XÂY DỰNG ỨNG DỤNG TRUYỀN ÂM THANH TRONG MẠNG LAN

MỤC LỤCMỞ ĐẦU11. Xu thế chung12. Lý do chọn đề tài13. Mục tiêu14. Nội dung và cấu trúc của luận văn15. Phương pháp nghiên cứu2CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MÔ HÌNH ĐIỆN THOẠI QUA MẠNG31.1. Các mô hình điện thoại31.1.1. Máy tính đến máy tính31.1.2. Máy tính đến điện thoại hoặc điện thoại đến máy tính31.1.3. Điện thoại đến điện thoại41.2. Yêu cầu ứng dụng truyền âm thanh trong mạng LAN41.3. Khảo sát các giao thức truyền thông51.3.1. Giao thức TCPIP51.3.2. Giao thức UDP101.4. Phương pháp mã hóa âm thanh111.4.1. Giới thiệu chung111.4.2. Phương pháp điều biến xung mã PCM141.5. Phương pháp nén âm thanh171.5.1. Giới thiệu chung171.5.2. Các phương pháp nén âm thanh18CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH YÊU CẦU ỨNG DỤNG212.1. Khái quát mô hình212.2. Biểu đồ Ucase tổng quát252.3. Biểu đồ phân rã chức năng của Client262.4. Biểu đồ phân rã chức năng Tạo gửi âm thanh của Client262.5. Biểu đồ phân rã chức năng Tạo gửi hình ảnh của Client272.6. Biểu đồ phân rã chức năng của Server282.7. Biểu đồ phân rã chức năng tạo kết nối của Server282.8. Biểu đồ phân rã chức năng nhận truyền âm thanh của Server292.9. Biểu đồ phân rã chức năng nhận truyền hình ảnh của Server292.10. Biểu đồ tuần tự UC “Hoạt động của mô hình Truyền Âm Thanh”302.11. Biểu đồ hoạt động của ứng dụng truyền âm thanh31CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG TRUYỀN ÂM THANH TRONG MẠNG LAN323.1. Môi trường và công cụ xây dựng ứng dụng323.1.1. Giới thiệu môi trường323.1.2. Các bước cài đặt môi trường và công cụ đi kèm333.1.3. Một số đặc chức năng nổi bật của Android Studio343.1.4. Sử dụng Android Studio.363.2. Xây dựng SERVER453.2.1. Tạo SERVER NodeJS Socket IO453.2.2. Tạo Port 3000 trong SERVER473.2.3. Tạo yêu cầu SERVER lắng nghe kết nối473.2.4. Server log data trình bày dưới dạng Byte473.2.5. Server gửi âm thanh cho Client473.3. Xây dựng CLIENT473.3.1. Tạo giao diện ứng dụng473.3.2. Viết ứng dụng ghi âm503.3.3. Trình bày âm thanh dưới dạng Byte533.3.4. Client gửi dữ liệu âm thanh lên Server533.3.5. Hàm phát âm thanh từ Byte553.3.6. Minh họa ứng dụng đã xây dựng55PHẦN KẾT LUẬN61TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN XÂY DỰNG ỨNG DỤNG TRUYỀN ÂM THANH TRONG MẠNG LAN HÀ NỘI - 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGUYỄN DUY KHÁNH XÂY DỰNG ỨNG DỤNG TRUYỀN ÂM THANH TRONG MẠNG LAN Chuyên ngành : Công nghệ thông tin Mã ngành :52480201 NGƯỜI HƯƠNG DẪN: TS PHẠM MINH HẢI HÀ NỘI - 2017 LỜI CAM ĐOAN Em tên Nguyễn Duy Khánh, sinh viên khóa DH3, Trường đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội, chuyên ngành Công nghệ thông tin, xin cam đoan: Đây đồ án tốt nghiệp thân em trực tiếp thực hướng dẫn Thầy Phạm Minh Hải Công trình không trùng lặp với nghiên cứu khác công bố Các số liệu thông tin nghiên cứu hoàn toàn xác, trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn, xác nhận theo quy định Nếu có gian lận em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật cam kết Trường đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội cán giảng viên hướng dẫn không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền em gây trình thực (nếu có) Hà Nội, ngày 12, tháng 05, năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Duy Khánh LỜI CẢM ƠN Trên thực tế, phía sau thành công