Матэрыял артыкула ўзяты з майго .
Перадача гукавога сігналу праз RTP-струмень
У мінулым мы сабралі схему дыстанцыйнага кіравання з генератара і дэтэктара танальных сігналаў, якія працуюць усярэдзіне адной праграмы. У гэтым артыкуле мы навучымся выкарыстоўваць пратакол RTP (RFC 3550 RTP: A Transport Protocol для Real-Time Applications) для прыёму/перадачы гукавога сігналу па Ethernet-сетцы.
Пратакол RTP (Пратакол рэальнага часу) у перакладзе азначае пратакол рэальнага часу, ён выкарыстоўваецца для перадачы гуку, відэа, дадзеных, усяго таго, што патрабуе перадачы ў рэжыме рэальнага часу. У якасці прыкладу возьмем гукавы сігнал. Гнуткасць пратакола такая, што дазваляе перадаваць гукавы сігнал з наперад зададзенай якасцю.
Перадача выконваецца з дапамогай UDP-пакетаў, што азначае, што пры перадачы цалкам дапускаецца страта пакетаў. У кожны пакет укладваецца адмысловы RTP-загаловак і блок дадзеных які перадаецца сігналу. У загалоўку змяшчаецца выпадкова выбіраемы ідэнтыфікатар крыніцы сігналу, інфармацыя аб тыпе перадаванага сігналу, унікальны парадкавы нумар пакета, для таго каб пакеты пры дэкадаванні маглі быць выбудаваны ў правільным парадку, незалежна ад таго ў якім парадку іх даставіла сетку. Загаловак таксама можа змяшчаць дадатковую інфармацыю, так званае пашырэнне, якое дазваляе адаптаваць загаловак да ўжывання ў канкрэтнай прыкладной задачы.
Блок даных змяшчае карысную нагрузку пакета. Унутраная арганізацыя змесціва залежыць ад тыпу нагрузкі, гэта могуць быць адлікі монафанічнага сігналу, стэрэасігнал, радок відэа выявы і г.д.
Тып нагрузкі абазначаецца сямібітным лікам. Рэкамендацыя RFC3551 (RTP Profile for Audio and Video Conferenceswith Minimal Control) усталёўвае некалькі тыпаў нагрузкі ў адпаведнай табліцы прыведзены апісанне тыпаў нагрузкі і значэнне кодаў якімі яны пазначаюцца. Частка кодаў не маюць цвёрдай прывязкі да якога-небудзь тыпу нагрузкі-яны могуць выкарыстоўвацца для абазначэння адвольнай нагрузкі.
Памер блока дадзеных абмежаваны зверху максімальным памерам пакета, які можа быць перададзены ў дадзенай сетцы без сегментавання (параметр MTU). У агульным выпадку гэта не больш за 1500 байт. Такім чынам, каб павялічыць колькасць перадаваных у секунду дадзеных можна да вызначанага моманту павялічваць памер пакета, а затым ужо запатрабуецца павялічваць частату адпраўкі пакетаў. У медыястрымеры гэта наладжвальны параметр. Па змаўчанні ён роўны 50 Гц, г.зн. 50 пакетаў у секунду. Паслядоўнасць перадаюцца RTP-пакетаў будзем зваць RTP-струменем.
Каб пачаць перадачу дадзеных паміж крыніцай і прымачом, дастаткова, каб перадатчык ведаў IP-адрас прымача і нумар порта, які той выкарыстоўвае для прыёму. Г.зн. без усялякіх папярэдніх працэдур крыніца пачынае перадаваць дадзеныя, а прымач у сваю чаргу гатовы неадкладна іх прыняць і апрацаваць. Па стандарце, нумар порта які выкарыстоўваецца для перадачы або прыёму RTP-струменю павінен быць цотным.
