Qt实现基于G.729A（G729A）的语音聊天

一、G.729协议简介
G.729协议是由ITU-T的第15研究小组提出的，并在1996年3月通过的8Kbps的语音编码协议。
G.729系列主要有以下几种：
G.729—最基本的G.729标准协议，原始版
G.729A—精简版的G.729，兼容原始版G.729，对G.729一些算法进行简单处理，相当于降低了算法的复杂度
G.729B—加入了语音端点检测模块，在编码前对语音进行语音和静默音进行检测，然后分别对不同情况进行编码
G.729AB—就是G.729A中加入语音端点检测模块，兼容G.729B，目前G.729AB用得比较多

G.729协议的实现是开源的，源码可以从ITU官网下载。

下载链接：https://www.itu.int/rec/T-REC-G.729/e

本文采用VoiceAge公司封装的G.729A静态库进行语音的编解码。

下载链接：http://download.csdn.net/detail/caoshangpa/9496833

由于低带宽的需求，G.729通常应用于VoIP（Voice over Internet Protocol），比如说视频会议。G.729有两大特点。
1.占用带宽小
使用普通编码的语音通讯需要占用64Kbps的带宽，而G.729仅仅需要8Kbps。
2.占用CPU时间多
使用G.729时CPU的使用时间大约为G.711的4倍，所以使用G.729时需要注意设备是否有足够的处理能力。

二、聊天过程

1.初始化

Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);

    //设置采样格式
    QAudioFormat audioFormat;
    //设置采样率
    audioFormat.setSampleRate(8000);
    //设置通道数
    audioFormat.setChannelCount(1);
    //设置采样大小，一般为8位或16位
    audioFormat.setSampleSize(16);
    //设置编码方式
    audioFormat.setCodec("audio/pcm");
    //设置字节序
    audioFormat.setByteOrder(QAudioFormat::LittleEndian);
    //设置样本数据类型
    audioFormat.setSampleType(QAudioFormat::UnSignedInt);
    //获取设备信息
    QAudioDeviceInfo info = QAudioDeviceInfo::defaultInputDevice();
    if (!info.isFormatSupported(audioFormat))
    {
        qDebug()<<"default format not supported try to use nearest";
        audioFormat = info.nearestFormat(audioFormat);
    }

    info = QAudioDeviceInfo::defaultOutputDevice();
    if (!info.isFormatSupported(audioFormat)) {
        qDebug()<<"default format not supported try to use nearest";
        audioFormat = info.nearestFormat(audioFormat);
    }

    audioInput = new QAudioInput(audioFormat, this);
    //将麦克风的音频数据传输到输入设备
    streamIn = audioInput->start();

    //当输入设备检测到数据时，调用槽函数slogReadData
    connect(streamIn, SIGNAL(readyRead()), SLOT(slogReadData()));

    audioOutput = new QAudioOutput(audioFormat, this);
    //将音频数据传输到输出设备，再由输出设备写入到扬声器
    streamOut = audioOutput->start();

    //创建UDP线程
    CUdpThread *udpThread=new CUdpThread();
    udpThreadFather=new QThread();
    udpThread->moveToThread(udpThreadFather);
    connect(udpThreadFather,SIGNAL(started()),udpThread,SLOT(run()));
    //启动线程
    udpThreadFather->start();

    connect(this,SIGNAL(signalSendData(const QByteArray &)),udpThread,SLOT(slotSendData(const QByteArray &)));
    connect(udpThread,SIGNAL(signalSendData(const QByteArray &)),this,SLOT(slotSendData(const QByteArray &)));
}

2.编码发送

void Widget::slogReadData()
{
    short srcAudio[L_FRAME]={0};
    unsigned char dstAudio[L_FRAME_COMPRESSED]={'\0'};

    if (!audioInput)
    {
        qDebug() << "AudioInput Error";
        return;
    }

    QByteArray dataBuffer(BUFFER_SIZE,0);
    qint64 len1 = audioInput->bytesReady();

    if (len1 > BUFFER_SIZE)
    {
        qDebug()<<"BUFFER_SIZE too small";
        return;
    }
    qint64 len2 = streamIn->read(dataBuffer.data(), len1);
    
    tempBuffer.append(dataBuffer.data(),len2);

    for(int i=0;i<tempBuffer.length()/(L_FRAME*2);i++)
    {
        //char转short
        memcpy(srcAudio,tempBuffer.data()+i*L_FRAME*2,L_FRAME*2);
        //编码
        cg729Encoder.encode(srcAudio, dstAudio);
        QByteArray frame;
        //reinterpret_cast用于强制转换，这里将unsigned char *转换为const char *。
        frame.append(reinterpret_cast<const char*>(dstAudio),L_FRAME_COMPRESSED);
        signalSendData(frame);
    }
    tempBuffer.clear();
}

3.接收解码

void Widget::slotSendData(const QByteArray &byte_array)
{
    for(int i=0;i<byte_array.length()/L_FRAME_COMPRESSED;i++)
    {
        unsigned char srcAudio[L_FRAME_COMPRESSED]={'\0'};
        short dstAudio[L_FRAME]={0};
        memcpy(srcAudio,(unsigned char*)byte_array.data()+i * L_FRAME_COMPRESSED,L_FRAME_COMPRESSED);
        //G729解码
        cg729Decoder.decode(srcAudio,dstAudio,0);
        //short转char
        tempframe.append((char *)dstAudio,L_FRAME * 2);
        if(audioOutput&&audioOutput->state()!=QAudio::StoppedState&&
                audioOutput->state()!=QAudio::SuspendedState)
        {
              int chunks = audioOutput->bytesFree()/audioOutput->periodSize();
              while (chunks)
              {
                  if (tempframe.length() >= audioOutput->periodSize())
                  {
                      //写入到扬声器
                      streamOut->write(tempframe.data(),audioOutput->periodSize());
                      tempframe = tempframe.mid(audioOutput->periodSize());
                  }
                  else
                  {
                      //写入到扬声器
                      streamOut->write(tempframe);
                      tempframe.clear();
                      break;
                  }
                  --chunks;
              }
         }
    }
}

三、演示效果

程序启动后，麦克风就开始工作了，聊天双方指定目的IP后，点击按钮1就可以进行聊天。如果不想对方听到自己的声音，点击按钮2关闭声音发送。

参考链接：https://en.wikipedia.org/wiki/G.729

参考链接：http://blog.csdn.net/jdh99/article/details/39525451

源码链接：见http://blog.csdn.net/caoshangpa/article/details/51225733的评论