JP3961185B2 - 複数のオーディオ・ストリームをマージするためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にディジタル・データ・デコード・システムに関するものであり、より詳細には、複数のデジタル・オーディオ・ストリームを単一のアナログ出力にミキシングするシステムおよび方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル信号に基づくフルモーション・ビデオおよびオーディオ・ディスプレイは広く用いられるようになった。これらのディスプレイには多くの利点があるが、莫大な量の生ディジタル・データを必要とする場合も多い。ディジタルのビデオ信号およびオーディオ信号の格納および伝送は多くのアプリケーションの中心であり、ビデオ信号およびオーディオ信号を圧縮をかけずに表示すると莫大な量の記憶域が必要になるため、ディジタル圧縮技術の使用はこの先端技術にとってきわめて重要である。
【０００３】
この十年の間に、ディジタルのビデオ信号およびオーディオ信号の圧縮に関するいくつかの国際規格が現れ、現在も開発中である。これらの規格は、ビデオ電話や電話会議、同軸ケーブルまたは光ケーブルのネットワーク上での高品質ディジタル・テレビ伝送、また地上放送やその他の直接放送衛星を含む様々なアプリケーション、およびＣＤ−ＲＯＭやディジタル・オーディオ・テープあるいはウィンチェスター・ディスク・ドライブ上の対話式マルチメディア製品における、圧縮されたディジタル・データの伝送および格納のためのアルゴリズムに適用される。
【０００４】
これらの規格のいくつかは圧縮技術の共通のコア、例えば国際電信電話諮問委員会（ＣＣＩＴＴ（旧名称、現在のＩＴＵ−Ｔ））勧告Ｈ．１２０、ＣＣＩＴＴ勧告Ｈ．２６１、およびＩＳＯ／ＩＥＣのＭＰＥＧ−１標準およびＭＰＥＧ−２標準などに基づくアルゴリズムに関するものである。ＭＰＥＧアルゴリズムは、国際標準化機構（ＩＳＯ）国際電気標準会議（ＩＥＣ）の共同技術委員会の下部組織であるMoving Picture Expert Group（ＭＰＥＧ）によって開発されている。ＭＰＥＧ委員会は、ビデオ信号および関連するオーディオ信号の多重圧縮表示の規格を開発してきた。
【０００５】
手短に要約すると、ＭＰＥＧ−２標準は、主観的な（subjective）損失の多い圧縮の後に損失のない圧縮を行うことにより帯域幅の大幅な削減を生み出すエンコードの方法を示している。エンコードされ、圧縮されたディジタル・データはその後解凍され、ＭＰＥＧ−２準拠のデコーダでデコードされる。
【０００６】
ＭＰＥＧ−２標準によるビデオおよびオーディオのデコードに関しては本願の譲受人に譲渡された米国特許第５５７６７６５号および本願の譲受人に譲渡された係属中の米国特許出願第０８／０４６２８３号に詳細に記載されている。上記の特許および出願の全体を参照により本明細書に組み込む。
【０００７】
オーディオ／ビデオ・デコーダは通常、汎用または専用のプロセッサおよびメモリとして実施される。当業界においてテレビ用のデコーダはよくセット・トップ・ボックス（ＳＴＢ）システムと呼ばれる。
【０００８】
現在ＳＴＢシステムで使用されている独立型のオーディオ／ビデオ・デコーダは一般に、特定のトランスポート・チップまたはＮＩＭ（ネットワーク・インターフェース・モジュール）あるいはその両方のための専用インターフェースを使用する。これらのＳＴＢシステムの必要とされる利用の幅が広がるにつれて、基本のネットワーク（例えばケーブル、衛星など）接続に加えて様々なソースからの入力を採用することが望ましくなってきている。
【０００９】
例えば、プログラムを搬送する伝送ストリームが、映画のサウンドトラックなどの主オーディオ・ストリームに加えて、例えば元のサウンドトラック中の微妙な音を聞くことのできない障害を持つ視聴者のための追加のナレーションを提供する、第２のオーディオ・ストリームまたはチャネルを有することが望ましいかもしれない。また、ユーザが他の機能をバックグラウンドで実行し、メールの受信など何らかの事象が発生したときに、オーディオ待ち行列を要求することができるようにすることが望ましいかもしれない。さらに、第１のオーディオおよびビデオ・プログラミング（例えば映画など）をディスプレイ上のウィンドウで実行しながら、インターネット・ブラウザやその他の対話式アプリケーションをフォアグラウンドで実行できるようにすることが望ましいかもしれない。そのような場合、２つのストリームを多重化しどちらか一方だけが聞こえるのではなく、第２のまたは補助のオーディオ・サウンドを元のオーディオ・ストリームとミキシングして共通のスピーカ・セットで同時に両方を聞くことができることが望ましい。
【００１０】
もう一つの問題として、複数のオーディオ・ストリームのデコードを行うために、従来の方法では、出力が望まれるディジタル・オーディオ・ストリームの数だけベース・オーディオ・デコーダ機能を複製することになる。しかし、これはコストがかかり、上記のような、考えられ得る多くのオーディオ・ミキシング・アプリケーションでは、その必要はない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、商業的利益を得るために、単一のベース・オーディオ・デコーダを用いて複数の独立したディジタル・オーディオ・ストリームをデコードしマージすることのできる統合された装置が必要とされる。本発明はそのような必要を満たすためのものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
簡単に述べると、本発明は、一態様においては、オーディオ・データの第１のストリームとオーディオ・データの第２のストリームを含む複数のオーディオ・ストリームをミキシングするためのシステムを含む。システムは、オーディオ・データの第１のストリームをデコードするためのオーディオ・デコーダと、オーディオ・データの第２のストリームをオーディオＰＣＭ（パルス符号変調）データとして保持するためのシステム・メモリとを有する。コントローラは、フォーマットを行うためオーディオ再生マクロに転送するためにオーディオ・データの第２のストリームを取り出す。システムはまたオーディオ・デコーダの出力と再生マクロからのフォーマットされたオーディオ・データの第２のストリームとを、マージされたオーディオ信号としてミキシングするためのミキサを含む。
【００１３】
また別の態様においては、複数のオーディオ・ストリームをミキシングする方法が提供され、この方法は、オーディオ・データの第１のストリームをデコードし、それからデコードされたオーディオ・データの第１のストリームを生成するステップと、オーディオＰＣＭ（パルス符号変調）データを含むオーディオ・データの第２のストリームをシステム・メモリから取り出すステップと、デコードされたオーディオ・データの第１のストリームとミキシングするため、オーディオ・データの第２のストリームをフォーマットするステップと、マージされたオーディオ信号として出力するため、デコードされたオーディオ・データの第１のストリームとフォーマットされたオーディオ・データの第２のストリームをミキシングするステップを含む。
【００１４】
言いかえれば、ここでは、ストリーミング・アプリケーションまたはメモリから、１つまたは複数の第２のオーディオ・チャネルを取り出し、ベース・オーディオ・ストリームからの出力と同時にこれらの第２のチャネルをＰＣＭフォーマットで再生して、単一のオーディオ・ストリームへのアナログ・ミキシングを行う装置および方法が提供される。この単一のオーディオ・ストリームは、複数のベース・オーディオ・デコーダ、または第１のストリームとミキシングすべき第２のディジタル・オーディオ出力ストリームを生成するための他の外部コンポーネントを必要とせずに得られる。
【００１５】
ここで提示されるソリューションは、有利には、汎用プログラミング・インターフェースを利用する。第２のオーディオ・ストリームは、メモリ内部の静的ファイルでも、またストリーミング・アプリケーションによって生成されたもの、例えばネットワーク入力として受け取ったものでもよい。さらに、第２のオーディオ・ストリームは、ＰＣＭファイルとして直接受け取ることができ、またシステム・プロセッサによる処理（デコードなど）によって生成することもできる。さらに、２つ以上のオーディオ・ストリームがアナログ・フォーマットに変換され、次いでアナログ領域でミキシングされるので、元のディジタル入力に伴うサンプル周波数に制限はなく、複雑なサンプル・レート変換も必要でない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
