Tìm hiểu mô hình và công nghệ truyền âm thanh trên mạng máy tính, trên cơ sở đó xây dựng hệ thống truyền âm thanh thoại trên mạng cục bộ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
1
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ



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 lónh
vực thông tin như điện thoại, viễn thông, máy tính . . . Tuy nhiên nó chưa được áp
dụng và phát triển rọâng rãi như trên các lónh vực thông tin khác do sự hạn chế của

thiết bò. 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 lónh 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.
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
2
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

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.
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 Thò 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.























THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang

3
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ


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 bò 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]






Hình I.1 : Mô hình PC - PC

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 bò như Soundcard, loa, microphone và phần mềm thông qua server của mạng
IP để có thể kết nối với mạng PSTN thông qua Geteway.

Hình I.2 : Mô hình Máy tính – 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]



Máy tính Máy tính
IP
Máy tính Điện thoại
IP
Gateway
PSTN
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
4
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

Hình I.3 : Mô hình Điện thoại – Điện thoại

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 bò 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 bò mới, có thể tận dụng các thiết bò
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 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 P-CLIENT. 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 đònh đòa 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 đònh 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 bò 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 bò huỷ bỏ. Vì dữ liệu
truyền nhận trong chương trình là dữ liệu dạng liên tục của âm thanh cho nên có
Điện thoại
IP
Gateway
PSTN PSTN
Gateway
Điện thoại
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
5
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

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 bò 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, đònh 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 bò để thử nghiệm. Bởi vậy trong đồ án này em chỉ nghiên cứu cách
thức truyền tiếng nói trên mạng nội bộ.

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
6
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ


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 đòa chỉ IP
(Internet Protocol). Tên hay đòa chỉ IP đều xác đònh duy nhất một máy trong hệ
thống mạng Internet. Giữa tên máy và đòa chỉ IP đều có thể chuyển đổi thông qua
các hàm. Đòa 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 đòa chỉ IP. Đòa 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 đònh số lượng bits dùng cho netid và hostid. Có 5
lớp đòa chỉ được xác đònh là A,B,C,D và E. Trong đó, lớp A,B,C chứa đòa 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]

Hình II.1 Các lớp đại chỉ IP



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
7
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

Hình II.2 TCI/IP và mô hình OSI

Netid nhận dạng cho từng mạng riêng biệt. Các kiểu lớp đòa 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 đòa chỉ :

Lớp đòa chỉ Số lượng mạng Số lượng nút
A 127 16.777.241
B 16.383 65.534
C 2.097.151 254

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 thò 4 chữ số thập phân tương ứng giá trò 4 byte tạo thành
đòa chỉ IP. Những số thập phân cách nhau bởi dấu chấm (.). Một ví dụ về tên máy
và đòa chỉ IP của máy :
Hostname : viethung
IP Address : 192.168.0.55

II.1.1 KHÁI NIỆM SOCKET
Socket là một đơn vò 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 dòch 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]
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
8
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

Những socket stream dùng cho TCP (Transmission Control Protocol), những
socket datagram dùng UDP (User Datagram Protocol).









Hình II.3 Các socket và port trong mối nối TCP/IP

Số hiệu cổng Mô tả
0 Reserved
2 Management Entry
5 Remote Job Entry
7 Echo
9 Discard
11 Systat
13 Daytime
15 Netstat
17 Quoted(quote of the day)

20 FTP data
21 FTP control
23 Telnet
25 SMTP
37 Time
42 Host name server
49 Login host protocol
53 Domain name server
80 World wide web HTTP
102 ISO-TSAP
103 x.4000
104 X.4000 sending server
111 Sun RPC
139 NetBIOS session source
160-223 Reserved

Ghi chú :
Trò số của cổng trong các ứng dụng :
Máy A
Máy B
Port Mối nối Port
TCI/IP Interface
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
9
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

- 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 đòa chỉ nguồn đến đòa chỉ đích. Đòa chỉ IP có đòa chỉ cố đònh (4 byte)
dùng để xác đònh 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 đòa chỉ nguồn đến đòa chỉ đích. Đây là một giao thức theo kiểu
không liên kết, nghóa 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).
Đòa 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 đònh danh lớp đòa 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), nghóa 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 vò 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 dòch vụ TCP thông qua một cổng.
Một cổng như vậy kết hợp với một đòa chỉ IP sẽ tạo thành một socket duy nhất
trong mạng. Dòch 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.
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
10
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

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 đònh nghóa sẵn trong winsock cho port của
giao thức đó.
Gọi hàm listen để chờ đến khi có một client nối vào port.
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.

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
11
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

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.



Hình II.5 Sơ đồ giao tiếp giữa server với client

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
12
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

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 chúù:
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
13
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

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 đònh nghóa 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.


THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
14
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

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.

