Der Artikelinhalt stammt von meinem .
Letzte Woche haben wir ein Duplex-Gesprächsgerät entwickelt, das einen Austausch von Audiosignalen über eine duplexe RTP-Sitzung ermöglicht. In diesem Artikel lernen wir, wie man Filter schreibt und fügen einen selbstgebauten Filter in unser selbstgebautes Gesprächsgerät ein.
Wir entwickeln ein Plugin
Plugins im Mediastreamer dienen wie in vielen anderen Programmen zur Erweiterung der Funktionalität, ohne dass eine Neukompilierung des Mediastreamers selbst erforderlich ist.
Um ein Plugin in Ihrem Programm zu verwenden, müssen Sie include die Header-Datei des Plugins einfügen. Im Programmcode müssen Sie mit der Funktion ms_filter_register() die Registrierung des neuen Filters vornehmen. Natürlich müssen Ihr Programm und der Quellcode des Plugins in eine Anwendung kompiliert und zusammengebaut werden.
Nun wenden wir uns dem Schreiben des Plugins zu. Alle Filter des Mediastreamers und Plugins folgen einem gemeinsamen Kanon beim Schreiben, was das Verständnis der Struktur eines bestimmten Filters, den Sie studieren möchten, erheblich erleichtert. Daher werde ich im Folgenden vermeiden, Entitäten zu vervielfachen, und Plugins als Filter bezeichnen.
Angenommen, wir möchten einen neuen Filter mit dem Namen UNSER_FILTER (NASH_FILTR) entwickeln. Er wird eine elementare Aufgabe erfüllen – er empfängt Blöcke von seinem einzigen Eingang und leitet sie an seine fünf Ausgänge weiter. Außerdem wird er ein Ereignis auslösen, wenn mehr als fünf Blöcke mit einem Signalpegel unter einem definierten Schwellenwert hindurchgehen, und wenn mehr als fünf Blöcke mit einem Pegel über dem Schwellenwert gehen, wird er ebenfalls ein Ereignis auslösen.
Der Schwellenwert wird über die Filtermethode festgelegt. Die zweite und dritte Methode werden den Durchlauf von Blöcken an die Ausgänge erlauben oder verbieten.
Kommen wir zur Sache. Das Schreiben eines Filters sollte mit der Header-Datei beginnen. Sie sollte in den ersten Zeilen die Datei msfilter.h, mit Hilfe des Makros MS_FILTER_METHOD die Methoden des neuen Filters deklarieren (sofern vorhanden), die vom Filter generierten Ereignisse deklarieren (sofern vorhanden) und die exportierte Struktur des Typs MSFilterDesc mit einer Beschreibung der Filterparameter deklarieren:
/* Файл nash_filter.h, описывает фильтр-разветвитель и нойзгейт. */
#ifndef myfilter_h
#define myfilter_h
/* Подключаем заголовочный файл с перечислением фильтров медиастримера. */
#include <mediastreamer2/msticker.h>
/*
Задаем числовой идентификатор нового типа фильтра. Это число не должно
совпадать ни с одним из других типов. В медиастримере в файле allfilters.h
есть соответствующее перечисление enum MSFilterId. К сожалению, непонятно
как определить максимальное занятое значение, кроме как заглянуть в этот
файл. Но мы возьмем в качестве id для нашего фильтра заведомо большее
значение: 4000. Будем полагать, что разработчики добавляя новые фильтры, не
скоро доберутся до этого номера.
*/
#define NASH_FILTER_ID 4000
/*
Определяем методы нашего фильтра. Вторым параметром макроса должен
порядковый номер метода, число от 0. Третий параметр это тип аргумента
метода, указатель на который будет передаваться методу при вызове. У методов
аргументов может и не быть, как показано ниже.