上記の組み込まれた米国特許出願第０８／０４６２８３号は、エンコードされたデータの第１のストリームがデコーダに伝送され、エンコードされたデータの第２のストリームが記憶装置に記憶される、ディジタル・データ・エンコーダを操作する技法を記載している。エンコードされたデータの第１のストリームと第２のストリームの一方が選択され、エンコードされたデータのその選択されたストリームがデコーダによってデコードされる。データの第２のストリームはＳＴＢ（セット・トップ・ボックス）システム中に存在する他の装置またはプロセスによってメモリ装置に入れられたものでもよい。そのような場合、デコーダがデータを処理するために必要なものは、それに対するポインタおよびそれに関するいくらかの追加情報、例えばそのサイズだけである。プロセッサはすべてのメモリへのアクセスを有しているため、ストリーム・フォーマットに必要なあらゆる解析および操作を行うことができる。これにより多大な柔軟性が提供される。プロセッサは次いでデコーダにデータの位置と属性を渡すことができる。これにより、メモリとの間でのデータの移動を最小限にとどめることができ、必要な帯域幅が削減される。
【００１７】
本発明の教示のさらなる拡張として、シングル・ベース・オーディオ・デコーダ回路を使用して、２つ以上の独立したディジタル・オーディオ・ストリームを必要に応じてデコードすることができ、またマージすることのできる装置をここに提示する。一例として以下に、オーディオＰＣＭ（パルス符号変調）データ・ストリームおよびファイルの全体的な再生に使用することができる小さな能率的フォーマット用マクロを使用する統合された装置について述べる。具体的には、ここで述べる設計は、上記に概要を述べた特許出願に記載されているように動的に実行するとき、入力ファイルまたはストリームの連続的読み取りをセットアップするために使用することができる、ＤＭＡ（直接メモリ・アクセス）のようなコントロール・インターフェースを提供する。ＰＣＭチャネル・マクロでデータを受け取るとき、データはバッファに入れられ、当業界で一般的であるディジタル、シリアル・インターフェース（Ｉ2Ｓインターフェースなど）のためにフォーマットされ、複数のソース（下記に述べる）のうちの１つによって提供できる高速サンプル・クロックを用いて出力される。オーディオ・データの少なくとも第２のストリームの入力フォーマットはオーディオＰＣＭストリームを含むと想定しているので、特に比較的複雑ではない圧縮技法が音声帯域オーディオに使用される場合には、格納されたクリップとして、連続したＰＣＭストリームとして、またはホスト・コントローラによるデコードの結果として、それを提供することができる。
【００１８】
図１は、本発明の原理によるＳＴＢ（セット・トップ・ボックス）システム実装の一例を、その全体を１０として示している。 ＳＴＢシステム１０は、多重化されたディジタル信号をトランスポート・デマルチプレクサ１６に転送する専用のネットワーク・インターフェース１４で、ビデオおよびオーディオを組み合わせたネットワーク入力信号１１を受け取る。デマルチプレクサ１６は受け取った信号を、ビデオ・デコーダ１８に送られるビデオ・データのストリームと、オーディオ・デコーダ２６に送られるオーディオ・データの第１のストリームと、中央演算処理装置２４による指示に応じてシステム・メモリ２２に入れられ、任意選択でＤＭＡコントローラ２４によって転送されるオーディオ・データの第２のストリームに分離する。ストリーム・アプリケーションにおいてこの第２のオーディオ・ストリームはまずコントローラ２４によってＰＣＭ（パルス符号変調）ストリームに処理され、次いでオーディオＰＣＭデータとしてシステム・メモリに格納される。この格納されたデータは、アプリケーションによって指示される方法でＣＰＵ／ＤＭＡコントローラ２４によって取り出される。
【００１９】
後でさらに詳しく説明するように、本発明の原理によれば、オーディオ・デコーダ２６からの第１の圧縮されていないオーディオＰＣＭ信号出力とミキシングするため、システム・メモリ２２から取り出された第２のオーディオＰＣＭデータをフォーマットするための、オーディオＰＣＭ再生マクロ２５が提供される。実装によっては、オーディオ・データの第２のストリームが圧縮された形でデマルチプレクサ１６から受け取られる場合、先に指摘したように、ＣＰＵ／ＤＭＡコントローラ２４は、システム・メモリ２２に格納する前にストリームを解凍する。例えば音声帯域圧縮オーディオの解凍など、オーディオ・データのソフトウェア解凍は当技術分野ではよく知られており、当業者は容易に実施することができる。オーディオ・デコーダ２６およびオーディオＰＣＭ再生マクロ２５からの出力は、２つのオーディオ・ストリームを単一のオーディオ出力信号１３にマージするためにミキサ２８に送られる。ビデオ・デコーダ１８からの出力はデコードされたビデオ信号１２を含む。信号１２および信号１３は次いで、例えば視聴者に提示するためテレビに送られる。マルチチャネル・オーディオ・システムで使用するときは、２つ以上のオーディオ・チャネルとミキシングするためのＰＣＭ再生マクロのインスタンスが複数存在し得ることに留意されたい。
【００２０】
例として、オーディオ・データの第２のストリームは、圧縮されていないＰＣＭデータが一連の待ち行列制御と共にシステム・メモリに直接送られた場合、ネットワーク入力を通して受け取られトランスポート・デマルチプレクサ１６によって独立したオーディオ・チャネルに多重化解除される、オーディオの独立したソースを含むことができる。圧縮されている場合には、ＣＰＵ／ＤＭＡコントローラ２４は受け取ったオーディオ・ストリームを取り出し、それからＰＣＭファイルを構築し、それがシステム・メモリへ戻される。別の実施形態においては、システム・メモリ２２は、異なる種類のユーザ・アプリケーション用の様々なＰＣＭサウンド・ファイルが格納された事前に構成された不揮発性メモリとすることができる。例えば、電子メールを受信したことを示すため、またはやがて起こる事象を思い出させるために１つのＰＣＭファイルを使用することができる。ＰＣＭファイルがどのようにして得られるかに関わらず、データは、データ用のバッファとして機能するシステム・メモリに少なくとも一時的に入れて、入力データと出力データのデータ転送速度の違いを補償することが望ましい。
【００２１】
本発明の原理によれば、ユーザに同時に提示するため、このＰＣＭオーディオ・データはデコーダの主オーディオ出力とマージされる。さらに詳細には、第２オーディオ・データを含むＰＣＭファイルは、オーディオＰＣＭ再生マクロ２５により、共通スピーカ・セットで再生するためのマージされた単一のオーディオ出力としてベース・デコーダ２６の主オーディオ出力と組み合わせることのできるフォーマットに変換される。
【００２２】
さらに詳細には、本発明を用いて、例えばＭＰＥＧデコーダ・マクロでメイン・オーディオ・ストリームを再生しながら、ＰＣＭオーディオ・ストリームの同時再生を可能にするＳＴＢ（セット・トップ・ボックス）システムを実装することができる。一実施形態では、ＰＣＭ再生マクロおよびＭＰＥＧデコーダ・マクロの出力は、Ｉ2Ｓフォーマット・オーディオ・ストリームを分離する。これらのストリームは、例えば外部ＤＡＣ（ディジタル・アナログ・コンバータ）（図２参照）などによって、別々にアナログ信号に変換され、そのアナログ信号は次いでアナログ形式でミキシングされ、ＳＴＢシステムから単一のマージされたオーディオ信号として出力される。その結果、２つのストリームのサンプル・レートおよびサンプル帯域幅が異なる場合でも、１つまたは複数の第２オーディオ出力をオーディオ・デコーダからの第１の出力とミキシングまたはオーバーレイすることができる。この場合も、このデコードおよびミキシングのシステムは、単一のオーディオ・デコーダ回路を用いて有利に実現することができる。
【００２３】
ＰＣＭマクロは、１つの例では統合されたシステム内の従属機能である。別法として、ＰＣＭマクロを、デコード・システムに結合された別個の機能として実装することもできる。さらに別法として、ＰＣＭマクロを主機能とし、システム・メモリからデータを直接取り出すこともでき、この場合には、ＤＭＡコントローラは不要となる。ＤＭＡコントローラ２４（図１）は、システム・メモリ２２からＰＣＭマクロにデータを送る。１つの例では、効率を高めるため、データが１６バイト・バーストによってメモリから転送され、ＰＣＭマクロ内の内部バッファに格納され、ディジタル・シリアル出力ポートを通って再生される。ディジタル・シリアル・ポートの出力速度を支配するＤＡＣ（ディジタル・アナログ・コンバータ）クロックは、外部クロック・ソース、既存のオーディオ・デコーダ・クロック（２６）、すなわち第１のストリームと第２のストリームのサンプル・レートが一致する場合、またはＰＣＭマクロとデコード・システムを含む統合された装置に追加された第２のオーディオのＰＬＬ（位相ロック・ループ）（図示せず）を含む、いくつかの可能なソースのうちのいずれかからくるようにプログラムすることができる。
【００２４】
