一種網(wǎng)絡(luò)語音聊天系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)用

李　瑞

摘 要:隨著多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,人們已不滿足簡單的話音和文字通信,希望集語音、文字和圖像于一體的多媒體通信。網(wǎng)絡(luò)語音聊天系統(tǒng)就是這種新型的通信手段之一。就一種網(wǎng)絡(luò)語音聊天系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)運(yùn)用進(jìn)行了闡述,對這一系統(tǒng)的性能進(jìn)行了分析,并指出了它的不足之處。

關(guān)鍵詞:多媒體;網(wǎng)關(guān);通信

中圖分類號: TP37

文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A

文章編號:1005-569X(2009)07-0101-02

1引言

隨著多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,人們已不滿足簡單的話音和文字通信,希望集語音、文字和圖像于一體的多媒體通信。這是繼電報、電話傳真以及電子郵件之后,又一新的通信手段。網(wǎng)絡(luò)語音聊天系統(tǒng)就是這種新型的通信手段之一。它在同一傳輸線路上承載了多種媒體信息,即音頻和數(shù)據(jù)等,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)實(shí)時交互通信,同時也可以將不同地點(diǎn)人員的活動情況展現(xiàn)出來,這是一種快速高效、日益增長、廣泛應(yīng)用的新的通信業(yè)務(wù)。

2多媒體網(wǎng)絡(luò)通信基本技術(shù)

2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

服務(wù)器協(xié)調(diào)方案基于C/S模式,需設(shè)計(jì)一個高效的服務(wù)器程序,運(yùn)行在一臺具有獨(dú)立IP地址的計(jì)算機(jī)上,主要用來完成發(fā)送和接收與客戶端進(jìn)行交互的控制信令、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、維護(hù)客戶信息和客戶連接信息等功能。客戶端程序可以運(yùn)行在具有獨(dú)立IP地址的計(jì)算機(jī)上,也可以運(yùn)行在局域網(wǎng)內(nèi)部,通過網(wǎng)關(guān)或防火墻連接到外部的機(jī)器上,這里要求防火墻的設(shè)置對客戶端程序透明,即客戶端程序本身不需要進(jìn)行網(wǎng)關(guān)或代理的任何設(shè)置。客戶端程序主要完成發(fā)送和接收與服務(wù)器交互的控制信令、視頻/音頻編解碼、圖象顯示、白板信息處理、文件傳輸?shù)裙δ堋Ｓ捎诒仨毐ＷC控制信息的正確性,因此,服務(wù)器和客戶端之間所有的控制信息均采用TCP/IP協(xié)議,而各客戶端之間的實(shí)時多媒體數(shù)據(jù)均采用UDP協(xié)議傳輸。整個系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

2.2工作流程

服務(wù)器和客戶端之間的控制信息通過TCP/IP協(xié)議進(jìn)行連接,以兩個客戶端程序通過服務(wù)器程序建立連接的情況為例。服務(wù)器程序一啟動就在某一可用TCP端口Plisten監(jiān)聽,隨時等待客戶端的連接。客戶端程序啟動后首先連接到服務(wù)器的Plisten端口,并將用戶名、密碼、IP地址、是否局域網(wǎng)內(nèi)部IP地址等信息注冊到服務(wù)器,服務(wù)器備份這些信息,并將所有在線客戶的信息及時反饋給各客戶。

3網(wǎng)絡(luò)語音聊天系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1網(wǎng)絡(luò)語音聊天系統(tǒng)的總體目標(biāo)

其設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)以下基本功能:

(1)局域網(wǎng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)語音聊天服務(wù)器的架設(shè);

(2)局域網(wǎng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)客戶端文本、音頻的傳輸;

(3)具有良好的用戶界面。

3.2網(wǎng)絡(luò)語音聊天系統(tǒng)的開發(fā)平臺

硬件平臺:PC機(jī)、話筒和揚(yáng)聲器。

網(wǎng)絡(luò)平臺:支撐系統(tǒng)工作的局域網(wǎng)是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的10m/ loom自適應(yīng)共享式以太網(wǎng),采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),各臺工作站和MCU服務(wù)器都通過5類無屏蔽雙絞線連接到網(wǎng)絡(luò)集線器上。

操作系統(tǒng):Windows XP(sp2)。

編程語言:Visual C++。

3.3網(wǎng)絡(luò)語音聊天系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)思路是發(fā)送聲音的一端將硬件接口采集到的聲音數(shù)據(jù)通過Socket發(fā)送到另外一端,另外一端根據(jù)得到的聲音數(shù)據(jù)調(diào)用硬件接口播放聲音。其核心就是聲音數(shù)據(jù)的采集,播放和聲音數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

根據(jù)這個思路,需要設(shè)計(jì)出如下幾個模塊:

