🥇Mediastreamer2 VoIP エンジンを学習します。パート 5

記事の素材は私のものから引用しました禅チャンネル.

トーン検出器

過去に статье 信号レベルメーターを作成しました。ここでは、トーン信号を検出する方法を学びます。

昔、すべての家庭にテレビがあるわけではなく、半数がペンチを使ってチャンネルを切り替えていた頃、あるテレビメーカーが自社の機器にワイヤレスリモコンを装備したという興味深いニュースが海外の技術プレスのレビューに掲載されました。詳細から、リモコンは珍しいアプローチの使用のおかげで電池なしで動作することが知られていました - リモコンは機械式であり、楽器 - 鉄琴とリボルバーのハイブリッドでした。リボルバードラムにはさまざまな長さの金属シリンダーが含まれており、撃針がそのうちの 1 つに当たると、シリンダーが独自の周波数で鳴り始めました。おそらく超音波によるものと思われます。テレビの電子機器はこの信号を聞き、その周波数を判断して、チャンネルを切り替え、音量を変更し、テレビの電源を切るなどの適切な動作を実行しました。

今日は、メディアストリーマーの知識を使用して、このコマンド送信システムを再構築してみます。

リモコンをシミュレートするには、トーンジェネレーターのサンプルのテキストを使用します。これに、キーストロークによるジェネレーター周波数の制御と、受信したコマンドをコンソールに出力するデコーダーを備えた受信機を追加します。変更後、ジェネレーターは 6 つの周波数のトーンを生成する必要があります。これを使用して、音量の増減、チャンネルの変更、テレビのオン/オフを行うコマンドをエンコードします。検出器を構成するには、次の構造が使用されます。

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;

検出器にはこれらの構造を 10 個与えることができるため、XNUMX つの検出器を XNUMX 個のツートーン信号を検出するように構成できます。ただし、使用するシングルトーン信号は XNUMX つだけです。設定を検出器に転送するには、MS_TONE_DETECTOR_ADD_SCAN メソッドが使用されます。

目的の周波数成分を持つ信号が入力に到着したことを検出器が通知するには、この場合に起動するコールバック関数を検出器に提供する必要があります。これは関数を使用して行われます ms_filter_set_notify_callback()。引数として、フィルターへのポインター、コールバック関数へのポインター、およびコールバック関数に渡すデータ (ユーザーデータ) へのポインターを受け取ります。

ディテクタがトリガーされると、コールバック関数はユーザーデータ、ディテクタフィルタへのポインタ、イベント識別子、およびイベントを説明する構造体を受け取ります。


/** * 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;

信号処理のブロック図をタイトル画像に示します。

さて、プログラムコード自体にコメントを付けます。

/* 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);
    }
}

プログラムをコンパイルして実行します。すべてが正しく動作する場合、起動後に次のようなプログラム動作が得られるはずです。

$ ./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

「1」から「6」までのいずれかのキーを押し、「Enter」キーで確認すると、次のようなリストが表示されます。


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
$

コマンドトーンが正常に送信され、検出器がコマンドトーンを検出したことがわかります。

次の記事では、RTP プロトコルを使用してイーサネットネットワーク経由でオーディオ信号を送信し、それをすぐにリモコンに適用します。

出所： habr.com

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