考慮すべきオプションとして、ＰＣＭマクロは、ＩＥＣ９５８インターフェース・レシーバも含むことができ、それによりマクロは外部ソースから直接ＩＥＣ９５８ストリームを受け取り、ディジタル・シリアル出力ポートを通してそれを再生することができる。この構成を用いると、セット・トップ・ボックスは、セット・トップ・ボックスのオーディオ・システムを通してストリームを再生する別のシステムからの入力ポートを有することが可能となる。ＩＥＣ９５８入力は単一の入力であるため、クロックを回復する必要が生じる。データ転送速度が低いと仮定した場合は、ディジタル・クロック回復技法を用いてビット情報を収集することができる。しかし、後でＤＡＣで使用するためのＩＥＣ９５８クロックの完全なクロック回復には（ＩＥＣ９５８クロックはストリームのためのオーバー・サンプリング・クロック速度）、位相ロック・ループなどのアナログ技法が必要となる。
【００２５】
図２は、本発明によるＳＴＢシステム１０の一実施形態をより詳細に示している。オーディオＰＣＭファイル３０はシステム・メモリ２２の内部にある。メモリ２２へのアクセスは、ＣＰＵ／ＤＭＡコントローラ２４によりメモリ・コントローラ３２を介して行われる。コントローラ２４は、選択されたオーディオＰＣＭファイル３０をシステム・メモリから内部システム・バス３４を介してオーディオＰＣＭ再生マクロ２５へ転送する。図ではマクロ２５は３つのクロック入力、すなわち再生マクロを有する集積回路の外部にあるクロック、または再生マクロを有する集積回路の内部にあるクロック、およびオーディオ・デコーダ２６から受け取られるオーディオ・デコーダＤＡＣのクロック入力を有する。オーディオＤＡＣクロックは、２つのストリームのサンプル・レートが一致した場合にオーディオ・デコーダによって用いられるクロックと同じものである。
【００２６】
シリアル・ディジタル・データは、オーディオＰＣＭ再生マクロ２５から例えばＩ2Ｓフォーマットで、かつそれに関連するクロックで出力される。これらの信号は、ディジタル・アナログ・コンバータ４０に送られてアナログ信号に変換される。このアナログ信号は次いでアナログ・ミキサ２８に送られる。同様に、オーディオ・デコーダ２６およびそれに関連するクロックからのシリアル・データ出力は、第２のディジタル・アナログ・コンバータ４１に送られ、その出力もアナログ・ミキサ２８に送られる。アナログの信号ミキシングはよく知られているため、２つのＩ2Ｓ出力は１組のＤＡＣによってアナログ信号に変換され、次いでアナログ領域でミキシングすることが好ましい。単一のマージされたオーディオ信号がアナログ・ミキサ２８から出力され、ユーザに提供される。
【００２７】
図３は、本発明の原理によるオーディオＰＣＭ再生マクロ２５のアーキテクチャの一実施形態の詳細を示している。マクロ２５は、ＰＣＭオーディオ・データの第２のストリームをシステム・バス３４を介して受け取る。このマクロは、例えばシステム・メモリから４ワード・バーストでデータを送信するＤＭＡコントローラ２４（図２）のＤＭＡターゲットであるスレーブ・インターフェース５０を有する。このバス・インターフェースはまた、当業者が理解するように、内部制御および状況レジスタ５１にアクセスするのにも使用される。データはまず内部バッファすなわち作動バッファ５４および保留バッファ５５に格納される。ＤＭＡコントローラが１つのバッファを充填することができ、ＰＣＭ再生マクロがもう１つのバッファを使用するように、２つのバッファを使用することが好ましい。バッファの幅は実施形態に応じて異なる。
【００２８】
バッファからの出力はバッファ・マルチプレクサ５６によって多重化され、シリアル・シフタ５８に送られる。このシフタは、シリアルＰＣＭサンプル・ストリームをディジタル・シリアル・フォーマッタ６０に送る。フォーマッタ６０は当業者によって容易に実装できる。クロック・マルチプレクサ６１は、ビット・クロックおよび左／右サンプル・クロックを生成するためにフォーマッタ６０が使用するＤＡＣクロックのソースを選択する。任意選択のＩＥＣ９５８入力は、ビット・クロックを生成するためにまずクロック回復ユニット（図示せず）を通る。次いでデータは格納され解析される（チャネル状況、ユーザ・データ等がホスト・コントローラに使用可能である）。シリアルＰＣＭサンプルがＩ2Ｓフォーマッタに送られる。Ｉ2Ｓポートによって使用されるＤＡＣクロックは元のＤＡＣクロックと一致しないことがあるので、適切なバッファ・レベルを維持するために、時々サンプルのスキップおよびリピートが行われる。
【００２９】
以下は、上記のＰＣＭマクロを実装するために必要な登録情報の初期リストである。
・ＤＭＡターゲットは、アドレス可能なバッファ位置を必要とする。
・ディジタル・シリアル・フォーマッタは、サンプル・ビット幅、左右揃え、サンプル周波数（ＤＡＣクロック・ソースに送られる）を必要とする。
・ＤＡＣクロック・マルチプレクサは、クロック・ソースの選択を必要とする。
・ＰＣＭデータ・マルチプレクサは、データ・ソースの選択を必要とする。
・オプションＩＥＣ９５８レシーバは、チャネル状況ビット、ユーザ・ビット、補助ビット、レシーバ・ロック状況を必要とする。
【００３０】
まとめると、上記の説明から、ここで提供される装置は、第２のオーディオ・チャネルをストリーミング・アプリケーションまたはメモリから取り出し、ベース・オーディオ・デコーダからのディジタル・オーディオ変換された出力と同時にＰＣＭフォーマットで第２のチャネルをディジタル・オーディオ・コンバータを通して送ることにより、複数のＤＡＣの出力を単一のアナログ・オーディオ・ストリームにミキシングするものであることを当業者は理解されるであろう。この単一のオーディオ・ストリームは、複数の従来のオーディオ・デコーダを必要とせずに実現され、それによりコストおよびシステムの複雑さが低減される。その上ここに提示する再生マクロは、ＤＭＡターゲット・インターフェースを有し、パラレル・データをＤＡＭに出力するためのフォーマットされたシリアル・ストリームに変換する。再生マクロはフォーマットを行う以外、いかなる形でもデータを解凍、圧縮、変更するものではない。再生マクロによって再生されるオーディオ・ストリームはすでに、例えばシステム・メモリ中にある、ＰＣＭファイルとしてデコードされたフォーマットであると想定される。オーディオ・データの圧縮されたストリームとして受け取られた場合には、ＣＰＵはそのストリームを、メモリに格納する前に解凍する。ＣＰＵは基本的にこのストリーミングの例ではオーディオ・デコーダとして機能し、集中的なデコード処理が必要とされない限り、実用的なものとして実装することができる。例えば、オーディオ・データの基本ストリームの上にオーディオ・データの音声帯域圧縮／解凍ストリームをオーバーレイすることは、上記装置の妥当な実装であろう。
【００３１】
本明細書では、本発明をその好ましい実施形態に従って詳細に説明してきたが、当業者によって多くの修正および変更を加えることができる。例えば、オーディオの複数の第２のストリームがオーディオ・データの第１のストリームに同時にマージされるようにすること、各ストリームが異なるソースから発生するようにすること、またシステムのユーザに異なる情報内容を提供することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲に含まれるすべてのそのような変形および変更を包含するものである。
【００３２】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００３３】
（１）複数のオーディオ・ストリームをミキシングするシステムであって、
オーディオ・データの第１のストリームをデコードし、オーディオ・データのデコードされた第１のストリームを生成するオーディオ・デコーダと、
システム・メモリから、オーディオＰＣＭ（パルス符号変調）データを含む、オーディオ・データの第２のストリームを取り出す手段と、
オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームとミキシングするために、オーディオ・データの前記第２のストリームをフォーマットするオーディオ再生装置と、
オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームとオーディオ・データの前記フォーマットされた第２のストリームとをミキシングし、マージされたオーディオ信号として出力するミキサと
を含むシステム。
（２）オーディオ・データの前記第２のストリームが、圧縮されていないオーディオＰＣＭデータを含む上記（１）に記載のシステム。
（３）前記オーディオ再生装置が、前記オーディオＰＣＭデータをディジタル・シリアル・フォーマットにフォーマットし、オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームが、ディジタル・シリアル・フォーマットのＰＣＭデータを含む上記（１）に記載のシステム。
（４）前記ミキサがアナログ・ミキサを含み、システムが、オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームをアナログ信号に変換する第１のディジタル・アナログ・コンバータと、オーディオ・データの前記フォーマットされた第２のストリームをアナログ信号に変換する第２のディジタル・アナログ・コンバータとをさらに含み、前記アナログ・ミキサが、前記第１のディジタル・アナログ・コンバータおよび前記第２のディジタル・アナログ・コンバータに結合され、前記アナログ信号を受け取りそこからマージされたオーディオ信号を生成する上記（３）に記載のシステム。