У сітуацыях, калі нельга наперад ведаць адрас прымача, выкарыстоўваюцца серверы, на якіх прымачы пакідаюць свой адрас, а перадатчык можа яго запытаць, спаслаўшыся на нейкае ўнікальнае імя прымача.
У выпадках, калі якасць канала сувязі або магчымасці прымача невядомы арганізуецца канал зваротнай сувязі, па якім прымач можа інфармаваць перадатчык аб сваіх магчымасцях, колькасць пакетаў, якіх ён не далічыўся і г.д. У такім канале выкарыстоўваецца RTCP-пратакол. Фармат пакетаў перадаюцца ў гэтым канале вызначаецца ў RFC 3605. Па гэтым канале перадаецца параўнальна трохі дадзеных 200..300 байт у секунду, таму ў цэлым, яго наяўнасць няцяжкая. Нумар порта, на які адпраўляюцца RTCP-пакеты павінен быць няцотным і на адзінку больш нумары порта, з якога прыходзіць RTP-струмень. У нашым прыкладзе мы не будзем выкарыстоўваць гэты канал, бо магчымасці прымача і канала загадзя перавышаюць нашы, пакуль сціплыя, запатрабаванні.
У нашай праграме схема перадачы дадзеных, у адрозненне ад схемы папярэдняга прыкладу, будзе падзелена на дзве часткі: на які перадае і прыёмны тракт. Для кожнай часткі мы зробім сваю крыніцу тактаў, як паказана на загалоўным малюнку.
Аднабаковая сувязь паміж імі будзе ажыццяўляцца з дапамогай RTP-пратакола. У дадзеным прыкладзе нам не запатрабуецца вонкавая сетка, бо і перадатчык і прымач будуць размяшчацца на адным кампутары - пакеты будуць хадзіць у яго ўсярэдзіне.
Для ўсталявання RTP-струменю ў медыястрымеры выкарыстоўваюцца два фільтры: MS_RTP_SEND і MS_RTP_RECV. Першы выконвае перадачу другі прыём RTP-струменю. Каб гэтыя фільтры пачалі працаваць, ім трэба перадаць паказальнік на аб'ект RTP-сесіі, якая можа выконваць як пераўтварэнне струменя блокаў дадзеных у струмень RTP-пакетаў так і выконваць зваротнае дзеянне. Паколькі ўнутраны фармат дадзеных медыястрымера не супадае з фарматам дадзеных RTP-пакета, то перад перадачай дадзеных у MS_RTP_SEND трэба выкарыстоўваць фільтр канвертара (encoder), які пераўтворыць 16-бітныя адлікі гукавога сігналу ў васьмібітныя, кадаваныя па u-законе (мю-закону). На прыёмным боку зваротную функцыю выконвае фільтр decoder.
Ніжэй прыведзены тэкст праграмы, якая рэалізуе схему паказаную на малюнку (знакі # перад дырэктывамі include прыбраны, не забудзьцеся іх паставіць):
/* Файл mstest6.c Имитатор пульта управления и приемника. */
#include <mediastreamer2/msfilter.h>
#include <mediastreamer2/msticker.h>
#include <mediastreamer2/dtmfgen.h>
#include <mediastreamer2/mssndcard.h>
#include <mediastreamer2/msvolume.h>
#include <mediastreamer2/mstonedetector.h>
#include <mediastreamer2/msrtp.h>
#include <ortp/rtpsession.h>
#include <ortp/payloadtype.h>
/* Подключаем заголовочный файл с функциями управления событиями
* медиастримера.*/
include <mediastreamer2/mseventqueue.h>
#define PCMU 0
/* Функция обратного вызова, она будет вызвана фильтром, как только он
обнаружит совпадение характеристик входного сигнала с заданными. */
static void tone_detected_cb(void *data, MSFilter *f, unsigned int event_id,
MSToneDetectorEvent *ev)