luôn có hỗ trợ, giúp đỡ nhiệt tình người Trong quan tâm, động viên từ phía thầy cô, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn, em xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể thầy cô trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội tâm huyết truyền đạt tri thức cho em suốt thời gian học tập vừa qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Phạm Minh Hải người trực tiếp tạo điều kiện quan tâm hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thiện đồ án Việc nghiên cứu xây dựng chương trình phần mềm đòi hỏi phải đầu tư nhiều thời gian Vì điều kiện thời gian có hạn báo cáo tốt nghiệp không tránh khỏi thiếu sót, em mong dẫn thêm thầy cô Sau cùng, em xin kính chúc thầy Phạm Minh Hải toàn thể thầy cô trường sức khỏe dồi dào, ngày thành công nghiệp trồng người Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 12, tháng 05, năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Duy Khánh MỤC LỤC Từ viết tắt ADPCM AbS ATC ETSI GSM ÍDN ICMP IMA IP LPC MCI OSI PABX PCM PSTN RIFF TDM TCP UDP Tên đầy đủ Adaptive Differential Pulse Code Modulation Analysis by Synthesis Adaptive Transform Coding European Telecommunication Standards Institude Global System for Mobile Communications Integrated Services Digital Network Internet Control Message Protocol Nghĩa từ Điều xung mã vi sai thích nghi Phân tích theo Tổng hợp Chuyển đổi mã hóa thích nghi Viện Tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu Hệ thống thông tin di động toàn cầu Mạng số tích hợp đa dịch vụ Giao thức Thông báo Kiểm soát Internet Interactive Multimedia Association Hiệp hội tương tác đa phương tiện Internet Protocol Giao thức Internet Linear Prediction Coding Mã hoá dự đoán tuyến tính Media Control Interface Giao diện điều khiển truyền thông Open Systems Interconnection Mô hình tham chiếu kết nối Reference Model hệ thống mở Private Automatic Branch eXchange Bộ chuyển mạch tự động Pulse Code Modulation Điều chế xung mã Public Switched Telephone Mạng điện thoại chuyển mạch Network công cộng Resource Interchange File Format Định dạng tệp trao đổi tài nguyên time division multiplexing Ghép kênh thời gian Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền vận User Datagram Protocol Giao thức gói mạch liệu người dùng DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU Xu chung Trong năm gần đây, công nghệ thông tin ngày trở nên phổ biến Việc kết nối thiết bị điện tử đem lại cho nhiều lợi ích công việc học tập việc giải trí Bên cạnh đó, tốc độ phát triển công nghệ đại cho đời nhiều thiết bị thông minh Với kỹ thuật cao tạo máy PC với tốc độ tính toán, khả xử lý nhanh hơn, điện thoại thông minh với nhiều chức vô tiện ích cho sống ngày Giờ đây, việc trao đổi với không văn mà kết hợp tất phương tiện hỗ trợ khác âm thanh, hình ảnh… Lý chọn đề tài Việc áp dụng kỹ thuật đa phương tiện vào ứng dụng truyền thông mạng giúp tạo nhiều ứng dụng phong phú Các trang web trở nên sinh động kèm theo kỹ thuật đa phương tiện Có thể kể tên ứng dụng tiện ích Video Call, Chat Voice, Yahoo, Facebook, Zalo Tuy ứng dụng vừa bắt đầu thực thời gian gần việc tiếp cận đến người dùng nhanh chóng Khi có hỗ trợ thiết bị âm thanh, hình ảnhthì việc giao tiếp với đời sống ngày không khó khăn cản trở thời gian, địa lý Chính em xin chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp: Xây dựng