*/
#define NASH_FILTER_SET_TRESHOLD MS_FILTER_METHOD(NASH_FILTER_ID , 0, float)
#define NASH_FILTER_TUNE_OFF MS_FILTER_METHOD_NO_ARG(NASH_FILTER_ID ,1)
#define NASH_FILTER_TUNE_ON MS_FILTER_METHOD_NO_ARG(NASH_FILTER_ID ,2)
/* Теперь определяем структуру, которая будет передаваться вместе с событием. */
struct _NASHFilterEvent
{
/* Это поле, которое будет выполнять роль флага,
0 - появились нули, 1 - появился сигнал.*/
char state;
/* Время, когда произошло событие. */
uint64_t time;
};
typedef struct _NASHFilterEvent NASHFilterEvent;
/* Определяем событие для нашего фильтра. */
#define NASH_FILTER_EVENT MS_FILTER_EVENT(MS_RTP_RECV_ID, 0, NASHFilterEvent)
/* Определяем экспортируемую переменную, которая будет
хранить характеристики для данного типа фильтров. */
extern MSFilterDesc nash_filter_desc;
#endif /* myfilter_h */Jetzt können wir uns mit der Quelldatei beschäftigen. Der Quellcode des Filters mit Kommentaren ist unten angezeigt. Hier sind die Filtermethoden und die erforderlichen Filterfunktionen definiert. Dann werden die Links zu den Methoden und Funktionen in einer bestimmten Reihenfolge in die exportierte Struktur eingefügt. nash_filter_desc. Der von dem Mediastreamer verwendet wird, um "Filter" dieses Typs in den Arbeitsprozess der Datenverarbeitung einzufügen.
/* Файл nash_filter.с, описывает фильтр-разветвитель и нойзгейт. */
#include "nash_filter.h"
#include <math.h>
#define NASH_FILTER_NOUTPUTS 5
/* Определяем структуру, которая хранит внутреннее состояние фильтра. */
typedef struct _nash_filterData
{
bool_t disable_out; /* Разрешение передачи блоков на выход. */
int last_state; /* Текущее состояние переключателя. */
char zero_count; /* Счетчик нулевых блоков. */
char lag; /* Количество блоков для принятия решения нойзгейтом. */
char n_count; /* Счетчик НЕнулевых блоков. */
float skz_level; /* Среднеквадратическое значение сигнала внутри
блока, при котором фильтр будет пропускать сигнал. Одновременно это порог
срабатывания, по которому будет формироваться событие. */
} nash_filterData;
/*----------------------------------------------------------*/
/* Обязательная функция инициализации. */
static void nash_filter_init(MSFilter *f)
{
nash_filterData *d=ms_new0(nash_filterData, 1);
d->lag=5;
f->data=d;
}
/*----------------------------------------------------------*/
/* Обязательная функция финализации работы фильтра,
освобождается память. */
static void nash_filter_uninit(MSFilter *f)
{
ms_free(f->data);
}
/*----------------------------------------------------------*/
/* Определяем образцовый массив с нулями, заведомо
большего размера чем блок. */
char zero_array[1024]={0};
/* Определяем событие фильтра. */
NASHFilterEvent event;
/*----------------------------------------------------------*/
/* Функция отправки события. */
static void send_event(MSFilter *f, int state)
{
nash_filterData *d =( nash_filterData* ) f->data;
d->last_state = state;
/* Устанавливаем время возникновения события,
от момента первого тика. Время в миллисекундах. */
event.time=f -> ticker -> time;
event.state=state;
ms_filter_notify(f, NASH_FILTER_EVENT, &event);
}
/*----------------------------------------------------------*/
/* Функция вычисляет среднеквадратическое (эффективное) значение сигнала внутри
блока. */
static float calc_skz(nash_filterData *d, int16_t *signal, int numsamples)
{
int i;
float acc = 0;
for (i=0; i<numsamples; i++)
{
int s=signal[i];
acc = acc + s * s;
}
