網(wǎng)絡(luò)電臺系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

林大華

摘要：針對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)電臺發(fā)展需要，該首先描述了網(wǎng)絡(luò)電臺的相關(guān)定義，其次在JAVA多媒體技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計并實現(xiàn)了一個基于JMF的網(wǎng)絡(luò)電臺軟件，可以實現(xiàn)音頻的實時通信傳播。

關(guān)鍵詞：java媒體框架；音頻；實時傳輸協(xié)議

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）12-0082-02

如今的高速的網(wǎng)絡(luò)信息時代，高速便捷的社會里，網(wǎng)絡(luò)逐漸成為人類工作、學(xué)習(xí)、生活的必需物。網(wǎng)絡(luò)電臺的出現(xiàn)也成為了必然，網(wǎng)絡(luò)電臺代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電臺是一個時代進步的必然進程。網(wǎng)絡(luò)電臺是隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，如今的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)給網(wǎng)絡(luò)電臺的出現(xiàn)提供了成熟的環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)電臺的含義就是在網(wǎng)絡(luò)上搭建的電臺。網(wǎng)絡(luò)電臺就是把以前的電臺搬到了互聯(lián)網(wǎng)上，沒有發(fā)射塔，有的只是快捷便利的網(wǎng)絡(luò)，在這里沒有麻煩的編錄設(shè)備，可以享受到電腦的方便；只要使用電腦，隨意一敲，就可以收聽到電臺的美妙。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)電臺分為聯(lián)播電臺、商業(yè)電臺、個人電臺等等。與傳統(tǒng)電臺比較，網(wǎng)絡(luò)電臺的優(yōu)勢，一是迅捷性、無限性。二是交互性和個性化。在如今互聯(lián)網(wǎng)上雖然已經(jīng)擁有很多的用戶，但是依然有著很大的潛力，可以挖掘更多的客戶，這就為網(wǎng)絡(luò)電臺的出現(xiàn)和發(fā)展做了很好的鋪墊。據(jù)調(diào)查，網(wǎng)絡(luò)電臺都是中學(xué)生與大學(xué)生用戶為主，這些年輕受眾為網(wǎng)絡(luò)電臺的經(jīng)營提供了生存空間與可能。網(wǎng)絡(luò)電臺的作用更加大了，不僅局限在娛樂，更加的在現(xiàn)場監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)SCADA、分布式自動控制系統(tǒng)、小區(qū)智能安防系統(tǒng)、車船調(diào)度等上面都開始廣泛的運用。

本文所采用的方案是基于JAVA媒體框架，采用RTP/RTCP協(xié)議，在發(fā)送端和接收端之間進行一對一傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)電臺系統(tǒng)。優(yōu)點是確保媒體流在網(wǎng)絡(luò)中低時延、高質(zhì)量地傳輸。

1 相關(guān)技術(shù)介紹

1.1 流媒體技術(shù)

流媒體技術(shù)也被叫為流式媒體技術(shù).它的原理就是把壓縮后的影像和聲音信息放上網(wǎng)站服務(wù)器，讓用戶不用全部下載完成才能觀看收聽，而是邊下載邊觀看、收聽的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。流媒體技術(shù)的原理是這樣的：服務(wù)器在向用戶傳輸多媒體文件時，不是一次將文件整體發(fā)送出去，而是按播放的時間順序?qū)⑵浞譃樾〉钠瑪啵愃朴趫D像中的幀，然后將這些片斷依次傳給用戶。用戶的網(wǎng)絡(luò)播放工具接收到這些片斷后，連續(xù)播放，就可以產(chǎn)生完整的聲音和圖像，只是開始時有些延遲。網(wǎng)上直播時多媒體文件的產(chǎn)生也是不斷生成新的片斷。而且流媒體的聲音、圖像不會占用你的硬盤空間，流進你的機器后會繼續(xù)流出你的機器，消失掉。為了保證聲音、圖像的播放效果，服務(wù)器與用戶計算機間的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度有一定的要求。如果網(wǎng)絡(luò)傳輸速度較慢，播放時就會出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的現(xiàn)象。很多網(wǎng)站可以根據(jù)用戶的實際帶寬，向用戶提供不同清晰度的播放效果。一般來說，播放聲音需要4kb/s以上的傳輸速度，圖像需要每秒幾十千比特到每秒幾百千比特。

1.2 JMF

JMF是JAVA的擴展框架，允許用戶制作純音頻流和視頻流。Java媒體框架JMF（Java Media Framework）是一個把音頻、視頻和其他基于時間的媒體結(jié)合到Java程序和Applet中的應(yīng)用程序接口。它讓Java程序具有捕捉音頻和視頻信號，存儲、播放并處理多媒體數(shù)據(jù)等功能，除此之外還能傳輸多媒體數(shù)據(jù)和編譯多媒體數(shù)據(jù)格式。JMF包括了和RTP APIJMF API。前者主要是在網(wǎng)絡(luò)上傳輸和接收媒體流，后者具有捕捉、處理、存儲和播放媒體等功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計

