【正文】 域。因此選擇 VS2022作為 IDE來進(jìn)行此次開發(fā)。相對以前的編程語言來說，C語言在效率與安全性上得了很大的改善，并且支持現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)編程新標(biāo)準(zhǔn)，它使程序員快速便捷地創(chuàng)建基于 Microsoft .NET平臺的解決方案。這種框架使 C組件可以方便地轉(zhuǎn)化為 XML網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，從而使任何平臺的應(yīng)用程序都可以通過 Inter調(diào)用它。還有，C增強(qiáng)了開發(fā)者的效率，同時也致力于消除編程中可能導(dǎo)致嚴(yán)重結(jié)果的錯誤，使得 C/C++程序員可以快速進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)開發(fā)，同時也保持了開發(fā)者所需要的功能強(qiáng)大性和靈活性。于是筆者選擇 Visual C語言來進(jìn)行此次開發(fā)。 流程設(shè)計一般語音通訊系統(tǒng)的流程應(yīng)該包括：建立連接，音頻捕獲，音頻發(fā)送（包括音頻壓縮），音頻接收，音頻回放（包括音頻解壓）五個部分。其基本流程為：建立連接→初始化麥克風(fēng)(打開音頻設(shè)備)→捕獲音頻→音頻壓縮→音頻傳送→音頻接收→音頻解壓→音頻回放。其流程具體設(shè)計如下：（1）建立連接：兩臺計算機(jī)之間進(jìn)行語音通訊，首先就是要在雙方進(jìn)行連接的建立，然后雙方才能夠進(jìn)行通訊，確定數(shù)據(jù)發(fā)送到什么地方。本系統(tǒng)中一方先發(fā)出語音聊天請求，并通過 XMPP協(xié)議根據(jù)對方的 ID把請求發(fā)送給對方，在接收方接收到請求并點擊“接受”后，接收方完成自己語音通訊相關(guān)的工作，并且再根據(jù)發(fā)送方的 ID發(fā)送一個消息回去，表示自己已經(jīng)接受，在最初發(fā)出請求的主機(jī)接收到對方已接收請受后，此主機(jī)也完成自己語音通訊相關(guān)的工作，至此雙方的連接建立完畢，可以正常進(jìn)行通信了。（2）音頻捕獲：先初始化麥克風(fēng)，再打開本機(jī)的“混音器”并得其句柄，根據(jù)此句柄調(diào)用 ，并把其存放在一個數(shù)組中（因為采用 PCM，所以捕獲到的音頻是一此離散的數(shù)字）。（3）音頻發(fā)送：建立 Socket連接（UDP 協(xié)議），利用 socket的 BeginSendTo()函數(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程主機(jī)。這個過程中會用到 G729提供的壓縮算法對存放于數(shù)組中的數(shù)據(jù)進(jìn)行 16：1 的壓縮，減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。（4）音頻接收：建立 Socket連接（UDP 協(xié)議），利用 socket的 BeginReceiveFrom()函數(shù)從指定的遠(yuǎn)程主機(jī)接收數(shù)據(jù)并存放于一個數(shù)組中。（5）音頻回放：本機(jī)通過音頻接收已經(jīng)將遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送來的音頻數(shù)據(jù)保存在了一個數(shù)組中，這里只需根據(jù)本機(jī)的“混音器”句柄調(diào)用 行即可實現(xiàn)語音回放功能。當(dāng)然，這里在回放之前會先調(diào)用 G729提供解壓算法對保存于數(shù)組中的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓。 語音通訊系統(tǒng)總體設(shè)計本語音通訊系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮幕局R，再結(jié)合系統(tǒng)的需求分析和基本流程，將系統(tǒng)主要分為如下四個模塊：登錄模塊，連接建立模塊，音頻捕獲模塊，音頻回放模塊。其中音頻捕獲模塊和音頻回放模塊又可以分為若干小的模塊，最后其每一個小的模塊都采用一個類來進(jìn)行實現(xiàn)。