【文章內容簡介】 I S DN 局域 交換 終 端 設 備 I S DN 局域 交換 交換局 業(yè)務 用戶 設 備 B 信道 D 信道 B 信道 D 信道 高速 鏈路 高速 鏈路 圖 1 3 高級 I S DN 結構 圖 24 高級 ISDN 結構 由于網絡發(fā)展的趨勢必然是綜合化，話音業(yè)務也將由基于傳統(tǒng)的電路交換的網絡承載逐步向基于分組交換的網絡轉變，這也使得研究基于分組交換網絡的語音傳輸變得更有意義，這也促使了這種技術的迅速發(fā)展。 幾年前， Inter僅僅是用于文件傳 輸 (FTP )、電子郵件 (Email )、終端仿真 (tel )和網絡新聞，用戶數量很少，數據通信基于建立在 IP上的兩個傳輸層協(xié)議 :傳輸控制協(xié)議 (TCP)和用戶數據報協(xié)議 (UDP)。隨著用戶的不斷增加以及多媒體應用的不斷發(fā)展，現有的 Inter協(xié)議系統(tǒng)己經逐漸轉向多媒體應用的需要。多媒體應用的需求促成了 IP版本 6 ( IPv6 )、實時傳輸協(xié)議 (RTP)和資源預留協(xié)議 (RSVP)等協(xié)議的產生。這些底層協(xié)議使得一些 Inter上的多媒體應用如視頻會議、視頻點播等成為可能。下圖顯示了適應多媒體應用的 Inter協(xié)議系統(tǒng)。 標準的 Inter應用 （ SNMP， NFS， FTP） 可靠的組播應用 （ SRM） 實時（音 /視頻）應用 （ RTP） WWW應用 （ HTTP， RSTP） UDP RSVP TCP IP V4/V6 低層（ IEEE802， XLAN， ATM） 10 隨著音頻、視頻壓縮技術的發(fā)展，低速率的視頻音頻廣播己開始出現。在Inter上傳送實時業(yè)務的新技術、新協(xié)議也將有著較快的發(fā)展和完善。實時業(yè)務的傳送有著本身的特點，主要是對傳輸的時延、抖動和帶寬有嚴格要求，即服務質量要有保證。根據 TCP/IP協(xié)議， IP網絡并不能提供嚴格的服務質量保證。實際上，當初 Inter設計只有一種簡單的服務質量，即點對點的“ best effort”數據傳送。為了適應實時業(yè)務的需求， IETF規(guī)定了 Inter的綜合業(yè)務結構(integrated service architecture)，其中按照業(yè)務的應用要求不同，將業(yè)務分為兩類 :彈性業(yè)務和非彈性業(yè)務。彈性業(yè)務，如 Ftp, Email等，能夠按照網絡的當前狀態(tài)調整自身的服務質量要求。屬于非彈性業(yè)務的實時業(yè)務不能按照網絡的狀態(tài)調整自身的業(yè)務特性，網絡必須 保證其服務質量，這就需要網絡在流量處理、隊列管理、擁塞控制等方面建立相應的機制。目前 IETF已經提出了 RTP. RTCP, RSVP等協(xié)議。 RTP是實時信息傳輸協(xié)議，通過在數據包內采用時間標簽、包含序號、編碼方式等方法保證實時信息的傳送 .RSVP在 IP協(xié)議的基礎上實現資源預留，為非彈性業(yè)務保留帶寬，并設置隊列管理辦法。當一個業(yè)務需要在一條路徑上預定帶寬資源時，它向目的地發(fā)出一條路徑消息，該消息向路徑上所有的路由器申請保留資源，同時包含數據流的信息，如平均速率、突發(fā)長度等。 TCP/IP 協(xié)議 TCP/IP(Transmission Control Protocol/ Inter Protocol)協(xié)議是網絡上流行的通信協(xié)議 ,它也 是一套工業(yè)標準協(xié)議。它具有路由性，其耐用性好，功能高效。它最初是為維護核戰(zhàn)爭情況下現場通信聯(lián)系和數據發(fā)送的快速傳遞而設計的一套 WAN協(xié)議。在此之后，該協(xié)議的發(fā)展從政府部門傳到了 Inter團體手中。 TCP/IP協(xié)議有如下優(yōu)點 :如今 它是一個工業(yè)標準協(xié)議。由于 TCP/IP不是由某個公司維護或編寫的，所以就不存在像其它協(xié)議那樣的兼容性問題 .Inter從總體上考慮是 否需要改變某個實現。當然，這與迅速改變它相比，減慢了新特點和性能的實現速度，但它確實保證了該變動是經過詳細考慮的并能利用其它的大多數 TCP/IP工具為它提供功能，也保證了在 Inter上可以隨時獲得公開說明書，它詳細說明了怎樣使用這一套協(xié)議和協(xié)議是怎樣實現的。它是一組連接不同 11 操作系統(tǒng)的實用程序 .人們?yōu)?TCP/IP開發(fā)了許多連通性實用程序，包括文件傳送協(xié)議 (FTP)和終端仿真協(xié)議 (Tel )。