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

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：

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();

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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)
}

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