總體設(shè)計見圖42:圖 43：登錄模塊流程圖 Flow chart of login module圖42：功能模塊的總體設(shè)計圖 Total design of function module 語音通訊系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計 登錄模塊這個模塊是整個即時通信系統(tǒng)所共用的一個模塊，是進(jìn)入本即時通信系統(tǒng)的界面，在這個模塊中主要是根據(jù)用戶ID和PASSWORD(把其存放XmppClientConnection的一個對象中)采用XMPP協(xié)議的XmppClientConnection對象提供的open()方法發(fā)送到指定的服務(wù)器上進(jìn)行驗證，若驗證成功，服務(wù)器會將其登錄成功的消息以及與此用戶相關(guān)的一些信息（如：詳細(xì)信息，好友列表等到）一起返回到客戶端，從而讓用戶進(jìn)入登錄后的主界面MainFrom窗體，在這個窗體中顯示了此用戶可以進(jìn)行的一系列操作和該用戶的好友列表。在用戶登錄進(jìn)服務(wù)器的同時，在服務(wù)器中記錄下此用戶的ID以及其IP地址，以便其它用戶上線時查用。其流程圖見圖43: 建立連接模塊兩個用戶要進(jìn)行語音通訊必須在一方發(fā)送請求而另一方接收請求，然后建立其連接的情況下才能發(fā)生。此模塊主要完成兩個功能：一個是初始化麥克風(fēng)，另一個就是建立通信連接，從而能進(jìn)行正常語音通信。語音的大小可以通過音頻設(shè)備進(jìn)行控制，所以我們必須得到音頻設(shè)備的句柄最終實現(xiàn)對聲音大小的控制。所以我們必須初始化音圖 44：建立通信連接流 Flow chart of erect munication link圖 45：音頻捕獲模塊流程圖 chart of audio capture moudle頻設(shè)備（其實是建立類的一個對象），并在聊天過程中可以改變音量的大小。此初始化過程是用戶點擊另一個用戶想進(jìn)行聊天的時候進(jìn)行實現(xiàn)，主要是通過在我們自己定義的一個自定義控件中進(jìn)行調(diào)用 Mixer類進(jìn)行實現(xiàn)。其中 Mixer類主要完成：根據(jù)給定的窗口句柄打開混音器， 獲取混音器設(shè)備指定的線路信息， 獲取關(guān)聯(lián)音頻線路的一個或多個控制器并從控制器中得到其音量等信息，獲取指定控制器的詳細(xì)信息， 設(shè)置指定控制器的詳細(xì)信息。這樣我們其對象來調(diào)節(jié)麥克風(fēng)以及揚聲器音量的大小。 系統(tǒng)中一方先發(fā)出語音聊天請求（將自己的 IP放于一個 Oob對象（Oob 類是 XMPP協(xié)議提供的一個表示語音聊天的專用類）中，并將此 Oob對象存于 IQ的對象中，并設(shè)置 IQ的相關(guān)屬性（to，Type），通過 XmppClientConnection對象發(fā)送給指定的用戶，在服務(wù)器接收到此 IQ信息后，判斷這是發(fā)給哪一個用戶的 IQ進(jìn)而轉(zhuǎn)發(fā)給該用戶，在接收方接收到此請求后，并根據(jù)發(fā)送方的 ID進(jìn)行判斷是否要與此人進(jìn)行語音聊天，若選擇“接受”則表示要進(jìn)行語音聊天，所以接收方會先完成自己這邊進(jìn)行語音聊天所需進(jìn)行的一些準(zhǔn)備工作，并會用上面發(fā)送主發(fā)送請求一樣的方法發(fā)送一個消息給對方（只是 IQ的屬性值不同，如 Type=get表示發(fā)出語音聊天請求，Type=set 表示接受語音聊天請求 Type=result表示拒絕語音聊天等），當(dāng)最先發(fā)出請求的一方接收到對方已接受請求后，則完成自己進(jìn)行語音通信相關(guān)準(zhǔn)備工作。到此語音通信連接建立完成，建立通信連接流程圖見圖 44: 其中上面雙方建立通信連接時，當(dāng)接收方接受請求后，雙方會完成自己一些語音通信相關(guān)準(zhǔn)備工作，這些準(zhǔn)備工作是：通過建立語音通信類（AV）對象，并調(diào)用 AV類所提供的接口 IniChanel()和IniAudio()建立 Socket連接并建立相關(guān)對象和完成一系列初始化工作，進(jìn)而開始雙方的正常通信。 音頻捕獲模塊音頻捕獲在整個語音通訊系統(tǒng)中占據(jù)核心地位，這個模塊核心功能就是完成音頻捕獲并發(fā)送給遠(yuǎn)程圖 47: AV類圖 Class Diagrame of AVof AV圖 48: AVChanel類圖 Class Diagrame of AVChanel圖 49: AVException類圖9:ClassDiagrameof AVException圖 410: g729類圖 Class Diagrame of g729圖 411:WaveIn類圖 Class Diagrame of WaveIn圖 412:WaveOut類圖 Class Diagrame of WaveOut主機(jī)。