Qt使用QAudioInput、QAudioOutput实现局域网的音频通话
Qt使用QAudioInput、QAudioOutput实现局域网的音频通话
本文旨在介绍一下用Qt来实现局域网音频通话功能
项目背景
最近项目需要，要制作一个局域网的音频通话软件，所以就动手写了一个局域网音频通话软件。
技术实现
- QAudioInput、QAudioOutput（Qt采集和播放音频类）
- QUdpSocket（Qt的UDP通信类）
话不多说，直接上代码链接，想下载的朋友可以直接去gitee下载。
整体的思路就是，读取声卡的数据，通过UDP发送出去，同时也会读取UDP发送过来的流的数据，写入到音频播放设备里进行播放。
以下是一些比较简单的对这两个技术点的解释，以及部分代码实现细节。
QAudioFormat（音频采样格式）
这个类，保存了音频流的参数信息。主要的参数有：
| Parameter | Description |
|---|---|
| Sample Rate（采样频率） | Samples per second of audio data in Hertz. |
| Sample Channels（采样通道数） | Number of channelsThe number of audio channels (typically one for mono or two for stereo) |
| Sample size（采样位数） | How much data is stored in each sample (typically 8 or 16 bits) |
| Sample type（采样种类） | Numerical representation of sample (typically signed integer, unsigned integer or float) |
| Byte order（字节序） | Byte ordering of sample (typically little endian, big endian) |
详细的音频采集知识请看：科普常识：常用音频参数解析。而在实际使用中，我们一般只关注Sample Rate（采样频率）和Sample Size（采样位数）
采样频率代表，在一秒钟里面，采样的音频的数量。采样频率越大，就代表这个声音的振幅越准确，换言之就是声音的质量也就越高。
采样位数代表，对采样的声音的振幅等级数量。采样位数越大，声音振幅的划分越细，得到的声音的就越真实，噪声就越少
QAudioDeviceInfo
这个类是用来保存音频播放设备的一些信息的，在这里，我们主要用来获取设备所支持的语音格式。
QAudioInput、QAudioOutput
这两个类，是Qt中的用于采集和播放音频的类。简单的用法如下：
// 设置音频采样的参数
m_format.setSampleRate(8000);
m_format.setChannelCount(1);
m_format.setSampleSize(8);
m_format.setCodec("audio/pcm");
m_format.setByteOrder(QAudioFormat::LittleEndian);
m_format.setSampleType(QAudioFormat::SignedInt);
QAudioDeviceInfo info = QAudioDeviceInfo::defaultInputDevice();
if (!info.isFormatSupported(m_format)) {
qWarning() << "Default format not supported, trying to use the nearest.";
m_format = info.nearestFormat(m_format);
}
// 用采样的参数来实例化一个QAudioInput对象
m_audioInput = new QAudioInput(m_format);
// 用采样的参数来实例化一个QAudioOutput对象
m_audioOutput = new QAudioOutput(m_format, this);
m_outputDevice = m_audioOutput->start();
这两个类有一个函数start( )，这个函数会开启音频的读取或者写入，并返回一个对应的QIODevice，用来从设备里读取和写入音频数据。
当通话接通的时候，打开QAudioInput，将音频流数据，通过UDP发送到对方端口。
void MainWindow::slot_callResponse(int response)
{
ui->stackedWidget->setCurrentIndex(0);
m_dialogTimer.stop();
if (response == 0) {
slot_connected();
m_inputDevice = m_audioInput->start();
connect(m_inputDevice, &QIODevice::readyRead, this, &MainWindow::slot_sendAudioData, Qt::UniqueConnection);
} else if (response == 1) {
// TODO 添加拒绝通话时，将等待框关掉
}
}
void MainWindow::slot_sendAudioData()
{
m_socket.writeDatagram(m_inputDevice->read(1024), QHostAddress(m_targetIP), m_targetPort);
}
QUdpSocket