ứng dụng truyền âm mạng LAN Mục tiêu Thứ tìm hiểu mô hình công nghệ truyền âm nay, thứ hai sở xây dựng ứng dụng truyền âm mạng LAN để phát triển xây dựng ứng dụng Thể hữu ích cần thiết ứng dụng cho sống Nội dung cấu trúc luận văn Đồ án xây dựng thử nghiệm ứng dụng cho phép trao đổi thông tin âm thanh, tương tác điểm – điểm mạng LAN Đồ án trình bày gồm chương với bố cục sau : Chương : Tổng quan mô hình điện thoại qua mạng Chương : Phân tích xác định yêu cầu ứng dụng truyền âm Chương : Xây dựng ứng dụng truyền âm mạng LAN Phần kết luận : Nêu kết đề tài hướng nghiên cứu hướng phát triển Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu lý thuyết mô hình thực tế truyền âm mạng LAN Nêu phương pháp, cách thức xử lý Phân tích thiết kế yêu cầu ứng dụng truyền âm mạng LAN Xây dựng úng dụng môi trường lập trình Android với hỗ trợ NodeJS Socket IO 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MÔ HÌNH ĐIỆN THOẠI QUA MẠNG Điện thoại thiết bị viễn thông dùng để trao đổi thông tin từ xa hai hay nhiều người Điện thoại biến tiếng nói, âm thành tín hiệu điện truyền mạng điện thoại thông qua đường truyền kết nối để đến người sử dụng khác Hệ thống mô hình điện thoại có hai hợp phần bản: • Thiết bị đầu cuối, thường gọi tên "điện thoại", thực biến tiếng nói thu thành tín hiệu điện để truyền đi, biến tín hiệu điện nhận thành âm • Đường truyền điện thoại (hữu tuyến vô tuyến) điều khiển kết nối truyền dẫn, thực kết nối người dùng truyền dẫn tín hiệu 1.1 Các mô hình điện thoại 1.1.1 Máy tính đến máy tính Trong mô hình hai thiết bị máy tính kết nối với địa IP thiết bị đầu cuối Âm mã hoá sau truyền Mô hình đòi hỏi hai thiết bị máy tính cần phải có Soundcard, microphone, loa phần mềm ứng dụng giống Hình 1.1 Mô hình PC – PC 1.1.2 Máy tính đến điện thoại điện thoại đến máy tính Mô hình bao gồm thiết bị sử dụng máy tính nối mạng thiết bị sử dụng điện thoại mạngPSTN, ISDN, GSM, TDM Sử dụng gateway để chuyển tiếng nói mạng IP thành tiếng nói mạng PSTN trao đổi thông tin hai mạng Như vậy, máy tính phải có đầy đủ thiết bị soundcard, loa, microphone phần mềm thông qua server mạng IP để kết nối với mạng PSTN thông qua Geteway 62 e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } Toast.makeText(getApplicationContext(), "Đang ghi âm ", Toast.LENGTH_SHORT).show(); } - Hàm xử lý dừng ghi âm: public void stop(View view) { try { myRecorder.stop(); myRecorder.release(); myRecorder = null; Toast.makeText(getApplicationContext(), "Đã dừng ghi âm", Toast.LENGTH_SHORT).show(); } catch (IllegalStateException e) { e.printStackTrace(); } catch (RuntimeException e) { e.printStackTrace(); } } - Hàm xử lý phát đoạn ghi âm: public void play(View view) { try{ myPlayer = new MediaPlayer(); myPlayer.setDataSource(outputFile); myPlayer.prepare(); 63 myPlayer.start(); Toast.makeText(getApplicationContext(), "Đang phát File ghi âm ",Toast.LENGTH_SHORT).show(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } - Hàm xử lý dừng phát đoạn ghi âm: public void stopPlay(View view) { try { if (myPlayer != null) { myPlayer.stop(); myPlayer.release(); myPlayer = null; Toast.makeText(getApplicationContext(), "Dừng phát âm thanh", Toast.LENGTH_SHORT).show(); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } 3.3.3 Trình bày âm dạng Byte public byte[] FileLocal_To_Byte(String path) { File file = new File(path); int size = (int) file.length(); byte[] bytes = new byte[size]; try { 64 BufferedInputStream buf = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file)); buf.read(bytes, 0, bytes.length); buf.close(); } catch (FileNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } return bytes; } 3.3.4 Client gửi liệu âm lên Server btnGui = (Button) findViewById(R.id.buttonGui); btnGui.