Luận văn tốt nghiệp: "Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ".doc (đồ án)

Trang 1 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, mạng máy tính ngày càng trở nên phổ biến. Việc liên kết các máy tính trên môi trường mạng cũng như liên kết các mạng lại với nhau đem lại cho chúng ta nhiều lợi ích trong công việc cũng như trong việc học tập nghiên cứu, giải trí. Chúng ta có thể sử dụng các tài nguyên sẵn có được chia xẻ như file server, printer, máy fax, ... môi trường mạng còn là một môi trường thông tin nhanh chóng và tiện lợi nhờ vào các cơ chế truyền thông trên mạng như : e-mail, www ... Bên cạnh đó, tốc độ phát triển của máy tính PC cũng rất nhanh chóng. Các kỹ thuật hiện đại đã giúp tạo ra các máy PC với tốc độ tính toán nhanh hơn, bộ nhớ lớn hơn và khả năng xử lý của nó cũng ngày càng đa dạng hơn trong khi giá thành ngày càng rẻ hơn. Một trong những khả năng ưu việt của máy PC hiện nay là hỗ trợ multimedia. Các máy PC ngày nay giao tiếp với con người không chỉ bằng text mà còn kết hợp tất cả các phương tiện khác như tiếng nói, hình ảnh. Việc đưa kỹ thuật multimedia vào các ứng dụng truyền thông trên mạng giúp chúng ta tạo ra nhiều ứng dụng phong phú hơn. Chẳng hạn hộp thư điện tử ngày nay có thể không chỉ là văn bản mà còn bao gồm tiếng nói, hình ảnh. Các trang web trở nên sinh động hơn hẳn khi kèm theo kỹ thuật multimedia. Bên cạnh đó, chúng ta có thể thiết kế các ứng dụng tiện ích như Video conference, voice mail... Thông qua chương trình này, người sử dụng có thể trao đổi thông tin với nhau bằng tiếng nói. Chương trình này đã được hiện thực rất nhiều trong các lĩnh vực thông tin như điện thoại, viễn thông, máy tính . . . Tuy nhiên nó chưa được áp dụng và phát triển rọng rãi như trên các lĩnh vực thông tin khác do sự hạn chế của thiết bị. Ngày nay, khi công nghệ thông tin đã phát triển thì việc hiện thực chương trình này là hoàn toàn có thể. Ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như :  •Việc dạy học từ xa.  •Việc chẩn đoán, chữa bệnh từ xa.  •Hội thảo, thảo luận theo nhóm.  •Công cụ trao đổi thông tin bằng hình ảnh và âm thanh. Mục tiêu của đồ án tốt nghiệp là tìm hiểu các mô hình và công nghệ truyền âm thanh trên mạng máy tính, trên cơ sở đó xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh thoại trên mạng cục bộ. Đồ án sẽ xây dựng thử nghiệm một hệ thống cho phép trao đổi thông tin bằng tiếng nói thoại, tương tác điểm – điểm trên mạng LAN. Đồ án được trình bày gồm 5 chương với bố cục như sau : Chương I : Tìm hiểu các mô hình điện thoại qua mạng, Từ đó đưa ra mô hình sẽ thực thi trong đồ án này. Chương II: Giới thiệu chung về các giao thức truyền thông trên mạng Internet và vào khảo sát cụ thể các giao thức này. Chương III : Giới thiệu các chuẩn mã hoá và nén âm thanh. Chương IV : Tìm hiều môi trường lập trình SDK Windows và ứng dụng trên mạng. Chương V : Thiết kế chương trình truyền tiếng nói qua mạng LAN thông qua sự trợ giúp của công cụ SDK. Đánh giá và các kết quả thử nghiệm. Phần kết luận : Nêu những kết quả của đề tài và hướng nghiên cứu hướng phát triển tiếp theo. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Việc nghiên cứu lý thuyết một cách hệ thống và xây dựng chương trình phần mềm đòi hỏi phải đầu tư nhiều thời gian. Với thời gian có hạn cho nên bài luận văn này của em không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ dẫn thêm của thầy cô và các bạn. Nhân đây, em xin chân thành cám ơn đến PGS - TS Nguyễn Thị Hoàng Lan, người trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành cuốn luận văn này. Em xin chân thành cám ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ thông tin Trường ĐH Bách Khoa HN, Trường ĐH Thủy Sản và toàn thể các bạn đã giúp đỡ em hoàn thành cuốn luận văn này. CHƯƠNG I TÌM HIỂU MÔ HÌNH ĐIỆN THOẠI QUA MẠNG I.1 CÁC MÔ HÌNH ĐIỆN THOẠI I.1.1 MÁY TÍNH ĐẾN MÁY TÍNH Trong mô hình này cả hai thuê bao đều sử dụng máy tính được nối vào mạng IP như một thiết bị đầu cuối. Tiếng nói được mã hoá sau đó là nén và quá trình nhận dữ liệu hoàn toán giống nhưng với quy trình ngược lại là giải nén, giải mã bằng phần mềm. Trong mô hình này đòi hỏi cả hai thuê bao cần phải có soundcard, microphone, loa và phần mềm giống nhau.[1] Máy tính IP âm thanh trên mạng cục bộ Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông Máy tính Trang 3 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình I.1 : Mô hình PC - PC Máy tính Gatewa y I.1.2 MÁY TÍNH ĐẾN ĐIỆN THOẠI HOẶC ĐIỆN THOẠI ĐẾN MÁY TÍNH Trong mô hình này, một thuê bao sử dụng máy tính nối mạng với mạng còn thuê bao kia sử dụng điện thoại trong mạng PSTN/ISDN/GSM/TDM. Sử dụng một gateway để chuyển tiếng nói trên mạng IP thành tiếng nói trên mạng PSTN và trao đổi thông tin giữa hai mạng trên. Như vậy, ở đây máy tính phải đầy đủ các thiết bị như Soundcard, loa, microphone và phần mềm thông qua server của mạng IP để có thể kết nối với mạng PSTN thông qua Geteway. I PSTN P Hình I.2 : Mô hình Máy tính – Điện thoại Điện thoại I PST PST Hình I.3 : Mô hình Điện thoại – Điện thoại P N N Điện thoại Gateway Gateway Điện thoại I.1.3 ĐIỆN THOẠI ĐẾN ĐIỆN THOẠI Trong mô hình này, cả hai thuê bao đều sử dụng điện thoại bình thường và mạng IP được sử dụng trong trường hợp cuộc gọi đường dài. Gateway được sử dụng ở cả hai đầu để chuyển đổi dữ liệu giữa các mạng với nhau.[1] I.2 YÊU CẦU ỨNG DỤNG TRUYỀN ÂM THANH TRÊN MẠNG LAN Trong phần này sẽ phân tích các yêu cầu xây dựng ứng dụng truyền âm thanh trên mạng LAN : Từ ba mô hình trên em nhận thấy mô hình 2 và 3 đòi hỏi quá trình nghiên cứu và thiết bị phức tạp, đòi hỏi phải đầu tư công nghệ mới có thể thực hiện được. Nên trong đồ án này chỉ có thể thức hiện theo mô hình 1 là PC – PC, nó đơn giản hơn và không cần đầu tư thiết bị mới, có thể tận dụng các thiết bị có sẵn và điều quan trọng có thể thử nghiệm hoàn chỉnh trong phạm vi đồ án. Vấn đề đặt ra là với một hệ thống mạng LAN, WAN cùng với tài nguyên sẵn có của nó xây dựng một chương trình truyền tiếng nói với thời gian thực cho phép từ máy này sang máy khác (point to point) với một số các yêu cầu thích hợp giống như việc xử lý và truyền tiếng nói trong thông tin liên lạc (điện thoại hữu tuyến). Chương trình sử dụng giao thức TCP/IP là một giao thức phổ biến và tin cậy hiện nay để kết Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 4 nối và truyền tiếng nói. Do sử dụng giao thức TCP là giao thức có liên kết nên dẫn đến độ trễ rất lớn nhưng với ứng dụng trong mạng LAN thì vẫn có thể chấp nhận được. Ngay khi tiếng nói được thu và có thể qua một số các xử lý như mã hoá tiếng nói hoặc nén trên một máy, tiếng nói được truyền tới máy cần kết nối và qua các xử lý ngược so với lúc thu như giải nén và giải mã để được phát ra loa. Chương trình cho phép kết nối hai máy và tạo một mô hình điện thoại trên máy tính như điện thoại hữu tuyến thông thường. Bất kỳ máy nào trong mạng cũng có thể ở chế độ chờ hay chế độ chạy nền (background) gọi máy là P-SERVER; máy ở chế độ gọi (active) gọi là PCLIENT. Như vậy một máy trong mạng có thể là P-SERVER hoặc P-CLIENT. Trên môi trường mạng, khi chúng ta muốn nói chuyện một người trên một máy nào đó, chúng ta sẽ tiến hành việc gọi liên kết. Việc gọi liên kết được tiến hành bằng việc xác định địa chỉ IP của máy mà chúng ta cần liên kết. Sau đó chúng ta sẽ chờ việc xác lập liên kết. Ở máy được gọi sẽ có thông báo cho người sử dụng biết rằng có một người khác muốn nói chuyện. Tùy theo người đó quyết định có chấp nhận hay không. Nếu chấp nhận thì liên kết sẽ được xác lập và hai bên sẽ có thể tiến hành trao đổi thông tin với nhau. Trong quá trình trao đổi thông tin, các máy sẽ truyền tiếng nói của người sử dụng đồng thời nhận dữ liệu âm thanh của máy liên kết. Khi nói chuyện xong, liên kết sẽ bị hủy bỏ và chương trình kết thúc. Nếu máy được gọi không có người trả lời thì sau thời gian chờ vượt quá giới hạn thì liên kết cũng sẽ bị huỷ bỏ. Vì dữ liệu truyền nhận trong chương trình là dữ liệu dạng liên tục của âm thanh cho nên có các yêu cầu đặt ra như sau: Bảo đảm tính mạch lạc của dữ liệu. Tiếng nói trong quá trình thông tin phải rõ ràng, liền lạc, không bị ngắt quãng. Các yêu cầu trên đặt ra các nhiệm vụ mà chúng ta phải giải quyết trong việc xây dựng chương trình. Đối với dữ liệu là âm thanh, chúng ta phải xem xét các thông số trong quá trình lấy mẫu ở đầu vào. Các thông số đặc trưng như : tần số lấy mẫu, số bit biểu diễn cho một điểm lấy mẫu, kênh lấy mẫu được sử dụng 1 kênh (mono) hay hai kênh (stereo). Do đó chúng ta phải tổ chức kích thước buffer âm thanh sao cho phù hợp với việc truyền nhận đạt tốc độ cao. Một vấn đề khác được đặt ra với dữ liệu âm thanh là việc nhận và phát ở đầu ra, chúng ta phải quan tâm đến việc xử lý và loại bỏ các tín hiệu nhiễu giúp cho âm thanh được rõ ràng, trung thực. Do việc truyền nhận dữ liệu là trên môi trường mạng nên chúng ta phải quan tâm đến tốc độ, lưu lượng trao đổi dữ liệu, thời gian truyền nhận để đưa ra cách giải quyết cho phù hợp. Ngoài các vấn đề chính ở trên, một số yêu cầu khác đặt ra cho ứng dụng như : cơ chế tạo lập liên kết, việc chọn lựa các dạng format dữ liệu, định các thông số thời gian. Tất cả các nhiệm vụ thực thi đều phải được thực hiện thông qua giao diện dễ dàng cho người sử dụng.[3] Trường hợp mở rộng hệ thống cho mạng Internet cần một kết nối giữa server mạng với tổng đài mạng PABX, yêu cầu này đòi hỏi phức tạp hơn và cần có các trang thiết bị để thử nghiệm. Bởi vậy trong đồ án này em chỉ nghiên cứu cách thức truyền tiếng nói trên mạng nội bộ. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 5 CHƯƠNG II KHẢO SÁT CÁC GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG II.1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN GIAO THỨC TCP/IP Trong hệ thống mạng Internet, mỗi máy có một tên và một địa chỉ IP (Internet Protocol). Tên hay địa chỉ IP đều xác định duy nhất một máy trong hệ thống mạng Internet. Giữa tên máy và địa chỉ IP đều có thể chuyển đổi thông qua các hàm. Địa chỉ IP đều được biểu diễn bằng một số 32 bits. Mỗi giao diện mạng trong một nút nếu có hỗ trợ một ngăn xếp IP đều được gán một địa chỉ IP. Địa chỉ IP gồm 2 phần : chỉ số mạng(netid) và chỉ số của máy chủ (hostid). Những bits quan trọng nhất được dùng để xác định số lượng bits dùng cho netid và hostid. Có 5 lớp địa chỉ được xác định là A,B,C,D và E. Trong đó, lớp A,B,C chứa địa chỉ có thể gián được. Lớp D dành riêng cho kỹ thuật Multicasting và được sử dụng trong các giao thức đặc biệt để truyền thông điệp đến một nhóm nút được chọn lọc. Lớp E dành riêng cho những ứng dụng trong tương lai.[5] Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 6 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình II.1 Các lớp đại chỉ IP Hình II.2 TCI/IP và mô hình OSI Netid nhận dạng cho từng mạng riêng biệt. Các kiểu lớp địa chỉ IP cho thấy số lượng mạng và số lượng nút của mỗi lớp khác nhau. Bảng dưới cho thấy số lượng mạng và số lượng nút có thể của mỗi lớp địa chỉ : Lớp địa chỉ A B C Số lượng mạng 127 16.383 2.097.151 Số lượng nút 16.777.241 65.534 254 Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 7 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Mạng lớp A dùng cho mạng diện rộng. Trường netid có 7 bits nên có thể có 127 mạng. Mạng lớp B là mạng có kích thước trung bình và thích hợp cho các tổ chức có quy mô lớp và vừa. Mạng lớp C dùng trong cơ quan nhỏ, trong đó mỗi mạng chỉ có không hơn 254 nút. Con số 32 bits biểu thị 4 chữ số thập phân tương ứng giá trị 4 byte tạo thành địa chỉ IP. Những số thập phân cách nhau bởi dấu chấm (.). Một ví dụ về tên máy và địa chỉ IP của máy : Hostname : viethung IP Address : 192.168.0.55 II.1.1 KHÁI NIỆM SOCKET Socket là một đơn vị cấu trúc truyền thông 2 chiều. Chúng có thể đọc hay ghi lên nó. Tuy nhiên mỗi socket là một thành phần của một mối nào đó giữa các máy trên mạng máy tính và các thao tác đọc ghi chính là các thao tác trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng trên nhiều máy khác nhau. Socket là điểm kết nối cuối cùng cho phép những ứng dụng gắn vào mạng. Khái niệm socket được cung cấp bởi một thư viện chứa tất cả các hàm yêu cầu cho bất kỳ chương trình mạng nào. Khi một ứng dụng yêu cầu các dịch vụ mạng, nó gọi quá trình tự tập hợp các thư viện để quản lý hoạt động mạng. Hai loại socket có sẵn stream và datagram.