float skz = (float)sqrt(acc / numsamples);
return skz;
}
/*----------------------------------------------------------*/
/* Обязательная функция основного цикла фильтра,
вызывается с каждым тиком. */
static void nash_filter_process(MSFilter *f)
{
nash_filterData *d=(nash_filterData*)f->data;
/* Указатель на входное сообщение содержащее блок данных. */
mblk_t *im;
int i;
int state;
/* Вычитываем сообщения из входной очереди
до полного её опустошения. */
while((im=ms_queue_get(f->inputs[0]))!=NULL)
{
/* Если выходы запрещены, то просто удаляем входное сообщение. */
if ( d -> disable_out)
{
freemsg(im);
continue;
}
/* Измеряем уровень сигнала и принимаем решение об отправке сигнала. */
float skz = calc_skz(d, (int16_t*)im->b_rptr, msgdsize(im));
state = (skz > d->skz_level) ? 1 : 0;
if (state)
{
d->n_count++;
d->zero_count = 0;
}
else
{
d->n_count = 0;
d->zero_count++;
}
if (((d->zero_count > d->lag) || (d->n_count > d->lag))
&& (d->last_state != state)) send_event(f, state);
/* Приступаем к копированию входного сообщения и раскладке по выходам. Но
* только по тем, к которым подключена нагрузка. Оригинальное сообщение
* уйдет на выход с индексом 0, а его копии попадут на остальные
* выходы. */
int output_count = 0;
mblk_t *outm; /* Указатель на сообщение с выходным блоком данных. */
for(i=0; i < f->desc->noutputs; i++)
{
if (f->outputs[i]!=NULL)
{
if (output_count == 0)
{
outm = im;
}
else
{
/* Создаем легкую копию сообщения. */
outm = dupmsg(im);
}
/* Помещаем копию или оригинал входного сообщения на очередной
* выход фильтра. */
ms_queue_put(f->outputs[i], outm);
output_count++;
}
}
}
}
/*----------------------------------------------------------*/
/* Функция-обработчик вызова метода NASH_FILTER_SET_LAG. */
static int nash_filter_set_treshold(MSFilter *f, void *arg)
{
nash_filterData *d=(nash_filterData*)f->data;
d->skz_level=*(float*)arg;
return 0;
}
/*----------------------------------------------------------*/
/* Функция-обработчик вызова метода NASH_FILTER_TUNE_OFF. */
static int nash_filter_tune_off(MSFilter *f, void *arg)
{
nash_filterData *d=(nash_filterData*)f->data;
d->disable_out=TRUE;
return 0;
}
/*----------------------------------------------------------*/
/* Функция-обработчик вызова метода NASH_FILTER_TUNE_ON. */
static int nash_filter_tune_on(MSFilter *f, void *arg)
{
nash_filterData *d=(nash_filterData*)f->data;
d->disable_out=FALSE;
return 0;
}
/*----------------------------------------------------------*/
/* Заполняем таблицу методов фильтра, сколько методов
мы определили в заголовочном файле столько ненулевых
строк. */
static MSFilterMethod nash_filter_methods[]={
{ NASH_FILTER_SET_TRESHOLD, nash_filter_set_treshold },
{ NASH_FILTER_TUNE_OFF, nash_filter_tune_off },
{ NASH_FILTER_TUNE_ON, nash_filter_tune_on },
{ 0 , NULL } /* Маркер конца таблицы. */
};
/*----------------------------------------------------------*/
/* Описание фильтра для медиастримера. */
MSFilterDesc nash_filter_desc=
{
NASH_FILTER_ID,
"NASH_FILTER",
"A filter with noise gate that reads from input and copy to it's five outputs.",
MS_FILTER_OTHER,
NULL,
1,
NASH_FILTER_NOUTPUTS,
nash_filter_init,
NULL,
nash_filter_process,
NULL,
nash_filter_uninit,
nash_filter_methods
};
MS_FILTER_DESC_EXPORT(nash_filter_desc)
Jetzt, ohne weitere Verzögerung, wenden wir unseren Filter auf das zuvor erstellte Kommunikationsgerät an. Auf dem Titelbild ist das Schema des veränderten Kommunikationsgeräts dargestellt.
