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基于局域网的视频聊天室系统

时间:2011-04-11 12:45来源: 骆驼毕业论文网 作者:admin
基于局域网的视频聊天室系统的设计与实现 摘 要 视频聊天系统作为一种新型的通信和交流工具,突破了地域的限制,可以提供更为便捷、灵活、全面的音、视频信息的传递和服务,具有极其广泛的发展前景。 本文介绍了采用Microsoft Visual C++ 6.0编程开发视频聊

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基于局域网的视频聊天室系统的设计与实现
摘  要
视频聊天系统作为一种新型的通信和交流工具,突破了地域的限制,可以提供更为便捷、灵活、全面的音、视频信息的传递和服务,具有极其广泛的发展前景。
本文介绍了采用Microsoft Visual C++ 6.0编程开发视频聊天系统的一套比较常用的解决方案。文字聊天采用TCP模式;语音视频聊天采用UDP模式,在客户端之间点对点的进行。在该方案中,通过函数库VFW来实现视频捕获、影像压缩以及影像播放。微软公司提供的专门用于视频捕获开发的工具包VFW,为在Windows操作系统中实现视频捕获提供了标准的接口,从而大大降低了程序的开发难度。在视频传输方面,则通过组建视频帧,将位图形式的视频帧压缩成帧格式的Mpeg4流,传输到客户端后,解压并显示影像。同时,在本方案中,采用了线程来实现语音录制和语音回放,最终实现了通过服务器中转的文字聊天、点对点的语音视频聊天。

关键词:文字聊天;VFW;视频捕获;视频传输;语音录制;语音回放

目  录
论文总页数:24页

1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外研究现状 1
2 理论知识介绍 1
2.1 VFW简介 1
2.2 线程的实现方法 4
3 需求分析 5
3.1 软硬件环境 5
3.2 需求分析 5
4 系统结构 7
4.1 硬件结构 7
4.2 软件结构 7
4.2.1 功能需求 7
4.2.2 系统功能模块图 8
4.3 系统各模块流程图 8
5 系统的详细设计 10
5.1 文字聊天 10
5.1.1 TCP套接字的运用 10
5.1.2 文字聊天实现 11
5.2 语音视频聊天 13
5.2.1 UDP套接字的运用 13
5.2.2 视频的捕获 14
5.2.3 捕获窗口 16
5.2.4 视频捕获驱动 18
5.2.5 语音录制 18
5.2.6 语音回放 19
5.2.7 视音频的传输 20
结    论 21
参考文献 22
致    谢 23
声    明 24
 
