实时语音通信的实现

实时语音通信的实现

作者：解放军炮兵学院 十四队 孔康

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引言
　　本人虽已学习VC++一年半载，仍觉捉襟见肘，好在有VCKBASE的帮忙，确实学到了不少东西，www.vckbase.com也成了我每次上民网必到之处（阁下有所不知，鄙人接受最为严格的管理，上民网是要申请的）。近日在做一个通信 方面的程序，实时的语音和视频通信当然是大家所喜欢的。本文将向您展示局域网环境下实时语音通信的的一个解决方案(视频这一块正在做，估计很快就能出炉)，Winxp环境下测试效果良好，并且具有网络 拥塞处理机制，您不妨一看。
　　本文以第26期 栾义明 先生的《基于API的录音机程序》为基础的，在此深表感谢。雷同之处将不再赘述，主要做了以下发展:

（1） 利用多线程机制，实现录音、网络传输、放音同时进行。

（2） 网络壅塞处理，保证数据不丢失。

例子程序运行画面：



下面且看我细细道来：

（一）首先定义了一个声音数据“块”

struct CAudioData{PBYTE lpdata; //指向语音数据，注意这里内存区域是动态申请释放的DWORD dwLength;//语音数据长度}

接下来申明两个循环队列和相关指针。

//InBlocks,OutBlocks非别为两个常数CAudioData m_AudioDataIn[InBlocks],m_AudioDataOut[OutBlocks];int   nAudioIn, nSend, //录入、发送指针     nAudioOut, nReceive;//接收、播放指针

// 对于录音和放音都存在和网络的同步问题，主要靠这些指针进行协调

讨论：如图所示，几个指针的相互追逐，这种机制在处理网络拥塞上应该有普遍的应用意义
　

　　

（1）正常网速下：nAudioIn 在 nSend 之前， nReceive 在 nAuioOu t之前，周而复始的走下去。

（2）超快网速下：发送端：-->nSend追上nAudioIn-->“空转”(绕了一圈又回来了)--〉
接收端：因为录、放音的采样频率设置为相等，故不可能出现 nReceive 在n AudioOut 之后，
即收到的声音文件太多，来不及播放的现象。

（3）超慢网速下：(极端情况，网速几乎为0也没关系)
发送端：nAudioIn 绕一圈反追上 nSend，于是将数据接在当前块的尾部，以待发送
接收端：nAudioOut 追上 nReceive 后，发现没有数据可播放了，就“空转”。

综合以上情况，相关实现如下：

（二）声音的录制与播放

（1）录音处理

void CRecTestDlg::OnMM_WIM_DATA(UINT wParam,LONG lParam){      int nextBlock = (nAudioIn+1)% InBlocks;if(m_AudioDataIn[nextBlock].dwLength!=0)//下一“块”没发走{  //把PWAVEHDR(即pBUfferi)里的数据接到当前“块”的末尾           m_AudioDataIn[nAudioIn].lpdata  = (PBYTE)realloc (m_AudioDataIn[nAudioIn].lpdata ,                 (((PWAVEHDR) lParam)->dwBytesRecorded+m_AudioDataIn[nAudioIn].dwLength)) ;if (m_AudioDataIn[nAudioIn].lpdata == NULL){//...出错处理return ;}        CopyMemory ((m_AudioDataIn[nAudioIn].lpdata+m_AudioDataIn[nAudioIn].dwLength),    ((PWAVEHDR) lParam)->lpData,   ((PWAVEHDR) lParam)->dwBytesRecorded) ;//(*destination,*resource,nLen);m_AudioDataIn[nAudioIn].dwLength +=((PWAVEHDR) lParam)->dwBytesRecorded;        }else //把PWAVEHDR(即pBUfferi)里的数据拷贝到下一“块”中{nAudioIn = (nAudioIn+1)% InBlocks;m_AudioDataIn[nAudioIn].lpdata = (PBYTE)realloc(0,((PWAVEHDR) lParam)->dwBytesRecorded);CopyMemory(m_AudioDataIn[nAudioIn].lpdata,    ((PWAVEHDR) lParam)->lpData,((PWAVEHDR) lParam)->dwBytesRecorded) ;   m_AudioDataIn[nAudioIn].dwLength =((PWAVEHDR) lParam)->dwBytesRecorded;}// Send out a new bufferwaveInAddBuffer (hWaveIn, (PWAVEHDR) lParam, sizeof (WAVEHDR)) ;return ;}

（2）放音处理

void CRecTestDlg::OnMM_WOM_DONE(UINT wParam,LONG lParam){ //释放播放完的缓冲区，并准备新的数据  free(m_AudioDataOut[nAudioOut].lpdata);m_AudioDataOut[nAudioOut].lpdata = reinterpret_cast<PBYTE>(malloc(1));m_AudioDataOut[nAudioOut].dwLength = 0;        nAudioOut= (nAudioOut+1)%OutBlocks;((PWAVEHDR)lParam)->lpData          = (LPTSTR)m_AudioDataOut[nAudioOut].lpdata ;((PWAVEHDR)lParam)->dwBufferLength  = m_AudioDataOut[nAudioOut].dwLength ;   waveOutPrepareHeader (hWaveOut,(PWAVEHDR)lParam,sizeof(WAVEHDR));       waveOutWrite(hWaveOut,(PWAVEHDR)lParam,sizeof(WAVEHDR));   return;}