[5] Những socket stream dùng cho TCP (Transmission Control Protocol), những socket datagram dùng UDP (User Datagram Protocol). Máy B Máy A Port Port Mối nối TCI/IP Interface Hình II.3 Các socket và port trong mối nối TCP/IP Số hiệu cổng 0 2 5 7 9 11 13 15 17 20 21 23 25 37 Mô tả Reserved Management Entry Remote Job Entry Echo Discard Systat Daytime Netstat Quoted(quote of the day) FTP data FTP control Telnet SMTP Time Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 8 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 42 49 53 80 102 103 104 111 139 160-223 Host name server Login host protocol Domain name server World wide web HTTP ISO-TSAP x.4000 X.4000 sending server Sun RPC NetBIOS session source Reserved Ghi chú : Trị số của cổng trong các ứng dụng : - Các ứng dụng chuẩn : 0 – 999 - Các ứng dụng không chuẩn : 1000 – 64000 II.1.2 GIAO THỨC IP Internet protocol (IP) là một dạng giao thức truyền tin được thiết kế cho mạng chuyển mạng gói. Vai trò của IP tương đương với vai trò của tầng mạng trong mô hình OSI. Giao thức IP đảm nhiệm việc chuyển những gói mạch dữ liệu (datagram) từ địa chỉ nguồn đến địa chỉ đích. Địa chỉ IP có địa chỉ cố định (4 byte) dùng để xác định duy nhất các trạm làm việc đang tham gia vào việc truyền, nhận dữ liệu. Trong trường hợp mạng truyền tin chỉ có thể truyền những gói dữ liệu có kích thức nhỏ, giao thức IP cũng đảm nhiệm chức năng chia nhỏ các gói dữ liệu có kích thước lớn trước khi truyền và gộp chúng lại chúng sau khi nhận được.[5] Giao thức IP được thiết kế với chức năng chuyển 1 gói các bit, gọi là internet datagram từ địa chỉ nguồn đến địa chỉ đích. Đây là một giao thức theo kiểu không liên kết, nghĩa là không có giai đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu, nó cũng không có các cơ chế bảo đảm thông tin tới đích an toàn, không có cơ chế điều khiển luồng dữ liệu. Trên thực tế việc thông báo về lỗi đường truyền có thể được thực hiện nhờ một giao thức khác có tên ICMP( Internet Control Message Protocol). Địa chỉ IP như đã nói ở trên, là một chuỗi bit có độ dài 4 byte, được phân chia làm 5 lớp và các bit đầu tiên được dùng làm định danh lớp địa chỉ. II.2 GIAO THỨC TCP Giao thức TCP là giao thức dùng cho tầng ngay trên tầng IP. Đối với mô hình OSI, ta có thể thấy tầng TCP có vai trò tương ứng với các tầng giao vận và tầng phiên . Khác với IP, TCP là giao thức có liên kết (connection oriented), nghĩa là nhất thiết phải có giai đoạn thiết lập liên kết giữ các cặp thực thể TCP trước khi chúng có trao đổi dữ liệu với nhau. Giao thức TCP cung cấp một khả năng truyền dữ liệu một cách an toàn giữa các thực thể trên mạng. Nó cung cấp các chức năng nhằm kiểm tra tính chính xác của dữ liệu khi gửi đến và gửi lại dữ liệu khi có lỗi xảy ra.[5] Đơn vị dữ liệu cơ bản của TCP gọi là segment. Trong segment có một cặp tham số là số hiệu cổng của trạm nguồn và số hiệu cổng của trạm đích. Mỗi một tiến trình ứng dụng tại một trạm sẽ truy cập các dịch vụ TCP thông qua một cổng. Một cổng như vậy kết hợp với một địa chỉ IP sẽ tạo thành một socket duy nhất trong mạng. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 9 Dịch vụ TCP được cung cấp nhờ liên kết logic giữa một cặp socket, mỗi socket có thể tham gia liên kết với nhiều socket ở xa khác nhau. Trước khi truyền dữ liệu chúng thiết lập liên kết và khi không có nhu cầu truyền dữ liệu nữa thì liên kết sẽ được giải phòng. Mỗi ứng dụng TCP gồm hai phần là client và server. Lưu đồ sau minh họa các bước cần thiết để các ứng dụng client và server giao tiếp với nhau : Hình II.4 Tạo kết nối giữa client và server theo giao thức TCP II.2.1 CÁCH THỨC CÀI ĐẶT ỨNG DỤNG TCP SERVER Ứng dụng TCP server làm việc theo qui trình sau: Gọi hàm socket để tạo một socket. Gọi hàm bind để kết buộc socket với một port, đối với mỗi giao thức ứng dụng chuẩn thì sẽ có một hằng số được định nghĩa sẵn trong winsock cho port của giao thức đó. Gọi hàm listen để chờ đến khi có một client nối vào port. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 10 Khi có một client nối vào thì hàm listen trả điều khiển về, ứng dụng server gọi hàm accept để xác nhận mối nối của client. Gọi các hàm gửi hay nhận dữ liệu để trao đổi thông tin với client, ví dụ send, recv. Sau khi đã hoàn tất quá trình trao đổi dữ liệu, ứng dụng server gọi hàm closesocket để đóng socket đã tạo. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 11 Hình II.5 Sơ đồ giao tiếp giữa server với client II.2.2 CÁCH THỨC CÀI ĐẶT ỨNG DỤNG CLIENT TCP Ứng dụng client TCP làm việc theo qui trình sau : - Gọi hàm socket để tạo một socket . - Gọi hàm connect để nối vào server. - Gọi hàm gửi hay nhận dữ liệu để trao đổi thông tin với server, ví dụ như hàm send, recv. - Sau khi đã hoàn tất quá trình trao đổi dữ liệu, ứng dụng client gọi hàm closesocket để đóng socket đã tạo. Hình II.6 Sơ đồ giao tiếp của client với server Ghi chú: Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 12 Các bước trên cơ bản là giống nhau cho các ứng dụng client và server viết trên Windows NT và UNIX. Tuy nhiên, với ứng dụng viết trên UNIX thì không cần gọi các hàm WSAStartup, WSACleanup để khởi tạo thư viện quản lý socket và đóng bộ phận này. Lý do, với UNIX thì bộ phận quản lý socket đã được hệ điều hành nạp sẵn. II.3 GIAO THỨC UDP Giao thức UDP cung cấp khả năng broadcast trên hệ thống mạng TCP/IP . Chúng ta cũng cần cài đặt ứng dụng client và server. Ứng dụng client có nhiệm vụ gửi thông báo đến tất cả các instance của ứng dụng server đang chạy trên hệ thống mạng. [5] II.3.1 CÁCH CÀI ĐẶT ỨNG DỤNG SERVER UDP Ứng dụng server UDP được cài đặt đơn giản hơn ứng dụng TCP. Chúng ta cần các bước chính sau đây : - Gọi hàm socket để tạo một socket . - Gọi hàm bind để kết buộc socket với một port, đối với mỗi giao thức ứng dụng chuẩn thì sẽ có một hằng số được định nghĩa sẵn trong winsock cho port của giao thức đó. - Gọi các hàm gửi hay nhận dữ liệu để trao đổi thông tin với client, ví như hàm sendto, recvfrom. - Sau khi đã hoàn tất quá trình trao đổi dữ liệu, ứng dụng server gọi hàm closesocket để đóng socket đã tạo. II.3.2 CÁCH CÀI ĐẶT ỨNG DỤNG CLIENT UDP Ứng dụng client UDP thực hiện các bước sau : - Gọi hàm socket để tạo một socket. - Gọi hàm setsockopt để làm cho socket có khả năng broadcoast . - Gọi các hàm gửi hay nhận dữ liệu để trao đổi thông tin với server, ví dụ hàm sendto, recvfrom. - Sau khi đã hoàn tất quá trình trao đổi dữ liệu, ứng dụng client gọi hàm closesocket để đóng socket đã tạo. Ghi chú: Ngoài các bước trên, các ứng dụng viết trên Windows NT (kể cả client và server) phải gọi hàm WSAStartup để khởi tạo thư viện liên kết động Windows Socket DLL và hàm WSACleanup để đóng thư viện này. Tuy nhiên, đối với ứng dụng viết trên UNIX thì bộ phận quản lý socket đã được hệ điều hành nạp sẵn và do đó không cần gọi các hàm như WSAStartup, WSACleanup của Windows NT. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 13 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG III PHƯƠNG PHÁP MÃ HOÁ VÀ NÉN ÂM THANH III.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP MÃ HOÁ III.1.1 GIỚI THIỆU CHUNG Trong hệ thống xử lý âm thanh, âm thanh được mã hoá PCM. Các mã hoá này cho phép khôi phục một cách tương đối trung thực tín hiệu âm thanh trong dải tần nghe được. Tuy nhiên trong một ứng dụng đặc biệt như truyền dữ liệu âm thanh trên mạng, âm thanh được truyền với tốc độ thấp hơn nhiều. Từ đó xuất hiện một số kỹ thuật mã hoá và nén tín hiệu âm thanh như ADPCM, LPC, GSM…. Các loại phần mềm và phần cứng thực hiện mã hoá và nén âm thanh sang các loại dữ liệu số thường được gọi là codec(Coder-Decoder). Có thể phân loại các phương pháp mã hoá âm thanh thành 3 loại : Mã hoá dạng sóng(waveform codec) : Giữ nguyên hình dạng nguyên thuỷ của sóng âm. Phương pháp mã hoá này đòi hỏi tốc độ dữ liệu rất cao nhưng lại cho chất lượng âm thanh rất tốt. Ưu điểm của bộ mã hoá này là độ phức tạp, giá thành thiết kế, độ trễ và công suất tiêu thụ thấp. Bộ mã hoá sóng đơn giản nhất là điều biên xung mã (PCM)…Tuy nhiên nhược điểm của bộ mã hoá là không tạo được âm thanh chất lượng cao tại tốc độ dưới 16 kbps, bộ mã nguồn khắc phục được nhược điểm này.[4] Mã hoá nguồn (Source codec) : Cho phép đạt được tốc độ truyền dữ liệu thấp, có thể thực hiện tại tốc độ bit > 2kbps, nhưng chất lượng âm thanh không cao. Mã hoá hỗn hợp (hybrid codec) : Sử dụng cả hai phương pháp trên để tạo ra tín hiệu âm thanh có chất lượng tốt ở tốc độ dữ liệu trung bình. Chất lượng tiếng nói Rất tốt Mã hoá hỗn hợp Mã hoá dạng sóng Mã hoá dự đoán tuyến tính LPC Tốt Trung bình 2 Biểu4đồ so8sánh các 16 phương 32 pháp Tốc Hình III.1 mãđộhoá Mã hoá dạng sóng64 Đòi hỏi tốc độ bit rất cao nhưng tạo ra chất lượng âm thanh hoàn hảo và thời gian xử lý rất ít, bởi vì phương pháp này chỉ đơn giản lấy mẫu tín hiệu ở tốc độ nào đó và lượng tử hoá từng mẫu dùng lượng tử hoá tuyến tính. Cách tiếp cận này gọi là điều Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 14 biến xung mã(PCM). Am thanh mã hoá theo phương pháp PCM, lấy mẫu tốc độ 8KHz, lượng tử 8bit/mẫu, cho tốc độ bit ra là 64 kbps. Phương pháp điều biên xung mã vi phân (DPCM) dự đoán giá trị hiện tại dựa vào các giá trị trước của các mẫu quá khứ, chỉ lưu trữ giá trị sai số lượng tử. Giá trị sai số này sẽ nhỏ hơn giá trị thực của mẫu, do đó cho phép lưu trữ giảm đi một phần. Một cải tiến của DPCM là điều biến xung mã vi phân thích nghi(ADPCM). Bộ tiến đoán và lượng tử hoá trong phương pháp này có khả năng thích nghi với tín hiệu cần mã hoá. ADPCM hoạt động tốc độ 32 kbps cho chất lượng tương đối với PCM 64 kbps. Mã hoá dự đoán tuyến tính LPC Một vấn đề đáng quan tâm là phương pháp mã hoá dạng sóng là khi lấy mẫu tín hiệu tương đương sẽ cho ra dòng dữ liệu khá lớn. Các phương pháp mã hoá nguồn đi theo một cách tiếp cận khác, người ta phải qua tâm đến việc âm thanh được tạo ra như thế nào, nếu có thể mô hình hoá cách tạo ra âm thanh thì không phải truyền đi các mẫu của tín hiệu âm thanh mà chỉ cần gửi đi cách thức tạo ra âm đó trên đến bộ mã. Như vậy theo phương pháp này thay vì mã hoá và truyền trực tiếp âm thanh thì người ta chỉ mã hoá các tham số tạo ra âm thanh tại nơi nhận, từ các tham số này bộ tổng hợp tiếng nói sẽ tổng hợp nên tiếng nói nhân tạo. Những phương pháp đi theo cách tiếp cận này gọi là Vocoder. Mô tả đơn giản nhất của mô hình này là mã hoá dự đoán tuyến tính (LPC). Phương pháp mã hoá Vocoder cho tốc độ bit rất thấp (>2 kbps) nhưng độ phức tạp cao hơn với phương pháp mã hoá dạng sóng và chất lượng âm thanh không trung thực . Mã hoá hỗn hợp Để giải quyết vấn đề của phương pháp mã hoá dạng sóng và của phương pháp mã hoá dự đoán, một nhóm các phương pháp mã hoá sử dụng phương pháp AbS (Analysis by Synthesis) để tạo ra mô hình máy phát âm phức tạp hơn. Trong khi Vocoder sử dụng bộ lọc tuyến tính kích thích bởi chuỗi xung tuần hào hay chuồi nhiễu trắng để tạo ra âm hữu thanh hay vô thanh, AbS sử dụng một dãy các trạng thái được lưu trữ trong codebook. Khi xem xét một khung âm thanh, AbS kiểm tra khung đó với rất nhiều tín hiệu kích thước rồi sẽ chọn tín hiệu nào đưa ra kết quả gần đúng nhất với âm thanh ban đầu. Bộ giải mã chỉ cần biết chỉ số của xung kích thước đó, sau đó tra codebook rồi tái tạo lại âm thanh. Một số các tham số khác nhau như năng lượng của sự kích thích và giá trị chu kỳ cũng cần đến khi giải mã. Các phương pháp mã đi theo cách này đòi hỏi quá trình tính toán phức tạp, có thể tất cả các mục trong từ điển đều phải thử để đưa ra giá trị tốt nhất. Hệ thống thông tin toàn cầu GMS : GSM là mộ chuẩn điện thoại được Viện Tiêu Chuẩn Viễn Thông Châu Au ETSI để ra. Đầu vào của bộ nén GMS 06.10 bao gồm các khung 160 mẫu các tín giệu PCM tuyến tính lấy mẫu tại tần số 8 kHz. Chu kỳ mỗi khung là 20 ms, đây là khoảng thời gian rất ngắn và trong khoảng thời gian này cho phép được coi tín hiệu âm thanh ổn định. Độ trễ truyền dẫn thông tin được tính bằng tổng thời gian xử lý và kích thước khung của thuật toán. Bộ mã hoá thực hiện việc nén một khung tín hiệu đầu vào 160 mẫu (20 ms) vào một khung 260 bit. Như vậy một giây nó sẽ thực hiện nén được 13.13 3 bit ( tương đương với 1625 byte). Do vậy để nén một megabyte tín hiệu chỉ cần một thời gian chưa đầy 10 phút.