ボイスチャットサーバー

全体的な構成

　ボイスチャットサーバーは図1のように、チャット機能を統括する部分(Master)と、 通信の管理やプロトコル解析などを行う部分(Entry, Session)に分割して構成されています。

(図1)ボイスチャットサーバーの構成

　これらの各部分は、内部に1つ以上のスレッドを保持しています。 したがって、これらの間で情報を通わせるには、スレッド間通信を行う必要があります。 ボイスチャットサーバーでは、スレッド間通信にはメッセージ方式を採用しました。 SessionからMasterへ、そしてMasterからSessionへの情報伝達は主にメッセージによって行われます。 ただしこれら各部分の制御は、必ずしもメッセージで行われるわけではなく、関数呼び出しでなされることもあります。

各部の説明

接続要求の受付(Entry)

　Entryはクライアントから接続要求があったときに、ソケットを生成し、TCP接続を確立する部分です。 生成されたソケットはまだ動作していない空きSessionに受け渡され、そのSessionの動作を開始させます。

　以上がEntryの動作です。

チャット機能の中枢(Master)

　Masterはチャット機能の根幹部分を遂行します。主な機能を挙げると、Masterは

• クライアントのログイン／ログアウト
• 参加者リストの作成
• メッセージの投稿受付／配布
• 音声のコントロール
• 音声メッセージの受付／合成／配布

　Masterは各Sessionからメッセージで要求を受けます。 すると、その要求に応じて上記に示した処理を行って応答します。 応答メッセージには、メッセージの送信元に送る返答メッセージと、 参加者全員に送る放送メッセージとがあります。 表1にすべての処理要求メッセージとそれらの応答メッセージを示します。 要求メッセージとそれに応じた処理は、上で示したいずれかの機能に対応しています。

(表1)メッセージの種類と解説

通信の管理とプロトコル解析(Session)

　Sessionの構造を図2に示します。 Sessionはクライアントとの通信をサポートし、 クライアントの要求をMasterに伝えるとともに、 Masterから送られてきた情報をクライアントへ送信する作業を行います。 Sessionは２つのスレッドから構成されていて、 一方はソケットを通してクライアントからの情報を取り込むSession_receive_thread、 もう一方はクライアントへ情報を送信するSession_send_threadとなっています。 以下では、これら二つのスレッドの役割を説明します。

(図2)Sessionの構造

　まず、Session_receive_threadはソケットを監視し、クライアントから情報が送られてくると、 プロトコルにしたがってその解析を行います。 次に、解析が成功すると、それに応じたメッセージを作成して、 Masterのメッセージバッファへ投函し、以降の処理はMasterにゆだねます。 そして、Session_receive_threadは再びソケットを監視します。

　Session_send_threadは自分に割り当てられたメッセージバッファを監視し、 Masterがそこにメッセージを投函したら動作を開始します。 まずMasterが投函したメッセージを解析し、次にプロトコルにしたがってクライアントへの送信データを作成します。 そして、ソケットを通じてそのデータを送信し、再びメッセージバッファの監視に入ります。

　以上がSessionの動作概要です。 つまりSessionの役割は、(Masterとのインタフェースを通信と見なせば) インターネット側のプロトコルとMasterとの通信プロトコルを相互に変換するものです。 このようにチャット機能とインターネットとの間にSessionを介在させることで、Masterはチャット機能の中枢部分にだけ集中すればよく、 ソケットの管理などはしなくて済むようになっています。

音声合成の仕組み

　クライアントから送られてきた音声データは、Masterによって他の音声と合成され、ブロードキャストされます。 ここでは、音声合成のメカニズムを解説します。

　クライアントからの音声データの投稿(発言)は次のステップを踏まなくてはなりません。

• 音声投稿開始信号
• 音声データ
• 音声投稿終了信号

　図3に音声の合成を行う機構(VoiceMixCtrl)を示します。 まず、音声投稿開始信号を受信すると、VoiceMixCtrlは音声データのバッファを生成します。 そして、音声データが到着すると、このバッファに音声データを貯えていきます。 もし、すべてのバッファに音声データがあれば、合成して取出すことができます。 また、音声終了信号を受信すると、それに対応するバッファを消去します。

(図3)音声合成の機構(VoiceMixCtrl)

　この方法で音声合成を行うと、音声データの到着に少々ばらつきがあっても、その影響を吸収することができます。

実装

　表2にボイスチャットサーバーのクラス構成を示します。

(表2)ボイスチャットサーバーのクラス構成

CVoiceChatServerCore

CSession

CForClientDataBuffer

CForClientData

CToHostDataBuffer

CToHostData

CSock

CVoiceMixCtrl

CVoiceBuffer