検出したときに上記第１計数手段を上
記特定計数値にリセットする手段を具えたことを特徴と
する請求項１０の装置。
【請求項１２】上記特定計数はゼロであることを特徴
とする請求項１１の装置。