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { String path = outputFile = Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath() + "/chuaamthanh.3gpp"; byte[] amthanh = FileLocal_To_Byte(path); mSocket.emit("client gui am thanh", amthanh); } }); • Client lắng nghe kiện Server phát chạy hàm onNewMessage mSocket.on("server gui am thanh", onNewMessage); 65 • Khai báo hàm onNewMessage hàm Override private Emitter.Listener onNewMessage = new Emitter.Listener() { @Override public void call(final Object args) { runOnUiThread(new Runnable() { @Override public void run() { JSONObject data = (JSONObject) args[0]; byte[] amthanh; try { amthanh = (byte[]) data.get("noidung"); playMp3FromByte(amthanh); } catch (JSONException e) { return; } } }); } }; 3.3.5 Hàm phát âm từ Byte private void playMp3FromByte(byte[] mp3SoundByteArray) { try { File tempMp3 = File.createTempFile("kurchina", "mp3", getCacheDir()); tempMp3.deleteOnExit(); FileOutputStream fos = new FileOutputStream(tempMp3); fos.write(mp3SoundByteArray); 66 fos.close(); MediaPlayer mediaPlayer = new MediaPlayer(); FileInputStream fis = new FileInputStream(tempMp3); mediaPlayer.setDataSource(fis.getFD()); mediaPlayer.prepare(); mediaPlayer.start(); } catch (IOException ex) { String s = ex.toString(); ex.printStackTrace(); } } Chúng ta xây dựng xong ứng dụng để mô cho truyền âm mạng LAN 3.3.6 Minh họa ứng dụng xây dựng • Giao diện bản Giao diện ban đầu đơn ứng dụng ghi âm thanh, nghe phát gửi âm đến máy khác Chạy chương trình Client máy ảo Genymotion điện thoại hệ điều hành Android 67 Hình 3.20 Giao diện bản của ứng dụng Sau ta cần phải khởi động Server Click chuột phải vào Folder SERVER chọn Git Bash Here, sau gõ câu lệnh: node app để bật SERVER Ngay SERVER báo có Client kết nối 68 Hình 3.21 Khởi động Server thông báo Client kết nối Bấm nút Ghi Âm để ghi âm bấm nút Xong để dừng ghi âm Sau bấm nút Gửi Server nhận đoạn âm mã hóa dạng Buffer Hình 3.22 Các thao tác của ứng dụng Server gửi âm đến Client phát Client nội dung âm 69 Hình 3.23 Server mã hóa âm gửi đến Client để phát âm Như âm thu âm trực tiếp qua phương pháp xử lý âm gửi từ Client thành viên lên Server Từ Server phát lại đến tất Client mạng • Giao diện nâng cao Sau bổ xung chức năng, ứng dụng mở rộng thêm chức chụp hình gửi hình ảnh đến máy khác Ngoài có chọn hình từ thư viện Android Hình 3.24 Giao diện nâng cao của ứng dụng 70 Chạm vào hình camera để chuyển sang chức chụp hình sau ấn dấu tích để đồng ý gửi hình Hình 3.25 Chức chụp hình của ứng dụng 71 Hình 3.26 Client gửi nhận hình ảnh Ngoài Server chứa thư mục [images] chứa hình ảnh mà Client chụp gửi lên Server cách không trùng lặp tên 72 Hình 3.27 Thư mục images chứa hình ảnh Server Như trình xây dựng ứng dụng truyền âm hoàn thành với chức mở rộng kèm theo chụp, chọn, truyền hình ảnh Ứng dụng xây dựng sử dụng thiết bị điện thoại Android kết nối chung mạng PHẦN KẾT LUẬN 73 • Kết quả thực nghiệm Môi trường thử nghiệm đồ án mạng LAN, sử