Menjelajahi mesin VoIP Mediastreamer2. Bagian 9

Materi artikel diambil dari saya saluran Zen.

Interkom dupleks

Terakhir Artikel interkom dupleks diumumkan, dan kali ini kami akan membuatnya.

Diagram ditunjukkan pada gambar judul. Rantai filter yang lebih rendah membentuk jalur transmisi, yang dimulai dari kartu suara. Ini memberikan sampel sinyal dari mikrofon. Secara default, ini terjadi dengan kecepatan 8000 sampel per detik. Kedalaman bit data yang digunakan filter audio streamer media adalah 16 bit (ini tidak penting; jika diinginkan, Anda dapat menulis filter yang akan bekerja dengan kedalaman bit lebih tinggi). Data dikelompokkan menjadi blok-blok yang terdiri dari 160 sampel. Jadi, setiap blok berukuran 320 byte. Selanjutnya, kami memasukkan data ke input generator, yang ketika dimatikan, “transparan” terhadap data. Saya menambahkannya jika Anda bosan berbicara ke mikrofon selama proses debug - Anda dapat menggunakan generator untuk "menembak" jalur dengan sinyal nada.

Setelah generator, sinyal masuk ke encoder, yang mengubah sampel 16-bit kami sesuai dengan hukum μ (standar G.711) menjadi sampel delapan bit. Pada keluaran encoder, kita sudah memiliki blok data yang berukuran setengahnya. Secara umum, kita dapat mengirimkan data tanpa kompresi jika kita tidak perlu menghemat lalu lintas. Namun di sini berguna untuk menggunakan encoder, karena Wireshark dapat mereproduksi audio dari aliran RTP hanya jika dikompresi sesuai dengan hukum µ atau hukum a.

Setelah encoder, blok data yang lebih ringan dikirim ke filter rtpsend, yang akan memasukkannya ke dalam paket RTP, menyetel flag yang diperlukan dan memberikannya ke media streamer untuk ditransmisikan melalui jaringan dalam bentuk paket UDP.

Rantai filter atas membentuk jalur penerima; paket RTP yang diterima oleh media streamer dari jaringan memasuki filter rtprecv, yang outputnya muncul dalam bentuk blok data, yang masing-masing sesuai dengan satu paket yang diterima. Blok tersebut hanya berisi data payload; pada artikel sebelumnya, data tersebut ditampilkan dalam warna hijau dalam ilustrasi.

Selanjutnya, blok dikirim ke filter dekoder, yang mengubah sampel byte tunggal yang terkandung di dalamnya menjadi sampel linier 16-bit. Yang sudah bisa diproses oleh filter media streamer. Dalam kasus kami, kami cukup mengirimkannya ke kartu suara untuk diputar di speaker headset Anda.

Sekarang mari beralih ke implementasi perangkat lunak. Untuk melakukan ini, kita akan menggabungkan file penerima dan pemancar yang kita pisahkan sebelumnya. Sebelumnya, kami menggunakan pengaturan tetap untuk port dan alamat, tetapi sekarang kami memerlukan program agar dapat menggunakan pengaturan yang kami tentukan saat startup. Untuk melakukan ini, kami akan menambahkan fungsionalitas untuk memproses argumen baris perintah. Setelah itu kita akan dapat mengatur alamat IP dan port interkom yang ingin kita sambungkan.

Pertama, mari tambahkan struktur ke program yang akan menyimpan pengaturannya:

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. */
};

typedef struct _app_vars app_vars;

Program akan mendeklarasikan struktur tipe ini yang disebut vars.
Selanjutnya, mari tambahkan fungsi untuk mengurai argumen baris perintah:

/* 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");
            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]);
        }
    }
}

Sebagai hasil penguraian, argumen baris perintah akan ditempatkan di bidang struktur vars. Fungsi utama dari aplikasi ini adalah untuk mengumpulkan jalur transmisi dan penerimaan dari filter; setelah menghubungkan ticker, kontrol akan ditransfer ke loop tak terbatas yang, jika frekuensi generator disetel ke bukan nol, akan menghidupkan ulang generator uji sehingga itu bekerja tanpa henti.