[4] Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 15 Trung tâm của quá trình xử lý tín hiệu là bộ lọc. Đầu ra của bộ lọc phụ thuộc rất nhiều vào giá trị đầu vào đơn của nó. Khi có một dãy các giá trị đưa qua bộ lọc thì dãy tín hiệu này sẽ được dùng để kích thích bộ lọc. Dạng của bộ nén GMS 06.10 dùng để nén tín hiệu âm thanh bao gồm 2 bộ lọc và một giá trị kích thước ban đầu. Bộ lọc ngắn hạn dự đoán tuyến tính được đặt tại tầng đầu tiên của quá trình nén và tại tầng cuối cùng trong suốt quá trình dãn. Nó được kích thích bởi đầu ra của bộ lọc dự đoán dài hạn (LTP). III.1.2 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU BIẾN XUNG MÃ PCM Mã hoá tín hiệu âm thanh liên qua tới các bước sau đây : a. Tín hiệu âm thanh được lấy mẫu với tần số tối thiểu là : f s 2 f max fs : tần số lấy mẫu fmax : tần số lớn nhất trong tín hiệu được lấy mẫu. Việc lấy mẫu như vậy là đảm bảo hoàn toàn khôi phục lại được tín hiệu tương đương ban đầu bởi thiết bị khôi phục thiết bị. Tần số lấy mẫu nhỏ nhất cũng có thể nhỏ hơn 2fmax nếu tần số thấp nhất của tín hiệu khác không. b. Biên độ của từng mẫu tín hiệu được lượng tử hoá thành một trong số 2 B mức. Điều này có nghĩa dùng B bit trên một mẫu và thông lượng là 2fsB bit/giây với tín hiệu được lọc thông thấp. c. Các mức biên độ riêng biệt được thể hiện bằng các từ nhị phân riêng biệt có chiều dài B. ví dụ : với B =2 thì một từ có thể thể hiện cho 4 mức riêng biệt bằng cách sử dụng các từ mã 00, 01, 10 và 11. d. Đối với việc giải mã, các từu nhị phân được ứng thành các mức biên độ và chuỗi xung biên độ – thời gian được lọc thông thấp với một bộ lọc có dải tần giới hạn là fs. Bây giờ chúng ta giả sử là các bước a, c và d có thể thực hiện một cách hoàn toàn chính xác, chúng ta tập trung vào việc xác định các lỗi lượng tử xuất hiện trong bước b. Cho bước lượng tử (kí hiêu :  ). Nếu số lượng các mức lượng tử rất lớn, người ta giả sử rằng sai số lượng tử có phân bố đồng nhất như sau : p (E )  1   , -  E  (1)  2 2 Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 16 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Điều này sẽ không đúng nếu tín hiệu là bão hoà bộ lượng tư. Ví du như biểu diễn hình 1, đầu ra của bộ lượng tử có thể bão hoà tại 5 với tần số đầu và vượt qua số lượng và mỗi lượng tử trong trường hợp này sẽ là một hàm tăng tuyến tính.[4] Hình III.2 a.Đặc tuyến lượng tử hoá;b.Đặc tuyết sai số lượng tử; c.VD lượng tử đều Nếu như ta cho rằng bộ lượng tử không bị bão hoà. Theo công thức (1) thì giá trị bình phương trung bình của sai số lượng tử là :  2 E p( E )dE  (2)  12  2 2 2 Nếu giá trị độ rộng của đầu vào X là Xrms, thì tỷ số tín hiệu/nhiễu được tính bởi :   2 SNR  X rms / 2 / 12 (3) Ví dụ, cho bộ lượng tử có khoảng biên độ từ – 4Xrms đến + 4Xrms( để thuận tiện về mặt lý thuyết, thì độ rộng 8Xrms của bộ lượng tử không có ràng buộc riêng, ngoại trừ các trường hợp đặc biệt. Ví dụ, nếu tín hiệu PDF p(x) được biến đổi bằng hàm Gaussian trung bình – không, thì các mẫu tín hiệu sẽ rơi bên ngoài khoảng 8Xrms của bộ lượng tử với xác xuất nhỏ hơn 1/10.000). bước lượng tử đều có thể được thực hiện tỷ số của khoảng biên độ trên số lượng các bước lượng tử (số các mức đầu ra).  8 X rms / 2 B (4) Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 17 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Từ (3) và (4) ta có : SNR (dB) 10 log10 SNR 6 B  7,2 (5) Công thức trên miêu tả rất tốt về PCM với các điều kiện sau : 1.Hệ thống hoạt động với kênh sạch(không nhiễu), chỉ giới hạn về sai số lượng tử( và không gây ra lỗi các từ mã khi kênh có nhiễu). 2.Tín hiệu đầu vào đủ phức tạp để loại trừ cấu trúc thời gian hiển nhiên trong dạng tín hiệu lỗi, như vậy biểu diễn tĩnh của lỗi trong 1 được thể hiện đầy đủ. 3.lượng tử hoá đủ mịn(B>6) để ngăn chặn những thành phẩm liên quan đến tín hiệu trong dạng tín hiệu lỗi, sai số có thể được đo trong biểu thức công suất nhiễu hay là biến sai số 2. 4.Bộ lượng tử được sắp với thanh biên độ từ (-4Xrms;+4Xrms) như vậy trong lượng tử đều, cứ thêm 1 bit thì được lợi 6 dB và để có chất lượng thích hợp thì B >11 do đó thông lượng tương đối lớn. III.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NÉN TIẾNG NÓI III.2.1 GIỚI THIỆU CHUNG Y tưởng nén tiếng nói là để giảm kích thước nhằm giúp ít tốn băng thông truyền qua mạng. Dòng dữ liệu tiếng nói được giải nén ở tốc độ lấy mẫu mặc định ( 8bits/mẫu, 8 khz, kênh mono) sẽ yêu cầu đường truyền có tốc độ 8000 mẫu/giây * 8 bits/ mẫu = 64 Kbits/giây để truyền dữ liệu qua mạng. Do đó, tùy theo tốc độ đường truyền thực tế trên mỗi mạng mà chọn giải pháp nén hay không nén dữ liệu trước khi truyền dữ liệu âm thanh qua mạng, cũng như chọn tỉ lệ nén là bao nhiêu cho phù hợp (chọn giải thuật nén). Vì nếu dữ liệu được nén thì phải giải nén khi được truyền đến máy nhận, do đó cũng tốn thời gian để nén và giải nén dữ liệu, điều này dẫn đến ảnh hưởng thời gian thực của hệ thống. Đối với các mạng cục bộ, thường có tốc độ truyền của mạng cao nên có thể không cần phải nén tiếng nói trước khi truyền. Ngược lại, đối với mạng Internet, hệ thống được kết nối với Internet thông qua các modem chuẩn có tốc độ thấp 14,4 Kbits/s hoặc 28,8Kbits/s thì nhất thiết phải nén tiếng nói trước khi truyền và giải nén trước khi phát. Hai phương pháp nén âm thanh thường được dùng nhất để giảm băng thông là GSM và ADPCM.[2] III.2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NÉN CỤ THỂ III.2.2.1 Phương pháp nén tiếng nói theo chuẩn GSM Phát triển tại Đại học Kỹ thuật Berlin vào năm 1992, GSM là một trong những phương pháp nén âm thanh phức tạp nhất đang được sử dụng, cho tỉ lệ nén 1:10. Giải thuật GSM dựa trên giao thức truyền thông Mobile Phone, hiện tại là giao thức phổ biến nhất tại Châu Âu đối với điện thoại di động. Đầu vào của GSM bao gồm các frames 160 tín hiệu, những tín hiệu PCM tuyến tính 13 bits lấy mẫu ở 8 Khz. GSM có sẵn trong thư viện C có thể được dùng để tạo ra một đối tượng gsm giữ trạng thái cần thiết hoặc để mã hóa những mẫu PCM tuyến tính thành các frames GSM, hoặc giải mã các frames GSM thành các frames PCM tuyến tính. Bộ mã hóa nén 160 frames PCM 16 bits thành các frames GSM 260 bits. Tương ứng một giây tiếng nói thành 1625 bytes. Bởi vì mẫu 260 bits không chẵn để gắn vào các bytes 8 bits, nên bộ mã hóa sẽ mã hóa frame 160 bytes thành frame GSM 264 bits. Một buffer GSM nén 1 Mb có thể lưu tiếng nói gần 10 phút.[2] Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 18 Một dòng dữ liệu tiếng nói giải nén 16 bits/mẫu ở 8Khz yêu cầu băng thông tốc độ 128 Kbits/s, trong khi đó băng thông để truyền qua mạng nếu dùng giải thuật nén GSM , tiếng nói 16 bits/mẫu chỉ cần: ( 264 bits * 8.000 mẫu/giây)/160 mẫu = 13,2 Kbits/giây Cho tỉ lệ nén 128/13,2 = 9,7 tương đương 10 :1. III.2.2.2 Phương pháp nén ADPCM Nguyên tắc : Là một phương pháp có thể được dùng để nén các khối dữ liệu tiếng nói trước khi chúng được truyền đến các máy nhận và giải nén chúng để phát lại sau khi được nhận từ đường truyền. Hình sau là một giản đồ khối đơn giản của bộ mã hóa và giải mã ADPCM : Hình III.3 Sơ đồ khối bộ mã hoá và giải mã ADPCM Bộ mã hóa ADPCM giả sử rằng những mẫu âm thanh kế cận nhau sẽ giống nhau, vì thế thay vì biểu diễn mỗi mẫu độc lập như PCM. ADPCM tính toán sự chênh lệch giữa các mẫu âm thanh và giá trị tiên đoán của nó và tạo ra những giá trị vi phân PCM. Có nhiều giải thuật ADPCM khác nhau được đề nghị. Trong phạm vi luận văn này em tìm hiểu và ứng dụng giải thuật đưa ra bởi IMA (Interactive Multimedia Association) . Giải thuật IMA ADPCM nén những mẫu PCM tuyến tính thành các mức lượng hóa 4 bits, trong đó mỗi mẫu DPCM được biểu diễn bằng các giá trị âm thanh 16 bits, do đó giải thuật này cung cấp một tỉ lệ nén là 4:1. Ví dụ tiếng nói 16 bits/mẫu, 8 Khz, kênh mono yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu là 128 Kbits/s , khi nén với giải thuật IMA_ADPCM chỉ cần tốc độ truyền dữ liệu 32 Kbits/s là đủ. Quá trình thực hiện của giải thuật IMA_ADPCM là đọc từ những bộ đệm có giá trị kiểu nguyên và nén chúng thành một mẫu âm thanh 16 bits được biểu diễn bằng Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 19 các mức lượng hóa 4 bit. Bởi vì không có giới hạn trong kích thước buffers tiếng nói nên những mã ADPCM được kết hợp một cách dễ dàng với các phần còn lại của chương trình để nén tiếng nói khi thu và giải nén trở lại khi phát. Giải thuật nén IMA ADPCM : Theo sơ đồ mã hóa trên chúng ta thấy giải thuật IMA ADPCM tính toán sự chênh lệch giữa mẫu âm thanh hiện tại X[n] và mẫu đã tiên đoán trước Xp[n-1] và sử dụng sự chênh lệch đó để tính toán mức lượng hóa D[n] cho mỗi mẫu. Giá trị Xp[n-1] chỉ là giá trị trễ thời gian của giá trị X[n]. Hình sau chỉ ra sơ đồ khối của quá trình lượng hóa dùng giải thuật IMA. Mỗi mức đầu ra của bộ lượng hóa được biểu diễn bằng bốn bits. Bit thứ tư là bit dấu của mức độ lượng hóa.[2] Hình III.4 Sơ đồ giải thuật mã hoá nén IMA ADPCM Từ sơ đồ giải thuật ta thấy rằng bit thứ ba được cài đặt lên 1 nếu độ chênh lệch giữa X[n] và Xp[n-1] là lớn hơn hay bằng step_size. Sau đó step_size được chia 2 và so sánh trở lại với độ chênh lệch (độ chênh lệch sẽ được tính lại Mẫu = mẫu-kích thước mẫu tại bước giải thuật nếu bit thứ ba được cài lên1). Bit thứ hai cũng được cài lên 1 khi độ chênh lệch mới ≥ kích thước mẫu tại bước giải thuật/2. Bộ mã hóa một lần nữa laị chia kích thước mẫu tại bước giải thuật cho 2 và so sánh với độ chênh lệch mới và thiết lập giá trị cho bit một tương tự như các bước trước. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 20 CHƯƠNG IV TÌM HIỂU HỖ TRỢ CỦA WINDOWS SDK TRONG XỬ LÝ VÀ TRUYỀN NHẬN ÂM THANH IV.1 MÔI TRƯỜNG LẬP TRÌNH SDK ĐỐI VỚI TRUYỀN ÂM THANH Môi trường Windows SDK là môi trường lập trình đa phương tiện dưới Windows, cung cấp các hàm cấp thấp rất thích hợp cho các ứng dụng trên mạng. Một cách thức đơn giản nhất trong việc xuất dữ liệu waveform ra loa là dùng hàm PlaySound. Chúng ta có thể thao tác với dạng dữ liệu waveform bằng các hàm cấp thấp do hệ thống cung cấp. Ngoài ra hệ thống còn cung cấp một cơ chế giúp người lập trình giao tiếp dễ dàng hơn với thiết bị, đó là các hàm MCI.[6] IV.1.1 CẤU TRÚC FILE WAVE VÀ HÀM PLAYSOUND IV.1.1.1 Cấu trúc file âm thanh wave Một file wave thật sự là một phần của một lớp file lớn hơn dùng bởi các hàm multimedia của windows là các file RIFF ( Resource Interchange File Format). Một file Riff bao gồm một hoặc nhiều chunk. Trong mỗi chunk có con trỏ chỉ đến chunk kế tiếp. Mỗi chunk có một mô tả kiểu theo sau bởi một số dữ liệu. Một ứng dụng để Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 21 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP đọc các file RIFF có thể bước qua một số chunk, đọc các chunk cần quan tâm và bỏ qua các chunk không liên quan. Chunk file RIFF luôn luôn bắt đầu bằng header sau: Typedef struct { FOURCC ckID; DWORD cksize; }CK; Trong đó: FOURCC là một vùng 4 bytes định nghĩa loại chunk. Vùng này sẽ chứa từ WAVE đối với file wave. ckSize đặc tả kích thước dữ liệu trong chunk, sau header này chúng ta sẽ tìm thấy cSize bytes dữ liệu. Các chunk có thể chứa các subchunks. Cấu trúc thật sự một file wave cơ bản bao gồm một chunk fmt theo sau là một chunk dữ liệu. Có thể có những chunk khác phía sau chunk WAVE nhưng thiết bị sử dụng file WAVE sẽ bỏ qua các chunk này. Hình sau mô tả cấu trúc file RIFF chứa dữ liệu WAVE. ID SIZE FROM TYPE "fmt" SIZE "data" SIZE Hai subchunk trong chunk wave đặc tả thông tin về một âm thanh file wave và sau đó là chính dữ liệu âm thanh. Chunk fmt chứa chủ yếu đối tượng WAVEFORMAT và một số dữ liệu thêm vào gắn ở cuối chunk. Một đối tượng WAVEFORMAT được định nghĩa như sau : Typedef struct waveformar_tag{ WORD wFormatTag; WORD nChannels; DWORD nSamplesPerSec; DWORD nAvgBytesPerSec; WORD nBlockAlign; } WAVEFORMAT; Trong đo : wFormatTag : Chứa hằng WAVE_FORMAT_PCM được định nghĩa trong MMSYSTEM.H như sau: # define WAVE_FORMAT_PCM 1 Giá trị WAVE_FORMAT_PCM báo cho phần mềm đọc file wave biết cách âm thanh trong nó được mã hoá. nChannels : Của đối tượng WAVEFORMAT có 2 giá trị :  1 đối với âm thanh mono.  2 đối với âm thanh stereo. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 22 nSamplePerSec : Cho biết tần số lấy mẫu của âm thanh để có thể thu và phát cùng một tốc độ, giá trị thông thường của field này nhận một những giá trị sau: 11025 - 11,025Khz 22055 - 22,050Khz 44100 - 44,1 Khz nAvgBytesPerSec : Cho biết số bytes trung bình trong mỗi giây để thu và phát dữ liệu wave. nBlockAlign : Xác định số bytes yêu cầu chứa trong một mẫu  Những mẫu có độ phân giải nhỏ hơn hoặc bằng 8 bits có thể lưu vào 1 bytes.  Những mẫu có độ phân giải từ 9 đến 16 bits yêu cầu 2 bytes. Những mẫu stereo yêu cầu số bytes gấp đôi những mono. Trong cấu trúc trên không định nghĩa số bits thật sự trong một mẫu dữ liệu âm thanh file wave, để định nghĩa số bits trong một mẫu ta dùng cấu trúc sau: Typedef struct pvmwaveformat_tag{ WAVEFORMAT wf; WORD wBitsPerSample; } PCMWAVEFORMAT; Trong đó: wf: Đối với dữ liệu subchunk fmt của một chunk WAVE chúng ta thật sự làm việc với đối tượng PCMWAVEFORMAT. nBitsPerSample: Xác định số bits thật sự trong một mẫu . Trong một mẫu mono 8 bits dữ liệu của chunk dữ liệu gồm một chuỗi dài có giá trị 1 byte. Những mẫu stereo được chia ra với byte đầu dùng cho kênh bên trái và byte thứ hai dùng cho kênh bên phải, như vậy mỗi mẫu stereo 8 bits sẽ cần 2 bytes.