其主要步驟有：確定音頻格式，建立音頻捕獲對象，打開錄音設(shè)備，為設(shè)備分配足夠的內(nèi)存做緩沖區(qū)，將緩沖區(qū)與設(shè)備相關(guān)聯(lián)，開始錄音捕獲音頻，將捕獲到的音頻壓縮并發(fā)送給遠(yuǎn)程主機(jī)。其流程圖見圖 45，此模塊的功能主要由以下類進(jìn)行完成： AV類：此類是此系統(tǒng)面向?qū)ο笾R體現(xiàn)之所在，它把所有與語音通訊相關(guān)的東西都進(jìn)行了封裝，只提供了幾個接口給用戶進(jìn)行調(diào)用即可實現(xiàn)語音通訊，體現(xiàn)了面向?qū)ο缶幊痰乃枷?，對用戶來說簡單，對系統(tǒng)來說也比較安全（避免用戶直接操作其中的數(shù)據(jù)）。這個類在用戶調(diào)用其構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建其一個對象后，主要提供了兩個接口給用戶，即 IniChanel（）和 IniAudio（）。在 IniChanel（）中，首先建立一個AVChannel類的一個對象，此對象用于完成 Socket的建立以及接收來自遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送來的音頻數(shù)據(jù)。在 IniAudio（）方法中，首先會確定此次采樣波形的格式（即設(shè)置WAVEFORMATEX結(jié)構(gòu)體的一系列參數(shù)），然后根據(jù)此波形格式建立一個建立一個音頻捕獲類（WaveIN）的對象，并調(diào)用其 Start()方法讓此對象開始捕獲音頻。 其類圖見圖圖 46:音頻回放模塊流程 Flow chart ofaudio playback47: AVChannel類：此類主要用于完成一系列準(zhǔn)備工作。首先建立 Socket對象并綁定（使用 UDP協(xié)議建立），初始化音頻編碼器和音頻解碼器，然后將 WaveIn類捕獲到的音頻數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮后通過 Socket的 BeginSendTo()方法發(fā)送給特定的遠(yuǎn)程主機(jī)。圖見48: G729類：此類在音頻捕獲模塊里主要是完成音頻數(shù)據(jù)的壓縮功能。由于通過采樣得到的語音數(shù)據(jù)量比較大，所以必須經(jīng)過壓縮傳送才能減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。此類通過調(diào)用 16:1的壓縮。其類圖見圖 410: Struct類：這個類主要是指明整個系統(tǒng)中所共用的一系列結(jié)構(gòu)體。其中與音頻捕獲相關(guān)的結(jié)構(gòu)體有兩個：一個是 WAVEHDR，其主要是用于指明音頻捕獲過程中所用到的緩沖區(qū)的格式及一系列參數(shù)。另一個是 WAVEFORMATEX，這個結(jié)構(gòu)體主要是指明波形的格式，包括采樣頻率，采樣位數(shù)等一系列重要的參數(shù)。WaveIn類：這個類是音頻捕獲的核心類，主要的音頻捕獲工作都是在這個類中進(jìn)行完成的。這個類主要會利用 ，其中主要的工作有：打開一個波形輸入設(shè)備，為波形輸入設(shè)備準(zhǔn)備一個輸入緩沖區(qū)，向波形輸入設(shè)備添加一個輸入緩沖區(qū)，啟動在指定的波形輸入設(shè)備的輸入并開始錄音， 清除緩存，關(guān)閉設(shè)備并停止錄音。在啟動在指定的波形輸入設(shè)備的輸入并開始錄音后，若緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)裝滿則通過回調(diào)函數(shù)和一系列委托最終通過AVChannel對象調(diào)用 Socket的 BeginSendTo()方法發(fā)送給特定的遠(yuǎn)程主機(jī)。其類圖見圖 411:AVException類：主要是對上面一系列工作中所出現(xiàn)的異常進(jìn)行簡單的處理。其類圖見圖 49: 音頻回放模塊要實現(xiàn)語音聊天，只把進(jìn)行語音捕獲是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須在接收端把其接收到的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，才能達(dá)到真正意義上的實時語音通訊的目的。