Generator memerlukan penyalaan ulang ini karena desainnya; karena alasan tertentu, generator tidak dapat menghasilkan sinyal yang bertahan lebih dari 16 detik. Perlu dicatat bahwa durasinya ditentukan oleh angka 32-bit.

Keseluruhan program akan terlihat seperti ini:

/* Файл mstest8.c Имитатор переговорного устройства. */

#include <mediastreamer2/mssndcard.h>
#include <mediastreamer2/dtmfgen.h>
#include <mediastreamer2/msrtp.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. */
};

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");
            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]);
        }
    }
}

/*----------------------------------------------------------*/
int main(int argc, char *argv[])
{
    /* Устанавливаем настройки по умолчанию. */
    app_vars vars={5004, 7010, "127.0.0.1", {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");

    /* Создаем фильтр звуковой карты. */
    MSFilter *snd_card_write = ms_snd_card_create_writer(snd_card);

    /* Соединяем фильтры приёмного тракта. */
    ms_filter_link(rtprecv, 0, decoder, 0);
    ms_filter_link(decoder, 0,  snd_card_write, 0);

    /* 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. */
    while(TRUE)
    {
        if(vars.dtmf_cfg.frequencies[0])
        {
            /* Включаем звуковой генератор. */
            ms_filter_call_method(dtmfgen, MS_DTMF_GEN_PLAY_CUSTOM,
                    (void*)&vars.dtmf_cfg);
        }
        /* Укладываем тред в спячку на 20мс, чтобы другие треды
         * приложения получили время на работу. */
        ms_usleep(20000);
    }
}

Mari kita kompilasi. Kemudian program tersebut dapat dijalankan di dua komputer. Atau yang satu, seperti yang akan saya lakukan sekarang. Kami meluncurkan TShark dengan argumen berikut:

$ sudo tshark -i lo -f "udp dst port 7010" -P -V -O RTP -o rtp.heuristic_rtp:TRUE -x

Jika bidang peluncuran di konsol hanya menampilkan pesan tentang dimulainya pengambilan, maka ini pertanda baik - artinya port kita kemungkinan besar tidak ditempati oleh program lain. Di terminal lain, kami meluncurkan program yang akan mensimulasikan interkom "jarak jauh" dengan menentukan nomor port ini:

$ ./mstest8 --port 9010 --lport 7010

Seperti dapat dilihat dari teks program, alamat IP default adalah 127.0.0.1 (loopback lokal).

Di terminal lain, kami meluncurkan program kedua, yang mensimulasikan perangkat lokal. Kami menggunakan argumen tambahan yang memungkinkan generator pengujian bawaan berfungsi:

$ ./mstest8  --port 7010 --lport 9010 --gen 440

Pada saat ini, paket yang dikirimkan ke perangkat "jarak jauh" akan mulai berkedip di konsol dengan TShark, dan nada terus menerus akan terdengar dari speaker komputer.

Jika semuanya terjadi seperti yang tertulis, maka kita restart salinan kedua dari program tersebut, tetapi tanpa kunci dan argumen “—gen 440”. Anda sekarang akan memainkan peran generator. Setelah ini, Anda dapat mengeluarkan suara ke mikrofon; Anda akan mendengar suara yang sesuai di speaker atau headphone. Bahkan eksitasi diri akustik dapat terjadi; kecilkan volume speaker dan efeknya akan hilang.

Jika Anda menjalankannya di dua komputer dan tidak bingung dengan alamat IP, maka hasil yang sama menanti Anda - komunikasi suara berkualitas digital dua arah.

Pada artikel berikutnya kita akan belajar cara menulis filter - plugin kita sendiri, berkat keterampilan ini Anda akan dapat menggunakan media streamer tidak hanya untuk audio dan video, tetapi juga di beberapa area spesifik lainnya.

Sumber: www.habr.com