[6] Để làm việc với một file RIFF bao gồm các bước sau : Mở file. Vào chunk cần thiết. Chuyển con trỏ file vào vị trí bắt đầu dữ liệu của chunk. Hoàn tất, ra khỏi chunk. Vào chunk kế tiếp. IV.1.1.2 Hàm Playsound Chúng ta dùng hàm PlaySound để play dữ liệu dạng waveform hoặc chúng ta có thể dùng hàm sndPlaySound. Tuy nhiên trong môi trường Win32 thì nên dùng hàm PlaySound. Hàm PlaySound cho phép chúng ta chỉ định các thông số nguồn âm thanh theo các cách sau:  Dùng tên alias khai báo trong file WIN.INI  Dùng tên file.  Dùng chỉ số nhận dạng tài nguyên Waveform-Audio Files Trong môi trường Windows, phần lớn các file âm thanh dạng waveform đều có phần mở rông là .WAV Ví dụ dưới đây minh họa cho việc phát file âm thanh “AmThanh.WAV” PlaySound("C:\\SOUNDS\\AmThanh.WAV", NULL, SND_SYNC); Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 23 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Play sound theo các hiện tượng Hàm PlaySound còn cho phép chúng ta xuất âm thanh tùy theo một sự kiện nào đó xảy ra trong hệ thống như click mouse hay nhấn một phím nào đó. Hệ thống sẽ phát âm thanh tùy theo hiệc tượng xảy ra để cảnh báo người sử dụng. Am thanh dạng này được gọi là sound events. Để xác định sound event, hàm PlaySound sẽ được gọi với thông số pszSound trỏ đến bảng đăng ký sự kiện. Ví dụ chúng ta sẽ gọi hàm PlaySound ứng với sự kiện mouse click như sau: PlaySound("MouseClick", NULL, SND_SYNC); IV.1.2 GIAO TIẾP AUDIO VỚI BẰNG CÁC DỊCH VỤ CẤP THẤP Trong phần này chúng ta sẽ khảo sát việc giao tiếp với thiết bị audio bằng các hàm cấp thấp, các hàm này phù hợp với các ứng dụng cần giao tiếp. Các hàm và cấu trúc cấp thấp này đều có prefix là wave.[6] Thiết bị và dữ liệu Khi muốn giao tiếp với thiết bị, chúng ta phải mở thiết bị để sử dụng và sau khi sử dụng xong thì phải đóng thiết bị lại. Trong khi sử dụng chúng ta sẽ truy xuất các tính năng của thiết bị và theo dõi thiết bị thực thi bằng các handles và Identifiers. IV.1.3 SỬ DỤNG CÁC THIẾT BỊ XUẤT NHẬP, HỖ TRỢ WAVEFORM AUDIO Chúng ta dùng hàm waveOutOpen để mở thiết bị đầu ra nhằm xuất dữ liệu dạng waveform. Hàm sẽ mở thiết bị waveOut và trả handle về cho ứng dụng. Hệ thống multimedia sẽ hỗ trợ nhiều dạng output dữ liệu khác nhau do đó khi mở thiết bị nếu cần chúng ta phải chỉ định rõ thông số dữ liệu. Ví dụ chúng ta dùng cờ WAVE_MAPPER để xác định thiết bị output sẽ xuất âm thanh dạng waveform. Dò tìm thiết bị Windows cung cấp các hàm sau giúp chúng ta xác định các thiết bị trong hệ thống phù hợp cho yêu cầu của mình. Hàm AuxGetNumDevs WaveInGetNumDevs WaveOutGetNumDevs Chức năng Truy xuất số lượng các thiết bị sẵn có trong hệ thống Truy xuất số lượng các thiết bị nhập hỗ trợ waveform audio sẵn có trong hệ thống Truy xuất số lượng các thiết bị xuất hỗ trợ waveform audio sẵn có trong hệ thống Các thiết bị khai báo trong hệ thống được đánh các chỉ số nhận dạng bắt đầu từ 0. Sau khi xác định số lượng các thiết bị sẵn có trong hệ thống, chúng ta có thể dò tìm khả năng của từng thiết bị bằng các hàm sau: Hàm AuxGetDevCaps WaveInGetDevCaps Chức năng Truy xuất khả năng của thiết bị xuất Truy xuất khả năng của thiết bị nhập dạng waveform Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 24 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP WaveOutGetDevCaps Truy xuất khả năng của thiết bị xuất dạng waveform Các hàm truy xuất này sẽ truy xuất này sẽ lấy các cấu trúc liên quan đến khả năng của thiết bị. Các cấu trúc dưới đây sẽ tương ứng với các hàm liệt kê ở trên: Hàm AuxGetDevCaps WaveInGetDevCaps WaveOutGetDevCaps Structure AUXCAPS WAVEINCAPS WAVEOUTCAPS Thiết bị waveform có khả năng hỗ trợ các dạng format không chuẩn. Dạng format không chuẩn này được dùng trong cấu trúc WAVEFORMATEX. Handle và Identifier của thiết bị Khi mở thiết bị, chúng ta sẽ nhận được handle hay thông số Identify của thiết bị. Chúng ta sẽ điều khiển thiết bị qua các thông số này. Sự khác biệt giữa handle và identify là khó thấy nhưng rất quan trọng. Identitier của thiết bị được chỉ định ngầm định từ số lượng các thiết bị sẵn có trong hệ thống. Identifier sẽ được trả về khi chúng ta dùng các hàm auxGetNumDevs, waveInGetNumDevs, or waveOutGetNumDevs Hàm. Handle của thiết bị là thông số trả về của device driver khi chúng ta dùng các hàm waveInOpen hay waveOutOpen. Waveform-Audio Output Data Types Các thông số dưới đây được dùng cho thiết bị waveform output Cấu trúc HWAVEOUT WAVEFORMATEX WAVEHDR WAVEOUTCAPS Chức năng Handle của thiết bị waveform output Cấu trúc dùng chỉ định dạng format thiết bị output/ input Cấu trúc dùng làm header cho khối dữ liệu waveform. Cấu trúc được dùng cho cả thiết bị output và input Cấu trúc dò hỏi khả năng của thiết bị output. Chỉ định dạng format của dữ liệu waveform audio Khi chúng ta mở thiết bị output bằng hàm waveOutOpen, thông số pwfx sẽ chỉ định cấu trúc WAVEFORMATEX xác định dạng format của dữ liệu waveform. Đây là cấu trúc mở rông của cấu trúc WAVEFORMAT. Ghi dữ liệu waveform Sau khi mở thiết bị xuất, chúng ta có thể xuất dữ liệu bằng cách gọi hàm waveOutWrite. Hàm sẽ gửi khối dữ liệu âm thanh ra thiết bị xuất. Chúng ta dùng cấu trúc WAVEHDR để chỉ định header của khối dữ liệu được gửi ra. Header này gồm con trỏ tới khối dữ liệu đã lock, chiều dài khối dữ liệu và một số thông số cờ. Khối dữ liệu phải được prepare trước khi đem ra sử dụng. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 25 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Sau khi gửi khối dữ liệu đến thiết bị output, chúng ta phải chờ driver hoàn tất việc xử lý khối dữ liệu trước khi giải phóng nó. Khi chúng ta cần gửi nhiều khối dữ liệu liên tục, chúng ta sẽ phải theo dõi việc xử lý hoàn tất khối dữ liệu để có thể gửi khối tiếp theo. PCM Waveform-Audio Data Format Thông số lpData trong cấu trúc WAVEHDR sẽ trỏ đến dữ liệu đã được lấy mẫu. Đối với dữ liệu PCM 8-bit, mỗi giá trị lấy mẫu được biểu diễn bằng một số 8 bit không dấu. Đối với dữ liệu PCM 16-bit, mỗi giá trị lấy mẫu được biểu diễn bằng một số 16 bit không dấu. Bảng dưới đây cho chúng ta thấy các giá trị cao nhất, thấp nhất cũng như giá trị trung bình của dữ liệu PCM: Data format 8-bit PCM 16-bit PCM Maximum value 255(0xFF) 32,767 (0x7FFF) Minimum value 0 -32,768 (0x8000) Midpoint value 128 (0x80) 0 Các gói dữ liệu PCM Thứ tự của dữ liệu thay đổi tùy theo dạng format 8-bit hay 16-bit, stereo hay mono. Bảng dưới đây trình bày các gói dữ liệu của các dạng PCM khác nhau: PCM waveform 8-bit mono 8-bit stereo 16-bit mono 16-bit stereo Chức năng Mỗi giá trị lấy mẫu là 1 byte tương ứng một kênh. Các giá trị mẫu xếp theo thứ tự 1, 2, 3, 4 . . . Mỗi giá trị lấy mẫu là 2 byte. Các giá trị mẫu xếp theo thứ tự 1, 2, 3, 4 . . . Với mỗi giá trị mẫu byte đầu là kênh 0 (trái) còn byte sau là kênh 1 (phải). Mỗi giá trị lấy mẫu là 2 byte. Các giá trị mẫu xếp theo thứ tự 1, 2, 3, 4 . . . Với mỗi giá trị mẫu byte đầu là byte thấp của kênh 0 còn byte sau là byte cao của kênh 0. Mỗi giá trị lấy mẫu là 4 byte. Các giá trị mẫu xếp theo thứ tự 1, 2, 3, 4 . . . Với mỗi giá trị mẫu byte đầu là byte thấp của kênh 0 (trái), byte thứ 2 là byte cao của kênh 0, byte thứ 3 là byte thấp của kênh 1 (phải) còn byte thứ 4 là byte cao của kênh 1. Đóng thiết bị waveform-Audio Output Sau khi thực thi công việc xong, chúng ta sẽ gọi hàm waveOutClose để đóng thiết bị. Khi thiết bị đang thực thi mà gọi hàm này thì lỗi sẽ xảy ra. Nếu chúng ta muốn đóng thiết bị giữa chừng thì đầu tiên chúng ta nên gọi hàm waveOutReset trước khi đóng thiết bị. Nhưng trước đó cũng cần gọi hàm waveOutUnprepareHeader để unprepare tất cả các khối dữ liệu. Playing Waveform-Audio Files Chúng ta có thể dùng các hàm sau đây để xuất dữ liệu dạng âm thanh ra loa: Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 26 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hàm MessageBeep SndPlaySound PlaySound Chức năng Xuất âm thanh dưới dạng thông báo của hệ thống Xuất âm thanh dưới dạng đăng ký trước trong hệ thống hay là nội dung của một file wave Giống như hàm trên và thêm cơ chế truy xuất trực tiếp tài nguyên. Các hàm PlaySound và sndPlaySound sẽ nạp hoàn toàn nội dung file wave vào bộ nhớ và xuất ra ngõ output. Khả năng bộ nhớ của chúng có giới hạn nên chúng chỉ quản lý được các nội dung dưới 100KB. Khi làm việc với các file có nội dung lớn hơn thì chúng ta có thể sử dụng các dịch vụ do MCI cung cấp. Sử dụng Windows message trong việc quản lý khi playback Các Thông báo dưới đây có thể được sử dụng trong quá trình xuất dữ liệu: Thông báo MM_WOM_CLOSE MM_WOM_DONE MM_WOM_OPEN Chức năng Được gửi đi khi đóng thiết bị bằng hàm waveOutClose Được gửi đi sau khi driver hoàn tất việc xuất dữ liệu bằng hàm wafveOutWrite. Được gửi đi khi thiết bị được mở bằng hàm waveOutOpen. Các thông số wParam và lParam cũng rất cần thiết. Thông số wParam luôn luôn xác định handle của thiết bị waveform-audio. Đối với thông số lParam, Thông báo MM_WOM_DONE dùng thông số này trỏ tới cấu trúc WAVEHDR chỉ định sụ hoàn tất của dữ liệu trong khi thông số này không được hai Thông báo còn lại dùng. Việc dùng này rất hữu hiệu, Thông báo MM_WOM_DONE sẽ là tín hiệu được báo về sau khi việc playback khối dữ liệu hoàn tất. Ta sẽ tiếp nhận Thông báo này và giải phóng các biến có liên quan. Thay đổi volume của quá trình playback dữ liệu waveform audio Chúng ta sẽ dùngcác hàm sau đây để lấy thông số volume cũng như thiết lập các thông số này theo yêu cầu. Hàm WaveOutGetVolume WaveOutSetVolume Chức năng Truy xuất mức volume của thiết bị xuất Thiết lập mức volume cho thiết bị Giá trị volume là một số doubleword. Khi audio format là stereo, 16 bit cao chỉ giá trị volume của channel phải và 16 bits thấp chỉ giá trị volume của channel trái. Còn nếu ở các thiết bị không hỗ trợ 2 kênh thì 16 bit thấp sẽ được sử dụng chỉ giá trị volume còn 16 bit cao sẽ không dùng đến. Giá trị volume thay đổi từ giá trị 0x0 (silence) cho đến mức 0xFFFF (maximum) Recording Waveform Audio Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 27 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chúng ta có thể sử dụng dịch vụ thu âm thanh theo chuẩn MCI. Tuy nhiên nếu thấy cần thiết, chúng ta có thể sử dụng các hàm thu âm thanh cấp thấp. Các thông số dữ liệu dưới đây sẽ đặc trưng cho dạng dữ liệu waveform audio input Structure HWAVEIN WAVEFORMATEX WAVEHDR WAVEINCAPS Chức năng Handle của thiết bị input Cấu trúc của dạng dữ liệu được thiết bị input hỗ trợ Cấu trúc dùng làm header của khối dữ liệu input. Nó cũng được dùng khi xuất dữ liệu ra Output Cấu trúc dùng dò hỏi các khả năng của thiết bị input Trước khi bắt đầu công việc thu dữ liệu, chúng ta phải dùng hàm waveInGetDevCaps để dò hỏi khả năng cũng như xác định các thuôc tính của thiết bị. Hàm sẽ trả về cấu trúc WAVEINCAPS xác định các thông số mong muốn. Opening Waveform-Audio Input Devices Để thu dữ liệu, trước hết chúng ta dùng hàm waveInOpen để mở thiết bị waveform input. Nếu thực thi thành công, hàm sẽ trả về cho chúng ta handle của thiết bị. Managing Waveform-Audio Recording Sau khi mở thiết bị, chúng ta có thể tiến hành việc thu dữ liệu. Dạng dữ liệu waveform thu được sẽ được đưa vào buffer, buffer này được trỏ đến trong cấu trúc WAVEHDR. Trước khi được sử dụng, chúng ta phải prepare buffer này. Windows cung cấp cho chúng ta các hàm sau đây dùng thu dữ liệu waveform: Hàm Chức năng WaveInAddBuffer Gửi một buffer cho device driver, thiết bị sẽ thu dữ liệu vào khối này WaveInReset Ngừng thu dữ liệu và đánh dấu tất cả các buffer đã thu xong WaveInStart Bắt đầu thu dữ liệu. WaveInStop Kết thúc việc thu dữ liệu Chúng ta dùng hàm waveInAddBuffer để gửi các khối buffer tới device driver. Khi dữ liệu được điền đầy vào buffer, ứng dụng sẽ được thông báo bằng window Thông báo, callback Thông báo, thread Thông báo, hay event, tùy theo cờ thông báo được chỉ định trong hàm open device. Trước khi bắt đầu thu dữ liệu, chúng ta phải gửi ít nhất một buffer dữ liệu cho thiết bị input và khi đóng thiết bị, chúng ta gọi hàm waveInReset để đánh dấu các buffer đã được thu xong. Using Window Messages to Manage Waveform-Audio Recording Các Thông báo sau đây sẽ được dùng để quản lý việc thu dữ liệu dạng waveform audio: Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 28 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thông báo MM_WIM_CLOSE MM_WIM_DATA MM_WIM_OPEN Chức năng Được gửi đi khi thiết bị đóng lại khi gọi hàm waveInClose Được gửi đi khi thiết bị thu đầy một buffer khi gọi hàm waveInAddBuffer Được gửi đi khi thiết bị được open khi gọi hàm waveInOpen Thông số lParam của MM_WIM_DATA là pointer trỏ đến cấu trúc WAVEHDR để nhận dạng buffer dữ liệu. Buffer có thể không chứa đầy dữ liệu vì việc thu dữ liệu có thể kết thúc trước khi buffer được thu đầy. Chúng ta có thể biết được kích thước thật sự của dữ liệu bằng thông số dwBytesRecorded. Audio data block Hàm waveInAddBuffer và waveOutWrite có thông số yêu cầu ứng dụng chỉ định khối dữ liệu cần cho thiết bị sử dụng cho việc thu hay playback. Các hàm trên sử dụng cấu trúc WAVEHDR để miêu tả khối dữ liệu trên. Trước khi sử dụng các hàm trên để gửi khối dữ liệu cho thiết bị. Chúng ta phải cấp phát vùng nhớ cho khối dự liệu và khối header. Khối header phải được prepare và unprepare bằng các hàm sau: Hàm WaveInPrepareHeader WaveInUnprepareHeader WaveOutPrepareHeader WaveOutUnprepareHeader Chức năng Prepare khối dữ liệu input Unprepare khối dữ liệu input Prepare khối dữ liệu output Unprepare khối dữ liệu output Trước khi gửi khối dữ liệu cho driver input hay output, chúng ta phải prepare chúng. Sau khi thiết bị sử dụng xong, các khối dữ liệu phải được unprepare trước khi giải phóng các vùng nhớ đã cung cấp. Khi kích thước dữ liệu lớn, chúng ta phải cung cấp các buffer liên tục cho thiết bị, quá trình này phải diễn ra liên tục cho đến khi hoàn tất công việc và thiết bị được đóng lại. Ứng dụng phải xác định và quản lý thời điểm mà thiết bị hoàn tất việc thự thi trên các khối dữ liệu để đưa ra các tác động thích hợp. Các cách sau đây được đưa ra: Chi định hàm callback nhận Thông báo mà thiết bị gửi khi nó hoàn tất một khối dữ liệu. Sử dụng các event callback Chỉ định window hay thread nhận Thông báo gửi từ thiết bị. Xác định bit WHDR_DONE trong cờ dwFlags của cấu trúc WAVEHDR đi kèm với mỗi khối dữ liệu. Khi ứng dụng không đáp ứng được tốc độ xử lý các buffer thì chiến lược buffer kép có thể được đưa ra để tăng tốc độ thực thi. Chúng ta sẽ khảo sát một số phương thức xử lý sau khi thiết bị hoàn tất một khối dữ liệu. