Истраживање Медиастреамер2 ВоИП механизма. Део 6

Материјал чланка је преузет са мог зен канал.

Пренос аудио сигнала преко РТП тока

У последњих Чланак Саставили смо коло за даљинско управљање од генератора тона и детектора тона који раде у оквиру истог програма. У овом чланку ћемо научити како да користимо РТП протокол (РФЦ 3550 - РТП: Транспортни протокол за апликације у реалном времену) за пријем/пренос аудио сигнала преко Етхернет мреже.

РТП протокол (Протокол у реалном времену) преведено значи протокол у реалном времену, користи се за пренос звука, видеа, података, свега што захтева пренос у реалном времену. Узмимо за пример аудио сигнал. Флексибилност протокола је таква да вам омогућава пренос аудио сигнала унапред одређеног квалитета.

Пренос се врши коришћењем УДП пакета, што значи да је губитак пакета сасвим прихватљив током преноса. Сваки пакет садржи посебно РТП заглавље и блок података о преношеном сигналу. Заглавље садржи насумично одабран идентификатор извора сигнала, информацију о типу сигнала који се преноси и јединствени број секвенце пакета тако да пакети могу бити распоређени у исправном редоследу приликом декодирања, без обзира на редослед којим су испоручени од стране мреже. Заглавље може да садржи и додатне информације, такозвану екстензију, која омогућава да се заглавље прилагоди за употребу у одређеном задатку апликације.

Блок података садржи носивост пакета. Унутрашња организација садржаја зависи од врсте оптерећења, то могу бити узорци моно сигнала, стерео сигнала, линије видео слике итд.

Тип оптерећења је означен седмобитним бројем. Препорука РФЦ3551 (РТП профил за аудио и видео конференције са минималном контролом) утврђује неколико врста оптерећења, а одговарајућа табела даје опис типова оптерећења и значење шифри којима су означене. Неки кодови нису стриктно везани за било коју врсту оптерећења; могу се користити за означавање произвољног оптерећења.

Величина блока података је ограничена изнад максималном величином пакета који се може пренети на дату мрежу без сегментације (МТУ параметар). Генерално, ово није више од 1500 бајтова. Дакле, да бисте повећали количину података који се преносе у секунди, можете повећати величину пакета до одређене тачке, а затим ћете морати да повећате учесталост слања пакета. У медијском стримеру, ово је подешавање које се може конфигурисати. Подразумевано је 50 Хз, тј. 50 пакета у секунди. Редослед пренетих РТП пакета назваћемо РТП ток.

За почетак преноса података између извора и пријемника, довољно је да предајник зна ИП адресу пријемника и број порта који користи за пријем. Оне. без икаквих прелиминарних процедура, извор почиње да преноси податке, а пријемник је, заузврат, спреман да их одмах прими и обради. Према стандарду, број порта који се користи за пренос или пријем РТП тока мора бити паран.

У ситуацијама када је немогуће унапред знати адресу пријемника, користе се сервери где пријемници остављају своју адресу, а предајник то може захтевати позивајући се на неко јединствено име пријемника.

У случајевима када су квалитет комуникационог канала или могућности пријемника непознати, организује се повратни канал преко којег пријемник може да обавести предајник о својим могућностима, броју пакета које је пропустио итд. Овај канал користи РТЦП протокол. Формат пакета који се преносе на овом каналу је дефинисан у РФЦ 3605. Преко овог канала се преноси релативно мало података, 200..300 бајтова у секунди, тако да генерално његово присуство није оптерећујуће. Број порта на који се шаљу РТЦП пакети мора бити непаран и за један већи од броја порта са којег долази РТП ток. У нашем примеру нећемо користити овај канал, пошто могућности пријемника и канала очигледно превазилазе наше, до сада скромне, потребе.

У нашем програму, коло за пренос података, за разлику од претходног примера, биће подељено на два дела: пут за пренос и пут за пријем. За сваки део направићемо сопствени извор сата, као што је приказано на насловној слици.

Једносмерна комуникација између њих ће се одвијати коришћењем РТП протокола. У овом примеру нам није потребна екстерна мрежа, пошто ће се и предајник и пријемник налазити на истом рачунару - пакети ће путовати унутар њега.

Да би успоставио РТП ток, медијски стример користи два филтера: МС_РТП_СЕНД и МС_РТП_РЕЦВ. Први преноси други и прима РТП ток. Да би ови филтери функционисали, потребно је да проследе показивач на објекат РТП сесије, који може или да конвертује ток блокова података у ток РТП пакета или да уради супротно. Пошто интерни формат података медија стримера не одговара формату података РТП пакета, пре преноса података у МС_РТП_СЕНД, потребно је да користите филтер за кодирање који конвертује 16-битне узорке аудио сигнала у осмобитне кодиране у складу са у-закон (му-закон). На пријемној страни, филтер декодера обавља супротну функцију.

