Qt實現基於G.729A（G729A）的語音聊天

一、G.729協議簡介
G.729協議是由ITU-T的第15研究小組提出的，並在1996年3月通過的8Kbps的語音編碼協議。
G.729系列主要有以下幾種：
G.729—最基本的G.729標准協議，原始版
G.729A—精簡版的G.729，兼容原始版G.729，對G.729一些算法進行簡單處理，相當於降低了算法的復雜度
G.729B—加入了語音端點檢測模塊，在編碼前對語音進行語音和靜默音進行檢測，然后分別對不同情況進行編碼
G.729AB—就是G.729A中加入語音端點檢測模塊，兼容G.729B，目前G.729AB用得比較多

G.729協議的實現是開源的，源碼可以從ITU官網下載。

下載鏈接：https://www.itu.int/rec/T-REC-G.729/e

本文采用VoiceAge公司封裝的G.729A靜態庫進行語音的編解碼。

下載鏈接：http://download.csdn.net/detail/caoshangpa/9496833

由於低帶寬的需求，G.729通常應用於VoIP（Voice over Internet Protocol），比如說視頻會議。G.729有兩大特點。
1.占用帶寬小
使用普通編碼的語音通訊需要占用64Kbps的帶寬，而G.729僅僅需要8Kbps。
2.占用CPU時間多
使用G.729時CPU的使用時間大約為G.711的4倍，所以使用G.729時需要注意設備是否有足夠的處理能力。

二、聊天過程

1.初始化

 

Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);

    //設置采樣格式
    QAudioFormat audioFormat;
    //設置采樣率
    audioFormat.setSampleRate(8000);
    //設置通道數
    audioFormat.setChannelCount(1);
    //設置采樣大小，一般為8位或16位
    audioFormat.setSampleSize(16);
    //設置編碼方式
    audioFormat.setCodec("audio/pcm");
    //設置字節序
    audioFormat.setByteOrder(QAudioFormat::LittleEndian);
    //設置樣本數據類型
    audioFormat.setSampleType(QAudioFormat::UnSignedInt);
    //獲取設備信息
    QAudioDeviceInfo info = QAudioDeviceInfo::defaultInputDevice();
    if (!info.isFormatSupported(audioFormat))
    {
        qDebug()<<"default format not supported try to use nearest";
        audioFormat = info.nearestFormat(audioFormat);
    }

    info = QAudioDeviceInfo::defaultOutputDevice();
    if (!info.isFormatSupported(audioFormat)) {
        qDebug()<<"default format not supported try to use nearest";
        audioFormat = info.nearestFormat(audioFormat);
    }

    audioInput = new QAudioInput(audioFormat, this);
    //將麥克風的音頻數據傳輸到輸入設備
    streamIn = audioInput->start();

    //當輸入設備檢測到數據時，調用槽函數slogReadData
    connect(streamIn, SIGNAL(readyRead()), SLOT(slogReadData()));

    audioOutput = new QAudioOutput(audioFormat, this);
    //將音頻數據傳輸到輸出設備，再由輸出設備寫入到揚聲器
    streamOut = audioOutput->start();

    //創建UDP線程
    CUdpThread *udpThread=new CUdpThread();
    udpThreadFather=new QThread();
    udpThread->moveToThread(udpThreadFather);
    connect(udpThreadFather,SIGNAL(started()),udpThread,SLOT(run()));
    //啟動線程
    udpThreadFather->start();

    connect(this,SIGNAL(signalSendData(const QByteArray &)),udpThread,SLOT(slotSendData(const QByteArray &)));
    connect(udpThread,SIGNAL(signalSendData(const QByteArray &)),this,SLOT(slotSendData(const QByteArray &)));
}

2.編碼發送

 

 

void Widget::slogReadData()
{
    short srcAudio[L_FRAME]={0};
    unsigned char dstAudio[L_FRAME_COMPRESSED]={'\0'};

    if (!audioInput)
    {
        qDebug() << "AudioInput Error";
        return;
    }

    QByteArray dataBuffer(BUFFER_SIZE,0);
    qint64 len1 = audioInput->bytesReady();

    if (len1 > BUFFER_SIZE)
    {
        qDebug()<<"BUFFER_SIZE too small";
        return;
    }
    qint64 len2 = streamIn->read(dataBuffer.data(), len1);

    tempBuffer.append(dataBuffer.data(),len2);

    for(int i=0;i<tempBuffer.length()/(L_FRAME*2);i++)
    {
        //char轉short
        memcpy(srcAudio,tempBuffer.data()+i*L_FRAME*2,L_FRAME*2);
        //編碼
        cg729Encoder.encode(srcAudio, dstAudio);
        QByteArray frame;
        //reinterpret_cast用於強制轉換，這里將unsigned char *轉換為const char *。
        frame.append(reinterpret_cast<const char*>(dstAudio),L_FRAME_COMPRESSED);
        signalSendData(frame);
    }
    tempBuffer.clear();
}

3.接收解碼

 

void Widget::slotSendData(const QByteArray &byte_array)
{
    for(int i=0;i<byte_array.length()/L_FRAME_COMPRESSED;i++)
    {
        unsigned char srcAudio[L_FRAME_COMPRESSED]={'\0'};
        short dstAudio[L_FRAME]={0};
        memcpy(srcAudio,(unsigned char*)byte_array.data()+i * L_FRAME_COMPRESSED,L_FRAME_COMPRESSED);
        //G729解碼
        cg729Decoder.decode(srcAudio,dstAudio,0);
        //short轉char
        tempframe.append((char *)dstAudio,L_FRAME * 2);
        if(audioOutput&&audioOutput->state()!=QAudio::StoppedState&&
                audioOutput->state()!=QAudio::SuspendedState)
        {
              int chunks = audioOutput->bytesFree()/audioOutput->periodSize();
              while (chunks)
              {
                  if (tempframe.length() >= audioOutput->periodSize())
                  {
                      //寫入到揚聲器
                      streamOut->write(tempframe.data(),audioOutput->periodSize());
                      tempframe = tempframe.mid(audioOutput->periodSize());
                  }
                  else
                  {
                      //寫入到揚聲器
                      streamOut->write(tempframe);
                      tempframe.clear();
                      break;
                  }
                  --chunks;
              }
         }
    }
}

 

三、演示效果

程序啟動后，麥克風就開始工作了，聊天雙方指定目的IP后，點擊按鈕1就可以進行聊天。如果不想對方聽到自己的聲音，點擊按鈕2關閉聲音發送。

參考鏈接：https://en.wikipedia.org/wiki/G.729

參考鏈接：http://blog.csdn.net/jdh99/article/details/39525451

源碼鏈接：見http://blog.csdn.net/caoshangpa/article/details/51225733的評論

http://blog.csdn.net/caoshangpa/article/details/51225733