语音通信软件服务器端研究与设计
摘 要 服务器是作为提供服务的接口程序，其需要确保功能接口的正确性和完全性，同时也需要考虑其在运行过程中的高效性、可靠性、稳定性、可扩展性等特性。本课题采用C/S结构，使用微软的Visual Studio 2008 作为开发工具来设计一款串口服务器。设计利用Access的轻巧和灵活最后底层数据库，以减小压力；采用MFC库和C++进行服务器的编码，以此增强访问效率；之后在C++的基础上，加入了NET库进行客户端的研发，同时嵌入Web的功能，以此增强灵活性和高效性，设计实现的串口从并发量和效率上满足多用户访问的要求。
目 录
一 引言 1
二 系统整体设计 2
三 各模块设计 5
（一） 音频编/解码 5
（二） 音频采集及回放 8
（三）网络的传送和接收 12
（四） 界面设计 18
参考文献 23
致 谢 24
附 录 25
一 引 言
服务器是作为提供服务的接口程序，其需要确保功能接口的正确性和完全性，同时也需要考虑其在运行过程中的高效性、可靠性、稳定性、可扩展性等特性，并在开发过程中要以详细设计说明书进行开发，并且在程序编码过程中，需符合其设计的原则，使其达到服务器的预期效果。该软件采用C/S结构，开发工具用微软的Visual Studio 2008 。本项目开发主要是利用Access的轻巧和灵活最后底层数据库，以减小压力；采用MFC库和C++进行服务器的编码，以此增强访问效率；之后在C++的基础上，加入了NET库进行客户端的研发，同时嵌入Web的功能，以此增强灵活性和高效性。本项目根据分析与设计，以及后期功能的实现，并发量和效率上满足多用户访问的要求。在通信过程中，服务器起着至关重要的作用，没有它无法完成整个通信的过程，因此，对其的要求非常高，包括其高效率、高可靠性、高稳定性等。而其主要目的和核心是为用户提供更优质的服务及体验度，因此需保证其有简单易用性，同时也需满足后期更新优化的可扩展性。通信软件是运营和研发核心是交流，而其他功能，包括语音、发表情动画、上传文件等都是在这个核心上扩展的功能。以即时通信的相关功能展开 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
分析讨论，已确定程序中的各个模块功能之间的业务关系。根据分析结果及确定的需求进行程序的研发设计，以此设计一款高可用性、高稳定性、高灵活性、高效率性的程序。并在其基础上进行代码调优、程序优化、算法策略，以最大提高程序的性能。
二 系统整体设计
依据其语音通信的传输特点及原理即可实现两点之间的交流。对某一点进行数据的采集，通过处理后将其传输到另一个点，同时该点做好接收和播放的准备，如此即可进行两点之间的语音通信。本文使用回调机制监测数据块的使用完成度，并以此判断进行下一个的传送，确保语音持续性，这功能也是本文设计过程中所需要的，因此文本设计主要是使用Windows 的低层音频服务，以此进行语音数据的传输。在网络通信过程中，以TCP/IP协议为核心，根据IP进行连接，之后以TCP进行传输监测，其具有在处理问题上有很高的效率，包括交付失序和分组丢失等，一方作为发送方，而一样作为接收方，这样便实现了点对点语音通信。其结构如图22，模块如图 21。
图 21
图 22 模块框图
接收语音数据、对数据进行解码、播放功能；发送语音编码数据、数据采集、编码转换；这通信语音的核心工作，上述功能的完成整个系统的必备功能。其总体程序流程图如图23所示。
图23
三 、各模块设计
（一）音频编/解码
1.音频编/解码介绍
在现实社会中声音波形较为多样化，但一般我们使用的是PCM编码。而这个过程通常是由三个环节组称成，首先是进行抽样，之后进行量化，最后实现编码，以此实现转码的过程。
1)采样率和采样大小（位/bit）
声音具有振幅和频率两个要素，其同样对应着不同的轴线，包括时间和电平。这种波是由弦线构成，而其线是由点构成，编码抽样的环节既是对点进行的。其原理是抽取其频率值，人体能接收的频率最小是20kHz，同时为了对波形进行复原，因此最少需要两个点以上的样本数据，也就是说一次采样率至少是40kHz。我们常见的CD，采样率为44.1kHz。单单频率不能当作信号的强度，还需对其所获得的能量值进行统一的量化。通常我们是以2的整数次幂当作量化电平数，例如16bit的采样大小就是216。关于采样的频率及其大小与其波形相关，其值越高，则波形就越与原始的信号相似。
2) 有损和无损
在现实世界的信号中，不管音频如何进行解码和抽样仅仅只能复原的与它接近，而无法做到一模一样，复原出来的必定是有损音质，这点从采样的大小和频率上就可以知道。而这种复原最高程度的，在计算机技术中是PCM编码，因此其在非常广泛的方面都有应用，包括DVD、WAV等，大多数音乐和素材上都有应用。PCM的复原程度非常高，做到了极其接近的层次，因此在编码领域都称其为无损编码，以此表示其编码的保真程度。在编码上，损是相对性的，但距离做到无损，以如今的技术，还有很长的路需要走。
3)音频压缩技术
PCM的码率计算公式是采样大小值×采样频率×声道数 bps。如一个双声道的PCM编码，其采样的大小及频率是16bit和44.1KHz，则其计算出来的数据速率则为 44.1K×16×2 =1411.2 Kbps。而这个值也就是一般128K的MP3，和其相对WAV的参数，与ADSL中的带宽的概念是相同的，因此也叫做数据带宽。数据速率的算法是将码率除以8即可得到其值，即176.4KB/s。这也就相当于在一秒内进行采样，其相关的大小及频率分别是16bit和44.1KHz的双声道的音频信号时，其需要消耗存储大小是176.4KB，而如果是60秒钟内，则是10.34M的空间，这样的效率和频率极大的占用的磁盘的空间，因此只能对其数据进行压缩或者将采样的指标降低。降低指标是不可取的。