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 29 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Dùng hàm callback để xử lý các driver messages Để chỉ định hàm callback xử lý ứng vớicác driver message, chúng tachỉ định cờ CALLBACK_FUNCTION trong biến fdwOpen và địa chỉ hàm xử lý trong biến dwCallback khi gọi hàm waveInOpen hay waveOutOpen. Messages gửi cho hàm callback tương tự như Thông báo gửi cho window, ngoại trừ việc nó có hai thông số DWORD thay vì một thông số DWORD và một thông số UINT. Để gửi dữ liệu cho hàm callback chúng ta có thể dùng một trong hai cách sau: Dùng thông số dwInstance trong hàm open device Dùng field dwUser trong cấu trúc WAVEHDR để chỉ định khối dữ liệu gửi cho device driver. Dùng event callback xử lý các driver message Để dung event callback, chúng ta dùng hàm CreateEventđể truy xuất handle của event. Trong hàm open thiết bị, chỉ định cờ CALLBACK_EVENT cho thông số fdwOpen. Sau khi gọi hàm waveOutPrepareHeader nhưng trước khi gửi dữ liệu cho thiết bị, chúng ta tạo ra một nonsignal event bằng cách gọi hàm ResetEvent, chỉ định event handle được lấy từ hàm CreateEvent. Trong vòng loop để kiểm tra khi bit WHDR_DONE được set trong cấu trúc WAVEHDR, chúng ta gọi hàm WaitForSingleObject, chỉ định thông số event handle và giá trị time-out là INFINITE. Giá trị event callback là giá trị dùng gọi hàm callback. Bởi vì event callback không xác định được thông báo xác định close, done hay open. Ứng dụng phải kiểm tra tình trạng của hệ thống đang chờ sự kiện gì xảy ra để đưa ra các đáp ứng chính xác. Dùng window hay thread để xử lý các message driver Để dùng hàm window callback, chúng ta chỉ định thông số CALLBACK_ WINDOW trong biến fdwOpen và chỉ định handle của window trong thông số dwCallback khi gọi hàm open thiết bị. Driver message sẽ được gửi tới window procedure. Tương tự như vậy, chúngta sẽchỉ định thông số CALLBACK_THREAD và thread handle trong hàm open khi chúng ta muốn thread xử lý các driver message. Ngoài cách thức dùng hàm callback, chúng ta có thể dựa vào thông số dwFlags trong WAVEHDR để xác định xem thiết bị có hoàn tất việc xử lý khối dữ liệu hay chưa. Các hàm kiểm tra lỗi Các hàm waveform audio sẽ trả về giá trị khác 0 khi có lỗi xảy ra. Windows cung cấp cho chúng ta các hàm xác định lỗi dựa trên các thông số này. Ứng dụng sẽ dựa vào các thông số xác định lỗi để quyết định công việc thực thi tiếp tục. Các hàm sau được dùng để xác định các lỗi xảy ra: Hàm WaveInGetErrorText Chức năng Trả về chuỗi text xác định lỗi xảy ra của input device Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 30 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP WaveOutGetErrorText Trả về chuỗi text xác định lỗi xảy ra của output device IV.2 KỸ THUẬT TRUYỀN NHẬN ÂM THANH TRÊN MẠNG IP IV.2.1 MÔ HÌNH LIÊN KẾT VÀ TRAO ĐỔI DỮ LIỆU Chương trình dùng giao thức TCP/IP làm giao thức giao tiếp. Việc thiết lập liên kết cũng như trao đổi dữ liệu đều tuân theo các cấp của giao thức này. Việc gọi và thiết lập liên kết được thực hiện theo mô hình client/server, việc trao đổi dữ liệu được thực hiện thông qua socket theo giao thức TCP. Có hai ý tưởng được đưa ra trong việc dùng socket để trao đổi dữ liệu. Dùng 1 socket : Mỗi máy dùng một socket để truyền nhận dữ liệu. Theo giao thức TCP sau khi hai socket connect được với nhau thì việc tiến hành trao đổi dữ liệu sẽ bắt đầu. Chúng ta sẽ dùng cặp socket này. Như vậy, một socket trên một máy đồng thời đảm nhận việc truyền dữ liệu đi cũng như nhận dữ liệu về.[3] socket Yêu cầu truyền dữ liệu socket socket Yêu cầu nhận dữ liệu Hình IV.1 Mô hình dùng 1 socket Cách dùng này có đặc điểm là việc tạo liên kết đơn giản, quá trình tạo liên kết hoàn toàn giống như các bước trong việc tạo liên kết giữa các socket dùng giao thức TCP. Chương trình chạy và lắng nghe ở một port xác định. Khi có một yêu cầu gọi liên kết đến, chương trình sẽ tạo ra một socket để nối kết với socket gọi. Sau khi thiết lập liên kết thì các socket bắt đầu gửi nhận dữ liệu. Socket sẽ gửi dữ liệu âm thanh đi đồng thời nhận dữ liệu truyền tới và chuyển cho hệ thống xử lý. Socket làm việc theo cách này sẽ nhận hai thông báo cùng một lúc. Khi có dữ liệu từ mạng truyền tới, hệ thống sẽ thông báo cho socket để tiến hành việc nhận dữ liệu. Cũng tương tự như vậy, khi có dữ liệu âm thanh sẵn sàng, hệ thống cũng sẽ gọi socket để truyền đi. Như vậy, khi thực thi socket sẽ nhận được hai thông báo của hệ thống. Vì việc truyền nhận dữ liệu âm thanh là dạng dữ liệu liên tục cho nên tần suất mà hệ thống thông báo cho socket là rất thường xuyên. Vì vậy, socket trong cùng một lúc có thể nhận được cả hai yêu cầu truyền dữ liệu đi và nhận dữ liệu về. Thêm vào đó các hoạt động truyền nhận dữ liệu là các hoạt động bị tắc nghẽn. Do đó chúng ta phải lưu ý đến hiện tượng này, socket có thể đáp ứng không kịp nhu cầu của hệ thống. Chúng ta lấy một trường hợp ví dụ. Khi socket nhận được yêu cầu truyền dữ liệu đi, nó sẽ lấy dữ liệu từ các buffer và truyền đi. Do quá trình truyền dữ liệu có thể bị tắc nghẽn, socket sẽ phải chờ. Đồng thời trong lúc này, nó lại nhận được tín hiệu thông báo có buffer kế tiếp cần truyền đi và tín hiệu thông báo có dữ liệu trên mạng Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 31 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP truyền về. Với các yêu cầu dồn dập như vậy, hệ thống có thể sẽ đáp ứng không kịp và chương trình có thể bị treo. Vì vậy, khi dùng một socket để truyền nhận dữ liệu, chúng ta phải tính toán cân đối thời gian giữa việc truyền dữ liệu đi và việc nhận dữ liệu về sao cho hợp lý để hệ thống có thể làm việc liên tục được. Chúng ta có thể qui định thời gian cho việc truyền nhận. Trong một thời điểm socket có thể chỉ làm việc truyền dữ liệu đi, các yêu cầu nhận dữ liệu sẽ bị ngưng lại. Sau đó socket sẽ chỉ xử lý các yêu cầu nhận dữ liệu. Chiến lược này giúp giảm nhẹ hoạt động của socket. Tuy nhiên, chúng ta cần áp dụng cho cả hai socket liên kết. Trong một thời điểm, một socket sẽ truyền còn socket còn lại sẽ nhận dữ liệu, và thời điểm sau thì quá trình sẽ diễn ra theo chiều ngược lại. Dùng 2 socket : Xuất phát từ ý tưởng trên, chúng ta có thể dùng hai socket trong việc trao đổi dữ liệu. Một liên kết hình thành giữa hai máy sẽ gồm hai cặp socket liên kết với nhau. Một socket chỉ đảm nhận việc truyền dữ liệu trong khi socket còn lại đảm nhận việc nhận dữ liệu.[3] Socket truyền Socket truyền Socket nhận Yêu cầu truyền dữ liệu Socket nhận Socke t truyề n Socke t nhận Yêu cầu nhận dữ liệu Hình IV.2 Mô hình dùng 2 socket Vì mỗi socket chỉ nhận một tín hiệu nhất định. Socket truyền sẽ chỉ chú ý tới tín hiệu báo có dữ liệu của hệ thống để tiến hành truyền dữ liệu đi. Trong khi đó, socket nhận sẽ chỉ lưu ý đến tín hiệu báo có dữ liệu của hệ thống. Hai socket sẽ hoạt động độc lập với nhau và công việc của một socket sẽ nhẹ nhàng hơn mô hình trên. Tuy nhiên, trong mô hình này, việc thiết lập liên kết giữa hai máy sẽ trở nên phức tạp hơn. Theo mô hình client/server, khi một socket gọi và thiết lập liên kết với chương trình ở máy remote xong thì máy remote cũng phải tạo ra một socket và tiến hành liên kết ngược lại. Sau khi cặp socket hoàn toàn liên kết xong thì hai máy mới coi như đã connect và tiến hành truyền nhận dữ liệu. Một khía cạnh khác cần lưu ý là tuy hai socket hoạt động độc lập với nhau nhưng chúng đều thuộc cùng một chương trình và chúng đều tiến hành việc gửi nhận dựa trên các giao thức lớp dưới chung. Do đó, trong một thời điểm chỉ có một hoạt Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 32 động diễn ra hoặc là truyền dữ liệu hoặc là nhận dữ liệu. Vì vậy thật ra hai socket cũng phải hoạt động phụ thuộc nhau. Socket gửi dữ liệu phải chờ socket nhận nhận xong dữ liệu rồi mới bắt đầu truyền đi và ngược lại việc truyền dữ liệu phải được hoàn tất thì việc nhận dữ liệu mới có thể tiến hành được. Một vấn đề khác nẩy sinh do đặc điểm của dữ liệu. Dữ liệu tiếp nhận là dạng dữ liệu liên tục do đó, các tín hiệu mà hệ thống báo cho hai socket cũng xảy ra liên tục, vì vậy thực sự rằng tuy chỉ làm một công việc nhưng khối lượng công việc mà socket phải đảm nhận là rất lớn. Thêm vào đó, hai socket đều phụ thuộc vào một process do đó thật sự xét về mặt thực thi của quá trình thì khả năng giảm nhẹ công việc là không bao nhiêu. Và khả năng hệ thống bị treo do quá tải cũng vẫn có thể xảy ra. Chúng ta có những cách giải quyết để giảm nhẹ việc thực thi của chương trình như dùng cơ chế xử lý song song (thread) hay dùng cơ chế phân chia thời gian cho các hoạt động như đã nói ở trên. IV.2.2 CƠ CHẾ GỌI VÀ XÁC LẬP LIÊN KẾT Khi liên kết được xác lập, chúng ta sẽ bắt đầu tiến hành trao đổi dữ liệu. Tuy nhiên trước hết chúng ta cần khảo sát phương pháp gọi cũng như thiết lập liên kết. Chương trình được hiện thực dựa trên cơ chế client/server cho nên việc tạo liên kết cũng dựa trên cơ chế này. Ý tưởng chính là: khi chương trình bắt đầu thực thi, nó cũng bắt đầu lắng nghe lời gọi liên kết ở một port xác định. Thực sự, trong chương trình chúng ta sẽ tạo ra một socket server và lắng nghe ở một port qui ước trước. Khi một socket khác muốn tạo liên kết, nó sẽ tiến hành gọi liên kết với socket server ở giá trị port này.[3] Trong giao thức TCP/IP, một quá trình giao tiếp thông qua môi trường mạng phải có một chỉ số port xác định. Các quá trình khác nhau phải có port khác nhau. Khi thiết kế mô hình client/server, các nhà thiết kế đã tạo ra một số dịch vụ thông dụng trên mạng như: finger, echo, mail, ftp . . . Các server của các dịch vụ này được dành sẵn các port xác định mà không một quá trình nào được phép sử dụng. Các port này được gọi là well-known port và do hệ thống cấp phát và quản lý. Thông thường, các chỉ số well-known port có giá trị từ 0 đến 1023. Các ứng dụng không được phép sử dụng giá trị port trong khoảng này. Ứng dụng có thể dùng các giá trị port từ 1024 trở đi. Ví dụ: khi chúng ta cần tạo một socket mà không cần quan tâm đến giá trị port, chúng ta có thể nhờ hệ thống cấp cho một giá trị port còn trống. Thông thường các giá trị port mà hệ thông cung cấp cho ứng dụng khi có yêu cầu nằm trong khoảng từ 1024 đến 5000. Còn khi chúng ta muốn chỉ định một giá trị port cho socket, chúng ta sẽ có thể chọn giá trị từ 5000 trở đi. Vì trong vùng này xác suất mà port đó đã bị chiếm là rất hiếm. Vì vậy, khi thiết kế chúng ta muốn tạo một port cố định thì nên chọn socket lắng nghe ở một port có giá trị lớn hơn 5000. Giá trị được chọn là 7699 nhưng mô hình của chúng ta là : trong một chương trình vừa có đóng vai trò là client vừa là server nên ta chọn port có thể thay đổi được trong khoảng từ 1024 đến 5000. Khi muốn tạo liên kết, chúng ta sẽ tạo một socket và tiến hành connect vào socket đang lắng nghe ở một địa chỉ và port lắng nghe. Khi socket listen nhận thấy có yêu cầu liên kết, nó sẽ thông báo cho người sử dụng biết. Nếu nguời sử dụng đồng ý thì nó sẽ tiến hành connect và việc trao đồi dữ liệu bắt đầu. Nếu người sử dụng từ chối thì ứng dụng sẽ thông báo cho phía gọi lời từ chối và đóng liên kết lại. