網絡電臺系統的設計與實現

林大華

摘要：針對當前網絡電臺發展需要，該首先描述了網絡電臺的相關定義，其次在JAVA多媒體技術的基礎上，設計并實現了一個基于JMF的網絡電臺軟件，可以實現音頻的實時通信傳播。

關鍵詞：java媒體框架；音頻；實時傳輸協議

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）12-0082-02

如今的高速的網絡信息時代，高速便捷的社會里，網絡逐漸成為人類工作、學習、生活的必需物。網絡電臺的出現也成為了必然，網絡電臺代替傳統的電臺是一個時代進步的必然進程。網絡電臺是隨著網絡的發展，如今的網絡技術給網絡電臺的出現提供了成熟的環境。網絡電臺的含義就是在網絡上搭建的電臺。網絡電臺就是把以前的電臺搬到了互聯網上，沒有發射塔，有的只是快捷便利的網絡，在這里沒有麻煩的編錄設備，可以享受到電腦的方便；只要使用電腦，隨意一敲，就可以收聽到電臺的美妙。當前網絡電臺分為聯播電臺、商業電臺、個人電臺等等。與傳統電臺比較，網絡電臺的優勢，一是迅捷性、無限性。二是交互性和個性化。在如今互聯網上雖然已經擁有很多的用戶，但是依然有著很大的潛力，可以挖掘更多的客戶，這就為網絡電臺的出現和發展做了很好的鋪墊。據調查，網絡電臺都是中學生與大學生用戶為主，這些年輕受眾為網絡電臺的經營提供了生存空間與可能。網絡電臺的作用更加大了，不僅局限在娛樂，更加的在現場監控及數據采集系統SCADA、分布式自動控制系統、小區智能安防系統、車船調度等上面都開始廣泛的運用。

本文所采用的方案是基于JAVA媒體框架，采用RTP/RTCP協議，在發送端和接收端之間進行一對一傳輸的網絡電臺系統。優點是確保媒體流在網絡中低時延、高質量地傳輸。

1 相關技術介紹

1.1 流媒體技術

流媒體技術也被叫為流式媒體技術.它的原理就是把壓縮后的影像和聲音信息放上網站服務器，讓用戶不用全部下載完成才能觀看收聽，而是邊下載邊觀看、收聽的網絡傳輸技術。流媒體技術的原理是這樣的：服務器在向用戶傳輸多媒體文件時，不是一次將文件整體發送出去，而是按播放的時間順序將其分為小的片斷，類似于圖像中的幀，然后將這些片斷依次傳給用戶。用戶的網絡播放工具接收到這些片斷后，連續播放，就可以產生完整的聲音和圖像，只是開始時有些延遲。網上直播時多媒體文件的產生也是不斷生成新的片斷。而且流媒體的聲音、圖像不會占用你的硬盤空間，流進你的機器后會繼續流出你的機器，消失掉。為了保證聲音、圖像的播放效果，服務器與用戶計算機間的網絡傳輸速度有一定的要求。如果網絡傳輸速度較慢，播放時就會出現斷斷續續的現象。很多網站可以根據用戶的實際帶寬，向用戶提供不同清晰度的播放效果。一般來說，播放聲音需要4kb/s以上的傳輸速度，圖像需要每秒幾十千比特到每秒幾百千比特。

1.2 JMF

JMF是JAVA的擴展框架，允許用戶制作純音頻流和視頻流。Java媒體框架JMF（Java Media Framework）是一個把音頻、視頻和其他基于時間的媒體結合到Java程序和Applet中的應用程序接口。它讓Java程序具有捕捉音頻和視頻信號，存儲、播放并處理多媒體數據等功能，除此之外還能傳輸多媒體數據和編譯多媒體數據格式。JMF包括了和RTP APIJMF API。前者主要是在網絡上傳輸和接收媒體流，后者具有捕捉、處理、存儲和播放媒體等功能。