目 录
一 引言 1
二 系统整体设计 2
三 各模块设计 5
（一） 音频编/解码 5
（二） 音频采集及回放 8
（三）网络的传送和接收 12
（四） 界面设计 18
参考文献 23
致 谢 24
附 录 25
一 引 言
服务器是作为提供服务的接口程序，其需要确保功能接口的正确性和完全性，同时也需要考虑其在运行过程中的高效性、可靠性、稳定性、可扩展性等特性，并在开发过程中要以详细设计说明书进行开发，并且在程序编码过程中，需符合其设计的原则，使其达到服务器的预期效果。该软件采用C/S结构，开发工具用微软的Visual Studio 2008 。本项目开发主要是利用Access的轻巧和灵活最后底层数据库，以减小压力；采用MFC库和C++进行服务器的编码，以此增强访问效率；之后在C++的基础上，加入了NET库进行客户端的研发，同时嵌入Web的功能，以此增强灵活性和高效性。本项目根据分析与设计，以及后期功能的实现，并发量和效率上满足多用户访问的要求。在通信过程中，服务器起着至关重要的作用，没有它无法完成整个通信的过程，因此，对其的要求非常高，包括其高效率、高可靠性、高稳定性等。而其主要目的和核心是为用户提供更优质的服务及体验度，因此需保证其有简单易用性，同时也需满足后期更新优化的可扩展性。通信软件是运营和研发核心是交流，而其他功能，包括语音、发表情动画、上传文件等都是在这个核心上扩展的功能。以即时通信的相关功能展开 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
分析讨论，已确定程序中的各个模块功能之间的业务关系。根据分析结果及确定的需求进行程序的研发设计，以此设计一款高可用性、高稳定性、高灵活性、高效率性的程序。并在其基础上进行代码调优、程序优化、算法策略，以最大提高程序的性能。
二 系统整体设计
依据其语音通信的传输特点及原理即可实现两点之间的交流。对某一点进行数据的采集，通过处理后将其传输到另一个点，同时该点做好接收和播放的准备，如此即可进行两点之间的语音通信。本文使用回调机制监测数据块的使用完成度，并以此判断进行下一个的传送，确保语音持续性，这功能也是本文设计过程中所需要的，因此文本设计主要是使用Windows 的低层音频服务，以此进行语音数据的传输。在网络通信过程中，以TCP/IP协议为核心，根据IP进行连接，之后以TCP进行传输监测，其具有在处理问题上有很高的效率，包括交付失序和分组丢失等，一方作为发送方，而一样作为接收方，这样便实现了点对点语音通信。其结构如图22，模块如图 21。
图 21
图 22 模块框图
接收语音数据、对数据进行解码、播放功能；发送语音编码数据、数据采集、编码转换；这通信语音的核心工作，上述功能的完成整个系统的必备功能。其总体程序流程图如图23所示。
图23
三 、各模块设计
（一）音频编/解码
1.音频编/解码介绍
在现实社会中声音波形较为多样化，但一般我们使用的是PCM编码。而这个过程通常是由三个环节组称成，首先是进行抽样，之后进行量化，最后实现编码，以此实现转码的过程。
1)采样率和采样大小（位/bit）
声音具有振幅和频率两个要素，其同样对应着不同的轴线，包括时间和电平。这种波是由弦线构成，而其线是由点构成，编码抽样的环节既是对点进行的。其原理是抽取其频率值，人体能接收的频率最小是20kHz，同时为了对波形进行复原，因此最少需要两个点以上的样本数据，也就是说一次采样率至少是40kHz。我们常见的CD，采样率为44.1kHz。单单频率不能当作信号的强度，还需对其所获得的能量值进行统一的量化。通常我们是以2的整数次幂当作量化电平数，例如16bit的采样大小就是216。关于采样的频率及其大小与其波形相关，其值越高，则波形就越与原始的信号相似。
2) 有损和无损
在现实世界的信号中，不管音频如何进行解码和抽样仅仅只能复原的与它接近，而无法做到一模一样，复原出来的必定是有损音质，这点从采样的大小和频率上就可以知道。而这种复原最高程度的，在计算机技术中是PCM编码，因此其在非常广泛的方面都有应用，包括DVD、WAV等，大多数音乐和素材上都有应用。PCM的复原程度非常高，做到了极其接近的层次，因此在编码领域都称其为无损编码，以此表示其编码的保真程度。在编码上，损是相对性的，但距离做到无损，以如今的技术，还有很长的路需要走。
3)音频压缩技术
PCM的码率计算公式是采样大小值×采样频率×声道数 bps。如一个双声道的PCM编码，其采样的大小及频率是16bit和44.1KHz，则其计算出来的数据速率则为 44.1K×16×2 =1411.2 Kbps。而这个值也就是一般128K的MP3，和其相对WAV的参数，与ADSL中的带宽的概念是相同的，因此也叫做数据带宽。数据速率的算法是将码率除以8即可得到其值，即176.4KB/s。这也就相当于在一秒内进行采样，其相关的大小及频率分别是16bit和44.1KHz的双声道的音频信号时，其需要消耗存储大小是176.4KB，而如果是60秒钟内，则是10.34M的空间，这样的效率和频率极大的占用的磁盘的空间，因此只能对其数据进行压缩或者将采样的指标降低。降低指标是不可取的。
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