Unser selbstgebauter Filter sollte besonders lebhaft dargestellt werden. Daher werden Sie unseren Filter sofort im Schema finden.
In das Schema wurde ein Filter-Recorder hinzugefügt, der das Eingangssignal in eine wav-Datei schreibt. Unser Filter soll es ermöglichen, Pausen in der Sprache nicht in die Datei zu schreiben, wodurch die Dateigröße reduziert wird.
Zu Beginn des Artikels haben wir den Aktionsalgorithmus des Filters beschrieben. In der Hauptanwendung erfolgt die Verarbeitung der von ihm generierten Ereignisse. Wenn ein Ereignis das Flag "0" enthält, wird die Hauptanwendung die Aufnahme pausieren. Sobald ein Ereignis mit dem Flag "1" eintrifft, wird die Aufnahme fortgesetzt.
Es wurden zwei neue Argumente zur Befehlszeile hinzugefügt: --ng, das den Schwellenwert für die Auslösung des Filters festlegt und --rec, das die Aufnahme in eine Datei mit dem Namen record.wav.
/* Файл mstest9.c Имитатор переговорного устройства c регистратором и
* нойзгейтом. */
#include <mediastreamer2/mssndcard.h>
#include <mediastreamer2/dtmfgen.h>
#include <mediastreamer2/msrtp.h>
#include <mediastreamer2/msfilerec.h>
/* Подключаем наш фильтр. */
#include "nash_filter.h"
/* Подключаем файл общих функций. */
#include "mstest_common.c"
/*----------------------------------------------------------*/
struct _app_vars
{
int local_port; /* Локальный порт. */
int remote_port; /* Порт переговорного устройства на удаленном компьютере. */
char remote_addr[128]; /* IP-адрес удаленного компьютера. */
MSDtmfGenCustomTone dtmf_cfg; /* Настройки тестового сигнала генератора. */
MSFilter* recorder; /* Указатель на фильтр регистратор. */
bool_t file_is_open; /* Флаг того, что файл для записи открыт. */
/* Порог, при котором прекращается запись принимаемого сигнала в файл. */
float treshold;
bool_t en_rec; /*Включить запись в файл.*/
};
typedef struct _app_vars app_vars;
/*----------------------------------------------------------*/
/* Создаем дуплексную RTP-сессию. */
RtpSession* create_duplex_rtp_session(app_vars v)
{
RtpSession *session = create_rtpsession (v.local_port, v.local_port + 1,
FALSE, RTP_SESSION_SENDRECV);
rtp_session_set_remote_addr_and_port(session, v.remote_addr, v.remote_port,
v.remote_port + 1);
rtp_session_set_send_payload_type(session, PCMU);
return session;
}
/*----------------------------------------------------------*/
/* Функция преобразования аргументов командной строки в
* настройки программы. */
void scan_args(int argc, char *argv[], app_vars *v)
{
char i;
for (i=0; i<argc; i++)
{
if (!strcmp(argv[i], "--help"))
{
char *p=argv[0]; p=p + 2;
printf(" %s walkie talkienn", p);
printf("--help List of options.n");
printf("--version Version of application.n");
printf("--addr Remote abonent IP address string.n");
printf("--port Remote abonent port number.n");
printf("--lport Local port number.n");
printf("--gen Generator frequency.n");
printf("--ng Noise gate treshold level from 0. to 1.0n");
printf("--rec record to file 'record.wav'.n");
exit(0);
}
if (!strcmp(argv[i], "--version"))