（５）前記オーディオ再生装置が、前記オーディオＰＣＭデータの一部分を並列に受け取るように結合された作動バッファおよび保留バッファと、前記作動バッファおよび前記保留バッファから読み取られたオーディオ・データを入力として受け取るバッファ・マルチプレクサと、前記バッファ・マルチプレクサからの出力を受け取り、それからシリアルＰＣＭサンプル・ストリームを生成するように結合されたシリアル・シフタと、前記シリアル・シフタから前記シリアルＰＣＭサンプル・ストリームを受け取るように結合され、前記シリアルＰＣＭサンプル・ストリームをディジタル・シリアル・フォーマットに変換するフォーマッタと、複数の使用可能なクロック信号のうちの１つを使用して前記フォーマッタを駆動するクロックを提供するためのクロック・マルチプレクサとをさらに備える上記（１）に記載のシステム。
（６）前記複数のクロック信号が、少なくとも外部システム・クロック信号のいくつか、内部システム・クロック信号、および前記オーディオ・デコーダから受け取ったデコーダ・クロック信号を含む上記（５）に記載のシステム。
（７）オーディオ・データの前記第１のストリームが、ＭＰＥＧでエンコードされたオーディオ・データを含み、前記オーディオ・デコーダがＭＰＥＧオーディオ・デコーダを含む上記（１）に記載のシステム。
（８）セット・トップ・ボックス・システムを含む上記（１）に記載のシステム。
（９）複数のオーディオ信号をミキシングするための方法であって、
オーディオ・データの第１のストリームをデコードし、それからデコードされたオーディオ・データの第１のストリームを生成し、
オーディオＰＣＭ（パルス符号変調）データを含む、オーディオ・データの前記第２のストリームをシステム・メモリから取り出し、
オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームとミキシングするために、オーディオ・データの前記第２のストリームをフォーマットし、
オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームとオーディオ・データの前記フォーマットされた第２のストリームとをミキシングし、マージされたオーディオ信号として出力する
方法。
（１０）さらに、オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームをアナログ信号に変換し、それとは別にオーディオ・データを前記フォーマットされた第２のストリームのアナログ信号に変換し、
前記ミキシングは、前記アナログ信号を前記マージされたオーディオ信号にミキシングする上記（９）に記載の方法。
（１１）オーディオ・データの前記第１のストリームおよびオーディオ・データの前記第２のストリームが、その前記ミキシングの前に異なるサンプル周波数を有する上記（９）に記載の方法。
（１２）オーディオ・データの前記第１のストリームおよびオーディオ・データの前記第２のストリームが、異なるサンプル帯域幅のＰＣＭデータを含む上記（９）に記載の方法。
（１３）前記フォーマットは、前記オーディオＰＣＭデータをディジタル・シリアル・フォーマットにフォーマットし、前記デコードはオーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームをＩ2ＳフォーマットでオーディオＰＣＭデータとして出力する上記（９）に記載の方法。
（１４）前記フォーマットは、最初に前記オーディオＰＣＭデータの一部分を並列にバッファリングし、前記オーディオＰＣＭデータの並列にバッファリングされた部分を多重化し、シリアルＰＣＭサンプル・ストリームを生成するために前記多重化の出力を直列シフトし、前記シリアルＰＣＭサンプル・ストリームをディジタル・シリアル・フォーマットに変換し、前記変換で複数の使用可能なクロック信号のうちの１つを使用する上記（９）に記載の方法。
（１５）さらに、外部システム・クロック信号、内部システム・クロック信号および前記デコードに使用されるデコーダ・クロック信号の少なくとも１つを含む前記複数の使用可能なクロック信号を提供する上記（１４）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理によるセット・トップ・ボックス・システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】ミキサ２８によるアナログ出力のミキシングを含む、システム・メモリ２２、ＣＰＵ／ＤＭＡコントローラ２４、オーディオＰＣＭ再生マクロ２５およびオーディオ・デコーダ２６の間の接続をより詳細に示した、図１のセット・トップ・ボックス・システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の原理による、図２のオーディオＰＣＭ再生マクロ２５の一実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１８ ビデオ・デコーダ
２２ システム・メモリ
２４ ＣＰＵ／ＤＭＡコントローラ
２６ オーディオ・デコーダ
２８ ミキサ
２６ オーディオ・デコーダ
３０ オーディオＰＣＭファイル
３２ メモリ・コントロール
３４ 内部システム・バス
４０ ディジタル・アナログ・コンバータ
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にディジタル・データ・デコード・システムに関するものであり、より詳細には、複数のデジタル・オーディオ・ストリームを単一のアナログ出力にミキシングするシステムおよび方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル信号に基づくフルモーション・ビデオおよびオーディオ・ディスプレイは広く用いられるようになった。これらのディスプレイには多くの利点があるが、莫大な量の生ディジタル・データを必要とする場合も多い。ディジタルのビデオ信号およびオーディオ信号の格納および伝送は多くのアプリケーションの中心であり、ビデオ信号およびオーディオ信号を圧縮をかけずに表示すると莫大な量の記憶域が必要になるため、ディジタル圧縮技術の使用はこの先端技術にとってきわめて重要である。
【０００３】
この十年の間に、ディジタルのビデオ信号およびオーディオ信号の圧縮に関するいくつかの国際規格が現れ、現在も開発中である。これらの規格は、ビデオ電話や電話会議、同軸ケーブルまたは光ケーブルのネットワーク上での高品質ディジタル・テレビ伝送、また地上放送やその他の直接放送衛星を含む様々なアプリケーション、およびＣＤ−ＲＯＭやディジタル・オーディオ・テープあるいはウィンチェスター・ディスク・ドライブ上の対話式マルチメディア製品における、圧縮されたディジタル・データの伝送および格納のためのアルゴリズムに適用される。
【０００４】
これらの規格のいくつかは圧縮技術の共通のコア、例えば国際電信電話諮問委員会（ＣＣＩＴＴ（旧名称、現在のＩＴＵ−Ｔ））勧告Ｈ．１２０、ＣＣＩＴＴ勧告Ｈ．２６１、およびＩＳＯ／ＩＥＣのＭＰＥＧ−１標準およびＭＰＥＧ−２標準などに基づくアルゴリズムに関するものである。ＭＰＥＧアルゴリズムは、国際標準化機構（ＩＳＯ）国際電気標準会議（ＩＥＣ）の共同技術委員会の下部組織であるMoving Picture Expert Group（ＭＰＥＧ）によって開発されている。ＭＰＥＧ委員会は、ビデオ信号および関連するオーディオ信号の多重圧縮表示の規格を開発してきた。
【０００５】
手短に要約すると、ＭＰＥＧ−２標準は、主観的な（subjective）損失の多い圧縮の後に損失のない圧縮を行うことにより帯域幅の大幅な削減を生み出すエンコードの方法を示している。エンコードされ、圧縮されたディジタル・データはその後解凍され、ＭＰＥＧ−２準拠のデコーダでデコードされる。
【０００６】
ＭＰＥＧ−２標準によるビデオおよびオーディオのデコードに関しては本願の譲受人に譲渡された米国特許第５５７６７６５号および本願の譲受人に譲渡された係属中の米国特許出願第０８／０４６２８３号に詳細に記載されている。上記の特許および出願の全体を参照により本明細書に組み込む。
【０００７】
オーディオ／ビデオ・デコーダは通常、汎用または専用のプロセッサおよびメモリとして実施される。当業界においてテレビ用のデコーダはよくセット・トップ・ボックス（ＳＴＢ）システムと呼ばれる。
【０００８】
現在ＳＴＢシステムで使用されている独立型のオーディオ／ビデオ・デコーダは一般に、特定のトランスポート・チップまたはＮＩＭ（ネットワーク・インターフェース・モジュール）あるいはその両方のための専用インターフェースを使用する。これらのＳＴＢシステムの必要とされる利用の幅が広がるにつれて、基本のネットワーク（例えばケーブル、衛星など）接続に加えて様々なソースからの入力を採用することが望ましくなってきている。
