基于LabVIEW實現(xiàn)網(wǎng)絡語音通信

摘要：為了實現(xiàn)虛擬儀器的遠程網(wǎng)絡語音通信，依托LabVIEW強大的網(wǎng)絡通信能力，采用NI公司開發(fā)的基于TCP/IP協(xié)議的DataSocket技術，編程實現(xiàn)遠程語音數(shù)據(jù)的點對點傳輸。用此技術可以很大程度上簡化甚至免除網(wǎng)絡通訊編程，可以很容易在網(wǎng)絡上實現(xiàn)高速語音數(shù)據(jù)傳遞。

引言

　　LabVIEW具有強大的信號采集功能和網(wǎng)絡通信功能，這些功能使得LabVIEW的用戶可以很容易編寫出具有強大網(wǎng)絡通訊能力的LabVIEW應用軟件，實現(xiàn)遠程虛擬儀器。為了將人的語音或某個地點現(xiàn)場的聲音信號遠傳，可以依托LabVIEW這些功能，將聯(lián)網(wǎng)計算機聲卡上采集的語音信號，進行遠程語音數(shù)據(jù)的點對點傳輸。應用環(huán)境的網(wǎng)絡拓撲圖，如圖1所示。

1 利用DataSocket技術傳輸語音

　　LabVIEW實現(xiàn)網(wǎng)絡通信有3大類方法：(1)使用網(wǎng)絡通信協(xié)議編程實現(xiàn)網(wǎng)絡通信，可以使用的通信協(xié)議類型包括TCP/IP協(xié)議、UDP、串口通信協(xié)議等;(2)使用基于TCP/IP的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議DSTP的DataSocket技術實現(xiàn)網(wǎng)絡通信;(3)使用共享變量實現(xiàn)網(wǎng)絡通信。由于網(wǎng)絡語音通信要求實時性強。本文采用第二種方法即DataSocket技術實現(xiàn)網(wǎng)絡語音通信。

　　DataSocket是NI公司提供的一種實時數(shù)據(jù)傳輸技術，可用于一個計算機內(nèi)或網(wǎng)絡中多個應用程序之間的數(shù)據(jù)交換，是專門面向測量和自動化工程的網(wǎng)絡實時高速數(shù)據(jù)交換的編程技術。DataSocket克服了傳統(tǒng)TCP/IP傳輸協(xié)議需要較為復雜的底層編程、傳輸速率較慢(特別是對動態(tài)數(shù)據(jù))等缺點，大大簡化了實時數(shù)據(jù)傳輸問題，它提供了一種易用、高效、可編程的軟件接口，能夠很方便地實現(xiàn)網(wǎng)絡上的多臺計算機之間的實時數(shù)據(jù)交換^[1]。

　　DataSocket包括了DataSocket Server Manager、DataSocket Server和DataSocket函數(shù)庫這幾個工具軟件，以及DSTP(DataSocket transfer protocol，DataSocket傳輸協(xié)議)、URL(uniform resource locator，通用資源定位符)和文件格式等技術規(guī)范[2]。在LabVIEW中，用戶可以很方便地使用這些工具來實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集。

　　語音傳輸程序用到以下兩個DataSocket VI：

　　(1)讀取DataSocket函數(shù)(ReadDataSocket.vi)：該節(jié)點用于從打開的URL連接中讀取數(shù)據(jù)。

　　(2)寫入DataSocket函數(shù)(Write DataSocket.vi)：該節(jié)點用于向打開的URL連接中寫入數(shù)據(jù)。這里的數(shù)據(jù)可以是單個或數(shù)組形式的字符串、邏輯(布爾)量和數(shù)值量等多種類型。

2 語音采集

　　利用聲卡采集語音信號實現(xiàn)語音信號雙聲道模擬輸入。將麥克風(話筒)插在聲卡的話筒輸入端口，并將其插入聲卡上的標記為“Mic In”的插孔中。通過該端口可以采集人的語音信號。

　　語音采集程序用到以下三個聲音處理相關VI：

　　(1)配置聲音輸入函數(shù)(Sound Input Configure.vi)：利用該VI配置聲卡，并開始進行語音采集。采樣率設置為44.1kHz。通道數(shù)為2(即立體聲雙聲道輸入)，每采樣比特數(shù)(即采樣位數(shù)為16位，采樣模式為連續(xù)采樣，緩存大小設置為每通道10000個樣本。

　　(2)讀取聲音輸入函數(shù)(Sound Input Read.vi)：利用該VI從緩存中讀取數(shù)據(jù)。程序中，為了連續(xù)采集語音信號，將“讀取聲音輸入VI”放在了一個While循環(huán)中，用于從緩存中連續(xù)讀取語音數(shù)據(jù)，設置每次從每個通道中讀取樣本數(shù)為4410個。

　　(3)聲音輸入清零函數(shù)(Sound Input Clear.vi)：利用該VI停止采樣，并進行清除緩存和清除占用的內(nèi)存等操作。

3 語音播放

　　利用聲卡輸出語音信號實現(xiàn)語音信號雙聲道模擬輸出。將揚聲器(喇叭)插在揚聲器輸出端口，并將其插入聲卡上的標記為“Speaker”或“SPK”的插孔中。通過該端口可以外接音箱的音頻線插頭，從而播放通過網(wǎng)絡傳輸過來的語音信號。