Asterisk播放mp4(7)——dtmf

Asterisk 现有版本不支持播放视频文件(支持视频通话),无法满足发送视频通知、视频 IVR 等场景。本系列文章,通过学习音视频的相关知识和工具,尝试实现一个通过 Asterisk 播放 mp4 视频文件的应用。

通过sip终端控制asterisk播放视频,例如:暂停,恢复,切换等,最直接方式就是让用户通过终端的按键进行控制,因此我们研究一下DTMF和Asterisk处理DTMF的方式。

DTMF(双音多频)

双音多频(DTMF,Dual Tone Multi Frequency),由高频群和低频群组成,高低频群各包含4个频率。一个高频信号和一个低频信号叠加组成一个组合信号,代表一个符号。DTMF信号有16个编码。选择双音方式是由于它能够可靠地将拨号信息从语音中区分出来。CCITT规定每秒最多按10个键,即每个键时隙最短为100毫秒,其中音频实际持续时间至少为45毫秒,不大于55毫秒,时隙的其他时间内保持静默。因此生成DTMF流程包含音频任务和静默任务,前者是产生双音频采样值,后者产生静默样值,每个任务结束时,要重置定时器和下一个任务。

发送DTMF有三种方式:1,RFC4733/RFC2833;2,SIPINFO;3,INBAND。

  1. RFC4733/RFC2833
    为带内检测方式,通过RTP传输,由特殊的rtp PayloadType即TeleponeEvent来标示RFC2833数据包。同一个DTMF按键通常会对应多个RTP包,这些RTP数据包的时间戳均相同,此可以作为识别同一个按键的判断依据,最后一组RTP数据包的end标志置1表示DTMF数据结束。RFC4733用于替代RFC2833。
telephone-event RTP包定义
字段 说明
event 按键事件对应的值,例如:1对应1,*对应10,#对应11。
E 事件是否结束标志,1代表结束。
R 保留位,必须为0。
volumn 音量。
duration 事件持续时间,时间戳单位,网络字节序。
  1. SIPINFO(RFC2976)
    为带外检测方式,通过SIP信令通道传输DTMF数据。INFO消息通常用于传递应用层消息,INFO方法并不是用于改变SIP呼叫的状态,也不是用于改变被SIP初始化地会议状态(和re-invite等的区别)。接收端接收INFO成功后必须返回200 OK。规范中并不包括消息体的定义,DTMF数据由SignalDuration两个字端组成,各占1行。注意当DTMF为“*”时不同的标准实现对应的Signal=*Signal=10。SIPINFO的好处是不影响RTP数据包的传输,但可能会造成不同步。

  2. INBAND
    为带内检测方式,而且与普通的RTP语音包混在一起传送。在进行INBAND DTMF检测时唯一的办法就是提取RTP数据包进行频谱分析,经过频谱分析得到高频和低频的频率,然后查表得到对应的按键。这种存在一个问题,如果采用压缩比高的音频编码,可能导致无法识别出按键。

通过RTP或SIP INFO传递DTMF时,传递的值不是原始的音频数据,而是经过编码的。

DTMF按键编码

Asterisk处理DTMF

通过pjsip.conf中的dtmf_mode可以设置Asterisk发送DTMF方式,文档中说明支持上面提到的3种方式,应该也支持接收这3种方式发送的数据(后面会验证前两种)。

在Asterisk应用中,Asterisk将DTMF和媒体数据都作为ast_frame,不论发送发采用何种方式,都可以通过ast_channel读取,基本代码如下:

struct ast_frame *f = ast_read(chan);
if ((f->frametype == AST_FRAME_DTMF) && (f->subclass.integer == '#')) {
  // 收到按键后的处理
}

需要注意的是subclass.integer是DTMF字符对应的ASCII码值,不是RFC2833中定义的数值。

利用dialplan中的变量,可以将DTMF的识别结果反馈到dialplan中,实现根据按键执行不同的呼叫流程。在应用中设置dialplan变量的代码如下:

pbx_builtin_setvar_helper(chan, "TMSDTMFKEY", key);

除了在应用中获得DTMF,Asterisk的AMIARI接口也都提供了接收DTMF事件和发送DTMF按键。

样本数据

linphone可以设置DTMF的发送方式,这样就可以通过linphone获取不同方式下的样本数据。

linphone设置DTMF发送方式

RFC4833/RFC2833

SDP中指定DTMF媒体参数
按键1对应的RTP包

一个按键产生了多个RTP包,标记事件结束的包也会有多个,按键包之间还包括了声音包。

开始按键的RTP包

第一个字节01对应按键1;第2个字节0a,第1位0说明事件为未结束,第2位保留,后6位是音量,值为10;第3和第4字节00 a0,持续时间,值为160。

结束按键的RTP包

SIPINFO

SIP INFO 消息 DTMF数字
STP INFO 消息 DTMF字符

参考

RFC4733 - RTP Payload for DTMF Digits, Telephony Tones and Telephony Signals

RFC2833 - RTP Payload for DTMF Digits, Telephony Tones and Telephony Signals

RFC2976 - The SIP INFO Method

pjsip.conf dtmf_mode

Asterisk Dialplan 变量

Asterisk 13 ManagerEvent_DTMFBegin

Asterisk 13 ManagerEvent_DTMFEnd

Asterisk通过ARI接口处理DTMF示例

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