這個模塊主要就是完成接收從遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行回放。其主要步驟有：確定音頻格式，建立音頻回放對象，打開與此主機(jī)相關(guān)的回放設(shè)備（混音器設(shè)備）并得到其句柄，為回放設(shè)備準(zhǔn)備一個波形緩沖區(qū)(內(nèi)存塊)，向指定的波形輸出設(shè)備發(fā)送一個數(shù)據(jù)塊，停止放音，關(guān)閉回放設(shè)備。其流程圖見圖 46，此模塊功能主要由以下類進(jìn)行完成：AV類：此類是此系統(tǒng)面向?qū)ο笾R體現(xiàn)之所在，它把所有與語音通訊相關(guān)的東西都進(jìn)行了封裝，只提供了一個接口給用戶進(jìn)行調(diào)用即可實現(xiàn)語音通訊，體現(xiàn)了面向?qū)ο缶幊痰乃枷?，對用戶來說簡單，對系統(tǒng)來說也比較安全（避免用戶直接操作其中的數(shù)據(jù)）。這個類在用戶調(diào)用其構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建其一個對象后，主要提供了兩個接口給用戶，即 IniChanel（）和 IniAudio（）。在 IniChanel（）中，首先建立一個AVChannel類的一個對象，此對象用于完成 Socket的建立以及接收來自遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送來的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，并進(jìn)行一些委托的初始設(shè)置。在 IniAudio（）方法中，首先會確定此次回放波形的格式（即設(shè)置 WAVEFORMATEX結(jié)構(gòu)體的一系列參數(shù)），然后根據(jù)此波形格式建立一個建立一個音頻回放類（WaveOut）的對象，并調(diào)用其 Start()方法讓此對象開始音頻回放。其類圖見圖 47: AVChannel類：此類主要用于完成一系列準(zhǔn)備工作。首先建立 Socket對象并綁定（使用 UDP協(xié)議建立），初始化音頻編碼器和音頻解碼器，然后使用 Socket的BeginReceiveFrom()方法，接收遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送過來的音頻數(shù)據(jù)并存于緩沖區(qū)數(shù)組中，當(dāng)緩沖區(qū)滿后執(zhí)行其回調(diào)函數(shù)及其相關(guān)委托，最終調(diào)用 WaveOut類的 Wirte()方法實現(xiàn)語音回放。其類圖見圖 48: G729類：此類在音頻回放模塊里主要是完成音頻數(shù)據(jù)的解壓功能。為了減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，發(fā)送方已經(jīng)將音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行了壓縮，所以接收端進(jìn)行音頻回放時應(yīng)該進(jìn)行數(shù)據(jù)解壓。其類圖見圖 410:Struct類：這個類主要是指明整個系統(tǒng)中所共用的一系列結(jié)構(gòu)體。其中與音頻回放相關(guān)的結(jié)構(gòu)體有兩個：一個是 WAVEHDR，其主要是用于指明音頻捕獲過程中所用到的緩沖區(qū)的格式及一系列參數(shù)。另一個是 WAVEFORMATEX，這個結(jié)構(gòu)體主要是指明波形的格式，包括采樣頻率，采樣位數(shù)等一系列重要的參數(shù)。WaveOut類：這個類是音頻回放的核心類，主要的音頻回放工作都是在這個類中進(jìn)行完成的。這個類主要會利用 ，其中主要的工作有：打開回放設(shè)備，并得到其句柄， 為回放設(shè)備準(zhǔn)備一個波形緩沖區(qū)(內(nèi)存塊)， 向指定的波形輸出設(shè)備發(fā)送一個數(shù)據(jù)塊（此音頻數(shù)據(jù)已經(jīng)在 AVChannel中接收）， 停止放音， 關(guān)閉回放設(shè)備。其類圖見圖 412:圖 414：語音通訊系統(tǒng)的對象模型 Voice munication system object modelAVException類：主要是對上面一系列工作中所出現(xiàn)的異常進(jìn)行簡單的處理。其類圖見圖 49:根據(jù)以上分析可以得到對象模型為圖 414:圖 51：登錄界面 The login interface第五章 語音通訊系統(tǒng)的實現(xiàn) 構(gòu)建語音