【０００９】
例えば、プログラムを搬送する伝送ストリームが、映画のサウンドトラックなどの主オーディオ・ストリームに加えて、例えば元のサウンドトラック中の微妙な音を聞くことのできない障害を持つ視聴者のための追加のナレーションを提供する、第２のオーディオ・ストリームまたはチャネルを有することが望ましいかもしれない。また、ユーザが他の機能をバックグラウンドで実行し、メールの受信など何らかの事象が発生したときに、オーディオ待ち行列を要求することができるようにすることが望ましいかもしれない。さらに、第１のオーディオおよびビデオ・プログラミング（例えば映画など）をディスプレイ上のウィンドウで実行しながら、インターネット・ブラウザやその他の対話式アプリケーションをフォアグラウンドで実行できるようにすることが望ましいかもしれない。そのような場合、２つのストリームを多重化しどちらか一方だけが聞こえるのではなく、第２のまたは補助のオーディオ・サウンドを元のオーディオ・ストリームとミキシングして共通のスピーカ・セットで同時に両方を聞くことができることが望ましい。
【００１０】
もう一つの問題として、複数のオーディオ・ストリームのデコードを行うために、従来の方法では、出力が望まれるディジタル・オーディオ・ストリームの数だけベース・オーディオ・デコーダ機能を複製することになる。しかし、これはコストがかかり、上記のような、考えられ得る多くのオーディオ・ミキシング・アプリケーションでは、その必要はない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、商業的利益を得るために、単一のベース・オーディオ・デコーダを用いて複数の独立したディジタル・オーディオ・ストリームをデコードしマージすることのできる統合された装置が必要とされる。本発明はそのような必要を満たすためのものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
簡単に述べると、本発明は、一態様においては、オーディオ・データの第１のストリームとオーディオ・データの第２のストリームを含む複数のオーディオ・ストリームをミキシングするためのシステムを含む。システムは、オーディオ・データの第１のストリームをデコードするためのオーディオ・デコーダと、オーディオ・データの第２のストリームをオーディオＰＣＭ（パルス符号変調）データとして保持するためのシステム・メモリとを有する。コントローラは、フォーマットを行うためオーディオ再生マクロに転送するためにオーディオ・データの第２のストリームを取り出す。システムはまたオーディオ・デコーダの出力と再生マクロからのフォーマットされたオーディオ・データの第２のストリームとを、マージされたオーディオ信号としてミキシングするためのミキサを含む。
【００１３】
また別の態様においては、複数のオーディオ・ストリームをミキシングする方法が提供され、この方法は、オーディオ・データの第１のストリームをデコードし、それからデコードされたオーディオ・データの第１のストリームを生成するステップと、オーディオＰＣＭ（パルス符号変調）データを含むオーディオ・データの第２のストリームをシステム・メモリから取り出すステップと、デコードされたオーディオ・データの第１のストリームとミキシングするため、オーディオ・データの第２のストリームをフォーマットするステップと、マージされたオーディオ信号として出力するため、デコードされたオーディオ・データの第１のストリームとフォーマットされたオーディオ・データの第２のストリームをミキシングするステップを含む。
【００１４】
言いかえれば、ここでは、ストリーミング・アプリケーションまたはメモリから、１つまたは複数の第２のオーディオ・チャネルを取り出し、ベース・オーディオ・ストリームからの出力と同時にこれらの第２のチャネルをＰＣＭフォーマットで再生して、単一のオーディオ・ストリームへのアナログ・ミキシングを行う装置および方法が提供される。この単一のオーディオ・ストリームは、複数のベース・オーディオ・デコーダ、または第１のストリームとミキシングすべき第２のディジタル・オーディオ出力ストリームを生成するための他の外部コンポーネントを必要とせずに得られる。
【００１５】
ここで提示されるソリューションは、有利には、汎用プログラミング・インターフェースを利用する。第２のオーディオ・ストリームは、メモリ内部の静的ファイルでも、またストリーミング・アプリケーションによって生成されたもの、例えばネットワーク入力として受け取ったものでもよい。さらに、第２のオーディオ・ストリームは、ＰＣＭファイルとして直接受け取ることができ、またシステム・プロセッサによる処理（デコードなど）によって生成することもできる。さらに、２つ以上のオーディオ・ストリームがアナログ・フォーマットに変換され、次いでアナログ領域でミキシングされるので、元のディジタル入力に伴うサンプル周波数に制限はなく、複雑なサンプル・レート変換も必要でない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
上記の組み込まれた米国特許出願第０８／０４６２８３号は、エンコードされたデータの第１のストリームがデコーダに伝送され、エンコードされたデータの第２のストリームが記憶装置に記憶される、ディジタル・データ・エンコーダを操作する技法を記載している。エンコードされたデータの第１のストリームと第２のストリームの一方が選択され、エンコードされたデータのその選択されたストリームがデコーダによってデコードされる。データの第２のストリームはＳＴＢ（セット・トップ・ボックス）システム中に存在する他の装置またはプロセスによってメモリ装置に入れられたものでもよい。そのような場合、デコーダがデータを処理するために必要なものは、それに対するポインタおよびそれに関するいくらかの追加情報、例えばそのサイズだけである。プロセッサはすべてのメモリへのアクセスを有しているため、ストリーム・フォーマットに必要なあらゆる解析および操作を行うことができる。これにより多大な柔軟性が提供される。プロセッサは次いでデコーダにデータの位置と属性を渡すことができる。これにより、メモリとの間でのデータの移動を最小限にとどめることができ、必要な帯域幅が削減される。
【００１７】
本発明の教示のさらなる拡張として、シングル・ベース・オーディオ・デコーダ回路を使用して、２つ以上の独立したディジタル・オーディオ・ストリームを必要に応じてデコードすることができ、またマージすることのできる装置をここに提示する。一例として以下に、オーディオＰＣＭ（パルス符号変調）データ・ストリームおよびファイルの全体的な再生に使用することができる小さな能率的フォーマット用マクロを使用する統合された装置について述べる。具体的には、ここで述べる設計は、上記に概要を述べた特許出願に記載されているように動的に実行するとき、入力ファイルまたはストリームの連続的読み取りをセットアップするために使用することができる、ＤＭＡ（直接メモリ・アクセス）のようなコントロール・インターフェースを提供する。ＰＣＭチャネル・マクロでデータを受け取るとき、データはバッファに入れられ、当業界で一般的であるディジタル、シリアル・インターフェース（Ｉ2Ｓインターフェースなど）のためにフォーマットされ、複数のソース（下記に述べる）のうちの１つによって提供できる高速サンプル・クロックを用いて出力される。オーディオ・データの少なくとも第２のストリームの入力フォーマットはオーディオＰＣＭストリームを含むと想定しているので、特に比較的複雑ではない圧縮技法が音声帯域オーディオに使用される場合には、格納されたクリップとして、連続したＰＣＭストリームとして、またはホスト・コントローラによるデコードの結果として、それを提供することができる。
【００１８】
図１は、本発明の原理によるＳＴＢ（セット・トップ・ボックス）システム実装の一例を、その全体を１０として示している。 ＳＴＢシステム１０は、多重化されたディジタル信号をトランスポート・デマルチプレクサ１６に転送する専用のネットワーク・インターフェース１４で、ビデオおよびオーディオを組み合わせたネットワーク入力信号１１を受け取る。デマルチプレクサ１６は受け取った信号を、ビデオ・デコーダ１８に送られるビデオ・データのストリームと、オーディオ・デコーダ２６に送られるオーディオ・データの第１のストリームと、中央演算処理装置２４による指示に応じてシステム・メモリ２２に入れられ、任意選択でＤＭＡコントローラ２４によって転送されるオーディオ・データの第２のストリームに分離する。ストリーム・アプリケーションにおいてこの第２のオーディオ・ストリームはまずコントローラ２４によってＰＣＭ（パルス符号変調）ストリームに処理され、次いでオーディオＰＣＭデータとしてシステム・メモリに格納される。この格納されたデータは、アプリケーションによって指示される方法でＣＰＵ／ＤＭＡコントローラ２４によって取り出される。
【００１９】