Испод је текст програма који имплементира шему приказану на слици (симбол # пре него што су директиве укључивања уклоњене, не заборавите да их укључите):

/* Файл mstest6.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>
#include <mediastreamer2/msrtp.h>
#include <ortp/rtpsession.h>
#include <ortp/payloadtype.h>
/* Подключаем заголовочный файл с функциями управления событиями
* медиастримера.*/
include <mediastreamer2/mseventqueue.h>
#define PCMU 0
/* 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);
}
/*----------------------------------------------------------------------------*/
/* Функция регистрации типов полезных нагрузок. */
void register_payloads(void)
{
/*Регистрируем типы нагрузок в таблице профилей. Позднее, по индексу
взятому из заголовка RTP-пакета из этой таблицы будут извлекаться
параметры нагрузки, необходимые для декодирования данных пакета. */
rtp_profile_set_payload (&av_profile, PCMU, &payload_type_pcm8000);
}
/*----------------------------------------------------------------------------*/
/* Эта функция создана из функции create_duplex_rtpsession() в audiostream.c
медиастримера2. */
static RtpSession *
create_rtpsession (int loc_rtp_port, int loc_rtcp_port,
bool_t ipv6, RtpSessionMode mode)
{
RtpSession *rtpr;
rtpr = rtp_session_new ((int) mode);
rtp_session_set_scheduling_mode (rtpr, 0);
rtp_session_set_blocking_mode (rtpr, 0);
rtp_session_enable_adaptive_jitter_compensation (rtpr, TRUE);
rtp_session_set_symmetric_rtp (rtpr, TRUE);
rtp_session_set_local_addr (rtpr, ipv6 ? "::" : "0.0.0.0", loc_rtp_port,
loc_rtcp_port);
rtp_session_signal_connect (rtpr, "timestamp_jump",
(RtpCallback) rtp_session_resync, 0);
rtp_session_signal_connect (rtpr, "ssrc_changed",
(RtpCallback) rtp_session_resync, 0);
rtp_session_set_ssrc_changed_threshold (rtpr, 0);
rtp_session_set_send_payload_type(rtpr, PCMU);
/* По умолчанию выключаем RTCP-сессию, так как наш пульт не будет использовать её. */
rtp_session_enable_rtcp (rtpr, FALSE);
return rtpr;
}
/*----------------------------------------------------------------------------*/
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);
/* Подключаем к фильтру функцию обратного вызова. */
ms_filter_set_notify_callback(detector,
(MSFilterNotifyFunc)tone_detected_cb, NULL);
/* 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 "приметы" сигналов детектор тонов. */
int i;
for (i = 0; i < 6; i++)
{
ms_filter_call_method(detector, MS_TONE_DETECTOR_ADD_SCAN,
&scan[i]);
}
/* Создаем фильтры кодера и декодера */
MSFilter *encoder = ms_filter_create_encoder("PCMU");
MSFilter *decoder=ms_filter_create_decoder("PCMU");
/* Регистрируем типы нагрузки. */
register_payloads();
/* Создаем RTP-сессию передатчика. */
RtpSession *tx_rtp_session = create_rtpsession (8010, 8011, FALSE, RTP_SESSION_SENDONLY);
rtp_session_set_remote_addr_and_port(tx_rtp_session,"127.0.0.1", 7010, 7011);
rtp_session_set_send_payload_type(tx_rtp_session, PCMU);
MSFilter *rtpsend = ms_filter_new(MS_RTP_SEND_ID);
ms_filter_call_method(rtpsend, MS_RTP_SEND_SET_SESSION, tx_rtp_session);
/* Создаем RTP-сессию приемника. */
MSFilter *rtprecv = ms_filter_new(MS_RTP_RECV_ID);
RtpSession *rx_rtp_session = create_rtpsession (7010, 7011, FALSE, RTP_SESSION_RECVONLY);
ms_filter_call_method(rtprecv, MS_RTP_RECV_SET_SESSION, rx_rtp_session);
/* Создаем источники тактов - тикеры. */
MSTicker *ticker_tx = ms_ticker_new();
MSTicker *ticker_rx = ms_ticker_new();
/* Соединяем фильтры передатчика. */
ms_filter_link(voidsource, 0, dtmfgen, 0);
ms_filter_link(dtmfgen, 0, volume, 0);
ms_filter_link(volume, 0, encoder, 0);
ms_filter_link(encoder, 0, rtpsend, 0);
/* Соединяем фильтры приёмника. */
ms_filter_link(rtprecv, 0, decoder, 0);
ms_filter_link(decoder, 0, detector, 0);
ms_filter_link(detector, 0, snd_card_write, 0);
/* Подключаем источник тактов. */
ms_ticker_attach(ticker_tx, voidsource);
ms_ticker_attach(ticker_rx, rtprecv);
/* 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);
}
/* Укладываем тред в спячку на 20мс, чтобы другие треды
* приложения получили время на работу. */
ms_usleep(20000);
}
}

Састављамо и покрећемо. Програм ће радити као у претходном примеру, али ће се подаци преносити путем РТП тока.

У следећем чланку ћемо овај програм поделити на две независне апликације - пријемник и предајник и покренути их на различитим терминалима. Истовремено ћемо научити како анализирати РТП пакете помоћу програма ТСхарк.

Извор: ввв.хабр.цом