{
printf("0.1n");
exit(0);
}
if (!strcmp(argv[i], "--addr"))
{
strncpy(v->remote_addr, argv[i+1], 16);
v->remote_addr[16]=0;
printf("remote addr: %sn", v->remote_addr);
}
if (!strcmp(argv[i], "--port"))
{
v->remote_port=atoi(argv[i+1]);
printf("remote port: %in", v->remote_port);
}
if (!strcmp(argv[i], "--lport"))
{
v->local_port=atoi(argv[i+1]);
printf("local port : %in", v->local_port);
}
if (!strcmp(argv[i], "--gen"))
{
v -> dtmf_cfg.frequencies[0] = atoi(argv[i+1]);
printf("gen freq : %in", v -> dtmf_cfg.frequencies[0]);
}
if (!strcmp(argv[i], "--ng"))
{
v -> dtmf_cfg.frequencies[0] = atoi(argv[i+1]);
printf("noise gate treshold: %fn", v -> treshold);
}
if (!strcmp(argv[i], "--rec"))
{
v -> en_rec = TRUE;
printf("enable recording: %in", v -> en_rec);
}
}
}
/*----------------------------------------------------------*/
/* Функция обратного вызова, она будет вызвана фильтром, как только он
* заметит, что наступила тишина или наоборот тишина сменилась звуками. */
static void change_detected_cb(void *data, MSFilter *f, unsigned int event_id,
NASHFilterEvent *ev)
{
app_vars *vars = (app_vars*) data;
/* Если запись не была разрешена, то выходим. */
if (! vars -> en_rec) return;
if (ev -> state)
{
/* Возобновляем запись. */
if(!vars->file_is_open)
{
ms_filter_call_method(vars->recorder, MS_FILE_REC_OPEN, "record.wav");
vars->file_is_open = 1;
}
ms_filter_call_method(vars->recorder, MS_FILE_REC_START, 0);
printf("Recording...n");
}
else
{
/* Приостанавливаем запись. */
ms_filter_call_method(vars->recorder, MS_FILE_REC_STOP, 0);
printf("Pause...n");
}
}
/*----------------------------------------------------------*/
int main(int argc, char *argv[])
{
/* Устанавливаем настройки по умолчанию. */
app_vars vars={5004, 7010, "127.0.0.1", {0}, 0, 0, 0.01, 0};
/* Устанавливаем настройки настройки программы в
* соответствии с аргументами командной строки. */
scan_args(argc, argv, &vars);
ms_init();
/* Создаем экземпляры фильтров передающего тракта. */
MSSndCard *snd_card =
ms_snd_card_manager_get_default_card(ms_snd_card_manager_get());
MSFilter *snd_card_read = ms_snd_card_create_reader(snd_card);
MSFilter *dtmfgen = ms_filter_new(MS_DTMF_GEN_ID);
MSFilter *rtpsend = ms_filter_new(MS_RTP_SEND_ID);
/* Создаем фильтр кодера. */
MSFilter *encoder = ms_filter_create_encoder("PCMU");
/* Регистрируем типы нагрузки. */
register_payloads();
/* Создаем дуплексную RTP-сессию. */
RtpSession* rtp_session = create_duplex_rtp_session(vars);
ms_filter_call_method(rtpsend, MS_RTP_SEND_SET_SESSION, rtp_session);
/* Соединяем фильтры передатчика. */
ms_filter_link(snd_card_read, 0, dtmfgen, 0);
ms_filter_link(dtmfgen, 0, encoder, 0);
ms_filter_link(encoder, 0, rtpsend, 0);
/* Создаем фильтры приемного тракта. */
MSFilter *rtprecv = ms_filter_new(MS_RTP_RECV_ID);
ms_filter_call_method(rtprecv, MS_RTP_RECV_SET_SESSION, rtp_session);
/* Создаем фильтр декодера. */
MSFilter *decoder=ms_filter_create_decoder("PCMU");
//MS_FILE_REC_ID
/* Регистрируем наш фильтр. */
ms_filter_register(&nash_filter_desc);
