基于ACELP碼算法的網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

其中bits為137比特編碼比特幀，signal為240*16bits的語(yǔ)音樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，pCodParam和pDecParam為編、譯碼過(guò)程中的中間結(jié)構(gòu)體參量。

3 ACELP編譯碼算法在網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用

采用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、客戶端通信模式，將ACELP編譯碼模塊應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音通信中，最終實(shí)現(xiàn)了基于ACELP算法的網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音通信。具體通信過(guò)程為：服務(wù)器端采用聲卡以8 kHz采樣，16比特量化方式對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，對(duì)采集到的語(yǔ)音信號(hào)每240樣點(diǎn)作為一幀送入ACELP編碼模塊進(jìn)行壓縮編碼，壓縮后編碼數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)為137比特，每幀數(shù)據(jù)進(jìn)一步封裝處理后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送到客戶端。客戶端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)接收服務(wù)器端編碼語(yǔ)音數(shù)據(jù)包，經(jīng)ACELP譯碼處理后實(shí)時(shí)發(fā)送到聲卡進(jìn)行播放處理，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音通信。

3.1 語(yǔ)音信號(hào)實(shí)時(shí)采集與播放技術(shù)實(shí)現(xiàn)

在語(yǔ)音信號(hào)實(shí)時(shí)采集與播放實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，如何實(shí)現(xiàn)聲卡采集與播放數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、連續(xù)性和可靠性是軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。在本文軟件系統(tǒng)中，通過(guò)直接凋用Windows最底層波形音頻接口函數(shù)，實(shí)現(xiàn)聲卡的編程控制，系統(tǒng)中采用了多線程多緩沖技術(shù)，即在服務(wù)器端，聲卡采集與語(yǔ)音壓縮編碼使用不同的工作線程，同時(shí)給聲卡提供多個(gè)用于承載采集數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，在同一時(shí)刻部分緩沖區(qū)供聲卡采集線程裝載數(shù)據(jù)的同時(shí)，另外已經(jīng)裝滿數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)供語(yǔ)音壓縮數(shù)據(jù)處理線程處理，從而使得語(yǔ)音信號(hào)采集和壓縮編碼處理工作同時(shí)進(jìn)行，有效保證了采集數(shù)據(jù)的連續(xù)性和信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性。服務(wù)器端聲卡實(shí)時(shí)采集原理框圖如圖3所示。

3.2 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)

軟件系統(tǒng)采用客戶/服務(wù)器模式和TCP/IP協(xié)議，利用Socket套接字編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收與發(fā)送。其中數(shù)據(jù)接收模塊采用VC++的CSo cket類，具體通信過(guò)程為：1)程序啟動(dòng)的時(shí)候在指定端口創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽套接字，用以監(jiān)聽客戶端的連接請(qǐng)求。2)當(dāng)有客戶請(qǐng)求連接時(shí)，創(chuàng)建接收套接字與客戶端建立連接。3)當(dāng)有數(shù)據(jù)需要接收時(shí)，CAcceptSocket響應(yīng)OnReceive消息，調(diào)用Receive函數(shù)從緩沖里獲取客戶端傳來(lái)的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)的交給ACELP譯碼線程進(jìn)行譯碼還原處理。4)當(dāng)通信結(jié)束時(shí)，關(guān)閉監(jiān)聽套接字和接收套接字并釋放資源。數(shù)據(jù)發(fā)送接口采用SOCKET通信技術(shù)，為了使系統(tǒng)在實(shí)時(shí)編碼處理的同時(shí)及時(shí)將編碼數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器端，軟件采用多線程技術(shù);同時(shí)為了避免由于待發(fā)送數(shù)據(jù)流不均勻?qū)е碌臄?shù)據(jù)幀丟失等情況發(fā)生，系統(tǒng)采用了多緩沖機(jī)制。主程序編碼模塊將要發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)源源不斷的向緩沖隊(duì)列中寫，同時(shí)發(fā)送線程不斷的檢測(cè)緩沖隊(duì)列中緩沖情況，當(dāng)有緩沖滿時(shí)及時(shí)進(jìn)行發(fā)送。由于多線程與多緩沖機(jī)制的有效使用，使得網(wǎng)絡(luò)通信能夠?qū)崟r(shí)高效的運(yùn)行。

3.3 系統(tǒng)情況介紹

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于ACELP算法的網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音通信，能夠?qū)νㄐ胚^(guò)程中的語(yǔ)音波形樣本數(shù)據(jù)、ACELP編碼數(shù)據(jù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，對(duì)通行過(guò)程中的波形進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示等。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，延遲較小，語(yǔ)音通信質(zhì)量較好。圖4所示為本文設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)運(yùn)行截圖。

4 結(jié)束語(yǔ)

文中研究了TETRA系統(tǒng)采用的ACELP語(yǔ)音編譯碼算法，在此基礎(chǔ)上基于VC++編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)ACELP編、譯碼軟件模塊，并采用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)對(duì)其進(jìn)行封裝處理，接口簡(jiǎn)單，使用方便。最后開發(fā)相應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了ACELP編譯碼算法在網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音通信中的應(yīng)用。經(jīng)實(shí)踐證明，ACELP算法編碼質(zhì)量高，性能優(yōu)異，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。