由于這些實用程序使用 Windows SocketsAPI，計算機之間的連接并不依賴于其上的操作系統(tǒng)。例如， Microsoft的 FTP客戶可通過 UNIX FTP服務器來發(fā)送文件，而收發(fā)雙方都不用擔心兼容性問題。這個功能也使得運行 Tel的 Windows NT機可以在運行 Tel服 務器的 IBM主機上訪問和運行命令。它是一個可伸縮的交叉平臺客戶 /服務器結構?？紤]TCP/IP協(xié)議組的應用程序的最初發(fā)展情況 .廠商都想編寫他們自己的客戶 /服務器應用程序，例如， SQL服務器和簡單網絡管理協(xié)議 (SNMP )。如何編寫該應用程序的詳細說明也是公開的。 究竟應該包括哪種操作系統(tǒng) ?每個用戶都想利用 TCP/IP提供的連通性選項，而不因使用的操作系統(tǒng)不同而改變。因此，人們使用 Windows Sockets API，從而使得利用 TCP/IP協(xié)議的應用程序被寫成標準的、統(tǒng)一的界面。由于使用者各異，所以操作系統(tǒng)也是多種多樣， TCP/IP的 Windows Sockets的詳細說明使得操作系統(tǒng)對應用程序是透明的。 TCP/IP既支持 Windows Sockets,也支持其它的 Windows Sockets連通性，與 TCP/IP組一致?？稍L問 Inter. TCP/IP實際上是 Inter協(xié)議，允許訪問地球上成千上萬個站點的大量信息。 TCP/ IF模型有四個層次組成，如圖 25所示 : 應用層 Application 傳輸層 TCP 網間網層 IP 網絡接口 Lan 圖 25 應用層 :向用戶提供一組常用的應用程序。比如文件傳輸訪問，電子郵件等，用戶也可以在傳輸層之上建立自己的專用的應用程序。傳輸層 :提供應用程序間(端到端 )的通訊。其功能包括 :格式化信息流，提供可靠傳輸，為實現后者，傳輸層協(xié)議規(guī)定接收端必須發(fā)回確認 (acknowledge)，并且假如分組丟失，必須重新發(fā)送。傳輸層還要解決不同應用程序的識別問題，為區(qū)別各種應用程序，傳輸層在每一分 組中增加識別信源和信宿應用程序的信息。另外，傳輸層每一分組均帶校驗和，接收機以此校驗收到分組的正確性。網間網層 IP:負責相鄰計算機之 12 間的通訊 (點到點 )。其功能包括三個方面 : :收到請求后，將分組裝到 IP數據報，填充報頭，選擇去往信宿機的路徑，然后將數據發(fā)送到適當的網絡接口。 :首先檢驗其合法性。然后進行尋址 — 假如該數據報己經到達信宿地 (本機 )，則去掉報頭，將剩下部分 (傳輸層分組 )交給適當的傳輸協(xié)議，假如該數據報尚未到達信宿，則轉發(fā)該數據報。 ICMP (Inter Control Message Protocol)報文，處理路徑、流控、擁塞等問題。 網絡接口層 :這是 TCP/IP的最底層，負責接收 IF,數據報并發(fā)送出去，或者從網絡上接收物理幀，抽出 IF數據報，交給 IP層。網絡接口有兩種類型，第一種是設備驅動程序 (如局域網的網絡接口 )，第二重是含自身鏈路協(xié)議的復雜子系統(tǒng)(如 )。其中，傳輸層的 TCP是提供應用程序間 (即端到端 )的通信。其功能包括 :格式化信息流 。提供可靠傳輸。它向應用程序提供面向連接的服務，即每次完整的數據傳輸都要經 過建立連接、使用連接、終止連接的過程。本質上，服務類型中的連接是一個管道，發(fā)送者在一端放入數據，接收者從另一端接收數據。其特點是 :收發(fā)數據不但順序一致而且內容相同。這種基于流的連接方式非常符合網絡軟件的控制命令的傳遞要求 :保持順序并且內容無誤。因此，網絡軟件的控制連接應采用 TCP協(xié)議。在 TCP/IP網絡應用中，通信的兩個進程間相互作用的主要模式是客戶 /服務器模式，即客戶向服務器發(fā)出請求，服務器接收到請求后，提供相應的服務。客戶服務器模式的建立基于以下兩點 : 一、建立網絡的起因是網絡中軟硬件資源、運算能力和信 息不均等，需要共享，從而造就擁有眾多資源的主機提供服務，資源較少的客戶請求服務這一非對等作用。 二、網絡間進程通信完全是異步的，相互通信的進程間既不存在父子關系，又不共享內存緩沖區(qū)，因此需要一種機制為希望通信的進程間建立聯(lián)系，為二者的數據交換提供同步，這就是基于客戶 /服務器模式的 TCP/IP. 13 UDP 協(xié)議 用戶數據報協(xié)議 (UDP)是傳輸層中的第二個協(xié)議 UDP。該協(xié)議是基于非連接的協(xié)議，在數據傳送前不需在兩臺計算機之間建立會話。 