基于LabVIEW實現網絡語音通信

摘要：為了實現虛擬儀器的遠程網絡語音通信，依托LabVIEW強大的網絡通信能力，采用NI公司開發的基于TCP/IP協議的DataSocket技術，編程實現遠程語音數據的點對點傳輸。用此技術可以很大程度上簡化甚至免除網絡通訊編程，可以很容易在網絡上實現高速語音數據傳遞。

引言

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

1 利用DataSocket技術傳輸語音

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

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

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

　　語音傳輸程序用到以下兩個DataSocket VI：

　　(1)讀取DataSocket函數(ReadDataSocket.vi)：該節點用于從打開的URL連接中讀取數據。

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

2 語音采集

　　利用聲卡采集語音信號實現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(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。通道數為2(即立體聲雙聲道輸入)，每采樣比特數(即采樣位數為16位，采樣模式為連續采樣，緩存大小設置為每通道10000個樣本。

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

　　(3)聲音輸入清零函數(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存等操作。

3 語音播放

　　利用聲卡輸出語音信號實現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，從而播放通過網絡傳輸過來的語音信號。