{
printf("Принята команда: %sn", ev->tone_name);
}
/*----------------------------------------------------------------------------*/
/* Функция регистрации типов полезных нагрузок. */
void register_payloads(void)
{
/*Регистрируем типы нагрузок в таблице профилей. Позднее, по индексу
взятому из заголовка RTP-пакета из этой таблицы будут извлекаться
параметры нагрузки, необходимые для декодирования данных пакета. */
rtp_profile_set_payload (&av_profile, PCMU, &payload_type_pcm8000);
}
/*----------------------------------------------------------------------------*/
/* Эта функция создана из функции create_duplex_rtpsession() в audiostream.c
медиастримера2. */
static RtpSession *
create_rtpsession (int loc_rtp_port, int loc_rtcp_port,
bool_t ipv6, RtpSessionMode mode)
{
RtpSession *rtpr;
rtpr = rtp_session_new ((int) mode);
rtp_session_set_scheduling_mode (rtpr, 0);
rtp_session_set_blocking_mode (rtpr, 0);
rtp_session_enable_adaptive_jitter_compensation (rtpr, TRUE);
rtp_session_set_symmetric_rtp (rtpr, TRUE);
rtp_session_set_local_addr (rtpr, ipv6 ? "::" : "0.0.0.0", loc_rtp_port,
loc_rtcp_port);
rtp_session_signal_connect (rtpr, "timestamp_jump",
(RtpCallback) rtp_session_resync, 0);
rtp_session_signal_connect (rtpr, "ssrc_changed",
(RtpCallback) rtp_session_resync, 0);
rtp_session_set_ssrc_changed_threshold (rtpr, 0);
rtp_session_set_send_payload_type(rtpr, PCMU);
/* По умолчанию выключаем RTCP-сессию, так как наш пульт не будет использовать её. */
rtp_session_enable_rtcp (rtpr, FALSE);
return rtpr;
}
/*----------------------------------------------------------------------------*/
int main()
{
ms_init();
/* Создаем экземпляры фильтров. */
MSFilter *voidsource = ms_filter_new(MS_VOID_SOURCE_ID);
MSFilter *dtmfgen = ms_filter_new(MS_DTMF_GEN_ID);
MSFilter *volume = ms_filter_new(MS_VOLUME_ID);
MSSndCard *card_playback =
ms_snd_card_manager_get_default_card(ms_snd_card_manager_get());
MSFilter *snd_card_write = ms_snd_card_create_writer(card_playback);
MSFilter *detector = ms_filter_new(MS_TONE_DETECTOR_ID);
/* Очищаем массив находящийся внутри детектора тонов, он описывает
* особые приметы разыскиваемых сигналов.*/
ms_filter_call_method(detector, MS_TONE_DETECTOR_CLEAR_SCANS, 0);
/* Подключаем к фильтру функцию обратного вызова. */
ms_filter_set_notify_callback(detector,
(MSFilterNotifyFunc)tone_detected_cb, NULL);
/* Создаем массив, каждый элемент которого описывает характеристику
* одного из тонов, который требуется обнаруживать: Текстовое имя
* данного элемента, частота в герцах, длительность в миллисекундах,
* минимальный уровень относительно 0,775В. */
MSToneDetectorDef scan[6]=
{
{"V+",440, 100, 0.1}, /* Команда "Увеличить громкость". */
{"V-",540, 100, 0.1}, /* Команда "Уменьшить громкость". */
{"C+",640, 100, 0.1}, /* Команда "Увеличить номер канала". */
{"C-",740, 100, 0.1}, /* Команда "Уменьшить номер канала". */
{"ON",840, 100, 0.1}, /* Команда "Включить телевизор". */
{"OFF", 940, 100, 0.1}/* Команда "Выключить телевизор". */
};