MSFilter *nash = ms_filter_new(NASH_FILTER_ID);
/* Создаем фильтр звуковой карты. */
MSFilter *snd_card_write = ms_snd_card_create_writer(snd_card);
/* Создаем фильтр регистратора. */
MSFilter *recorder=ms_filter_new(MS_FILE_REC_ID);
vars.recorder = recorder;
/* Соединяем фильтры приёмного тракта. */
ms_filter_link(rtprecv, 0, decoder, 0);
ms_filter_link(decoder, 0, nash, 0);
ms_filter_link(nash, 0, snd_card_write, 0);
ms_filter_link(nash, 1, recorder, 0);
/* Подключаем к фильтру функцию обратного вызова, и передаем ей в
* качестве пользовательских данных указатель на структуру с настройками
* программы, в которой среди прочих есть указать на фильтр
* регистратора. */
ms_filter_set_notify_callback(nash,
(MSFilterNotifyFunc)change_detected_cb, &vars);
ms_filter_call_method(nash,NASH_FILTER_SET_TRESHOLD, &vars.treshold);
/* Создаем источник тактов - тикер. */
MSTicker *ticker = ms_ticker_new();
/* Подключаем источник тактов. */
ms_ticker_attach(ticker, snd_card_read);
ms_ticker_attach(ticker, rtprecv);
/* Если настройка частоты генератора отлична от нуля, то запускаем генератор. */
if (vars.dtmf_cfg.frequencies[0])
{
/* Настраиваем структуру, управляющую выходным сигналом генератора. */
vars.dtmf_cfg.duration = 10000;
vars.dtmf_cfg.amplitude = 1.0;
}
/* Организуем цикл перезапуска генератора. */
printf("Press ENTER to exit.n ");
char c=getchar();
while(c != 'n')
{
if(vars.dtmf_cfg.frequencies[0])
{
/* Включаем звуковой генератор. */
ms_filter_call_method(dtmfgen, MS_DTMF_GEN_PLAY_CUSTOM,
(void*)&vars.dtmf_cfg);
}
char c=getchar();
printf("--n");
}
if (vars.en_rec ) ms_filter_call_method(recorder, MS_FILE_REC_CLOSE, 0);
}
Aufgrund der hinzugefügten Dateien und der verwendeten Bibliothek math, hat sich die Befehlszeile für die Kompilierung kompliziert, und sie sieht so aus:
$ gcc mstest9.c nash_filter.c -o mstest9 `pkg-config mediastreamer --libs --cflags` -lmNach dem Zusammenstellen der Anwendung starten wir sie auf dem ersten Computer mit diesen Argumenten:
$ .\/mstest9 --lport 7010 --port 8010 --addr --recAuf dem zweiten Computer starten wir mit diesen Einstellungen:
$ .\/mstest9 --lport 8010 --port 7010 --addrDanach beginnt der erste Computer, alles aufzunehmen, was Sie ins Mikrofon des zweiten Computers sagen. In der Konsole wird das Wort "Recording…" angezeigt. Sobald Sie aufhören zu sprechen, wird die Aufnahme pausiert, und eine Nachricht mit "Pause…" wird ausgegeben. Möglicherweise müssen Sie mit dem Schwellenwert experimentieren.
In diesem Artikel haben wir gelernt, Filter zu schreiben. Wie Sie vielleicht bemerkt haben, werden in der Funktion nash_filter_process() Manipulationen mit Datenblöcken durchgeführt. Da das Beispiel schulisch ist, wurde dort das Mindestmaß an Möglichkeiten des Mediastreamers zur Manipulation von Datenblöcken eingesetzt.
Im nächsten werden wir die Organisation von Nachrichtenwarteschlangen und Funktionen zur Nachrichtenverwaltung betrachten. Dies wird uns später helfen, Filter mit komplexerer Informationsverarbeitung zu entwickeln.
Quelle: habr.com
