Đồ án tốt nghiệp: Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

Đồ án tốt nghĐồ án tốt nghiệp: Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ trình bày các mô hình điện thoại qua mạng, khảo sát các giao thức truyền thông, phương pháp mã hoá và nén âm thanh, tìm hiểu hỗ trợ của sdk windows trong việc xử lý và truyền nhận âm thanh,... iệp: Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

XÂY DỰNG ỨNG DỤNG TRUYỀN THÔNG

ÂM THANH TRÊN MẠNG CỤC BỘ

Giáo viên hướng dẫn:

PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan

Sinh viên thực hiện:

Trần Việt Hùng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NÔI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ SẢN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NỘI DUNG BÁO CÁO

VIỆC XỬ LÝ VÀ TRUYỀN NHẬN ÂM THANH

ỨNG DỤNG TRUYỀN ÂM THANH TRÊN MẠNG

 Điện thoại đến điện thoại (phone to phone)

Gateway PSDN

KHẢO SÁT CÁC GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG TRÊN MẠNG IP

 Là giao thức không liên kết

 Dùng cho mạng chuyển mạch gói

 Phân đoạn và hợp nhất các khối dữ liệu

 Cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên mạng

để truyền dữ liệu

Giao thức IP ( Internet Protocol)

Giao thức TCP ( Transmision Control Protocol)

 Là giao thức có liên kết

 Cung cấp khả năng truyền dữ liệu an toàn

 Kiểm tra tính chính xác của dữ liệu gửi đi và gửi lại khi

có lỗi xảy ra

Socket

TCP/IP Interface

Giao thức UDP (User Datagram Protocol)

 Là giao thức không liên kết

 Truyền dữ liệu không an toàn

 Thích hợp cho ứng dụng đòi hỏi dữ liệu được truyền rộng rãi

Khái niêm Socket

 Đơn vị cấu trúc 2 chiều

 Có thể đọc hay ghi lên socket

 Hai loại socket là stream và datagram

Kiến trúc mạng TCP/IP

Application Presentation Session Transport Network Data link Physical Ethenet Token bus Token ring

Internet & ICMP

Telnet FTP SMTP DSN

 So sánh mô hình OSI và mô hình TCP/IP

Chức năng và đặc điểm của TCP/IP

 Số lượng nút mạng rất lớn

 Chạy trên mọi hệ điều hành

 Không phụ thuộc vào phần cứng

 Cung cấp một loạt các dịch vụ

TCP/IP

FTP

E mail Telnet DSN

PHƯƠNG PHÁP MÃ HOÁ VÀ NÉN ÂM THANH

Mã hoá dạng sóng (Waveform codec)

 Đòi hỏi tốc độ dữ liệu rất cao

 Chất lượng âm thanh tốt

 Phương pháp này chỉ dựa trên lấy mẫu tín hiệu và

lượng tử hoá các mẫu đó

 Các phương pháp PCM, DPCM, ADPCM

Mã hoá nguồn (Source codec)

 Mã hoá các tham số tạo tiếng nói, tổng hợp

tiếng nói tại nhận

 Chất lượng tiếng nói không trung thực

 Độ phức tạp cao

 Phương pháp LPC

2 4 8 16 32 64

Chất lượng tiếng nói

Tốc độ

Rất tốt Tốt Trung bình

Mã hoá dự đoán tuyến tính

Mã hoá dạng sóng

Mã hoá hỗn hợp

Mã hoá hỗn hợp (Hybrid codec)

 Sử dụng kết hợp 2 phương pháp trên để tạo ra tín hiệu

âm thanh có chất lượng tốt ở mức độ tốc độ dữ liệu trung bình

 Mô hình máy phát âm (Tương tự LPC)

 Xây dựng từ điển

 Chuẩn GSM gồm 160 mẫu, lấy tại 8kHz, chu kỳ 20ms

TÌM HIỂU HỖ TRỢ CỦA WINDOWS SDK TRONG XỬ LÝ VÀ TRUYỀN NHẬN ÂM THANH

Môi trường SDK

 Môi trường lập trình đa phương tiện dưới môi trường

Windows

 Cung cấp các lớp dẫn xuất phục vụ cho việc xử lý và

truyền âm thanh qua mạng

 Một số lớp tiêu biểu

 CAsyncSocket cung cấp các đối tượng và các hàm giúp ứng dụng giao tiếp bằng socket