dụng công nghệ kết nối đường truyền Wifi 2,4 GHz Hiện ứng dụng truyền liệu âm mạng LAN ít, phần lớn tài nguyên dải thông mạng chưa sử dụng nhiều Cũng lý nên độ trễ point – to – point mạng nhỏ tương đối đồng Vì chất lượng âm truyền trường hợp phụ thuộc vào chất lượng sound card • Đánh giá kết quả Vậy ứng dụng mô thành công truyền âm mạng LAN với Client kết nối đến Server với chất lượng âm nhận rõ ràng, thời gian trễ nhỏ Vì điều kiện thời gian trình độ hạn chế nên em xây dựng ứng dụng đơn giản để mô cho việc truyền âm mạng LAN Đồ án tốt nghiệp hoàn thành nhiệm vụ đề phạm vi cho phép Trên sở xây dựng phần mềm ứng dụng để mô truyền âm mạng LAN Ứng dụng cho phép hai hay nhiều máy chạy phần mềm xây dựng trao đổi liệu âm cách trung thực, rõ ràng điều kiện xây dựng, kiểm thử phần mềm phù hợp với mức độ nghiên cứu Phần thử nghiệm dừng lại việc xây dựng ứng dụng truyền âm thực thể Client theo giao thức TCP/IP âm mã hoá theo phương pháp PCM Byte nên tỷ số nén chưa cao Thế đạt đồ án chủ yếu nhằm giúp em nắm bắt vững mặt lý thuyết hiểu chế điều khiển ứng dụng thực tế.Các kết quan trọng hữu ích cho hoạt động nghiên cứu sau cho dù nội dung báo cáo tốt nghiệp phần thử nghiệm chưa đầy đủ hoàn chỉnh mong muốn 74 • Hướng phát triển Hiện nay, mô hình truyền âm mạng nghiên cứu phát triển cách mạnh mẽ vấn đề Điều thấy trội ứng dụng Facebook, Zalo quan tâm nghiên cứu để phát triển mở rộng mảng truyền âm thoại gọi VideoCall Qua thử nghiệm cho thấy hướng nghiên cứu tiếp tục nâng cấp để đưa vào sử dụng, trước tiên với mô hình nhỏ dùng cho mạng cục phòng ban hay hệ thống cho công ty Từ phát triển đưa vào sử dụng diện rộng nhằm mở rộng cho dịch vụ tin nhắn Mail ChatWeb tăng chất lượng đàm thoại, giảm giá thành gọi để thương mại hoá sản phẩm Phát triển ứng dụng thêm truyền âm mà truyền nhận hình ảnh video trực tuyến nhằm xóa khoảng cách thời gian địa lý Mang lại thuận lợi cho việc giao tiếp đời sống sinh hoạt ngày 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Quốc Trung Hoàng Văn Quang,(năm 2010).Giáo trình Xử lý tín hiệu số, NXB Giáo Dục [2] Nguyễn Thanh Bình Võ Nguyễn Quốc Bảo, (năm 2007) Giáo trình Xử lý âm hình ảnh, NXB Đại học bưu viễn thông [3] Nguyễn Ngọc Cương Phạm Ngọc Lãng, (năm 2014) Giáo trình Mạng Truyền liệu NXB Thông tin Truyền thông [4] Hà Mạnh Đào, (năm 2010).Giáo trình Lập trình mạng.Học viện công nghệ bưu viễn thông [5] Trịnh Thị Lý, (năm 2014).Slide giảng Nhập môn mạng máy tính Khoa công nghệ thông tin, trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội [6] Nguyễn Văng Hiệp Đinh Quang Hiệp, (năm 2015) Giáo trình Lập trình Android NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh [7] Phạm Đăng Khoa Học lập trình Android từ A – Z , (năm 2017) ... THÔNG TIN NGUYỄN DUY KHÁNH XÂY DỰNG ỨNG DỤNG TRUYỀN ÂM THANH TRONG MẠNG LAN Chuyên ngành : Công nghệ thông tin Mã ngành :52480201 NGƯỜI HƯƠNG DẪN: TS PHẠM MINH HẢI HÀ NỘI - 2017 LỜI CAM ĐOAN Em... gian Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền vận User Datagram Protocol Giao thức gói mạch liệu người dùng DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU Xu chung Trong năm gần đây, công nghệ thông tin. .. thử nghiệm ứng dụng cho phép trao đổi thông tin âm thanh, tương tác điểm – điểm mạng LAN Đồ án trình bày gồm chương với bố cục sau : Chương : Tổng quan mô hình điện thoại qua mạng Chương : Phân