2 理论知识介绍
2.1 VFW简介
VFW是Microsoft 1992年推出的关于数字视频的一个软件包,它能使应用程序数字化并播放从传统模拟视频源得到的视频剪辑。VFW的一个关键思想是播放时不需要专用硬件,为了解决数字视频数据量大的问题,需要对数据进行压缩。它引进了一种叫AVI的文件标准,该标准未规定如何对视频进行捕获、压缩及播放,仅规定视频和音频该如何存储在硬盘上,以及在AVI文件中交替存储视频帧和与之相匹配的音频数据。VFW给程序员提供VBX和AVICap窗口类的高级编程工具,使程序员能通过发送消息或设置属性来捕获、播放和编辑视频剪辑。用户不必专门安装VFW,在安装Windows时,安装程序会自动地安装配置视频所需的组件,如设备驱动程序、视频压缩程序等。
VFW主要由以下六个模块组成:
(1) AVICAP.DLL:包含了执行视频捕获的函数,它给AVI文件、I/O和视频音频设备驱动程序提供一个高级接口;
(2) MSVIDEO.DLL:用一套特殊的DrawDib函数来处理屏幕上的视频操作;
(3) MCIAVI.DRV:此驱动程序包括对VFW的MCI命令的解释器;
(4) AVIFILE.DLL:支持由标准多媒体I/O(mmio)函数提供的更高的命令来访问AVI文件;
(5) 压缩管理器(ICM):管理用于视频压缩/解压缩的编解码器(CODEC);
(6) 音频压缩管理器ACM:提供与ICM相似的服务,不同的是它适于波形音频。
Visual C++在支持VFW方面提供有vfw32.lib、msacm32.lib、winmm.lib等库。特别是它提供了功能强大、简单易行、类似于MCIWnd的窗口类AVICap。AVICap为应用程序提供了一个简单的、基于消息的接口,使之能访问视频和波形音频硬件,并能在将视频流捕获到硬盘上的过程中进行控制。
AVICap支持实时的视频流捕获和单帧捕获,并提供对视频源的控制。虽然MCI也提供数字视频服务,比如,它为显示AVI文件的视频提供了AVIVideo命令集,为视频叠加提供了overlay命令集,但这些命令主要是基于文件的操作,不能满足实时地直接从视频缓存中获取数据的要求。对于使用没有视频叠加能力的捕获卡的PC机来说,用MCI提供的命令集是无法捕获视频流的。而AVICap在捕获视频方面具有一定的优势,它能直接访问视频缓冲区,不需要生成中间文件,实时性很强,效率很高。同时,它也可将数字视频捕获到文件。
在视频捕获之前需要创建一个捕获窗,所有的捕获操作及其设置都以它为基础。用AVICap窗口类创建的窗口(通过capCreateCaptureWindow函数创建)被称为“捕获窗”,其窗口风格一般为WS_CHILD和WS_VISIBLE。实际上,捕获窗类似于标准控制(如按钮、列表框等)。捕获窗具有下列功能:
(1) 将视频流和音频流捕获到一个AVI文件中;
(2) 动态地同视频和音频输入器件连接或断开;
(3) 以Overlay或Preview模式对输入的视频流进行实时显示;
(4) 在捕获时可指定所用的文件名并能将捕获文件的内容拷贝到另一个文件;
(5) 设置捕获速率;
(6) 显示控制视频源、视频格式、视频压缩的对话框;
(7) 创建、保存或载入调色板;
(8) 将图像和相关的调色板拷贝到剪贴板;
(9) 将捕获的一个单帧图像保存为DIB格式的文件。
AVICap在显示视频时提供的两种模式:
(A)预览(Preview)模式:该模式使用CPU资源,视频帧先从捕获硬件传到系统内存,接着采用GDI函数在捕获窗中显示。在物理上,这种模式需要通过VGA卡在监视器上显示。
(B)叠加(Overlay)模式:该模式使用硬件叠加进行视频显示,叠加视频的显示不经过VGA卡,叠加视频的硬件将VGA的输出信号与其自身的输出信号合并,形成组合信号显示在计算机的监视器上。只有部分视频捕获卡才具有视频叠加能力。
灵活编写AVICap提供的回调函数还可满足一些特殊需求。比如,将宏capCaptureSequenceNoFile同用capSetCallbackOnVideoStream登记的回调函数一起使用,可使应用程序直接使用视频和音频数据。在视频聊天的应用程序中可利用这一点来获得视频帧,回调函数将捕获的图像传到远端的计算机。应用程序可用捕获窗来登记回调函数(由用户编写,而由系统调用),以便在发生下列情况时,它能通知应用程序,作出相应的反应:捕获窗状态改变;出错;视频帧和音频缓存可以使用;在捕获过程中,其它应用程序处于让步(Yield)地位。
视频捕获编程也要用到涉及视频捕获的结构、宏、消息和函数。令人高兴的是,发送AVICap窗口消息所能完成的功能都能调用相应的宏来完成。例如,SendMessage(hWndCap,WM_CAP_DRIVER_CONNECT,0,0L)与capDriverConnect(hWndCap,0)的作用相同,都是将创建的捕获窗同视频输入器件连接起来。
视频部分主要是利用Video Capture函数库来获取影像的。Video Capture主要提供下列功能:连接驱动程序;获取影像、声音资料,并显示在屏幕上或者是存成AVI文件;获取单张影像显示在屏幕上,拷贝至剪贴簿,或者是存成DIB(Device-Independent Bitmap)文件。
Video Capture的主要结构:
结构体CAPTUREPARAMS主要包含一些获取图像的参数:DWORD dwRequestMicroSecPerFrame代表相邻两个frame的获取时间间隔;BOOL fYield值为TRUE,则表示Windows会以另一个thread来捕获影像,值为FALSE,程序会在捕捉影像后显示忙碌状态;BOOL fCaptureAudio其值表示是否需要同时获取声音资料。
结构体BITMAPINFO和点阵图有关,主要定义了影像获取之后显示在屏幕上、存储在文件中的格式,它包含两个成员:BITMAPINFOHEADER bmiHeader描述影像性质的结构,其成员记载了影像的大小、颜色深度和压缩的方式,该成员在Video Capture、Video Compression Manager和DrawDib函数库中,以及有关于点阵图的应用中;RGBQUAD bmiColors指向color table第一个元素的位置。
结构体COMPVARS主要是记录所有和压缩相关的信息,重要的成员:DWORD fccHandler为compressor句柄;LPBITMAPINFO lpbiIn指向待压缩影像BITMAPINFO的指标;LPBITMAPINFO lpbitOut:指向压缩完影像BITMAPINFO的指标;LONG lKey代表key-frame rate,而所谓key frame是指此frame在解压缩时不需要依赖前面的frame;LONG lQ代表影像压缩后的品质,取值为1~10000的整数。
Video Compression Functions主要记录压缩功能相关的信息,其包含的比较重要的成员:ICLocate输入指向压缩前后BITMAPINFO的指标,以及欲使用的codecs;ICCompressorChoose呼叫一个系统内建的对话,其中包含所有可能使用的codes以及其相关参数;ICCompressQuery询问compressor是否支持某种压缩方式,输入参数为compressor handle及指向压缩前后BITMAPINFO的指标,此函数会传回询问结果;ICCompressBegin要求系统准备相关资源以供压缩之用;ICCompress压缩某个frame;ICCompressEnd归还相关资源给系统;ICDompressQuery询问decompressor是否支持某种解压缩方式;ICDompressBegin要求系统准备相关资源以供解压缩之用;ICDompress解压缩某一个frame;ICDompressEnd归还相关资源给系统;ICDompressFree归还COMPVARS所占用的资源。