 Csocket là lớp dẫn xuất từ CAsyncSocket dùng xử

lý và truyền nhận dữ liệu âm thanh

 Carchive chỉ dùng trong quá trình truyền nhận dữ liệu bằng giao thức TCP/IP

Các hàm cấp thấp

 AuxGetNumDevs : Truy xuất số lượng các thiết bị

 AuxGetDevCaps : Truy xuất khả năng của thiết bị xuất

 WaveInStart : Bắt đầu thu dữ liệu

 WaveInStop : Kết thúc việc thu dữ liệu

 WaveInPrepareHeader : Chuẩn bị khối dữ liệu nhập vào

 WaveOutPrepareHeader : Chuẩn bị khối dữ liệu xuất ra

 Accept : Xác nhận mối nối của client

 Bind : Kết buộc Socket với cổng

 Connect : Nối client với server

 Inet_ntoa : Đổi thành địa chỉ dạng chuỗi

 Send : Gửi dữ liệu qua socket



Mô hình liên kết và trao đổi dữ liệu

 Dùng giao thức TCP/IP

 Trao đổi dữ liệu thông qua socket

 Dùng 1 socket đảm nhận việc truyền và nhận dữ liệu

Cơ chế gọi và lắng nghe liên kết

 Lắng nghe ở một cổng quy ước trước

 Liên kết được xác lập -> trao đổi dữ liệu

THIẾT KẾ ỨNG DỤNG TRUYỀN

ÂM THANH TRÊN MẠNG LAN

Thiết kế mô hình

 Chương trình được thiết kế theo mô hình PC- PC

gọi tên là CPhone

Cấu hình hệ thống

 Trong mạng gồm 1 server và các client

 Micro, loa, vỉ mạch âm thanh cho mỗi PC

 Giao thức liên lạc TCP/IP

 Một chương trình truyền thông âm thanh giữa 2 máy

Các bước trong quá trình truyền thống âm thanh

 Âm thanh anolog từ micro được chuyển thành digital tại

vỉ mạch âm thanh (PCM, 8kHz, 8 bits/mẫu)

 Các mẫu được sao chép vào bộ đệm thành các khối cĩ độ lớn nhất định

 Dùng các thuật PCM để nén các khối đĩ

 Thêm vào khối các thơng tin khác

 Gửi khối dữ liệu sau khi đĩng gĩi qua socket

 Gĩi tin được truyền qua mạng vật lý đến đầu kia

 Loại bỏ các thơng tin thêm vào, giải nén các khối dữ liệu, ghi khối dữ liệu âm thanh được giải mã vào bộ đệm

 Chép các mẫu trên bộ đệm vào vỉ mạch âm thanh

 Vỉ mạch âm thanh chuyển đổi các mẫu đĩ thanh âm thanh

Ưùng dụng gồm 3 mô đun chính

 Mô đun xử lý âm thanh : Thu bắt và trình diễn

 Mô đun mã hoá / giải mã âm thanh : PCM

 Mô đun truyền / nhận âm thanh

Modul xử lý

âm thanh

Modul mã hoá (giải mã)

Modul truyền nhận

Micro

Mạng máy tình

Loa

Lưu đồ mô đun thu âm thanh (Capture)

Mở soundcard chuẩn bị ghi

Ghi tín hiệu âm thanh vừa lấy mẫu vào bộ đệm ghi

Bộ đệm ghi

đã đầy chưa ?

Kích hoạt modul mã hoá

Đầy Chưa đầy

Lưu đồ mô đun trình diễn âm thanh (Player)

Mở soundcard chuẩn bị phát

Có dữ liệu trong bộ đệm phát không ?

Chuyển dữ liệu từ

bộ đệm ra soundcard

Có Không

Loa

Lưu đồ mô đun mã hoá âm thanh

Bắt đầu

Lấy một khung tiếng nói từ bộ đệm ghi

Có dữ liệu trong bộ đệm ghi không ?

Mã hoá theo phương pháp PCM

Có Không

Bắt đầu

Lấy một khung tiếng nói từ bộ đệm nhận

Có dữ liệu trong bộ đệm nhận không?

Giải mã theo phương pháp PCM

Có Không

Lưu đồ mô đun giải mã âm thanh

Lưu đồ mô đun truyền / nhận âm thanh

Bắt đầu

Lấy một khung tiếng nói

từ bộ đệm nhận / truyền

Có dữ liệu trong bộ đệm truyền / nhận không?

Nhận / truyền theo giao thức TCP

Mô đun giải mã / mã hoá

Có Không

KẾT LUẬN

Các kết quả đạt được

 Về lý thuyết

 Tìm hiểu các mô hình điện thoại qua mạng

 Các phương pháp mã hoá nén âm thanh