後でさらに詳しく説明するように、本発明の原理によれば、オーディオ・デコーダ２６からの第１の圧縮されていないオーディオＰＣＭ信号出力とミキシングするため、システム・メモリ２２から取り出された第２のオーディオＰＣＭデータをフォーマットするための、オーディオＰＣＭ再生マクロ２５が提供される。実装によっては、オーディオ・データの第２のストリームが圧縮された形でデマルチプレクサ１６から受け取られる場合、先に指摘したように、ＣＰＵ／ＤＭＡコントローラ２４は、システム・メモリ２２に格納する前にストリームを解凍する。例えば音声帯域圧縮オーディオの解凍など、オーディオ・データのソフトウェア解凍は当技術分野ではよく知られており、当業者は容易に実施することができる。オーディオ・デコーダ２６およびオーディオＰＣＭ再生マクロ２５からの出力は、２つのオーディオ・ストリームを単一のオーディオ出力信号１３にマージするためにミキサ２８に送られる。ビデオ・デコーダ１８からの出力はデコードされたビデオ信号１２を含む。信号１２および信号１３は次いで、例えば視聴者に提示するためテレビに送られる。マルチチャネル・オーディオ・システムで使用するときは、２つ以上のオーディオ・チャネルとミキシングするためのＰＣＭ再生マクロのインスタンスが複数存在し得ることに留意されたい。
【００２０】
例として、オーディオ・データの第２のストリームは、圧縮されていないＰＣＭデータが一連の待ち行列制御と共にシステム・メモリに直接送られた場合、ネットワーク入力を通して受け取られトランスポート・デマルチプレクサ１６によって独立したオーディオ・チャネルに多重化解除される、オーディオの独立したソースを含むことができる。圧縮されている場合には、ＣＰＵ／ＤＭＡコントローラ２４は受け取ったオーディオ・ストリームを取り出し、それからＰＣＭファイルを構築し、それがシステム・メモリへ戻される。別の実施形態においては、システム・メモリ２２は、異なる種類のユーザ・アプリケーション用の様々なＰＣＭサウンド・ファイルが格納された事前に構成された不揮発性メモリとすることができる。例えば、電子メールを受信したことを示すため、またはやがて起こる事象を思い出させるために１つのＰＣＭファイルを使用することができる。ＰＣＭファイルがどのようにして得られるかに関わらず、データは、データ用のバッファとして機能するシステム・メモリに少なくとも一時的に入れて、入力データと出力データのデータ転送速度の違いを補償することが望ましい。
【００２１】
本発明の原理によれば、ユーザに同時に提示するため、このＰＣＭオーディオ・データはデコーダの主オーディオ出力とマージされる。さらに詳細には、第２オーディオ・データを含むＰＣＭファイルは、オーディオＰＣＭ再生マクロ２５により、共通スピーカ・セットで再生するためのマージされた単一のオーディオ出力としてベース・デコーダ２６の主オーディオ出力と組み合わせることのできるフォーマットに変換される。
【００２２】
さらに詳細には、本発明を用いて、例えばＭＰＥＧデコーダ・マクロでメイン・オーディオ・ストリームを再生しながら、ＰＣＭオーディオ・ストリームの同時再生を可能にするＳＴＢ（セット・トップ・ボックス）システムを実装することができる。一実施形態では、ＰＣＭ再生マクロおよびＭＰＥＧデコーダ・マクロの出力は、Ｉ2Ｓフォーマット・オーディオ・ストリームを分離する。これらのストリームは、例えば外部ＤＡＣ（ディジタル・アナログ・コンバータ）（図２参照）などによって、別々にアナログ信号に変換され、そのアナログ信号は次いでアナログ形式でミキシングされ、ＳＴＢシステムから単一のマージされたオーディオ信号として出力される。その結果、２つのストリームのサンプル・レートおよびサンプル帯域幅が異なる場合でも、１つまたは複数の第２オーディオ出力をオーディオ・デコーダからの第１の出力とミキシングまたはオーバーレイすることができる。この場合も、このデコードおよびミキシングのシステムは、単一のオーディオ・デコーダ回路を用いて有利に実現することができる。
【００２３】
ＰＣＭマクロは、１つの例では統合されたシステム内の従属機能である。別法として、ＰＣＭマクロを、デコード・システムに結合された別個の機能として実装することもできる。さらに別法として、ＰＣＭマクロを主機能とし、システム・メモリからデータを直接取り出すこともでき、この場合には、ＤＭＡコントローラは不要となる。ＤＭＡコントローラ２４（図１）は、システム・メモリ２２からＰＣＭマクロにデータを送る。１つの例では、効率を高めるため、データが１６バイト・バーストによってメモリから転送され、ＰＣＭマクロ内の内部バッファに格納され、ディジタル・シリアル出力ポートを通って再生される。ディジタル・シリアル・ポートの出力速度を支配するＤＡＣ（ディジタル・アナログ・コンバータ）クロックは、外部クロック・ソース、既存のオーディオ・デコーダ・クロック（２６）、すなわち第１のストリームと第２のストリームのサンプル・レートが一致する場合、またはＰＣＭマクロとデコード・システムを含む統合された装置に追加された第２のオーディオのＰＬＬ（位相ロック・ループ）（図示せず）を含む、いくつかの可能なソースのうちのいずれかからくるようにプログラムすることができる。
【００２４】
考慮すべきオプションとして、ＰＣＭマクロは、ＩＥＣ９５８インターフェース・レシーバも含むことができ、それによりマクロは外部ソースから直接ＩＥＣ９５８ストリームを受け取り、ディジタル・シリアル出力ポートを通してそれを再生することができる。この構成を用いると、セット・トップ・ボックスは、セット・トップ・ボックスのオーディオ・システムを通してストリームを再生する別のシステムからの入力ポートを有することが可能となる。ＩＥＣ９５８入力は単一の入力であるため、クロックを回復する必要が生じる。データ転送速度が低いと仮定した場合は、ディジタル・クロック回復技法を用いてビット情報を収集することができる。しかし、後でＤＡＣで使用するためのＩＥＣ９５８クロックの完全なクロック回復には（ＩＥＣ９５８クロックはストリームのためのオーバー・サンプリング・クロック速度）、位相ロック・ループなどのアナログ技法が必要となる。
【００２５】
図２は、本発明によるＳＴＢシステム１０の一実施形態をより詳細に示している。オーディオＰＣＭファイル３０はシステム・メモリ２２の内部にある。メモリ２２へのアクセスは、ＣＰＵ／ＤＭＡコントローラ２４によりメモリ・コントローラ３２を介して行われる。コントローラ２４は、選択されたオーディオＰＣＭファイル３０をシステム・メモリから内部システム・バス３４を介してオーディオＰＣＭ再生マクロ２５へ転送する。図ではマクロ２５は３つのクロック入力、すなわち再生マクロを有する集積回路の外部にあるクロック、または再生マクロを有する集積回路の内部にあるクロック、およびオーディオ・デコーダ２６から受け取られるオーディオ・デコーダＤＡＣのクロック入力を有する。オーディオＤＡＣクロックは、２つのストリームのサンプル・レートが一致した場合にオーディオ・デコーダによって用いられるクロックと同じものである。
【００２６】
シリアル・ディジタル・データは、オーディオＰＣＭ再生マクロ２５から例えばＩ2Ｓフォーマットで、かつそれに関連するクロックで出力される。これらの信号は、ディジタル・アナログ・コンバータ４０に送られてアナログ信号に変換される。このアナログ信号は次いでアナログ・ミキサ２８に送られる。同様に、オーディオ・デコーダ２６およびそれに関連するクロックからのシリアル・データ出力は、第２のディジタル・アナログ・コンバータ４１に送られ、その出力もアナログ・ミキサ２８に送られる。アナログの信号ミキシングはよく知られているため、２つのＩ2Ｓ出力は１組のＤＡＣによってアナログ信号に変換され、次いでアナログ領域でミキシングすることが好ましい。単一のマージされたオーディオ信号がアナログ・ミキサ２８から出力され、ユーザに提供される。
【００２７】
図３は、本発明の原理によるオーディオＰＣＭ再生マクロ２５のアーキテクチャの一実施形態の詳細を示している。マクロ２５は、ＰＣＭオーディオ・データの第２のストリームをシステム・バス３４を介して受け取る。このマクロは、例えばシステム・メモリから４ワード・バーストでデータを送信するＤＭＡコントローラ２４（図２）のＤＭＡターゲットであるスレーブ・インターフェース５０を有する。このバス・インターフェースはまた、当業者が理解するように、内部制御および状況レジスタ５１にアクセスするのにも使用される。データはまず内部バッファすなわち作動バッファ５４および保留バッファ５５に格納される。ＤＭＡコントローラが１つのバッファを充填することができ、ＰＣＭ再生マクロがもう１つのバッファを使用するように、２つのバッファを使用することが好ましい。バッファの幅は実施形態に応じて異なる。
【００２８】