4.2 软件结构
4.2.1 功能需求
通过需求调研并分析,确定系统具备的基本功能,包括:文字聊天、语音视频聊天。
(1) 文字聊天:
文字聊天采用的是TCP模式,包括服务器端和客户端。首先启动服务器端,客户端通过用户名和密码登录服务器,服务器响应客户端登录并提示有用户登录,此时两个用户就可以进行文字聊天,在文字聊天时通过服务器中转,而每个用户可以同时与多个用户进行文字聊天。当有用户退出时,服务器做出响应,提示在线用户,××用户下线。
(2) 语音视频聊天:
语音视频聊天时采用的是UCP模式,客户端与客户端点对点的进行,不需要经过服务器端中转。在文字聊天的基础上,客户端之间自行处理的语音视频聊天,运用VFW函数库中的函数对USB口输入的数字视频信息进行相关处理,比如:视频捕获、影像压缩以及影像播放等,同时利用线程来处理声音部分的录制、回放等。A客户端向B客户端请求语音视频聊天是通过B客户端的用户名来获得B客户端的IP地址,并向B客户端发送语音视频聊天请求,当B客户端接受后捕获视频,并进行压缩传输到A客户端解压并进行显示,在B客户端接受视频的同时,A客户端也捕获视频,压缩传输到B客户端解压并进行显示。

参考文献
[1] 谢希仁.计算机网络[M].北京:电子工业出版社,2004。
[2] W. Richard Stevens.TCP/IP详解[M].北京:机械工业出版社,2005。
[3] 张炯.Unix网络编程[M].北京:清华大学出版社,2002。
[4] 求是科技,王正军.Visual C++ 6.0从入门到精通[M].北京:人民邮电出版社,2006。
[5] 孙鑫,余安萍.VC++深入详解[M].北京:电子工业出版社,2006。
[6] 陈坚,陈伟.Visual C++ 网络高级编程[M].北京:人民邮电出版社,2001。
[7] 吴志军.Visual C++视频会议开发技术与实例[M].北京:人民邮电出版社,2006。
 
 

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