这个类是Qt的udp通信的类，详细的类的介绍，可以看Qt的帮助文档。在这个项目，主要用到了几个函数：
- bind
这个函数用来绑定到某个ip和端口上，代表发到这个ip和这个端口上的数据，能被当前socket认为是发给自己的。当然，如果你仅仅只要发送udp数据的话，是不需要进行bind的。
- readyRead
这是一个信号，当数据准备好可以读取的时候，就会发射这个信号。这个时候，就可以调用reciveDatagram来读取数据。
使用代码如下：
void RecvData::slot_start()
{
qDebug() << QThread::currentThread();
QString dir = QApplication::applicationDirPath();
QSettings settings(dir+"/config.ini", QSettings::IniFormat);
int port = settings.value("Network/hostPort").toInt();
QString ip = settings.value("Network/hostIP").toString();
m_socket = new QUdpSocket;
int ret = m_socket->bind(QHostAddress(ip), port);
qDebug() << ip << port;
if (!ret) {
QString error = QString("%1:%2 绑定失败, 原因: %3")
.arg(ip)
.arg(port)
.arg(m_socket->errorString());
Q_EMIT signal_bindFailed(error);
}
connect(m_socket, &QUdpSocket::readyRead, this, &RecvData::slot_writeDataToOutput);
}
在收到UDP的数据时，会对数据进行解析，然后通过信号和槽的方式来执行对应的步骤：
int RecvData::analysisData(const QByteArray &data)
{
if (data.size() > 30)
return 0;
if (data == m_protocolManager.protocolContent(Protocol::CallRequest)) {
m_connectStatus = ConnectStatus::Connected;
Q_EMIT signal_callRequest();
}
if (data == m_protocolManager.protocolContent(Protocol::Accept)) {
m_connectStatus = ConnectStatus::Connected;
Q_EMIT signal_callResponse(0);
}
if (data == m_protocolManager.protocolContent(Protocol::Refuse)) {
m_connectStatus = ConnectStatus::Disconnected;
Q_EMIT signal_callResponse(1);
}
if (data == m_protocolManager.protocolContent(Protocol::HangUp)) {
m_connectStatus = ConnectStatus::Disconnected;
Q_EMIT signal_hangUp();
}
if (data == m_protocolManager.protocolContent(Protocol::Cancel)) {
m_connectStatus = ConnectStatus::Disconnected;
Q_EMIT signal_callCancel();
}
return 1;
}
如果是音频的数据，就直接将数据写入到QAudioOutput开启时返回的QIODevice里，
void RecvData::slot_writeDataToOutput()
{
QNetworkDatagram datagram = m_socket->receiveDatagram();
int ret = analysisData(datagram.data());
if (ret == 1)
return;
if (m_connectStatus != ConnectStatus::Connected)
return;
int writeSize = m_outputDevice->write(datagram.data());
Q_UNUSED(writeSize)
}
踩过的坑
- 音频采集时，出现很大的杂音
这个问题，在介绍完音频的各种参数之后就开始了解了，但是当时做的时候，一个劲的去加载采样频率，但是发现根本就不起作用。于是怀疑是不是因为没有降噪算法的加持，所以导致有很大的噪音。但是偶然在网上发现说QAudioRecord录制的音频，播放效果比QAudioOutput效果好多了，于是我就很纳闷，后面发现，是因为QAudioRecord设置了一个高质量的参数，所以就采样效果很好。于是，我才找到上面那片文章对应的每一个音频采集的参数效果，最后把Sample Size设置成了16之后，效果就好很多了。
- 协议的指定以及部分的逻辑的编写
另外一个比较棘手的问题就是关于双方协议的编写，主要是需要考虑接听、挂断、拒绝、超时接听等情况都考虑在内，所以协议就有点麻烦。
- 本机的音频参数和对端的音频参数不一致
早期的时候，我对这个没有经验，我没有写音频的参数可配置以及也没有进行检验，这种会出现，很多都是不很好的，然后比较脏的问题。解决方法就是：使用配置文件，来解决不同配置的问题。