バッファからの出力はバッファ・マルチプレクサ５６によって多重化され、シリアル・シフタ５８に送られる。このシフタは、シリアルＰＣＭサンプル・ストリームをディジタル・シリアル・フォーマッタ６０に送る。フォーマッタ６０は当業者によって容易に実装できる。クロック・マルチプレクサ６１は、ビット・クロックおよび左／右サンプル・クロックを生成するためにフォーマッタ６０が使用するＤＡＣクロックのソースを選択する。任意選択のＩＥＣ９５８入力は、ビット・クロックを生成するためにまずクロック回復ユニット（図示せず）を通る。次いでデータは格納され解析される（チャネル状況、ユーザ・データ等がホスト・コントローラに使用可能である）。シリアルＰＣＭサンプルがＩ2Ｓフォーマッタに送られる。Ｉ2Ｓポートによって使用されるＤＡＣクロックは元のＤＡＣクロックと一致しないことがあるので、適切なバッファ・レベルを維持するために、時々サンプルのスキップおよびリピートが行われる。
【００２９】
以下は、上記のＰＣＭマクロを実装するために必要な登録情報の初期リストである。
・ＤＭＡターゲットは、アドレス可能なバッファ位置を必要とする。
・ディジタル・シリアル・フォーマッタは、サンプル・ビット幅、左右揃え、サンプル周波数（ＤＡＣクロック・ソースに送られる）を必要とする。
・ＤＡＣクロック・マルチプレクサは、クロック・ソースの選択を必要とする。
・ＰＣＭデータ・マルチプレクサは、データ・ソースの選択を必要とする。
・オプションＩＥＣ９５８レシーバは、チャネル状況ビット、ユーザ・ビット、補助ビット、レシーバ・ロック状況を必要とする。
【００３０】
まとめると、上記の説明から、ここで提供される装置は、第２のオーディオ・チャネルをストリーミング・アプリケーションまたはメモリから取り出し、ベース・オーディオ・デコーダからのディジタル・オーディオ変換された出力と同時にＰＣＭフォーマットで第２のチャネルをディジタル・オーディオ・コンバータを通して送ることにより、複数のＤＡＣの出力を単一のアナログ・オーディオ・ストリームにミキシングするものであることを当業者は理解されるであろう。この単一のオーディオ・ストリームは、複数の従来のオーディオ・デコーダを必要とせずに実現され、それによりコストおよびシステムの複雑さが低減される。その上ここに提示する再生マクロは、ＤＭＡターゲット・インターフェースを有し、パラレル・データをＤＡＭに出力するためのフォーマットされたシリアル・ストリームに変換する。再生マクロはフォーマットを行う以外、いかなる形でもデータを解凍、圧縮、変更するものではない。再生マクロによって再生されるオーディオ・ストリームはすでに、例えばシステム・メモリ中にある、ＰＣＭファイルとしてデコードされたフォーマットであると想定される。オーディオ・データの圧縮されたストリームとして受け取られた場合には、ＣＰＵはそのストリームを、メモリに格納する前に解凍する。ＣＰＵは基本的にこのストリーミングの例ではオーディオ・デコーダとして機能し、集中的なデコード処理が必要とされない限り、実用的なものとして実装することができる。例えば、オーディオ・データの基本ストリームの上にオーディオ・データの音声帯域圧縮／解凍ストリームをオーバーレイすることは、上記装置の妥当な実装であろう。
【００３１】
本明細書では、本発明をその好ましい実施形態に従って詳細に説明してきたが、当業者によって多くの修正および変更を加えることができる。例えば、オーディオの複数の第２のストリームがオーディオ・データの第１のストリームに同時にマージされるようにすること、各ストリームが異なるソースから発生するようにすること、またシステムのユーザに異なる情報内容を提供することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲に含まれるすべてのそのような変形および変更を包含するものである。
【００３２】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００３３】
（１）複数のオーディオ・ストリームをミキシングするシステムであって、
オーディオ・データの第１のストリームをデコードし、オーディオ・データのデコードされた第１のストリームを生成するオーディオ・デコーダと、
システム・メモリから、オーディオＰＣＭ（パルス符号変調）データを含む、オーディオ・データの第２のストリームを取り出す手段と、
オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームとミキシングするために、オーディオ・データの前記第２のストリームをフォーマットするオーディオ再生装置と、
オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームとオーディオ・データの前記フォーマットされた第２のストリームとをミキシングし、マージされたオーディオ信号として出力するミキサと
を含むシステム。
（２）オーディオ・データの前記第２のストリームが、圧縮されていないオーディオＰＣＭデータを含む上記（１）に記載のシステム。
（３）前記オーディオ再生装置が、前記オーディオＰＣＭデータをディジタル・シリアル・フォーマットにフォーマットし、オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームが、ディジタル・シリアル・フォーマットのＰＣＭデータを含む上記（１）に記載のシステム。
（４）前記ミキサがアナログ・ミキサを含み、システムが、オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームをアナログ信号に変換する第１のディジタル・アナログ・コンバータと、オーディオ・データの前記フォーマットされた第２のストリームをアナログ信号に変換する第２のディジタル・アナログ・コンバータとをさらに含み、前記アナログ・ミキサが、前記第１のディジタル・アナログ・コンバータおよび前記第２のディジタル・アナログ・コンバータに結合され、前記アナログ信号を受け取りそこからマージされたオーディオ信号を生成する上記（３）に記載のシステム。
（５）前記オーディオ再生装置が、前記オーディオＰＣＭデータの一部分を並列に受け取るように結合された作動バッファおよび保留バッファと、前記作動バッファおよび前記保留バッファから読み取られたオーディオ・データを入力として受け取るバッファ・マルチプレクサと、前記バッファ・マルチプレクサからの出力を受け取り、それからシリアルＰＣＭサンプル・ストリームを生成するように結合されたシリアル・シフタと、前記シリアル・シフタから前記シリアルＰＣＭサンプル・ストリームを受け取るように結合され、前記シリアルＰＣＭサンプル・ストリームをディジタル・シリアル・フォーマットに変換するフォーマッタと、複数の使用可能なクロック信号のうちの１つを使用して前記フォーマッタを駆動するクロックを提供するためのクロック・マルチプレクサとをさらに備える上記（１）に記載のシステム。
（６）前記複数のクロック信号が、少なくとも外部システム・クロック信号のいくつか、内部システム・クロック信号、および前記オーディオ・デコーダから受け取ったデコーダ・クロック信号を含む上記（５）に記載のシステム。
（７）オーディオ・データの前記第１のストリームが、ＭＰＥＧでエンコードされたオーディオ・データを含み、前記オーディオ・デコーダがＭＰＥＧオーディオ・デコーダを含む上記（１）に記載のシステム。
（８）セット・トップ・ボックス・システムを含む上記（１）に記載のシステム。
（９）複数のオーディオ信号をミキシングするための方法であって、
オーディオ・データの第１のストリームをデコードし、それからデコードされたオーディオ・データの第１のストリームを生成し、
オーディオＰＣＭ（パルス符号変調）データを含む、オーディオ・データの前記第２のストリームをシステム・メモリから取り出し、
オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームとミキシングするために、オーディオ・データの前記第２のストリームをフォーマットし、
オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームとオーディオ・データの前記フォーマットされた第２のストリームとをミキシングし、マージされたオーディオ信号として出力する
方法。
（１０）さらに、オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームをアナログ信号に変換し、それとは別にオーディオ・データを前記フォーマットされた第２のストリームのアナログ信号に変換し、
前記ミキシングは、前記アナログ信号を前記マージされたオーディオ信号にミキシングする上記（９）に記載の方法。
（１１）オーディオ・データの前記第１のストリームおよびオーディオ・データの前記第２のストリームが、その前記ミキシングの前に異なるサンプル周波数を有する上記（９）に記載の方法。
（１２）オーディオ・データの前記第１のストリームおよびオーディオ・データの前記第２のストリームが、異なるサンプル帯域幅のＰＣＭデータを含む上記（９）に記載の方法。
（１３）前記フォーマットは、前記オーディオＰＣＭデータをディジタル・シリアル・フォーマットにフォーマットし、前記デコードはオーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームをＩ2ＳフォーマットでオーディオＰＣＭデータとして出力する上記（９）に記載の方法。
