[논문]스마트폰에서 실시간 음성 통신을 위한 UDP Socket Server 구현

강지희; 손한비; 임양미

스마트폰에서 실시간 음성 통신을 위한 UDP Socket Server 구현
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강지희 (덕성여자대학교 디지털미디어학과) , 손한비 (덕성여자대학교 디지털미디어학과) , 임양미 (덕성여자대학교 디지털미디어학과)

최근 오디오 기반의 그룹 대화 통신 기술이 급격히 발전하고 있는데 이는 원거리 간의 회의 또는 긴급 구조망, 음성 인식을 활용한 기술 분야에서 필요로 하기 때문이다. 과거 오디오 그룹 간의 실시간 서비스는 영상 통신보다 타이밍에 있어서 사용자에게 딜레이 되는 값을 전송하는 즉 버퍼 컨트롤이 문제가 되어 잘 사용되지 않았었다. 하지만 최근 다중경로 라우팅, QoS 전송량 감소 기술들이 소개되면서 N:N의 대화가 가능하게 되었다. 본 연구에서는 UDP Socket 방식을 활용하여 N:N 실시간 음성 서비스를 개발한다. 이는 무선단말기를 활용하여 3~4인이 그룹핑 되어 노래 경쟁을 할 수 있는 앱에 적용하여 개발하였다. 운전자가 혼자 운전할 때, 다른 지역에서 운전하는 사람들과 음성인식 인터페이스를 활용하여 즉각적인 그룹을 만들고, 자신과 다른 사람들이 노래를 부르고, 듣고 평가하는 과정에서 재미를 느끼게 함으로써 졸음을 방지할 수 있도록 개발하였다.

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문제 정의

본 장에서는 서버를 중심으로 스마트 폰 간의 실시간 음성 통신을 가능하게 하기 위해 주고받을 정보에 대한 프로토콜을 설계한다. 사용자가 스마트 폰 앱을 통해 서버로 접속한 후 자신의 정보를 전달하고 자신이 속한 그룹의 정보를 받는 등의 실행 모드(대결하기 모드)에서 데이터를 처리를 위해 서버와 클라이언트 간의 프로토콜이 필요하다.