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 33 Chúng ta nói thêm về địa chỉ khi liên kết. Do chương trình hiện thực trên môi trường mạng Windows là môi trường mạng workgroup. Mỗi máy được xem như một host riêng lẻ. Nếu trên mạng không có các server như server novell hay server NT thì chúng ta không thể biết được các thông tin về một máy remote nếu chúng ta không tạo liên kết với máy đó. Vì vậy, trong cơ chế liên kết, chúng ta chọn việc định địa chỉ để liên kết. Một máy muốn thiết lập liên kết với một máy khác thì phải nhập thông số là địa chỉ IP của máy đó. IV.2.3 CƠ CHẾ TRUYỀN NHẬN DỮ LIỆU Khi viết một ứng dụng trên môi trường Windows, chúng ta phải lưu ý đến đặc điểm của môi trường Windows là môi trường có kiến trúc message-driven. Windows được xem là một môi trường có kiến trúc message-driven hay event-driven vì không một chương trình nào trên windows có thể thực thi nếu không có một Thông báo hay một sự kiện kích khởi nó. Trong môi trường Windows luôn tồn tại một vòng lặp message loop. Vòng message loop này sẽ truy xuất các Thông báo từ các hàng chờ của các chương trình và tùy theo loại Thông báo hay sự kiện, nó cho phép window procedure tương ứng thực thi. Vì vậy trên môi trường Windows có thể tồn tại nhiều ứng dụng cùng một lúc mỗi ứng dụng có một hàng chờ Thông báo riêng. Khi có một sự kiện xảy ra, hệ thống sẽ xác định xem sự kiện đó tuơng ứng với ứng dụng nào và chuyển Thông báo đến hàng chờ của ứng dụng tương ứng đó. Tùy theo loại Thông báo mà ứng dụng sẽ gọi chương trình tương ứng thực thi. Môi trường windows 16 bits là môi trường nonpreemptive, có nghĩa là khi một ứng dụng đang xử lý một Thông báo thì không một ứng dụng nào có thể thực thi được. Phải chờ cho đến khi procedure của ứng dụng tiến hành xong công việc và trả về thì lúc đó procedure tương ứng với Thông báo tiếp theo trong hàng chờ mới được thực thi. Trong khi đó các môi trường Win32 như Windows98, WindowsNT lại thực thi theo cơ chế preemptive. Trong môi trường này, việc procedure nào được thực thi là do hệ thống quyết định. Thật ra, trong môi trường Win32, hệ thống định thời cho các thread thực thi. Thread chính là đoạn mã thực thi của một chương trình nên các chương trình đều có cơ hội thực thi. Khi winsock được thiết kế lần đầu tiên, các mô hình thiết kế được làm cho phù hợp với cơ chế “ message-driven” và “ nonpreemptive” của Windows 16bits. Một số hàm socket nguyên thủy khi thực thi cần một khoảng thời gian tương đối. Khi hàm thực thi rơi vào tình trạng này, nó được gọi là bị tắc nghẽn. Khi một hàm bị tắc nghẽn, nó sẽ ngăn trở việc thực thi của các hàm khác trong hệ thống. Trong hệ thống UNIX, môi trường mà socket được thiết kế đầu tiên, các hàm blocking này không gây trở ngại cho hệ thống vì hệ thống sẽ chiếm giữ các quá trình bị blocking và cho phép các quá trình khác thực thi. Trong khi đó, hệ thống Windows 16 bits không có khả năng chiếm giữ các quá trình blocking. Dẫn đến việc hệ thống không tiếp tục thực thi được vì các quá trình khác không có cơ hội thực thi. Hệ thống phải chờ cho đến khi quá trình blocking hoàn tất công việc thì mới tiếp tục thực thi được. Khi thiết kế winsock, các nhà thiết kế đã tính đến khả năng này. Vì vậy họ có một giải pháp là đưa một đoạn mã đặc biệt vào hàm blocking để cho phép các quá trình khác kiểm tra được hàng chờ Thông báo của mình. Tuy nhiên đây không phải là một giải thuật hiệu quả. Trong hệ thống socket của Berkeley các nhà nghiên cứu cũng đã lưu ý đến vấn đề này khi thiết kế, và họ đã thiết kế các hàm nonblocking bên cạnh các hàm blocking. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 34 Chúng ta xét một ví dụ là hàm send() của socket. Khi hoạt động ở chế độ blocking, hàm send() sẽ gửi dữ liệu đi, hàm sẽ bị tắc nghẽn và nó chỉ trả về khi hoàn tất việc truyền dữ liệu, tức là dữ liệu đã được nhận hoàn toàn. Còn nếu socket được tạo ra ở cơ chế bất đồng bộ, hàm send() sẽ hoạt động ở chế độ non-blocking. Hàm send() sau khi gửi dữ liệu đi sẽ trả về ngay lập tức. Và hệ thống sẽ phải gọi một hàm khác như select() để quan sát tình trạng của việc gửi dữ liệu. Trên môi trường Windows chúng ta cũng có thể sử dụng các hàm non-blocking. Tuy nhiên các nhà thiết kế winsock còn đưa ra các hàm bất đồng bộ.[3] Các hàm bất đồng bộ được đưa ra dựa trên cơ chế hoạt động message-driven của môi trường Windows. Chúng ta lấy ví dụ là các hàm gửi nhận dữ liệu. Việc gửi dữ liệu không nhất thiết phải diễn ra ngay lập tức, và việc nhận dữ liệu sẽ bắt buộc chương trình phải chờ trừ phi nó nhận được một hằng đặc biệt. Bằng cách tạo socket ở chế độ non-blocking để dùng các hàm non-blocking và kết hợp với hàm WSAAssyncSelect(), ứng dụng sẽ nhận được các message thông báo sự kiện để báo cho chương trình biết khi nào chương trình có thể gửi dữ liệu đi hoặc đã có dữ liệu truyền đến cần đọc ra từ socket. Trong các khoảng thời gian còn lại, khi không có thông báo các phần khác của hệ thống có thể thực thi được. Các hàm bất đồng bộ rất phù hợp cho các hoạt động diễn ra trên môi trường Windows 16 bits là môi trường nonpreemptive. Trong môi trường Win32 như Windows NT hay Windows98 là môi trường preemptive các hàm blocking vẫn có thể sử dụng được. Tuy nhiên việc dùng các hàm bất đồng bộ trên môi trường Win32 giúp chương trình đáp ứng tốt hơn cho việc tương tác với người sử dụng. Một hàm blocking sẽ ngăn trở hệ thống đáp ứng kịp thời cho các thao tác của người sử dụng. Điều này rất quan trọng trên một môi trường giao diện như Windows. Vì vậy các hàm bất đồng bộ vẫn được sử dụng. Vì môi trường Windows98 có hỗ trợ cơ chế lập trình song song thông qua việc định thời thực thi cho các thread, do đó trong việc thiết kế, chúng ta chọn dùng cơ chế blocking và thực hiện việc lập trình socket bằng các đối tượng do MFC cung cấp là các lớp CAsyncSocket, CSocket, CSocketFile, CArchive. Việc chọn lập trình bằng công cụ này vì có nhữnh đặc điểm sau: Các lớp đối tượng đều do MFC hỗ trợ, phù hợp với cấu trúc chương trình được xây dựng dựa trên các lớp đối tượng MFC. Ứng dụng được xây dựng trên các lớp đối tượng MFC bằng các công cụ AppWizard, ClassWizard. Việc viết ứng dụng sẽ dễ dàng và đơn giản hơn. Và khi ứng dụng có hỗ trợ socket thông qua các lớp đối tượng socket của MFC ở trên, việc lập trình sẽ trở nên tiên lợi hơn. Việc lập trình socket trên các lớp đối tượng thường dễ dàng và đơn giản hơn so với việc lập trình bằng các hàm socket nguyên thủy được hỗ trợ bởi Windows SDK. Chúng ta lấy một ví dụ như sau: tạo một socket và lắng nghe ở một port xác định.[6] Lập trình bằng công cụ do Windows SDK hỗ trợ: // Tạo Socket SOCKET hSocket = socket ( int af = PF_INET, int type = SOCK_STREAM, int protocol = 0); // Ràng buộc socket vào một port cố định SOCKADDR_IN sin; Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 35 u_short alport = IPPORT_RESERVED; sin.sin_family = AF_INET; sin.sin_addr.s_addr = 0; for (;;) { sin.sin_port = htons(alport); if (bind(hSocket, (LPSOCKADDR)&sin, sizeof (sin)) == 0){ /* it worked */ } if ( GetLastError != WSAEADDRINUSE) { /* fail */ } alport--; if (alport == IPPORT_RESERVED/2 ) { /* fail--all unassigned reserved ports are */ /* in use. */ } } // Lắng nghe lời gọi liên kết int listen ( hSocket, int backlog = 5 ); Trong khi đó nếu chúng ta lập trình bằng các lớp socket do MFC hỗ trợ thì các công việc phải thực thi như sau: // Tạo lớp đối tượng CSocket* m_pSocket = new CSocket; // Tạo socket và ràng buộc vào một port xác định m_pSocket->Create(nPort); // Lắng nghe lời gọi liên kết m_pSocket->Listen(); Khi lập trình chúng ta chọn các hàm blocking vì chúng được hỗ trợ bởi công cụ lập trình serialize. Cơ chế serialize cho phép hệ thống đảm bảo việc truyền nhận dữ liệu trên socket. Việc lập trình socket thông qua cơ chế serialize cũng đơn giản và dễ dàng hơn. Vì chương trình được hiện thực trên môi trường Windows98 cho nên chúng ta sẽ thực thi vào các hàm truyền nhận của socket. Vì vậy các hàm blocking cũng không ảnh hưởng nhiều đến việc thực thi của chương trình cũng như trong toàn hệ thống. Ngoài ra việc dùng cơ chế Serialize (Serialization là một quá trình đọc một đối tượng dữ liệu từ đĩa hay ngược lại, ghi chúng lên dĩa. MFC hỗ trợ cơ chế serialization Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 36 trong class object vì vậy bất cứ đối tượng nào dẫn xuất từ object đều thừa hưởng cơ chế serialization) cũng đồng nghĩa với việc chúng ta dùng giao thức TCP trong việc truyền nhận dữ liệu. Việc dùng giao thức này giúp quá trình trao đổi dữ liệu được diễn ra tin cậy hơn. Dĩ nhiên phí tổn hệ thống phải bỏ ra cũng cao hơn. CHƯƠNG V THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN ÂM THANH TRÊN MẠNG LAN V.1 MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG CỤ LẬP TRÌNH V.1.1 MÔI TRƯỜNG WINDOWS Hệ điều hành Windows là hệ điều hành đa nhiệm , tức là nhiều chương trình có thể chạy một lúc. Trong môi trường đa nhiệm, chương trình có thể chia làm nhiều phần nhỏ gọi là các nhánh(thread) chạy đồng thời với nhau. Một chương trình khi chạy bao giờ cũng có một nhánh chính, sau đó chương trình có thể tạo ra các nhánh con bằng cách gọi đến các hàm CreateThread. Hệ điều hành sẽ làm nhiệm vụ điều khiển các nhánh này. Windows cho phép đặt các mức ưu tiên cho các nhánh. Nhánh luôn được khởi tạo ở mức ưu tiên bình thường, chương trình có thể thay đổi các mức ưu tiên của các nhánh bằng cách dùng hàm SetThreadPriority tuỳ theo mức yêu cầu. Có các mức ưu tiên sau đây : Idle Below Normal Normal Above Normal High Readtime Mức ưu tiên dành cho các ứng dụng chỉ hoạt động khi hệ thống rỗi, mức cuối cùng dành cho các ứng dụng đòi hỏi thời gian thực. IV.1.2 CÔNG CỤ LẬP TRÌNH Do đặc điểm của chương trình là truyền nhậnh âm thanh trên mạng. Do đó lập trình liên qua rất nhiều đến winsock. Hiện nay có rất nhiều ngôn ngữ hỗ trợ cho việc lập trình trên mạng. Qua tìm hiểu em thấy rằng ngôn ngữ Visual C++ 6.0 có những Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 37 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP hàm WinSock và những cấu trúc được khai báo trong WINSOCK.H cho cả môi trường 16 cũng như 32 bit. Những hàm Winsock được hiện thực trong WINSOCK.DLL (hay WSOCK32.DLL ứng với bản 32 bit). Chương trình ứng dụng sẽ được link với WINSOCK.LIB (hay WSOCK32.LIB). Chính vì vậy rất thích hợp cho lập trình các ứng dụng trên mạng. Các Hàm TCP/IP Sau đây là ý nghĩa chi tiết các tham số của các hàm TCP/IP. Để sử dụng các hàm này, trong chương trình cần có chỉ thị [6] : # include < winsock.h > Hàm accept : ·Cú pháp: SOCKET PASCAL FAR accept ( SOCKET s, struct sockaddr FAR * addr, int FAR &addrlen); ·Chức năng: Xác nhận mối nối của client. Nếu thành công, sẽ trả về socket được nối vào, ngược lại trả về giá trị INVALID_SOCKET. Ý nghĩa các tham số : Tham số S Addr Addrlen Ý nghĩa Socket đang chờ client nối vào Bộ đệm nhận về địa chỉ client nối vào Chiều dài của địa chỉ trả về trong addr Hàm bind : ·Cú pháp: int PASCAL FAR bind ( SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen); ·Chức năng: Kết buộc socket với port, đối với mỗi nghi thức ứng dụng chuẩn thì sẽ có một hằng số định nghĩa sẵn trong winsock cho port của nghi thức đó. Nếu thành công trả về 0, ngược lại trả về trị SOCKET_ERROR. Ý nghĩa các tham số : Tham số S Name Namelen Ý nghĩa Socket đang chờ kết buộc Địa chỉ port mà socket sẽ được kết buộc Chiều dài của tham số name Hàm closesocket : ·Cú pháp: int PASCAL FAR closesocket ( SOCKET s); ·Chức năng: Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 38 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Sau khi hoàn tất quá trình trao đổi dữ liệu, ứng dụng gọi hàm closesocket để đóng socket đã tạo. Hàm connect : ·Cú pháp: int PASCAL FAR connect ( SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen); ·Chức năng: Gọi hàm connect để nối client vào server. Nếu thành công trả về 0, ngược lại trả về giá trị SOCKET_ERROR. Ý nghĩa các tham số : Tham số s Name Namelen Ý nghĩa Socket đang chờ được nối với server Địa chỉ server sẽ nối Chiều dài của tham số name Hàm inet_ntoa : ·Cú pháp: char FAR* PASCAL FAR inet_ntoa (struct in_addr iadddr ); ·Chức năng: Nhận vào một địa chỉ internet iaddr và đổi thành địa chỉ internet dưới dạng chuỗi. Hàm listen : ·Cú pháp: int PASCAL FAR listen ( SOCKET s, int backlog); ·Chức năng: Tạo một hàng đợi tối đa backlog client trên port chờ được kết buộc với socket s. Hàm recv : ·Cú pháp: int PASCAL FAR revc ( SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags); ·Chức năng: Nhận dữ liệu từ socket. Sử dụng cho nghi thức TCP. Ý nghĩa các tham số : Tham số s buf len flags Ý nghĩa Socket để nhận dữ liệu Bộ đệm chứa dữ liệu đọc được Kích thước bộ đệm Cách thực hiện thao tác Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 39 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hàm recvfrom : ·Cú pháp: int PASCAL FAR recvfrom( SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags, struct sockaddr* from, int fromlen); ·Chức năng: Nhận dữ liệu từ socket UDP, xác định địa chỉ của socket đã gửi dữ liệu. Ý nghĩa các tham số : Tham số Ý nghĩa s Socket để nhận dữ liệu buf Bộ đệm chứa dữ liệu đọc được len Kích thước bộ đệm flags Cách thực hiện thao tác, nhận giá trị MSG_PEEK hay MSG_OOB from Địa chỉ nơi dữ liệu được gửi đi fromlen Chiều dài của fromlen Hàm send : ·Cú pháp: int PASCAL FAR send ( SOCKET s, const char FAR* buf, int len, int flags); ·Chức năng: Gửi dữ liệu qua socket. Sử dụng cho nghi thức TCP .