(1)負(fù)責(zé)接收連接的服務(wù)器Socket模塊:負(fù)責(zé)該程序作為服務(wù)器時的網(wǎng)絡(luò)斷口監(jiān)聽。

(2)負(fù)責(zé)接收/發(fā)送數(shù)據(jù)的客戶端Socket模塊:負(fù)責(zé)對Socket的發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)進(jìn)行信息處理。

(3)聲卡數(shù)據(jù)的采集和播放模塊:采用相關(guān)波形音頻API,負(fù)責(zé)采集聲音數(shù)據(jù)和播放聲音數(shù)據(jù)。

(4)主框架的參數(shù)設(shè)定,消息處理和界面控制模塊:負(fù)責(zé)控制整個程序的操作,負(fù)責(zé)處理用戶的輸入?yún)?shù),負(fù)責(zé)處理聲卡消息和socket消息。

4 網(wǎng)絡(luò)語音聊天系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與性能分析

4.1網(wǎng)絡(luò)語音聊天系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

該程序是一個基于對話框的應(yīng)用程序,在創(chuàng)建VC++工程項(xiàng)目中,包括以下的一些文件:

服務(wù)器Socket程序?yàn)镾erverSocket.h/ServerSocket.cpp,在服務(wù)器中,負(fù)責(zé)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)連接的類;

客戶端Socket程序?yàn)镃lientSocket.h/ClientSocket.cpp,負(fù)責(zé)對Socket發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)進(jìn)行消息處理;

音頻數(shù)據(jù)處理程序?yàn)镾ound.h/Sound.cpp,采用相關(guān)聲卡API,負(fù)責(zé)采集聲音數(shù)據(jù)和播放聲音數(shù)據(jù);

主框架程序?yàn)镃hatRoomDlg.h/ChatRoomDlg.cpp,顯示主窗口的對話框和各種消息處理。

4.2系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

4.2.1 系統(tǒng)硬件平臺

系統(tǒng)硬件包括普通的PC機(jī),耳機(jī),麥克風(fēng)等。

4.2.2 系統(tǒng)軟件平臺

本文的程序在 Microsoft Windows XP 操作系統(tǒng)下才可運(yùn)行。需要用VC 6.0 或者VC.NET調(diào)試運(yùn)行。

4.3網(wǎng)絡(luò)語音聊天系統(tǒng)的性能分析

4.3.1 數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸

本程序只能運(yùn)行在有真實(shí)IP的PC機(jī)上,相對于即時通信軟件QQ,MSN等有很大的局限性。在文本聊天下,由于網(wǎng)絡(luò)情況比通信軟件QQ、MSN等更簡單,因此發(fā)送、傳播速度很快,而即時通信軟件QQ、MSN等則有明顯的延遲。

4.3.2 機(jī)器差異對程序的影響

內(nèi)存的大小與電話中的語音的連續(xù)性和延遲性有很大的關(guān)心,內(nèi)存越大,則語音的連續(xù)性越好,但延遲性越差,反之,內(nèi)存越小,則語音的延遲性越小,但連續(xù)性越差。內(nèi)存的數(shù)量與內(nèi)存的大小和對每個內(nèi)存的錄音數(shù)據(jù)的處理時間長短有關(guān),一定要保證在錄音過程中,錄音設(shè)備至少有一塊內(nèi)存可供錄音,也就是說錄滿的內(nèi)存要及時返回,使得循環(huán)能夠順利進(jìn)行。

5結(jié)論

本軟件使用了Winsock編程技術(shù),結(jié)合WIN32 API提供的多媒體函數(shù)接口,但是仍存在很多不足之處,表現(xiàn)為:

(1)對于音頻的處理過于簡陋,只是能夠傳輸聲音而已,沒有對聲音進(jìn)行優(yōu)化、壓縮等處理;

(2)只能運(yùn)行于有真實(shí)IP的PC機(jī),對于多媒體數(shù)據(jù)的跨網(wǎng)關(guān)傳輸以及對于網(wǎng)內(nèi)虛擬IP等情況沒有進(jìn)行考慮。

參考文獻(xiàn):

[1] 譚浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì)[M].北京: 清華大學(xué)出版社, 2000.

[2] Brian W.Kernighan, Dennis M.ritchie. TER C Programming Language(Second Edition)。Prentice Hall,1997.

[3] 蕭秋水,文娟. Windows 網(wǎng)絡(luò)編程之 VC 篇[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2001.

[4] 丁展,劉海英. visual c++網(wǎng)絡(luò)通信編程實(shí)用案例精選[M].北京: 人民郵電出版社, 2004.

[5] 虞益誠. 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用[M]. 南京: 東南大學(xué)出版社, 2005.