Materiál článku je prevzatý z môjho .
V minulosti Vytvorili sme duplexný komunikačný systém, ktorý vykonáva výmenu zvukového signálu prostredníctvom duplexnej RTP relácie. V tomto článku sa naučíme, ako písať filtre a pridáme ručne vyrobený filter do ručne vyrobenej komunikačnej jednotky.
Vyvíjame plugin
Pluginy v médiastreameri, ako aj v mnohých iných programoch, slúžia na rozšírenie funkčnosti bez nutnosti rekompilácie samotného médiastreamera.
Aby ste mohli použiť plugin vo svojom programe, musíte include pripojiť hlavičkový súbor pluginu. V tele programu, pomocou funkcie ms_filter_register() je potrebné zaregistrovať nový filter. Samozrejme, váš program a zdrojový kód pluginu musia byť skompilované a zložené do jednej aplikácie.
Teraz sa pustíme do písania pluginu. Všetky filtre médiastreamera a pluginy sú písané podľa spoločného kanónu, čo výrazne uľahčuje pochopenie fungovania požadovaného filtra, ktorý chcete preskúmať. Preto ďalej, aby sme nemnožili entity, budem pluginy nazývať filtrami.
Predpokladajme, že chceme vyvinúť nový filter s názvom NAŠ_FILTRE (NASH_FILTR). Ten bude vykonávať základnú úlohu – prijímať bloky zo svojho jediného vstupu a prenášať ich na svojich päť výstupov. Navyše vytvorí udalosť, ak cez neho prejde viac ako päť blokov so signálom pod stanoveným prahom a ak ním prejde viac ako päť blokov s úrovňou nad prahom, takisto vytvorí udalosť.
Prahová hodnota bude určená pomocou metódy filtra. Druhá a tretia metóda budú povolovať/zakazovať prechod blokov na výstupy.
Pristúpme k tomu. Písanie filtra by sa malo začať hlavičkovým súborom. Ten musí na začiatku pripojiť súbor msfilter.h, pomocou makra MS_FILTER_METHOD vyhlásiť metódy nového filtra (ak nejaké sú), vyhlásiť udalosti generované filtrom (ak nejaké sú) a vyhlásiť exportovanú štruktúru typu MSFilterDesc s popisom parametrov filtra:
/* 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 */Teraz sa môžeme venovať zdrojovému súboru. Zdrojový kód filtra s komentármi je uvedený nižšie. Tu sú definované metódy filtra, povinné funkcie filtra. Potom sa odkazy na metódy a funkcie v určenom poradí umiestnia do exportovanej štruktúry nash_filter_desc. Ktorá sa používa mediastreamerom na "vloženie" filtrov tohto typu do pracovného procesu spracovania údajov.
/* 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)
Teraz, bez zbytočného odkladu, aplikujme náš filter na predtým vytvorenom vyjednávacom zariadení. Na titulnom obrázku je zobrazený schéma upraveného vyjednávacieho zariadenia.
Náš vlastnoručne vyrobený filter sme chceli zobraziť nejako osobitne jasne. Preto hneď nájdete na schéme náš filter.
Do schémy bol pridaný filter-registrov, ktorý zapisuje vstupný signál do súboru vo formáte wav. Podľa plánu náš filter zabráni zapisovaniu prestávok v reči do súboru. Tým sa skráti jeho veľkosť.
Na začiatku článku sme opísali algoritmus činnosti filtra. V hlavnej aplikácii sa vykonáva spracovanie udalostí, ktoré vytvára. Ak udalosť obsahuje príznak "0", hlavná aplikácia pozastaví nahrávanie. Akonáhle príde udalosť s príznakom "1", nahrávanie sa obnoví.
K predchádzajúcim argumentom príkazového riadku pribudli ďalšie dva: --ng, ktorý nastavuje úroveň prahu aktivácie filtra a --rec, ktorý spúšťa nahrávanie do súboru s názvom 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);
}
Vzhľadom na to, že sme pridali súbory a použitá bola knižnica math, príkazový riadok pre kompiláciu sa skomplikoval a vyzerá takto:
$ gcc mstest9.c nash_filter.c -o mstest9 `pkg-config mediastreamer --libs --cflags` -lmPo zostavení aplikácie ju spustíme na prvom počítači s takýmito argumentmi:
$ .\/mstest9 --lport 7010 --port 8010 --addr --recNa druhom počítači spustíme s takýmito nastaveniami:
$ .\/mstest9 --lport 8010 --port 7010 --addrPotom prvý počítač začne nahrávať všetko, čo poviete do mikrofónu druhého. O tom sa v konzole zobrazí slovo "Recording…". Akonáhle prestanete hovoriť, nahrávanie sa pozastaví s výpisom správy "Pause…". Možno budete musieť experimentovať s úrovňou prahu.
V tomto článku sme sa naučili, ako písať filtre. Ako ste si mohli všimnúť, vo funkcii nash_filter_process() sa vykonávajú manipulácie s blokmi údajov. Keďže je to vzorový príklad, bola tam zapojená minimálna funkcionalita mediastreamera na manipuláciu s blokmi údajov.
V nasledujúcom budeme sa venovať organizácii správnych frontov a funkciám správy správ. To v budúcnosti pomôže vyvíjať filtre s komplexnejším spracovaním informácií.
Zdroj: habr.com