/* Передаем "приметы" сигналов детектор тонов. */
int i;
for (i = 0; i < 6; i++)
{
ms_filter_call_method(detector, MS_TONE_DETECTOR_ADD_SCAN,
&scan[i]);
}
/* Создаем фильтры кодера и декодера */
MSFilter *encoder = ms_filter_create_encoder("PCMU");
MSFilter *decoder=ms_filter_create_decoder("PCMU");
/* Регистрируем типы нагрузки. */
register_payloads();
/* Создаем RTP-сессию передатчика. */
RtpSession *tx_rtp_session = create_rtpsession (8010, 8011, FALSE, RTP_SESSION_SENDONLY);
rtp_session_set_remote_addr_and_port(tx_rtp_session,"127.0.0.1", 7010, 7011);
rtp_session_set_send_payload_type(tx_rtp_session, PCMU);
MSFilter *rtpsend = ms_filter_new(MS_RTP_SEND_ID);
ms_filter_call_method(rtpsend, MS_RTP_SEND_SET_SESSION, tx_rtp_session);
/* Создаем RTP-сессию приемника. */
MSFilter *rtprecv = ms_filter_new(MS_RTP_RECV_ID);
RtpSession *rx_rtp_session = create_rtpsession (7010, 7011, FALSE, RTP_SESSION_RECVONLY);
ms_filter_call_method(rtprecv, MS_RTP_RECV_SET_SESSION, rx_rtp_session);
/* Создаем источники тактов - тикеры. */
MSTicker *ticker_tx = ms_ticker_new();
MSTicker *ticker_rx = ms_ticker_new();
/* Соединяем фильтры передатчика. */
ms_filter_link(voidsource, 0, dtmfgen, 0);
ms_filter_link(dtmfgen, 0, volume, 0);
ms_filter_link(volume, 0, encoder, 0);
ms_filter_link(encoder, 0, rtpsend, 0);
/* Соединяем фильтры приёмника. */
ms_filter_link(rtprecv, 0, decoder, 0);
ms_filter_link(decoder, 0, detector, 0);
ms_filter_link(detector, 0, snd_card_write, 0);
/* Подключаем источник тактов. */
ms_ticker_attach(ticker_tx, voidsource);
ms_ticker_attach(ticker_rx, rtprecv);
/* Настраиваем структуру, управляющую выходным сигналом генератора. */
MSDtmfGenCustomTone dtmf_cfg;
dtmf_cfg.tone_name[0] = 0;
dtmf_cfg.duration = 1000;
dtmf_cfg.frequencies[0] = 440;
/* Будем генерировать один тон, частоту второго тона установим в 0. */
dtmf_cfg.frequencies[1] = 0;
dtmf_cfg.amplitude = 1.0;
dtmf_cfg.interval = 0.;
dtmf_cfg.repeat_count = 0.;
/* Организуем цикл сканирования нажатых клавиш. Ввод нуля завершает
* цикл и работу программы. */
char key='9';
printf("Нажмите клавишу команды, затем ввод.n"
"Для завершения программы введите 0.n");
while(key != '0')
{
key = getchar();
if ((key >= 49) && (key <= 54))
{
printf("Отправлена команда: %cn", key);
/* Устанавливаем частоту генератора в соответствии с
* кодом нажатой клавиши. */
dtmf_cfg.frequencies[0] = 440 + 100*(key-49);
/* Включаем звуковой генератор c обновленной частотой. */
ms_filter_call_method(dtmfgen, MS_DTMF_GEN_PLAY_CUSTOM,
(void*)&dtmf_cfg);
}
/* Укладываем тред в спячку на 20мс, чтобы другие треды
* приложения получили время на работу. */
ms_usleep(20000);
}
}
Кампілюем, запускаем. Праграма будзе працаваць як у мінулым прыкладзе, але пры гэтым дадзеныя будуць перадавацца праз RTP-струмень.
У наступным артыкуле мы падзелім гэтую праграму на два незалежныя прыкладанні — прымач і перадатчык і запусцім іх у розных тэрміналах. Паралельна навучымся аналізаваць RTP-пакеты з дапамогай праграмы TShark.
Крыніца: habr.com