（１４）前記フォーマットは、最初に前記オーディオＰＣＭデータの一部分を並列にバッファリングし、前記オーディオＰＣＭデータの並列にバッファリングされた部分を多重化し、シリアルＰＣＭサンプル・ストリームを生成するために前記多重化の出力を直列シフトし、前記シリアルＰＣＭサンプル・ストリームをディジタル・シリアル・フォーマットに変換し、前記変換で複数の使用可能なクロック信号のうちの１つを使用する上記（９）に記載の方法。
（１５）さらに、外部システム・クロック信号、内部システム・クロック信号および前記デコードに使用されるデコーダ・クロック信号の少なくとも１つを含む前記複数の使用可能なクロック信号を提供する上記（１４）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理によるセット・トップ・ボックス・システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】ミキサ２８によるアナログ出力のミキシングを含む、システム・メモリ２２、ＣＰＵ／ＤＭＡコントローラ２４、オーディオＰＣＭ再生マクロ２５およびオーディオ・デコーダ２６の間の接続をより詳細に示した、図１のセット・トップ・ボックス・システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の原理による、図２のオーディオＰＣＭ再生マクロ２５の一実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１８ ビデオ・デコーダ
２２ システム・メモリ
２４ ＣＰＵ／ＤＭＡコントローラ
２６ オーディオ・デコーダ
２８ ミキサ
２６ オーディオ・デコーダ
３０ オーディオＰＣＭファイル
３２ メモリ・コントロール
３４ 内部システム・バス
４０ ディジタル・アナログ・コンバータ
Claims (14)
- 複数のオーディオ・ストリームをミキシングするセット・トップ・ボックス・システムであって、
オーディオ・データの第１のストリームをデコードし、オーディオ・データのデコードされた第１のストリームを生成するオーディオ・デコーダと、
システム・メモリから、オーディオＰＣＭ（パルス符号変調）データを含む、オーディオ・データの第２のストリームを取り出す手段と、
オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームとミキシングするために、オーディオ・データの前記第２のストリームをフォーマットするオーディオ再生装置と、
オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームとオーディオ・データの前記フォーマットされた第２のストリームとをアナログ・ミキシングし、マージされたオーディオ信号として出力するアナログ・ミキサと、
前記オーディオ・データの第１のストリームを前記オーディオ・デコーダに供給し、前記オーディオ・データの第２のストリームを前記システム・メモリに供給するトランスポート・デマルチプレクサと
を含むセット・トップ・ボックス・システム。 - オーディオ・データの前記第２のストリームが、圧縮されていないオーディオＰＣＭデータを含む請求項１に記載のセット・トップ・ボックス・システム。
- 前記オーディオ再生装置が、前記オーディオＰＣＭデータをディジタル・シリアル・フォーマットにフォーマットし、オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームが、ディジタル・シリアル・フォーマットのＰＣＭデータを含む請求項１または２に記載のセット・トップ・ボックス・システム。
- 前記ミキサがアナログ・ミキサを含み、システムが、オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームをアナログ信号に変換する第１のディジタル・アナログ・コンバータと、オーディオ・データの前記フォーマットされた第２のストリームをアナログ信号に変換する第２のディジタル・アナログ・コンバータとをさらに含み、前記アナログ・ミキサが、前記第１のディジタル・アナログ・コンバータおよび前記第２のディジタル・アナログ・コンバータに結合され、前記アナログ信号を受け取りそこからマージされたオーディオ信号を生成する請求項１〜３のいずれか１項に記載のセット・トップ・ボックス・システム。
- 前記オーディオ再生装置が、前記オーディオＰＣＭデータの一部分を並列に受け取るように結合された作動バッファおよび保留バッファと、前記作動バッファおよび前記保留バッファから読み取られたオーディオ・データを入力として受け取るバッファ・マルチプレクサと、前記バッファ・マルチプレクサからの出力を受け取り、それからシリアルＰＣＭサンプル・ストリームを生成するように結合されたシリアル・シフタと、前記シリアル・シフタから前記シリアルＰＣＭサンプル・ストリームを受け取るように結合され、前記シリアルＰＣＭサンプル・ストリームをディジタル・シリアル・フォーマットに変換するフォーマッタと、複数の使用可能なクロック信号のうちの１つを使用して前記フォーマッタを駆動するクロックを提供するためのクロック・マルチプレクサとをさらに備える請求項１〜４のいずれか１項に記載のセット・トップ・ボックス・システム。
- 前記複数のクロック信号が、少なくとも外部システム・クロック信号のいくつか、内部システム・クロック信号、および前記オーディオ・デコーダから受け取ったデコーダ・クロック信号を含む請求項５に記載のセット・トップ・ボックス・システム。
- オーディオ・データの前記第１のストリームが、ＭＰＥＧでエンコードされたオーディオ・データを含み、前記オーディオ・デコーダがＭＰＥＧオーディオ・デコーダを含む請求項１に記載のセット・トップ・ボックス・システム。
- セット・トップ・ボックス・システム内で複数のオーディオ信号をミキシングするための方法であって、
オーディオ・データの第１のストリームをデコードし、それからデコードされたオーディオ・データの第１のストリームを生成する工程と、
オーディオＰＣＭ（パルス符号変調）データを含む、オーディオ・データの前記第２のストリームをシステム・メモリから取り出す工程と、
オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームとミキシングするために、オーディオ・データの前記第２のストリームをフォーマットする工程と、
オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームとオーディオ・データの前記フォーマットされた第２のストリームとをアナログ・ミキシングし、マージされたオーディオ信号として出力する工程とを備え、
さらに、トランスポート・デマルチプレクサを用いて前記オーディオ・データの第１のストリームをオーディオ・デコーダに供給し、前記オーディオ・データの第２のストリームを前記システム・メモリに供給する工程を備える方法。 - さらに、オーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームをアナログ信号に変換し、それとは別にオーディオ・データを前記フォーマットされた第２のストリームのアナログ信号に変換し、前記ミキシングは、前記アナログ信号を前記マージされたオーディオ信号にアナログ・ミキシングする請求項８に記載の方法。
- オーディオ・データの前記第１のストリームおよびオーディオ・データの前記第２のストリームが、その前記ミキシングの前に異なるサンプル周波数を有する請求項８または９に記載の方法。
- オーディオ・データの前記第１のストリームおよびオーディオ・データの前記第２のストリームが、異なるサンプル帯域幅のＰＣＭデータを含む請求項８または９に記載の方法。
- 前記フォーマットは、前記オーディオＰＣＭデータをディジタル・シリアル・フォーマットにフォーマットし、前記デコードはオーディオ・データの前記デコードされた第１のストリームをＩ2ＳフォーマットでオーディオＰＣＭデータとして出力する請求項８〜１１いずれか1項に記載の方法。
- 前記フォーマットは、最初に前記オーディオＰＣＭデータの一部分を並列にバッファリングし、前記オーディオＰＣＭデータの並列にバッファリングされた部分を多重化し、シリアルＰＣＭサンプル・ストリームを生成するために前記多重化の出力を直列シフトし、前記シリアルＰＣＭサンプル・ストリームをディジタル・シリアル・フォーマットに変換し、前記変換で複数の使用可能なクロック信号のうちの１つを使用する請求項８〜１２いずれか1項に記載の方法。
- さらに、外部システム・クロック信号、内部システム・クロック信号および前記デコードに使用されるデコーダ・クロック信号の少なくとも１つを含む前記複数の使用可能なクロック信号を提供する請求項１３に記載の方法。
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