חקר מנוע ה-VoIP Mediastreamer2. חלק 9

החומר של המאמר לקוח ממני ערוץ זן.

אינטרקום דופלקס

בעבר статье הוכרז על אינטרקום דופלקס, ובזה אנחנו נעשה את זה.

התרשים מוצג באיור הכותרת. שרשרת המסננים התחתונה יוצרת את נתיב השידור, שמתחיל מכרטיס הקול. הוא מספק דגימות אות מהמיקרופון. כברירת מחדל, זה מתרחש בקצב של 8000 דגימות בשנייה. עומק סיביות הנתונים שבו משתמשים מסנני אודיו של סטרימר מדיה הוא 16 סיביות (זה לא חשוב; אם תרצה, תוכל לכתוב מסננים שיעבדו עם עומק סיביות גבוה יותר). הנתונים מקובצים לבלוקים של 160 דגימות. לפיכך, כל בלוק הוא בגודל 320 בתים. לאחר מכן, נזין את הנתונים לקלט של הגנרטור, שכאשר הוא כבוי, הוא "שקוף" לנתונים. הוספתי את זה למקרה שנמאס לך לדבר למיקרופון במהלך איתור באגים - אתה יכול להשתמש במחולל כדי "לירות" את הנתיב עם אות צליל.

לאחר המחולל, האות עובר למקודד, אשר ממיר את הדגימות שלנו ב-16 סיביות לפי חוק ה-µ (תקן G.711) לדגימות של שמונה סיביות. ביציאה של המקודד, יש לנו כבר בלוק נתונים בגודל חצי מהגודל. באופן כללי, אנו יכולים להעביר נתונים ללא דחיסה אם איננו צריכים לחסוך בתנועה. אבל כאן זה שימושי להשתמש במקודד, מכיוון ש-Wireshark יכול לשחזר אודיו מזרם RTP רק כאשר הוא דחוס לפי חוק µ או א-חוק.

לאחר המקודד, גושי הנתונים הקלים יותר נשלחים למסנן rtpsend, שיכניס אותם לחבילת RTP, יקבע את הדגלים הדרושים ויעביר אותם לסטרימר המדיה לשידור ברשת בצורה של חבילת UDP.

שרשרת המסננים העליונה מהווה את נתיב הקבלה; מנות RTP המתקבלות על ידי סטרימר המדיה מהרשת נכנסות למסנן rtprecv, שבפלט שלו הן מופיעות בצורה של בלוקי נתונים, שכל אחד מהם מתאים לחבילה אחת שהתקבלה. הבלוק מכיל רק נתוני מטען; במאמר הקודם הם הוצגו בירוק באיור.

לאחר מכן, הבלוקים נשלחים למסנן המפענח, אשר ממיר את הדגימות של בתים בודדים הכלולים בהם לדוגמאות ליניאריות של 16 סיביות. מה שכבר ניתן לעיבוד על ידי מסנני סטרימר מדיה. במקרה שלנו, אנחנו פשוט שולחים אותם לכרטיס הקול להשמעה ברמקולים של האוזניות שלך.

כעת נעבור ליישום תוכנה. לשם כך נשלב את קבצי המקלט והמשדר שהפרדנו קודם לכן. לפני כן, השתמשנו בהגדרות קבועות עבור יציאות וכתובות, אך כעת אנו צריכים שהתוכנית תוכל להשתמש בהגדרות שאנו מציינים בעת ההפעלה. לשם כך, נוסיף פונקציונליות לעיבוד ארגומנטים של שורת הפקודה. לאחר מכן נוכל להגדיר את כתובת ה-IP והיציאה של האינטרקום איתו נרצה ליצור חיבור.

ראשית, בואו נוסיף מבנה לתוכנית שיאחסן את ההגדרות שלה:

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;

התוכנית תכריז על מבנה מסוג זה הנקרא vars.
לאחר מכן, בואו נוסיף פונקציה לנתח ארגומנטים של שורת הפקודה:

/* 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]);
        }
    }
}

כתוצאה מניתוח, הארגומנטים של שורת הפקודה ימוקמו בשדות של מבנה vars. תפקידה העיקרי של האפליקציה יהיה לאסוף נתיבי שידור וקבלה מפילטרים; לאחר חיבור הטיקר, השליטה תועבר ללולאה אינסופית אשר אם תדר המחולל הוגדר ללא אפס, תפעיל מחדש את מחולל הבדיקה כך ש זה עובד בלי להפסיק.

הגנרטור יזדקק לאתחולים אלה בשל העיצוב שלו; משום מה הוא לא יכול להפיק אות שנמשך יותר מ-16 שניות. יש לציין כי משך הזמן שלו מצוין במספר 32 סיביות.

כל התוכנית תיראה כך:

/* 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);
    }
}

בואו נעשה קומפילציה. לאחר מכן ניתן להפעיל את התוכנית בשני מחשבים. או על אחד, כפי שאעשה עכשיו. אנו משיקים את TShark עם הטיעונים הבאים:

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

אם שדה ההשקה במסוף מציג רק הודעה על תחילת הלכידה, אז זה סימן טוב - זה אומר שהיציאה שלנו כנראה לא תפוסה על ידי תוכניות אחרות. בטרמינל אחר, אנו משיקים מופע תוכנית שידמה אינטרקום "מרוחק" על ידי ציון מספר היציאה הזה:

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

כפי שניתן לראות מטקסט התוכנית, כתובת ה-IP המוגדרת כברירת מחדל היא 127.0.0.1 (לולאה חוזרת מקומית).

בטרמינל אחר, אנו משיקים מופע שני של התוכנית, המדמה מכשיר מקומי. אנו משתמשים בארגומנט נוסף המאפשר למחולל הבדיקות המובנה לעבוד:

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

ברגע זה, מנות המועברות לכיוון המכשיר ה"מרוחק" אמורות להתחיל להבהב בקונסולה עם TShark, וקול רציף יישמע מרמקול המחשב.

אם הכל קרה כפי שנכתב, אנו מפעילים מחדש את העותק השני של התוכנית, אך ללא המפתח והטיעון "-gen 440". כעת תשחק את התפקיד של מחולל. לאחר מכן, אתה יכול לעשות רעש לתוך המיקרופון; אתה אמור לשמוע את הצליל המתאים ברמקול או באוזניות. עירור עצמי אקוסטי עשוי אפילו להתרחש; הנמיך את עוצמת הקול של הרמקול והאפקט ייעלם.

אם הרצתם אותו על שני מחשבים ולא התבלבלתם לגבי כתובות ה-IP, אז אותה תוצאה מחכה לכם - תקשורת קולית באיכות דו-כיוונית.

במאמר הבא נלמד כיצד לכתוב פילטרים משלנו - תוספים, הודות למיומנות זו תוכלו להשתמש בסטרימר המדיה לא רק עבור אודיו ווידאו, אלא גם באזור מסוים אחר.

מקור: www.habr.com