Rất tốt
Tốt
Trung
bình
Chất lượng tiếng nói
Mã hoá
hỗn hợp
Mã hoá dạng sóng
Mã hoá dự đoán
tuyến tính LPC
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
15
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ







Hình III.1 Biểu đồ so sánh các phương pháp mã hoá
Mã hoá dạng sóng
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 biến xung mã(PCM). m 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 trò hiện tại
dựa vào các giá trò trước của các mẫu quá khứ, chỉ lưu trữ giá trò sai số lượng tử.
Giá trò sai số này sẽ nhỏ hơn giá trò 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
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
16
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

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 trò 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 trò tốt nhất.
Hệ thống thông tin toàn cầu GMS : GSM là mộ chuẩn điện thoại được Viện
Tiêu Chuẩn Viễn Thông Châu u 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 đònh. 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]
Trung tâm của quá trình xử lý tín hiệu là bộ lọc. Đầu ra của bộ lọc phụ
thuộc rất nhiều vào giá trò đầu vào đơn của nó. Khi có một dãy các giá trò 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 trò 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 :

max
2 ff
s
≥

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 bò khôi phục thiết bò. 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 nghóa 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 nhò 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 nhò 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
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
17

Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

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 đònh 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 :


∆
=
1
)(Ep
, -
22
∆
<≤
∆
E
(1)
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 bò bão hoà. Theo công thức (1) thì
giá trò bình phương trung bình của sai số lượng tử là :

∫
∆
−
∆
−
∆
=
2
2
2
2
12
)( dEEpE
(2)
Nếu giá trò độ rộng của đầu vào X là Xrms, thì tỷ số tín hiệu/nhiễu được tính bởi :


[ ]
12//
22
∆=
rms
XSNR
(3)
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
18
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

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).


B
rms
X 2/8=∆
(4)
Từ (3) và (4) ta có :

2,76log10)(
10
−== BSNRdBSNR
(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 tónh của lỗi trong 1 được thể hiện đầy đủ.
3.lượng tử hoá đủ mòn(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 Ùtưởng 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 đònh
( 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]
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
19
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ


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]
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 :
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
20
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ


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 trò tiên đoán của nó và tạo ra những giá
trò vi phân PCM. Có nhiều giải thuật ADPCM khác nhau được đề nghò. 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 trò 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 trò kiểu nguyên và nén chúng thành một mẫu âm thanh 16 bits được biểu diễn
bằng 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 :
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
21
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

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 trò
Xp[n-1] chỉ là giá trò trễ thời gian của giá trò 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 l chia kích thước mẫu tại bước giải thuật cho 2 và so sánh
với độ chênh lệch mới và thiết lập giá trò cho bit một tương tự như các bước trước.










THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
22
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

CHƯƠNG IV
TÌM HIỂU HỖ TR 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 bò, đó là các hàm MCI.[6]

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
23
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

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 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 đònh nghóa 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 bò 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 đònh nghóa như sau :
Typedef struct waveformar_tag{
WORD wFormatTag;
WORD nChannels;
DWORD nSamplesPerSec;
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
24
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

DWORD nAvgBytesPerSec;
WORD nBlockAlign;
} WAVEFORMAT;
Trong đo ù:
wFormatTag : Chứa hằng WAVE_FORMAT_PCM được đònh nghóa trong
MMSYSTEM.H như sau:
# define WAVE_FORMAT_PCM 1

Giá trò 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 trò :
• 1 đối với âm thanh mono.
• 2 đối với âm thanh stereo.
nSamplePerSec : Cho biết tần số lấy mẫu của âm thanh để có thể thu và
phát cùng một tốc độ, giá trò thông thường của field này nhận một những giá trò
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 đònh 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 đònh nghóa số bits thật sự trong một mẫu dữ liệu
âm thanh file wave, để đònh nghóa 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 đònh 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 trò
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.
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang
25
Đề tài : Xây dựng ứng dụng truyền thông âm thanh trên mạng cục bộ

Chuyển con trỏ file vào vò 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 đònh 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);
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. m
thanh dạng này được gọi là sound events.
Để xác đònh 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 bò 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 bò và dữ liệu
Khi muốn giao tiếp với thiết bò, chúng ta phải mở thiết bò để sử dụng và sau
khi sử dụng xong thì phải đóng thiết bò lại. Trong khi sử dụng chúng ta sẽ truy xuất
các tính năng của thiết bò và theo dõi thiết bò thực thi bằng các handles và
Identifiers.

IV.1.3 SỬ DỤNG CÁC THIẾT BỊ XUẤT NHẬP, HỖ TR WAVEFORM AUDIO
Chúng ta dùng hàm waveOutOpen để mở thiết bò đầu ra nhằm xuất dữ liệu
dạng waveform. Hàm sẽ mở thiết bò waveOut và trả handle về cho ứng dụng. Hệ
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN