C# 實現語音聊天

一、語音聊天說專業點就是即時語音，是一種基於網路的快速傳遞語音資訊的技術，普遍應用於各類社交軟體中，優勢主要有以下幾點：

（1）時效性：視訊直播會因為頻寬問題有時出現延遲高的問題，而語音直播相對來說會好很多，延遲低，並且能夠第·一時間與聽眾互動，時效性強。

（2）隱私性：這一點體現在何處，如主播不想暴露自己的長相，或者進行問題回答是，沒有視訊的話會讓主播感到更安心，所以語音直播隱私性更強。

（3）內容質量高：因為語音直播不靠“顏值”只有好的內容才能夠吸引使用者，所以語音直播相對來說內容質量更高。

（4）成本降低：語音直播相對視訊直播來說，頻寬流量等都會便宜許多，成本降低不少，更加實惠。

二、語音聊天主要步驟：音訊採集、壓縮編碼、網路傳輸、解碼還原、播放音訊，如下圖所示

 

 下面就從程式碼的角度來詳說一下這幾個步驟。

（1）音訊採集，讀取麥克風裝置資料

private readonly WaveIn _waveIn;
_waveIn = new WaveIn();
_waveIn.BufferMilliseconds = 50;
_waveIn.DeviceNumber = 0;
_waveIn.DataAvailable += OnAudioCaptured;
_waveIn.StartRecording();

（2）音訊資料壓縮編碼，常見壓縮格式比較多，例如mp3、acc、speex等，這裡以speex為例

private readonly WideBandSpeexCodec _speexCodec;
_speexCodec = new WideBandSpeexCodec();
_waveIn.WaveFormat = _speexCodec.RecordFormat;

void OnAudioCaptured(object sender, WaveInEventArgs e)
{
     byte[] encoded = _speexCodec.Encode(e.Buffer, 0, e.BytesRecorded);
     _audioClient.Send(encoded);
}

（3）網路傳輸，為了保證即時傳輸udp協議有著天然的優點

using SAEA.Sockets;
using SAEA.Sockets.Base;
using SAEA.Sockets.Model;
using System;
using System.Net;

namespace GFF.Component.GAudio.Net
{
    public class AudioClient
    {
        IClientSocket _udpClient;

        BaseUnpacker _baseUnpacker;

        public event Action<Byte[]> OnReceive;

        public AudioClient(IPEndPoint endPoint)
        {
            var bContext = new BaseContext();

            _udpClient = SocketFactory.CreateClientSocket(SocketOptionBuilder.Instance.SetSocket(SAEASocketType.Udp)
                .SetIPEndPoint(endPoint)
                .UseIocp(bContext)
                .SetReadBufferSize(SocketOption.UDPMaxLength)
                .SetWriteBufferSize(SocketOption.UDPMaxLength)
                .Build());

            _baseUnpacker = (BaseUnpacker)bContext.Unpacker;

            _udpClient.OnReceive += _udpClient_OnReceive;
        }

        private void _udpClient_OnReceive(byte[] data)
        {
            OnReceive?.Invoke(data);
        }

        public void Connect()
        {
            _udpClient.Connect();
        }

        public void Send(byte[] data)
        {
            _udpClient.SendAsync(data);
        }

        public void Disconnect()
        {
            _udpClient.Disconnect();
        }

    }
}

（4）伺服器轉發，客戶端使用udp，伺服器這裡同樣也使用udp來轉發

using SAEA.Sockets;
using SAEA.Sockets.Base;
using SAEA.Sockets.Interface;
using SAEA.Sockets.Model;
using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Net;
using System.Threading.Tasks;

namespace GFF.Component.GAudio.Net
{
    public class AudioServer
    {
        IServerSocket _udpServer;

        ConcurrentDictionary<string, IUserToken> _cache;

        public AudioServer(IPEndPoint endPoint)
        {
            _cache = new ConcurrentDictionary<string, IUserToken>();

            _udpServer = SocketFactory.CreateServerSocket(SocketOptionBuilder.Instance.SetSocket(SAEASocketType.Udp)
                .SetIPEndPoint(endPoint)
                .UseIocp<BaseContext>()
                .SetReadBufferSize(SocketOption.UDPMaxLength)
                .SetWriteBufferSize(SocketOption.UDPMaxLength)
                .SetTimeOut(5000)
                .Build());
            _udpServer.OnAccepted += _udpServer_OnAccepted;
            _udpServer.OnDisconnected += _udpServer_OnDisconnected;
            _udpServer.OnReceive += _udpServer_OnReceive;
        }

        public void Start()
        {
            _udpServer.Start();
        }

        public void Stop()
        {
            _udpServer.Stop();
        }

        private void _udpServer_OnReceive(ISession currentSession, byte[] data)
        {
            Parallel.ForEach(_cache.Keys, (id) =>
            {
                try
                {
                    _udpServer.SendAsync(id, data);
                }
                catch { }                
            });
        }

        private void _udpServer_OnAccepted(object obj)
        {
            var ut = (IUserToken)obj;
            if (ut != null)
            {
                _cache.TryAdd(ut.ID, ut);
            }
        }

        private void _udpServer_OnDisconnected(string ID, Exception ex)
        {
            _cache.TryRemove(ID, out IUserToken _);
        }
    }
}

（5）解碼還原，客戶端將從伺服器收到的資料按約定的壓縮格式，進行解壓縮還原成音訊資料

private readonly BufferedWaveProvider _waveProvider;
_waveProvider = new BufferedWaveProvider(_speexCodec.RecordFormat);

private void _audioClient_OnReceive(byte[] data)
{
     byte[] decoded = _speexCodec.Decode(data, 0, data.Length);
     _waveProvider.AddSamples(decoded, 0, decoded.Length);
}

（6）播放音訊，使用播放裝置來播放解碼後的音訊資料

private readonly IWavePlayer _waveOut;
_waveOut = new WaveOut();
_waveOut.Init(_waveProvider);
_waveOut.Play();

三、測試執行，通過分析語音聊天的幾個關鍵問題點後，按步驟封裝好程式碼，接下來就是用例項來測試一下效果了。

客戶端封裝在按鈕事件中：

GAudioClient _gAudioClient = null;

private void toolStripDropDownButton2_ButtonClick(object sender, EventArgs e)
{
    if (_gAudioClient == null)
    {
        ClientConfig clientConfig = ClientConfig.Instance();
        _gAudioClient = new GAudioClient(clientConfig.IP, clientConfig.Port + 2);
        _gAudioClient.Start();
    }
    else
    {
        _gAudioClient.Dispose();
        _gAudioClient = null;
    }            
}

服務端封裝在main函式中：

ConsoleHelper.WriteLine("正在初始化語音伺服器...", ConsoleColor.DarkBlue);
_gAudioServer = new GAudioServer(filePort + 1);
ConsoleHelper.WriteLine("語音伺服器初始化完畢...", ConsoleColor.DarkBlue);
ConsoleHelper.WriteLine("正在啟動語音伺服器...", ConsoleColor.DarkBlue);
_gAudioServer.Start();
ConsoleHelper.WriteLine("語音伺服器初始化完畢", ConsoleColor.DarkBlue);

萬事俱備，現在F5跑起來試試。

 

 如上紅框所示，喊了幾句相當於Hello World的Hello沒有問題，大功初步告成~

 

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