Ý nghĩa các tham số: Tham số S Buf Len Flags Hàm sendto : ·Cú pháp: int PASCAL FAR SOCKET const char FAR* int int const struct sockaddr *to, Ý nghĩa Socket để gửi dữ liệu Bộ đệm chứa dữ liệu sẽ truyền Kích thước bộ đệm Cach thực hiện thao tác sendto ( s, buf, len, flags, Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 40 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP int tolen); ·Chức năng: Gửi dữ liệu đến một socket nghĩa các tham số: Tham số s buf len Flags to Tolen xác định. Sử dụng cho nghi thức UDP.Ý Ý nghĩa Socket để gửi dữ liệu Bộ đệm chứa dữ liệu sẽ truyền Kích thước bộ đệm Cách thực hiện thao tác Địa chỉ máy phải gửi dữ liệu Chiều dài của tolen Hàm setsockopt : ·Cú pháp: int PASCAL FAR setsockopt ( SOCKET s, int level, int optname); const char FAR* optval, int optlen); ·Chức năng: Đặt các thuộc tính tùy chọn cho socket.Ý nghĩa các tham số như sau: Tham số s level optname Optval Optlen Hàm socket : ·Cú pháp: SOCKET Ý nghĩa Socket cần được đặt thuộc tính Mức định nghĩa thuộc tính, chỉ có thể nhận giá trị SOL_SOCKET hay IPPROTO_TCP Tên option muốn đặt, một số giá trị thông dụng : -SO_BROADCAST: Cho phép truyền thông broadcast trên socket. -SO_LINGER : Chờ trước khi đóng socket nếu còn dữ liệu chưa gửi. Bộ đệm chứa giá trị sẽ gán cho option, có thể là BOOL hay struct, int tùy thuộc vào optname cụ thể Chiều dài của optlen PASCAL int int int FAR socket ( addr, type, protocol); ·Chức năng: Tạo một socket và trả về handle của socket nếu thành công, trường hợp có lỗi trả về giá trị INVALID_SOCKET.Ý nghĩa các tham số như sau: Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 41 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tham số addr type Protocol Ý nghĩa Đặc tả dạng lưu trữ địa chỉ, hiện nay chỉ có thể nhận giá trị AF_INET cho Internet Qui định lựa chọn TCP hay UDP  SOCKET_STREAM: ứng với TCP  SOCKET_DGRAM : ứng với UDP Qui định nghi thức đặc biệt được dùng với socket, nhận giá trị 0 nếu không muốn sử dụng một nghi thức đặc biệt Hàm WSAStartup : ·Cú pháp: int PASCAL FAR WSAStartup( WORD version, LPWSADATA lpWSAData); ·Chức năng: Đây là hàm phải gọi đầu tiên khi sử dụng socket. Hàm có nhiệm vụ khởi tạo thư viện liên kết động Windows socket DLL.Ý nghĩa các tham số như sau : Tham số version LpWSAData Ý nghĩa Version cao nhất của Windows sockets API có thể sử dụng Chỉ đến cấu trúc WSADATA nhận về chi tiết thực hiện của Windows Socket Hàm WSACleanup : ·Cú pháp: int PASCAL FAR WSACleanup(void); ·Chức năng: Khi chấm dứt sử dụng các hàm socket phải gọi WSACleanup để đóng thư viện liên kết động Windows Socket DLL. V.2 THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH CPHONE Từ những lý thuyết ở trên em xin xây dựng chương trình CPhone với mục đích chính là truyền âm thanh trên mạng LAN như sau : Công nghệ điện thoại ngày nay tuy phát triển mạnh và có nhiều phương pháp nén tín hiệu âm thanh có hiệu quả. Nhưng ở Việt Nam hiện nay mới chỉ bắt đầu đưa vào sử dụng. Trong điều kiện thời gian và trình độ có hạn nên đồ án này không thể đưa ra một mô hình điện thoại Internet hoàn chỉnh với đầy đủ các phương pháp nén tiếng nói hiệu quả mà chỉ đưa ra mô hình truyền nhận tiếng nói đơn giản nhất giữa hai thực thể máy tính. V.2.1 MÔ HÌNH TRUYỀN ÂM THANH PC – PC TRÊN MẠNG Việc xậy dựng một hệ thống sử dụng công nghệ điện thoại Internet theo mô hình thứ 2 và thứ 3 đã trình bầy trong phần mở đầu đòi hỏi quá trình nghiên cứu và thiết bị kỹ càng, đầu tư công nghệ, vốn thích đáng mới có thể thực hiện được. Trong đồ án này thực hiện theo mô hình thứ nhất là PC – PC, nó đơn giản hơn và không cầu Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 42 đầu tư thiết bị mới, có thể tận dụng được các thiết bị có sẵn, có thể thiết kế. Thử nghiệm hoàn chỉnh trong phạm vì đồ án tốt nghiệp. Mô hình PC – PC thức hiện hầu hết các thao tác bằng phần mềm, 2 máy tính chạy cùng một phần mềm như vậy có thể dễ dàng mở rộng dần từng bước, có thể thử nghiệm trên mạng LAN, sau đó có thể thử nghiệm trên mạng Internet. Các bước cơ bản cho mô hình PC – PC gồm : - ¢m thanh anolog từ microphone được chuyển thành digital tại soundcard(PCM,8kHz,8bits/mẫu). - Các mẫu được sao chép vào vùng đệm thành các khối có độ lớn nhất định. - Dùng các thuật nén PCM để nén các khối đó. - Thêm vào khối đã nến các thông tin khác - Gửi khối dữ liệu sau khi dòng goi đó qua socket(TCP/UDP) - Gói tín được truyền qua mạng vật lý đến đầu kia - Loại bỏ các thông tin thêm vào, giải nén các khối dữ liệu đó, ghi khối dữ liệu âm thanh được giải mã vào vùng đệm - Chép các mẫu trên vào vùng đệm của soundcard - Soundcard chuyển đổi các mẫu đó thành âm thanh. V.2.2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH CPHONE Phần này trình bầy mô hình ứng dụng truyền âm thanh thoại cho phép trao đổi âm thanh trên mạng LAN, gọi tên là CPhone. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 43 Hinh V.1 Cấu trúc của mô hình CPhone Mô hình này gồm các yếu tố chính như sau: - Thiết bị ngoại vi và các kết nối vật lý (Physical transport) : Một số các thiết bị ngoại vi cần thiết như : micro, loa, sound card. Các thiết bị này đảm nhận việc thu , một phần của quá trình xử lý tiếng nói và phát tiếng nói. Các kết nối vật lý cung cấp phương tiện trên đó các bit dữ liệu được truyền. Kết nối Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 44 vật lý CPhone trong mạng LAN, WAN, Internet có thể là cáp đồng trục, cáp quang, đường điện thoại v.v... - Giao thức liên lạc (TCP/IP) : Gồm một số các qui luật và nguyên tắc mà các thiết bị trên mạng có thể liên lạc và làm việc với nhau. Giao thức sử dụng các kết nối vật lý của mạng để truyền dữ liệu. Hệ thống CPhone sử dụng giao thức TCP/IP. - Hệ thống phần mềm : Phạm vị nghiên cứu của đồ án này thì chương trình được thiết kế có cấu hình tối thiểu là chỉ 2 máy tính cùng chạy một chương trình kết nối với nhau qua mạng. Tín hiệu âm thanh từ Microphone qua soundcard được mã hoá bằng phương pháp PCM,8kHz, 8bits/mẫu, được chia nhỏ thành từng đoạn có độ dài nhất định(frame), các frame này được mã hoá theo các thuật toán, cuối cùng gửi gói dữ liệu đã mã hoá đến socket của mạng và truyền gói này đến nơi nhận. Theo các mô hình đưa ra ở trên và phạm vị nghiên cứu của đồ án này thì chương trình được thiết kế có cấu hình tối thiểu là chỉ 2 máy tính cùng chạy một chương trình kết nối với nhau qua mạng. Tín hiệu âm thanh từ Microphone qua soundcard được mã hoá bằng phương pháp PCM,8kHz, 8bits/mẫu, được chia nhỏ thành từng đoạn có độ dài nhất định(frame), các frame này được mã hoá theo các thuật toán, cuối cùng gửi gói dữ liệu đã mã hoá đến socket của mạng và truyền gói này đến nơi nhận. Có thể chia thành 3 modul chính : Modul xử lý âm thanh Modul mã hoá(giải mã) âm thanh Modul truyền nhận âm thanh. Mẫu tiếng Gói dữ liệu sau khi mã nói thu được hoá Modul mã Modul Modul xử lý âm hoá truyền thanh (giải mã) nhận Mẫu tiếng Gói dữ liệu nói đã giải nhận từ mã remote Hình V.2 Các modul của chương trình CPhone Khi chương trình này đưa vào thực tế sẽ góp phần vào giải quyết các công việc giữa các phòng ban trong cơ quan được nhanh chóng và thuận tiện. Mục đích cuối cùng mà chương trình có thể thực hiện được là có thể trực tiếp nói truyện với nhau trong mạng LAN của cơ quan hay công ty nào đó... V.2.3 MODUL THU VÀ PHÁT ÂM THANH Modul xử lý âm thanh làm nhiệm vụ giao tiếp với soundcard, ghi vào bộ nhớ và truyền cho modul II để mã hoá, đồng thời nhận các mẫu đã giải mã ở modul II để đưa ra soundcard trong quá trình nhận. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 45 Quá trình thu và phát tiếng nói thông qua vùng đệm (buffer), có 2 loại vùng đệm trong Direct sound : Primary buffer và Secondary buffer. Primary buffer chứa tiếng nói mà người nghe sẽ nghe thấy. Chỉ có duy nhất một Primary buffer và buffer này do DirectSound tạo ra, secondary buffer chứa tiếng nói hoặc đoạn tiếng cần đưa ra. Chương trình có thể tạo ra một hoặc nhiều Secondary buffer. Khi phát tiếng nói trong secondary buffer, DerectSound sẽ chuyển tiếng nói sang Primary buffer và đưa ra soundcard. Chương trình ứng dụng có thể dùng DirectSoundCapture để ghi tiếng nói vào một Capturebuffer. Cũng như khi phát tiếng nói, chương trình có thể báo con trỏ đến một vị trí nào đó và khi nó đến cuối của buffer thì nó tự động quay lại vị trí đầu của buffer. Khi thao tác với các buffer, DirectSound cho phép khó một phần của buffer lại để đảm bảo không bị ghi đè lên phần này. Modul thu và phát tiếng nói nằm trong cùng một Record thread. Thread có mức ưu tiên cao nhất. Mỗi khi có một dòng thông báo từ DirectSound gửi đến tức là khi con trỏ Capture buffer đi đến vị trí quy định trước thì thread này sẽ được gọi đến. Lúc này, modul thu tiếng nói sẽ khoá phần Capture buffer vừa ghi xong. Néu trong buffer của modul phát tiếng nói có tín hiệu tiếng nói thì sẽ chép vào Secondary buffer của DirectSound. Lưu đồ của modul thu và phát tiếng nói như sau : Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 46 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Bắt đầu Khoá buffer DirectSou nd Chép tín hiệu âm thanh vừa lấy mẫu vào Record buffer Play buffer có dữ liệu đún g Chép play buffer vào Secondary buffer sai Mở khoá buffer DirectSound Kích hoạt modul mã hoá Kết thúc Hình V.3 Lưu đồ của modul thu và phát tiếng nói V.2.4 MODUL MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ ÂM THANH Modul mã hoá được kích hoạt sau khi modul VAD xác định tín hiệu âm thanh có chức tiếng nói. Công việc của modul mã hoá gọi đến các thủ tục mã hoá tiếng nói(GSM,LPC…). Sau đó, chuyển dữ liệu đã mã hoá vào Send buffer tồi kích hoạt modul truyền. Modul nhận nằm trong thread mã hoá, có mức ưu tiên bình thường. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 47 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Sau đây là lưu đồ giải thuật modul mã hoá : Bắt đầu Play buffer có dữ liệu sai Kết thúc đún g khung tiếng Lấy một nói từ Record buffer Mã hoá theo phương pháp PCM Chép khung tiếng nói đã mã hoá vào Sendbuffer Kích hoạt modul truyền Hình V.4 Lưu đồ giải thuật modul mã hoá Modul giải mã tiếng nói được kích hoạt sau khi modul nhận được dữ liệu từ máy ở xa. Loại bỏ Header, các dữ liệu thừa và đưa vào trong buffer nhận. Modul giải mã sẽ xá định phương pháp giải mã tương ứng với phương pháp mã hoá được sử dụng ở bên truyền. Sau đó chuyển dữ liệu đã mã hoá vào buffer phát tiếng nói. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 48 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Lưu đồ giải thuật modul giải mã như sau : Bắt đầu Buffer nhận có dữ liệu sai Kết thúc đún g khung tiếng Lấy một nói từ buffer nhận Mã hoá theo phương pháp PCM Chép khung tiếng nói vào buffer phát Hình V.5 Lưu đồ giải thuật modul mã hoá V.2.5 MODUL TRUYỀN, NHẬN ÂM THANH Modul này có nhiệm vụ giao tiếng giữa máy tính với mạng IP. Sử dụng giao thức TCP/IP. Khi buffer truyền có dữ liệu cần truyền đi, modul truyền sẽ kích hoạt . dữ liệu cần truyền sẽ có thêm các header và các thông tin cần thiết khác. Modul truyền có mức ưu tiên bình thường. Khi có dữ liệu đến, winsock sẽ gửi thông báo đến chương trình, chương trình nhận được thông báo và kích hoạt modul nhận. Modul nàu có nhiệm vụ nhận dữ liệu, kiểm tra, loại bỏ dữ liệu thừa cùng với header. Sau khi chuyển dữ liệu vào buffer nhận và kích hoạt modul giải mã. