Создаем измеритель уровня сигнала

В прошлой статье мы внесли ясность в корректное завершение программ использующих медиастример.

В этой статье мы соберем схему измерителя уровня сигнала и научимся читать результат измерения из фильтра. Оценим точность измерения.

В наборе фильтров, предоставляемых медиастримером есть фильтр, MS_VOLUME, который способен измерять среднеквадратический уровень проходящего через него сигнала, ослаблять сигнал и выполнять массу полезных и неожиданных функций. Позднее мы посветим этому фильтру целую статью. Но сейчас мы будем использовать его как измеритель.

В качестве источника сигнала будем использовать тональный генератор, сигнал с которого направим на фильтр MS_VOLUME, к выходу которого подключена звуковая карта.

В данном примере фильтр генератора мы будем использовать в несколько другом режиме — он будет генерировать для нас однотональный сигнал, т.е. сигнал содержащий только одно синусоидальное колебание.

Помимо частоты и амплитуды нам понадобится задать время, в течение которого будет генерироваться сигнал, оно должно быть достаточным, чтобы через фильтр MS_VOLUME прошло достаточное для измерение количество отсчетов. Для передачи генератору настроек используется структура MSDtmfGenCustomTone:

struct _MSDtmfGenCustomTone{
    char tone_name[8];     /* Текстовое название сигнала из 8 букв.*/
    int duration;          /* Длительность сигнала в миллисекундах.*/
    int frequencies[2];    /* Пара частот из которых должен состоять выходной сигнал. */
    float amplitude;       /* Амплитуда тонов, 1.0 соответствует уровню 0 дБ от милливатта на нагрузке 600 Ом.*/
    int interval;          /* Пауза в миллисекундах перед началом повторного проигрывания сигнала.*/
    int repeat_count;      /* Количество повторов.*/
};
typedef struct _MSDtmfGenCustomTone MSDtmfGenCustomTone;

Чтобы запустить генератор в работу, будем использовать его метод MS_DTMF_GEN_PLAY_CUSTOM.

Структурная схема обработки сигнала:

Генератор сигнала и измеритель

Код программы, реализующий эту схему показан ниже.

/* Файл mstest3.c */

#include <mediastreamer2/msfilter.h>
#include <mediastreamer2/msticker.h>
#include <mediastreamer2/dtmfgen.h>
#include <mediastreamer2/mssndcard.h>
#include <mediastreamer2/msvolume.h>

int main()
{
    ms_init();
    /* Создаем экземпляры фильтров. */
    MSFilter  *voidsource=ms_filter_new(MS_VOID_SOURCE_ID);
    MSFilter  *dtmfgen=ms_filter_new(MS_DTMF_GEN_ID);
    MSFilter  *volume=ms_filter_new(MS_VOLUME_ID);
    MSSndCard *card_playback=ms_snd_card_manager_get_default_card(ms_snd_card_manager_get());
    MSFilter  *snd_card_write=ms_snd_card_create_writer(card_playback);

    /* Создаем тикер. */
    MSTicker *ticker=ms_ticker_new();

    /* Соединяем фильтры в цепочку. */
    ms_filter_link(voidsource, 0, dtmfgen, 0);
    ms_filter_link(dtmfgen, 0, volume, 0);
    ms_filter_link(volume, 0, snd_card_write, 0);

    /* Подключаем источник тактов. */
    ms_ticker_attach(ticker,voidsource);

    MSDtmfGenCustomTone dtmf_cfg;

   /* Устанавливаем имя нашего сигнала, помня о том, что в массиве мы должны
    оставить место для нуля, который обозначает конец строки. */
    strncpy(dtmf_cfg.tone_name, "busy", sizeof(dtmf_cfg.tone_name));
    dtmf_cfg.duration=1000;
    dtmf_cfg.frequencies[0]=440; /* Будем генерировать один тон, частоту второго тона установим в 0.*/
    dtmf_cfg.frequencies[1]=0;
    dtmf_cfg.amplitude=1.0; /* Такой амплитуде синуса должен соответствовать результат измерения 0.707.*/
    dtmf_cfg.interval=0.;
    dtmf_cfg.repeat_count=0.;

   /* Включаем звуковой генератор. */
   ms_filter_call_method(dtmfgen, MS_DTMF_GEN_PLAY_CUSTOM, (void*)&dtmf_cfg);

   /* Даем, время половину секунды, чтобы измеритель накопил данные. */
   ms_usleep(500000);

   /* Читаем результат измерения. */
  float level=0;
   ms_filter_call_method(volume, MS_VOLUME_GET_LINEAR,&level);
   printf("Амплитуде синуса %f вольт  соответствует среднеквадратическое значение %f вольт.\n", dtmf_cfg.amplitude, level);
}

Компилируем наш пример, также как мы делали до этого, только используя название файла mstest3. Запускаем на выполнение и получим результат:

Амплитуде синуса 1.000000 вольт  соответствует среднеквадратическое значение 0.707733 вольт.

Как видите, результат измерения совпал до третьего знака после запятой с теоретическим значением равным квадратному корню из двойки поделенному пополам: sqr(2)/2=0,7071067811865475

Относительное отклонение результата от истинного значения составило 0.1%. Мы сделали оценку погрешности измерения при максимальном уровне сигнала. Соответственно, при снижении уровня погрешность должна возрастать. Предлагаю вам самостоятельно оценить её для малых уровней сигнала.

В следующей статье мы соберем схему обнаруживающую присутствие на входе тонального сигнала заданной частоты с помощью детектора тонов. А также научимся обрабатывать события генерируемые фильтрами.

Изучаем VoIP-движок Mediastreamer2. Часть 4