제안 방법

CP영역의 Group항목과 Command항목을 통해 어떤 명령에 대한 데이터인지를 제어하도록 하였다.
자신이 singer가 아니라면 바로 GroupSingActivity로 넘어간다. 그 후 GroupSingActivity에서 AudioCall을 실행한다. AudioCall은 노래를 부르는 음성을 전달하거나 전달 받은 음성을 들을 수 있도록 하는 클래스이기 때문에 클라이언트는 서버로부터 음성 이외의 다른 신호가 올 경우를 대비해 GroupSingActivity에서 대기한다.
CP영역의 Group항목과 Command항목을 통해 어떤 명령에 대한 데이터인지를 제어하도록 하였다. 데이터를 받으면 Group항목과 Command항목을 비교하여 맞는 함수를 실행하도록 구현하였다.
운전 중에 졸음이 온다면 운전자 스스로가 졸린 상태를 인지하고 빠른 조치를 취하는 경우가 아니면 졸음을 깨는 데는 현재 정해진 방식이 없다. 따라서 본 연구에서는 스마트 폰에서 실시간 음성 통신으로 노래 부르기 앱 구현을 통해 UDP Socket 통신 방식과 안드로이드 음성 처리 방식에 대해 살펴보고, UDP 방식의 음성을 전달하는 서버와 클라이언트 모델을 구현했다. 클라이언트와 서버 간의 데이터를 처리하기 위한 프로토콜을 설계한 후, 서버 내에 Group을 생성하여 접속한 클라이언트를 관리하고, 서버가 Group 내 Member간에 음성 데이터를 전달할 수 있도록 음성 전달 Thread를 구현했다.
그림 3은 클라이언트들이 서버를 중심으로 음성 데이터를 전달하는 흐름을 설명한 것이다. 서버 내 음성전달 Thread에서 새로운 port를 열고 Group의 singer가 보내오는 음성 데이터를 그대로 Group 내 singer를 제외한 다른Member들에게 전달하도록 하였다. 서버로부터 임의로 선정된 singer 클라이언트는 오디오 녹음 하드웨어 장치를 켜고 AudioRecord 클래스를 이용하여 사용자의 음성을 바이트 단위로 녹음하여 서버로 전달하도록 하였다.
서버 내 음성전달 Thread에서 새로운 port를 열고 Group의 singer가 보내오는 음성 데이터를 그대로 Group 내 singer를 제외한 다른Member들에게 전달하도록 하였다. 서버로부터 임의로 선정된 singer 클라이언트는 오디오 녹음 하드웨어 장치를 켜고 AudioRecord 클래스를 이용하여 사용자의 음성을 바이트 단위로 녹음하여 서버로 전달하도록 하였다. singer가 아닌 클라이언트는 스피커를 켠 후 AudioTrack클래스를 이용하여 알맞은 포맷에 맞게 서버로부터 전달된 바이트 단위 음성을 출력하도록 하였다.
스마트 폰 간의 음성을 전달하기 위해 중간에서 스마트 폰 클라이언트들을 관리하고 그룹을 만들어주는 등의 일을 하는 서버를 생성하였다.
서버는 Member들이 보낸 점수를 받아 이를 종합하여 다시 Group 내 Member들에게 Command를 SERVER_SCORE로 설정한 메시지를 보내 singer의 최종 점수를 전달한다. 이후 Group의Member들이 노래를 다 불렀는지 파악하여 노래를 다 부르지 않은 경우, 해당 그룹에서 다시 singer를 선정하고 Command를SERVER_HPSTART로 설정하여 Group 내 Member들에게 전달한 후, 음성 전달 Thread를 실행되도록 하였다. 노래를 다 부른 경우에는 Member들에게 Group의 노래가 모두 끝났다는 의미로 Command를 SERVER_FINISH로 설정하여 전달한 후 Group을 해체시키도록 하였다.
클라이언트는 서버로부터 singer에 대한 정보가 전달되면 자신이 singer인지 아닌지 판단한다. 자신이 singer라면 미리 검색한 노래와 가수를 이용하여 Youtube API를 통해 노래방 영상을 검색 후 GroupSingActivity로 넘어간다. 자신이 singer가 아니라면 바로 GroupSingActivity로 넘어간다.
클라이언트는 계속 FindOthersActivity에서 대기하다가 서버로부터 전달 받은 Command가 SERVER_CONNLIST인 메시지를 통해 자신이 추가된 Group의 이름과 해당 Group 내 Member 수를 확인할 수 있다. 클라이언트가 노래를 시작할 때 Command를 INFO_START로 설정하여 보내면 서버는 해당 클라이언트가 속한 Group에서 임의로 singer를 설정하여 Group 내 전체 Member에게 전달하고 해당 Group의 음성 전달 Thread를 실행 시키도록 구현하였다. 클라이언트는 서버로부터 singer에 대한 정보가 전달되면 자신이 singer인지 아닌지 판단한다.
따라서 본 연구에서는 스마트 폰에서 실시간 음성 통신으로 노래 부르기 앱 구현을 통해 UDP Socket 통신 방식과 안드로이드 음성 처리 방식에 대해 살펴보고, UDP 방식의 음성을 전달하는 서버와 클라이언트 모델을 구현했다. 클라이언트와 서버 간의 데이터를 처리하기 위한 프로토콜을 설계한 후, 서버 내에 Group을 생성하여 접속한 클라이언트를 관리하고, 서버가 Group 내 Member간에 음성 데이터를 전달할 수 있도록 음성 전달 Thread를 구현했다.

후속연구

이는 졸음으로 인한 사고를 줄이는 효과적인 방법이 될 수 있다. 향후 더 다양한 미디어 콘텐츠 분야에 적용 가능하도록 더 많은 사용자가 참여할 수 있도록 다중 참여 그룹핑의 효율성을 높이고자 한다.

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