2 系統設計與實現

2.1 系統設計

本軟件分為發送端與接收端兩部分，下面分別介紹發送端與接收端的功能模塊。

發送端功能模塊：

1）音頻采集和傳輸模塊；

接收端功能模塊：

1）音頻接收和播放模塊；

2）總的功能模塊圖見圖1。

2.1.1 音頻采集和傳輸模塊的功能介紹

此模塊的功能主要實現從麥克風中采集音頻，然后進行音頻的編碼，之后利用RTP協議在Internet網絡中實時傳輸音頻數據流。此模塊當中需要設置接收端的IP地址和端口號。當發送端啟動后，按照設置的IP地址和端口號來構造目的會話地址進行傳輸。

2.1.2 音頻接收和播放模塊的功能介紹

此模塊的功能主要是利用RTP協議實時接收來自發送端的媒體數據流，并為每一種新接收到的媒體數據流產生一個播放器，一邊接收媒體數據，一邊將媒體數據播放出來。此模塊當中需要輸入發送端的IP地址和端口號，由此可以跟發送端建立連接。

2.2 系統實現

2.2.1 音頻采集和傳輸模塊的實現

該模塊中主要包括2大類。一個是AudioTransmit類用于音頻數據流網絡實時傳輸的。另一個類是AudioCapture是人機交互的用戶界面類，該類中包含了main（）方法，即它也是該模塊的啟動類。

2.2.1.1 AudioCapture類

包含以下幾個成員函數：

1）jbInit（），用來設置界面和添加事件的監聽。

2）buttonCaptureTransmit_actionPerformed（），用來響應開始音頻采集和傳輸按鈕消息。

3）buttonStop_actionPerformed（），用來響應停止按鈕消息。

4）this_windowClosing（），用來響應窗口中的關閉按鈕消息。

2.2.1.2 RTPTransmit類

包含以下幾個主要成員函數：

1）start（），用來啟動RTP數據流傳輸。

2）createProcessor（），用來指定的媒體定位器產生一個處理器。

3）createTransmitter（），為處理器的每一個媒體磁道產生一個RTP會話。

4）stop（），用來停止RTP數據流傳輸。

5）waitForState（），等待處理器達到相應的狀態。

2.2.2 音頻接收和播放模塊的實現

使用RTP協議實現媒體數據流接收和播放的類為RTPReceive。

1）ReceiveStreamListener在實現監聽接口好，NewReceiveStreamEvent事件被監聽；

2）NewReceiveStreamEvent在接收到這個，為了獲取RTP數據源（DataSource）可以經過事件獲取接收媒體數據流（Receivestream），然后接收媒體數據流。

3）給Manager.createPlayer（）傳遞數據源產生一個播放器。

4）播放器添加了監聽器，實現了播放器后，播放數據就可以顯示了。

RTP會話是在RTPManager管理器來通過管理的，RTP會話和表現媒體數據接收后，RTPReceive類需要實現SessionListener、ReceiveStreamListener和ControllerListener監聽接口。

在本模塊中，還定義三個內部使用的類：SessionLable類用來解析用戶輸入的用于RTP會話的目的端（發送端）的IP地址和端口號、PlayWindow類用來實現完成播放器窗口的功能、PlayerPanel類用來為播放器在PlayerWindow窗口中添加視頻組件和控制組件。

2.2.3 基于JMF的網絡電臺軟件的功能測試

打開命令提示符窗口，用cd命令進入代碼文件所在目錄，輸入javac *.java來編譯test目錄下的所有java文件（代碼文件），然后輸入java audiovideotransmit命令來啟動軟件，軟件啟動后，首先要設置接收端的IP地址、端口號這兩個參數，點擊開始音頻采集和傳輸按鈕后，就會接收到音頻數據流并開始播放的界面，如圖2所示。

2 結束語

雖然系統具備了一些優點和值得肯定的方面。但由于時間及水平有限，目前實現的網絡電臺軟件還是比較粗糙的，還有很多方面可以有待提高：

1）實現接收端的界面化，這樣操作更加簡便。

2）增加文字圖像功能，豐富電臺形式。

3）發送方播放文件，接收方將接受到的音頻錄制成文件。

4）實現一對多的播放模式。

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