Esplorare il motore VoIP di Mediastreamer2. Parte 5

Il materiale dell'articolo è tratto dal mio canale zen.

Rilevatore di toni

Nel passato Articolo Abbiamo creato un misuratore del livello del segnale. In questo impareremo come rilevare un segnale acustico.

Ai vecchi tempi, quando non tutte le famiglie avevano una TV e la metà di loro cambiava canale usando una pinza, nelle recensioni della stampa tecnica straniera apparivano notizie intriganti che un produttore di TV dotava i propri dispositivi di un telecomando wireless. Dai dettagli si sapeva che il telecomando funzionava senza batterie grazie all'utilizzo di un approccio insolito: il telecomando era meccanico ed era un ibrido di uno strumento musicale: un metallofono e un revolver. Il tamburo del revolver conteneva cilindri metallici di diverse lunghezze e quando il percussore ne colpiva uno, il cilindro iniziava a suonare alla propria frequenza. Presumibilmente tramite ecografia. L'elettronica della TV ha sentito questo segnale e, dopo aver determinato la sua frequenza, ha eseguito l'azione appropriata: cambiare canale, cambiare il volume, spegnere la TV.

Oggi proveremo a ricostruire questo sistema di trasmissione dei comandi, utilizzando la nostra conoscenza del media streamer.

Per simulare un telecomando, utilizzeremo il testo del nostro esempio di generatore di suoni. Aggiungeremo ad esso il controllo della frequenza del generatore premendo i tasti e un ricevitore con un decoder che invierà i comandi ricevuti alla console. Dopo la modifica, il generatore dovrebbe produrre toni di 6 frequenze, con le quali codificheremo i comandi per aumentare/diminuire il volume, cambiare canale, accendere/spegnere la TV. Per configurare il rilevatore viene utilizzata la seguente struttura:

struct _MSToneDetectorDef{  
     char tone_name[8];     
     int frequency; /**<Expected frequency of the tone*/ 
     int min_duration; /**<Min duration of the tone in milliseconds */ 
     float min_amplitude; /**<Minimum amplitude of the tone, 1.0 corresponding to the normalized 0dbm level */
};

typedef struct _MSToneDetectorDef MSToneDetectorDef;

A un rilevatore possono essere assegnate 10 di queste strutture, quindi un rilevatore può essere configurato per rilevare dieci segnali bitonali. Ma useremo solo sei segnali monotonali. Per trasferire le impostazioni al rilevatore, viene utilizzato il metodo MS_TONE_DETECTOR_ADD_SCAN.

Affinché il rilevatore ci avvisi che al suo ingresso è arrivato un segnale con le componenti di frequenza desiderate, dobbiamo dotarlo di una funzione di callback che lancerà in questo caso. Questo viene fatto utilizzando la funzione ms_filter_set_notify_callback(). Come argomenti riceve un puntatore al filtro, un puntatore alla funzione di callback e un puntatore ai dati che vorremmo passare alla funzione di callback (dati utente).

Quando il rilevatore viene attivato, la funzione di callback riceverà i dati utente, un puntatore al filtro del rilevatore, un identificatore di evento e una struttura che descrive l'evento:

/** * Structure carried as argument of the MS_TONE_DETECTOR_EVENT**/
struct _MSToneDetectorEvent{ 
      char tone_name[8];       /* Имя тона которое мы ему назначили при настройке детектора. */
      uint64_t tone_start_time;   /* Время в миллисекундах, когда тон был обнаружен. */
};

typedef struct _MSToneDetectorEvent MSToneDetectorEvent;

Lo schema a blocchi dell'elaborazione del segnale è mostrato nell'immagine del titolo.

Bene, ora il programma stesso si codifica con i commenti.

/* Файл mstest4.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>

/* Подключаем заголовочный файл с функциями управления событиями
 * медиастримера. */
#include <mediastreamer2/mseventqueue.h>

/* 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);
}

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);

    /* Создаем источник тактов - тикер. */
    MSTicker *ticker=ms_ticker_new();

    /* Соединяем фильтры в цепочку. */
    ms_filter_link(voidsource, 0, dtmfgen, 0);
    ms_filter_link(dtmfgen, 0, volume, 0);
    ms_filter_link(volume, 0, detector, 0);
    ms_filter_link(detector, 0, snd_card_write, 0);

    /* Подключаем к фильтру функцию обратного вызова. */
    ms_filter_set_notify_callback(detector,
            (MSFilterNotifyFunc)tone_detected_cb, NULL);

    /* Подключаем источник тактов. */
    ms_ticker_attach(ticker,voidsource);

    /* 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 в детектор тонов приметы сигналов. */
    int i;
    for (i = 0; i < 6; i++)
    {
        ms_filter_call_method(detector, MS_TONE_DETECTOR_ADD_SCAN,
                &scan[i]);
    }

    /* 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);
        }
        ms_usleep(20000);
    }
}

Compiliamo ed eseguiamo il programma. Se tutto funziona correttamente, dopo il lancio dovremmo ottenere qualcosa di simile al comportamento del programma seguente:

$ ./mstest4
ALSA lib conf.c:4738:(snd_config_expand) Unknown parameters 0
ALSA lib control.c:954:(snd_ctl_open_noupdate) Invalid CTL default:0
ortp-warning-Could not attach mixer to card: Invalid argument
ALSA lib conf.c:4738:(snd_config_expand) Unknown parameters 0
ALSA lib pcm.c:2266:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM default:0
ALSA lib conf.c:4738:(snd_config_expand) Unknown parameters 0
ALSA lib pcm.c:2266:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM default:0
ortp-warning-Strange, sound card Intel 82801AA-ICH does not seems to be capable of anything, retrying with plughw...
Нажмите клавишу команды, затем ввод.
Для завершения программы введите 0.
ortp-warning-alsa_set_params: periodsize:256 Using 256
ortp-warning-alsa_set_params: period:8 Using 8

Premi un tasto qualsiasi da “1” a “6”, confermando con il tasto “Invio”, dovresti ottenere qualcosa di simile a questo elenco:

2
Отправлена команда: 2
                      Принята команда: V-
1
Отправлена команда: 1
                      Принята команда: V+
3
Отправлена команда: 3
                      Принята команда: C+
4
Отправлена команда: 4
                      Принята команда: C-
0
$

Vediamo che i toni di comando vengono inviati con successo e il rilevatore li rileva.

Nel prossimo articolo ci occuperemo della trasmissione di un segnale audio su una rete Ethernet utilizzando il protocollo RTP e lo applicheremo immediatamente al nostro telecomando.

Fonte: habr.com