（三）套接字发送、接收线程
　　其实，经过刚才的讨论，现在这两个线程的运作很简单---只是循环地操作nReceive和nSend指针。首先发送（接收）声音块的长度，然后发送（接收）声音内容。注意：拿CSocket::Send(buffer,count)为例，其返回值（发送出去的字结数）只是1到count之间的某值，所以要添加检测机制，否则将出现错误，这也是socket编程必须注意的。本文是用一个循环，直到发送出去的字节总数等于“块”的长度才发送第二个数据块的信息。
例外这两个线程稍加改动即可实现多人的语音会议。

UINT Audio_Listen_Thread(LPVOID lParam){CRecTestDlg *pdlg = (CRecTestDlg*)lParam;CSocket m_Server;DWORD length;if(!m_Server.Create(4002))AfxMessageBox("Listen Socket create error"+pdlg->GetError(GetLastError()));if(!m_Server.Listen()) AfxMessageBox("m_server.Listen ERROR"+pdlg->GetError(GetLastError()));CSocket recSo;if(! m_Server.Accept(recSo))AfxMessageBox("m_server.Accept() error"+pdlg->GetError(GetLastError()));m_Server.Close();int ret ;while(1){   //开始循环接收声音文件，首先接收文件长度ret = recSo.Receive(&length,sizeof(DWORD));if(ret== SOCKET_ERROR )AfxMessageBox("服务器端接收声音文件长度出错，原因： "+pdlg->GetError(GetLastError()));if(ret!=sizeof(DWORD)){AfxMessageBox("接收文件头错误，将关闭该线程");recSo.Close();return -1;}//接下来开辟length长的内存空间pdlg->m_AudioDataOut[pdlg->nReceive].lpdata =(PBYTE)realloc (0,length);if (pdlg->m_AudioDataOut[pdlg->nReceive].lpdata == NULL){AfxMessageBox("erro memory_ReceiveAudio");recSo.Close();return -1;}else//内存申请成功，可以进行循环检测接受{DWORD dwReceived = 0,dwret;while(length>dwReceived){dwret = recSo.Receive((pdlg->m_AudioDataOut[pdlg->nReceive].lpdata+dwReceived),(length-dwReceived));dwReceived +=dwret;if(dwReceived ==length){pdlg->m_AudioDataOut[pdlg->nReceive].dwLength = length;break;}}}//本轮声音文件接收完毕pdlg->nReceive=(pdlg->nReceive+1)%OutBlocks;}recSo.Close();return 0;}UINT Audio_Send_Thread(LPVOID lParam){                                    CRecTestDlg *pdlg = (CRecTestDlg*)lParam;CSocket m_Client;m_Client.Create();if( m_Client.Connect("127.0.0.1",4002)){DWORD ret, length;int count=0;while(1)//循环使用指针nSend{length =pdlg->m_AudioDataIn[pdlg->nSend].dwLength;if(length !=0){   //首先发送块的长度if(((ret = m_Client.Send(&length,sizeof(DWORD)))     != sizeof(DWORD))||(ret==SOCKET_ERROR)){   AfxMessageBox("声音文件头传输错误!"+pdlg->GetError(GetLastError()));pdlg->OnOK();break;}//其次发送块的内容,循环检测是否发送完毕DWORD dwSent = 0;//已经发送掉的字节数while(1)//==============================发送声音数据开始{ret = m_Client.Send((pdlg->m_AudioDataIn[pdlg->nSend].lpdata+dwSent),                     (length-dwSent));if(ret==SOCKET_ERROR)//检错{AfxMessageBox("声音文件传输错误!"+pdlg->GetError(GetLastError()));break;}else //发送未发送完的{dwSent += ret;if(dwSent ==length)//发送完毕，则释放当前“块”{   free(pdlg->m_AudioDataIn[pdlg->nSend].lpdata);pdlg->m_AudioDataIn[pdlg->nSend].dwLength = 0;break;}}}  //======================================发送声音数据结束}pdlg->nSend = (pdlg->nSend +1)% InBlocks;}}else AfxMessageBox("Socket连接失败"+pdlg->GetError(GetLastError()));m_Client.Close();return 0;}      

存在的问题

（1） 一旦添加声音控制waveSetGetVolume(),耳机就变成单声的，打开系统的音量控制，发现“波形”选项完全不平衡。

（2） 声音的录入运用双缓冲技术，使得无懈可击，但是在播放时，采用双缓冲调试时未能取得成功，相反使用单缓冲却基本上能够满足一般的音效。

（3） 可能还有尚未暴露的错误，恳请广大朋友不吝赐教。E-mail: [e-mail]

　　Finally,Thank Candy Lee(my special friend) for her help.