UDP包與 TCP包一樣，仍然傳送給接口或端口。由于 UDP不要求在 計算機間建立會話，它不能保證包被正確發(fā)送，當包丟失時，也不保證重新發(fā)送。使用 UDP的一個主要原因是發(fā)送 UDP數據報只需非常小的額外開銷。 UDP數據報不需要同步參數或優(yōu)先選項。它不必 跟蹤序列數、重發(fā)定時器以及延時確認定時器，也不需重發(fā)包。只需要源端口，目標端口，數據長度，頭校驗和數據。 LOP快速，流線式工作，不帶保證。因此，UDP非常適用于廣播、網絡通告或實時數據傳送。 UDP的用場是流動視頻和音頻。不帶保證性的包傳送不僅能夠傳送更多的數據，而且重發(fā)包也是沒有意義的。在流廣播中，用戶更關心下面是什么，而并不特 別在意一兩個未到達的包是什么。例如在聽 CD時，某 CD凹槽落入了灰塵。這點小錯誤聽者往往是覺察不到的 。大腦可能自動補上了。如果 CD播放機要保證每個數據的準確性，就不能隨意地跳過了。這實際上浪費了大量的時間， UDP就是為使用這種方式的應用程序開發(fā)的。在因特網上傳送聲音有一些可以利用的特點。如 : 、文本等對誤碼不敏感，一般不需要誤碼重傳機制來保證聲音數據的準確率 。 ，少量的不按序到達只會造成聲音的偶爾抖動。 本章小結 本章敘述了 現代通信網絡的基本知識 ,發(fā)展方向 ,分類情況等 ,同時也介紹了一些十分重要的通信協(xié)議以及各自的用途 ,有了這些基本的知識理論我們將可以更好的進行語音處理的研究。下一章，我們將就這個問題繼續(xù)展開探討。 14 第三章 關于語音的處理 聲音的采集 Windows通過高級音頻函數，媒體控制接口 MCI( Media Control Interface)設備驅動程序、低級音頻函數、 MIDI Mapper以及低級音頻設備驅動提供了音頻服務 .對于聲音的采集以及回放，可以分別有兩種相應的方法。第一種方法是采用 Windows提供 的媒體控制接口， MCI為用戶提供了高層應用的開發(fā)手段， 并且提供了與設備無關 ( Device Independence)的應用程序接口。程序設計人員在編寫程序時，可以不考慮硬件設備而把它當作一個標準的 MCI設備即可。這里我們必須注意，當我們使用 MCI進行開發(fā)時，對于媒體的操作只能在文件級別上，即我們須對文件進行操作，如音頻所對應的 WAV文件、視頻所對應的 AVI以及 MIDI所對應的 MID等。第二種方法是采用 Windows提供的低級音頻服務，使用低級音頻函數使應用程序與音頻設備驅動程序直接通信的方式。低級音頻函 數在多媒體計算機中同樣為音頻硬件提供了與設備無關的接口 .使用低級音頻函數時，我們可以直接控制聲音實時的采集與回放 。即我們并沒有把聲音形成相應的文件方式，而是把采集到的聲音放到內存中，形成一種類似流的存儲單元。我們可以對此內存中的聲音文件進行編輯、傳輸等。當我們不斷將此內存塊中的聲音數據傳向遠端計算機時，而遠端計算機在收到數據時就回放，這樣就形成了一個簡單的聲音實時通信的功能利用 DirectX技術中的 Direct Sound Capture對象來完成對聲音的捕獲， Direct Sound進行聲音的播放。有了 DirectX技術的支持，不但增強了系統(tǒng)的實時性和高效性，而且使三方通話成為可能。 Direct 技術 DirectX是 Windows下圖形、聲音、輸入和網絡、游戲等應用程序開發(fā)的借口。DirectX推出的目的是使基于 Windows的應程序能夠高效、實時地訪問計算機系統(tǒng)的硬件設備，從而使 Windows操作系統(tǒng)成為優(yōu)秀的游戲和多媒體開發(fā)平臺。 15 DirectX使 Windows應用程序開發(fā)人員能夠直接訪問硬件設備，又不破壞 Windows的設備獨立性 。 [4] DirectX組成 DirectX包含下面幾個部 分 : ① DirectDraw 實用頁面切換的方法提供動畫，直接訪問圖形協(xié)處理器，內存的管理。它是Direct3D和 DirectShow的基礎。 ② Direct3D 它提供了高層和底層的 3D硬件接口 . ③ DirectSound 提供了立體聲和 3D聲音效果，同時管理聲卡內存的使用。 ④ DirectPlay 為多人游戲軟件提供了消息服務，同時還提供啟動和組織多人游戲的功能。 ⑤ DirectInput 為大量的設備提供輸入服務，同時支持輸出服務。 ⑥ Direct Setup 自動安裝 DirectX驅動程序。 ⑦ DirectX原理 DirectX原理稱為 Directness原理，它分為下面三個規(guī)則 : 最快速 ,這是 DirectX最重要的一點，要使