本軟件分為發(fā)送端與接收端兩部分，下面分別介紹發(fā)送端與接收端的功能模塊。

發(fā)送端功能模塊：

1）音頻采集和傳輸模塊；

接收端功能模塊：

1）音頻接收和播放模塊；

2）總的功能模塊圖見圖1。

2.1.1 音頻采集和傳輸模塊的功能介紹

此模塊的功能主要實現(xiàn)從麥克風(fēng)中采集音頻，然后進行音頻的編碼，之后利用RTP協(xié)議在Internet網(wǎng)絡(luò)中實時傳輸音頻數(shù)據(jù)流。此模塊當(dāng)中需要設(shè)置接收端的IP地址和端口號。當(dāng)發(fā)送端啟動后，按照設(shè)置的IP地址和端口號來構(gòu)造目的會話地址進行傳輸。

2.1.2 音頻接收和播放模塊的功能介紹

此模塊的功能主要是利用RTP協(xié)議實時接收來自發(fā)送端的媒體數(shù)據(jù)流，并為每一種新接收到的媒體數(shù)據(jù)流產(chǎn)生一個播放器，一邊接收媒體數(shù)據(jù)，一邊將媒體數(shù)據(jù)播放出來。此模塊當(dāng)中需要輸入發(fā)送端的IP地址和端口號，由此可以跟發(fā)送端建立連接。

2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.2.1 音頻采集和傳輸模塊的實現(xiàn)

該模塊中主要包括2大類。一個是AudioTransmit類用于音頻數(shù)據(jù)流網(wǎng)絡(luò)實時傳輸?shù)?。另一個類是AudioCapture是人機交互的用戶界面類，該類中包含了main（）方法，即它也是該模塊的啟動類。

2.2.1.1 AudioCapture類

包含以下幾個成員函數(shù)：

1）jbInit（），用來設(shè)置界面和添加事件的監(jiān)聽。

2）buttonCaptureTransmit_actionPerformed（），用來響應(yīng)開始音頻采集和傳輸按鈕消息。

3）buttonStop_actionPerformed（），用來響應(yīng)停止按鈕消息。

4）this_windowClosing（），用來響應(yīng)窗口中的關(guān)閉按鈕消息。

2.2.1.2 RTPTransmit類

包含以下幾個主要成員函數(shù)：

1）start（），用來啟動RTP數(shù)據(jù)流傳輸。

2）createProcessor（），用來指定的媒體定位器產(chǎn)生一個處理器。

3）createTransmitter（），為處理器的每一個媒體磁道產(chǎn)生一個RTP會話。

4）stop（），用來停止RTP數(shù)據(jù)流傳輸。

5）waitForState（），等待處理器達(dá)到相應(yīng)的狀態(tài)。

2.2.2 音頻接收和播放模塊的實現(xiàn)

使用RTP協(xié)議實現(xiàn)媒體數(shù)據(jù)流接收和播放的類為RTPReceive。

1）ReceiveStreamListener在實現(xiàn)監(jiān)聽接口好，NewReceiveStreamEvent事件被監(jiān)聽；

2）NewReceiveStreamEvent在接收到這個，為了獲取RTP數(shù)據(jù)源（DataSource）可以經(jīng)過事件獲取接收媒體數(shù)據(jù)流（Receivestream），然后接收媒體數(shù)據(jù)流。

3）給Manager.createPlayer（）傳遞數(shù)據(jù)源產(chǎn)生一個播放器。

4）播放器添加了監(jiān)聽器，實現(xiàn)了播放器后，播放數(shù)據(jù)就可以顯示了。

RTP會話是在RTPManager管理器來通過管理的，RTP會話和表現(xiàn)媒體數(shù)據(jù)接收后，RTPReceive類需要實現(xiàn)SessionListener、ReceiveStreamListener和ControllerListener監(jiān)聽接口。

在本模塊中，還定義三個內(nèi)部使用的類：SessionLable類用來解析用戶輸入的用于RTP會話的目的端（發(fā)送端）的IP地址和端口號、PlayWindow類用來實現(xiàn)完成播放器窗口的功能、PlayerPanel類用來為播放器在PlayerWindow窗口中添加視頻組件和控制組件。

2.2.3 基于JMF的網(wǎng)絡(luò)電臺軟件的功能測試

打開命令提示符窗口，用cd命令進入代碼文件所在目錄，輸入javac *.java來編譯test目錄下的所有java文件（代碼文件），然后輸入java audiovideotransmit命令來啟動軟件，軟件啟動后，首先要設(shè)置接收端的IP地址、端口號這兩個參數(shù)，點擊開始音頻采集和傳輸按鈕后，就會接收到音頻數(shù)據(jù)流并開始播放的界面，如圖2所示。

2 結(jié)束語

雖然系統(tǒng)具備了一些優(yōu)點和值得肯定的方面。但由于時間及水平有限，目前實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)電臺軟件還是比較粗糙的，還有很多方面可以有待提高：

1）實現(xiàn)接收端的界面化，這樣操作更加簡便。

2）增加文字圖像功能，豐富電臺形式。

3）發(fā)送方播放文件，接收方將接受到的音頻錄制成文件。

4）實現(xiàn)一對多的播放模式。

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