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 49 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Lưu đồ giải thuật của modul truyền và nhận : Bắt đầu Buffer truyền có dữ liệu sai Kết thúc đún g khung tiếng Lấy một nói từ buffer truyền Truyền theo giao thức TCP Hình V. 6 Lưu đồ giải thuật modul truyền Bắt đầu Có goi tin chưa nhận sai Kết thúc đún gDùng giao thức TCP Lấy gói tin Kích hoạt modul giải mã Hình V.7 Lưu đồ giải thuật modul nhận V.3 THIẾT KẾ GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH CPHONE Chương trình thực hiện với điều kiện hai máy đàm thoại phải cùng chạy chương trình ứng dụng này. Giao diện chính của chương trình : Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 50 Hình V.8 Giao diện chương trình CPhone Khi muốn bắt đầu cuộc đàm thoại, người sử dụng vào menu kết nối và click vào nhập IP. Điều này sẽ gọi hàm tạo kết nối giữa hai máy PC, hàm này hiển thị cửa sổ yêu cầu người sử dụng nhập vào IP của máy cần kết nối. Sau khi đã nhập xong click connect, một thông điệp yêu cầu kết nối sẽ gửi đến máy cần kết nối. Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 51 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình V.9 Nhập địa chỉ IP Nếu không có tín hiệu thì chưa cho phép quá trình đàm thoại. Khi có tín hiệu phản hồi thì các hàm khởi động sound card, card mạng và socket được gọi và thực hiện cuốc đàm thoại. Hình V.10 Cuộc đàm thoại đang được thực hiện IV.4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM&NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG TRÌNH IV.4.1 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 52 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Môi trường thử nghiệm đồ án này là mạng LAN, sử dụng công nghệ Ethernet 10 Mbps. Hiện tại truyền dữ liệu giữa các máy tính trong mạng LAN còn rất ít, phần lớn các tài nguyên về dải thông của mạng còn chưa sử dụng. Phần giải thông còn lại này là rất lớn để truyền tín hiệu tiếng nói, cũng vì lý do này nên độ trễ point – to – point trong mạng nhỏ và tương đối đồng đều (hầu hết < 10ms), giá trị này rất nhỏ so với mức chấp nhận được là 200ms. Vì chất lượng của cuộc đàm thoại trong trường hợp này hầu như chỉ phụ thuộc vào chất lượng của sound card. IV.4.2 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Qua thử nghiệm, em thấy chất lượng tiếng nói đầu ra không có gì khác biệt so với chất lượng tiếng nói đầu vào, chất lượng âm thanh sau khi truyền là có thể chấp nhận được. Như du sao đó chỉ là đánh giá qua cảm nhận của tai chúng ta mà thôi nên chưa thể khảng định được chất lượng tiếng nói sau khi truyền có đạt tiêu chuẩn cho phép hay không. Nếu sử dụng các máy đo các thông số liên quan đến chất lượng tiếng nói, phương pháp này đảm bảo đánh giá chính xác chất lượng tiếng nói trong điều kiện chấp nhận được. Nhưng luận văn này mới chỉ dừng lại ở mức độ đồ án tốt nghiệp và do điều kiện không cho phép nên chưa có thể có được các thiết bị đo các thông số của tiếng nói. Vì vậy, chưa thể đánh giá chất lượng âm thanh một cách chính xác được. So với một số dịch vụ truyền âm thanh thoại hiện nay như : VoIP (dịch vụ 171) , Internet Telephony thì chất lượng âm thanh tốt hơn. Vì mô hình Cphone chỉ ứng dụng trên mạng cục bộ nên tốc độ đường truyền rất cao, mặt khác khoảng cách rất ngắn. Tuy nhiên độ trễ còn rất lớn song với mạng cục bộ thì vấn đề này vẫn có thể chấp nhận được. Còn đối với các dịch vụ 171 hay Internet Telephony hiện nay thì chất lượng âm thanh giai đoạn đầu nói chung không đạt được mong muốn đối với người sử dụng nhưng hiện tại chất lượng âm thanh đã được cải thiện đáng kể và đặc biệt các ứng dụng này ngày càng được đưa vào phục vụ cuộc sống. KẾT LUẬN Đồ án tốt nghiệp đã hoàn thành các nhiệm vụ đề ra trong phạm vi cho phép. Do điều kiện về thời gian cùng như trình độ còn hạn chế nên đồ án này dừng lại ở mức nghiên cứu một số phương pháp mã hoá tiếng nói và một số giao thức truyền tín hiệu Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 53 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP trên mạng Internet như TCP/IP, UDP. Trên cơ sở đó xây dựng phần mềm thử nghiệm truyền tiếng nói thoại trên mạng LAN. Đồ án này của em sử dụng các hàm có sẵn trong môi trường SDK từ đó xây dựng ứng dụng CPhone có thể liên kết hai máy lại và thực hiện quá trình trao đổi âm thanh. Phần thử nghiệm mới chỉ dừng lại ở việc xây dựng một ứng dụng truyền tiếng nói giữa 2 thực thể PC theo giao thức TCP/IP và tiếng nói mới chỉ được mã hoá theo phương pháp PCM nên tỷ số nén và tốc độ truyền chưa cao. Mặt khác, do mới chỉ đánh giá được chất lượng tiếng nói theo phương pháp chủ quan nên chưa khảng định được điều gì về độ trễ và chất lượng tiếng nói sau khi truyền. Thế nhưng những gì đạt được trong đồ án này chủ yếu là nhằm giúp em có thể nắm bắt được vững hơn về mặt lý thuyết cũng như nắm quyền kiểm soát, quyền điều khiển ứng dụng trong thực tế, các kết quả này rất qua trọng và hữu ích cho mọi hoạt động nghiên cứu sau này cho dù những nội dung trong bài luận văn và phần thử nghiệm chưa được đầy đủ và hoàn chỉnh như mong muốn. Hiện nay, mô hình truyền tiếng nói trên mạng(VoIP) đang được nghiên cứu và phát triển mạng trên thế giới nói chung và nước ta nói riêng, nhưng đây vẫn là một vấn đề rất mới, đặc biệt hiện này đã ứng dụng được cho mạng Internet. Qua thử nghiệm cho thấy hướng nghiên cứu có thể tiếp tục nâng cấp để đưa vào sử dụng, trước tiên với mô hình nhỏ là dùng cho mạng cục bộ trong các phòng ban. Từ đó có thể phát triển và đưa vào sử dụng trên diện rộng nhăm tăng chất lượng các cuộc đàm thoại, giảm giá thành cuộc gọi và để thương mại hoá sản phẩm. Về lâu dài thì có thể nghiên cứu, xây dựng các bộ giải mã cho ngôn ngữ tiếng việt; nghiên cứu ghép thêm các modul nhằm tạo các cuộc đàm thoại mật để đảm bảo an toàn cuộc gọi. PHẦN PHỤ LỤC Các từ viết tắt, ký hiệu : AbS : Analysis by Synthesis ADPCM : Adaptive Differential Pulse Code Modulation ATC : Adaptive Transform Coding PABX : Private Automatic Branch eXchange PCM : Pulse Code Modulation GMS : Global System for Mobile telecommucations Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ETSI : European Telecommunication Standards Institude GSM : Global System for Mobile telecommunication protocol MCI : Media Control Interface TCP : Transmission Control Protocol UDP : User Datagram Protocol IP : Internet protocol RIFF : Resource Interchange File Format IMA : Interactive Multimedia Association ICMP : Internet Control Message Protocol LPC : Linear Prediction Coding OSI : Open System Interconnection Chương trình nguồn : Đoạn chương trình thực hiên chức năng đợi (chạy nền) UINT Server(LPVOID param) { const PORT=1967; const NO_FLAGS_SET=0; const MAXBUFLEN=500; WSADATA Data; SOCKADDR_IN SvrAddr,CIntAddr; SOCKET SvrSock,CIntSock; int AddrLen=sizeof(SOCKADDR_IN); int status,nbyte,nbsend; char bufferrecv[MAXBUFLEN],buffersend[80]; //Khởi tạo Windows Socket DLL status=WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&Data); if(status!=0) { MessageBox(NULL,"ERROR: WSAStartup unsuccessful.", Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 54 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP "WSAStartup error!",MB_ICONEXCLAMATION); return(-1); } memset(&SvrAddr,0,sizeof(SvrAddr)); SvrAddr.sin_port=htons(PORT); SvrAddr.sin_family=AF_INET; SvrAddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); SvrSock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(SvrSock==INVALID_SOCKET) { MessageBox(NULL,"ERROR: Socket unsuccessful.","Socket error !", MB_ICONEXCLAMATION); WSACleanup(); return(-1); } //Kết buộc socket với PORT bind(SvrSock,(LPSOCKADDR)&SvrAddr,sizeof(SvrAddr)); //Chờ client nối vào listen(SvrSock,1); //Xác nhận mối nối khi có client nối vào CIntSock=accept(SvrSock,(LPSOCKADDR)&CIntAddr,&AddrLen); if(CIntSock==INVALID_SOCKET) { MessageBox(NULL,"ERROR: Connect unsuccessful.","Connect error !", MB_ICONEXCLAMATION); closesocket(CIntSock); WSACleanup(); return(-1); } else { nbyte=recv(CIntSock,bufferrecv,MAXBUFLEN,NO_FLAGS_SET); if((nbyte==0)||(nbyte==SOCKET_ERROR)) { MessageBox(NULL,"Please the end conversation !","The conversation !",MB_ICONEXCLAMATION); closesocket(CIntSock); WSACleanup(); return(-1); } else MessageBox(NULL,bufferrecv,"The coversation !",MB_ICONINFORMATION); strcpy(buffersend,"Receivered the signal. Please begin the conversation."); nbsend=send(CIntSock,buffersend,strlen(buffersend)+1,NO_FLAGS_SET); if(nbsend!=(int)strlen(buffersend)+1) { closesocket(CIntSock); WSACleanup(); return(0); } return(0); } } Đoạn mã thực hiện kết nối hai máy : Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 55 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP // Tạm dừng trạng thái chờ SuspendThread(Server); // Chuyển sang trạng thái gọi m_DestAddrStr=dialog.m_DestAddrStr; if(m_DestAddrStr=="") { MessageBox("ERROR: Hostname is unknown !","Error hostname !", MB_ICONEXCLAMATION); return(-1); } const PORT=1967; const NO_FLAGS_SET=0; const MAXBUFLEN=256; WSADATA Data; SOCKADDR_IN SockAddr; unsigned long DestAddr; int status,nbyte,nbrecv; char SendBuf[50],RecvBuf[MAXBUFLEN]; // Khởi tạo Windows Socket DLL status=WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&Data); if(status!=0) { MessageBox("ERROR :WSAStartup unsuccessf", "Error WSAStarup !",MB_ICONEXCLAMATION); return(-1); } // Nhận địa chỉ internet, chuyển sang dạng 4 byte DestAddr=inet_addr(m_DestAddrStr); //Khởi tạo cấu trúc SOCKADDR_IN SockAddr.sin_addr=*(struct in_addr*)&DestAddr; SockAddr.sin_port=htons(PORT); SockAddr.sin_family=AF_INET; // Tạo một socket hSock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(hSock==INVALID_SOCKET) { MessageBox("ERROR: Socket unsuccessful.","Error Socket", MB_ICONEXCLAMATION); WSACleanup(); return(-1); } // Nối vào máy chạy ứng dụng server status=connect(hSock,(LPSOCKADDR)&SockAddr,sizeof(SockAddr)); if(status==SOCKET_ERROR) { MessageBox("ERROR: Connect unsuccessful !","Error connect !", MB_ICONEXCLAMATION); closesocket(hSock); WSACleanup(); return(-1); } else { strcpy(SendBuf,"There is the signal send to your computer !"); nbyte=send(hSock,SendBuf,strlen(SendBuf)+1,NO_FLAGS_SET); Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 56 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP nbrecv=recv(hSock,RecvBuf,MAXBUFLEN,NO_FLAGS_SET); if((nbrecv==0)||(nbrecv==SOCKET_ERROR)) { MessageBox("Please end the conversation !", "The conversation",MB_ICONEXCLAMATION); closesocket(hSock); WSACleanup(); return(-1); } else MessageBox(RecvBuf,"The conversation",MB_ICONINFORMATION); } // Kết thúc trạng thái gọi // Khôi phục lại trạng thái chờ ResumeThread(Server); return(1); } Đoạn chương trình thực hiện chức năng ghi âm thanh từ micro void CWAveIn::recordWaveData() { HWAVEIN hWaveIn; HWND hwndApp=NULL; HGLOBAL hWaveHdr; LPWAVEHDR lpWaveHdr; HMMIO hmmio=NULL; UINT wResult; HANDLE hFormat=NULL; WAVEFORMAT pFormat; DWORD dwDataSize=1000; // Mở thiết bị wave để phát. if (!waveInOpen((LPHWAVEIN)&hWaveIn, WAVE_MAPPER, (LPWAVEFORMATEX)&pFormat, (LONG)waveInProc, DWORD(this), CALLBACK_FUNCTION)) { MessageBox( "Failed to open waveform input device.", NULL,MB_OK | MB_ICONEXCLAMATION); LocalUnlock(hFormat); LocalFree(hFormat); mmioClose(hmmio, 0); return; } // Allocate and lock memory for the waveform data. hData = GlobalAlloc(GMEM_MOVEABLE | GMEM_SHARE, dwDataSize ); if (!hData) { MessageBox( "Out of memory.", NULL, MB_OK | MB_ICONEXCLAMATION); mmioClose(hmmio, 0); return; } if ((lpData =(HPSTR)GlobalLock(hData)) == NULL) { MessageBox( "Failed to lock memory for data chunk.", NULL, MB_OK | MB_ICONEXCLAMATION); Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ Trang 57 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GlobalFree(hData); mmioClose(hmmio, 0); return; } // Allocate and lock memory for the header. hWaveHdr = GlobalAlloc(GMEM_MOVEABLE | GMEM_SHARE, (DWORD) sizeof(WAVEHDR)); if (hWaveHdr == NULL) { GlobalUnlock(hData); GlobalFree(hData); MessageBox("Not enough memory for header.", NULL, MB_OK | MB_ICONEXCLAMATION); return; } lpWaveHdr = (LPWAVEHDR) GlobalLock(hWaveHdr); if (lpWaveHdr == NULL) { GlobalUnlock(hData); GlobalFree(hData); MessageBox( "Failed to lock memory for header.", NULL, MB_OK | MB_ICONEXCLAMATION); return; } // After allocation, set up and prepare header. lpWaveHdr->lpData = lpData; lpWaveHdr->dwBufferLength = dwDataSize; lpWaveHdr->dwFlags = 0L; lpWaveHdr->dwLoops = 0L; waveInPrepareHeader(hWaveIn, lpWaveHdr, sizeof(WAVEHDR)); // Gởi khối dữ liệu đến thiết bị phát. wResult = waveInAddBuffer(hWaveIn, lpWaveHdr, sizeof(WAVEHDR)); if (wResult = 0) { waveInUnprepareHeader(hWaveIn, lpWaveHdr, sizeof(WAVEHDR)); GlobalUnlock( hData); GlobalFree(hData); MessageBox( "Failed to write block to device", NULL, MB_OK | MB_ICONEXCLAMATION); return; } wResult = waveInStart(hWaveIn); if (wResult != 0) retu...

Luận văn tốt nghiệp: "Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ"

Nội dung