基于IPv6的嵌入式互聯(lián)網(wǎng)視頻應(yīng)用開發(fā)

     引言

　　交互式網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV）的興起，可以為觀看者提供一種新的方式來選擇與控制他們的播放內(nèi)容，國內(nèi)外運(yùn)營服務(wù)商紛紛投資建設(shè)自己的IPTV運(yùn)營平臺。隨著Web2 o的興起，新型的視頻內(nèi)容服務(wù)商打破了IPTV內(nèi)容提供者與內(nèi)容使用者之間的界限，使得視頻內(nèi)容得以爆發(fā)式地增長。諸如YouTube、優(yōu)酷以及類似的網(wǎng)站，越來越多地沖擊著傳統(tǒng)電視媒體。這些視頻網(wǎng)站的高度流行，使更多的人開始關(guān)注互聯(lián)網(wǎng)視頻，視頻內(nèi)容也得到了極大的豐富。

　　觀看者不僅希望能夠接收優(yōu)質(zhì)的IPTV的內(nèi)容，更希望能夠如同普通電視一股方便地觀看。IPv6網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得帶寬越來越充足，嵌入式技術(shù)的發(fā)展則為方便地觀看這些內(nèi)容提供了基礎(chǔ)。本文就是基于這樣的現(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)了一種通過家用機(jī)頂盒播放互聯(lián)網(wǎng)視頻的應(yīng)用架構(gòu)，解決播放這些互聯(lián)網(wǎng)視頻必須通過電腦的問題，使得觀看這些視頻內(nèi)容變得簡單易用。

　　技術(shù)原理

　　典型的互聯(lián)網(wǎng)視頻網(wǎng)站包括幾個(gè)基本的組成部分：視頻介紹、視頻分類、視頻本身——通常是flv文件格式及相關(guān)視頻。我們在通過瀏覽器或者專用軟件播放選定的視頻之前，首先要通過關(guān)鍵字搜索或者分類搜索的方式找到對應(yīng)視頻，然后才能播放。大多數(shù)的視頻網(wǎng)站都采用流媒體播放方式，可以讓我們邊下載邊播放，少數(shù)需要下載后才能播放。我們設(shè)計(jì)的嵌入式應(yīng)用架構(gòu)包括如下幾個(gè)功能組成部分：

　　·通過網(wǎng)絡(luò)檢索并下載視頻內(nèi)容；

　　·設(shè)定過濾器分類檢索視頻內(nèi)容；

　　·可以對下載后的視頻海報(bào)進(jìn)行

　　幻燈式播放：

　　·對伽視頻文件的編解碼、音視頻編碼及音畫同步：

　　·友好化用戶播放界面。

　　這套架構(gòu)的基本應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1視頻服務(wù)的嵌入式應(yīng)用架構(gòu)

　　應(yīng)用架構(gòu)的組成與實(shí)現(xiàn)

　　硬件系統(tǒng)的組成

　　流媒體編解碼單元是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，主要由嵌入式系統(tǒng)、嵌入式CPU及外圍部件組成。嵌入式CPU采用三星公司的S3C2440，400MHz主頻，內(nèi)部集成了ARM920T微處理器和常用夕卜圍組件、64M SDRAM及256MFLASH。通過S3C2440的GPIO與以太網(wǎng)控制器芯片DM9000的連接，擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)接口，并接人互聯(lián)網(wǎng)，單元結(jié)構(gòu)參見圖2。

圖2流媒體編碼單元結(jié)構(gòu)

　　嵌入式操作系統(tǒng)采用的是Linux，有如下特點(diǎn)：開放的源代碼，內(nèi)核小，執(zhí)行效率高，對IPv6的良好支持； Linux的高度模塊化使組件更容易加載和卸載； 內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)支持，容易實(shí)現(xiàn)內(nèi)置的Web服務(wù)器等；支持多種硬件平臺；提供完整的開發(fā)工具和SDK（Software Development Kit），提供圖形化的定制和配置工具。

　　軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻點(diǎn)播處理時(shí)，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)的圖像處理、音視頻解碼與同步、網(wǎng)絡(luò)傳輸、圖形用戶界面四部分協(xié)同處理。為了確倮軟件開發(fā)、集成乃至最后測試時(shí)不至于過分復(fù)雜，我們對這四部分進(jìn)行分層處理。從功能的角度來看，整個(gè)軟件架構(gòu)包括四個(gè)部分：

　　·網(wǎng)絡(luò)功能庫；

　　·流媒體處理庫；

　　·音視頻解碼庫；

　　·用戶界面庫。

　　架構(gòu)接口參見圖3。

圖3視頻播放應(yīng)用架構(gòu)

　　網(wǎng)絡(luò)功能庫

　　網(wǎng)絡(luò)功能庫在標(biāo)準(zhǔn)IPv6協(xié)議的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了用于通過互聯(lián)網(wǎng)處理查詢／檢索音視頻內(nèi)容，同時(shí)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)流媒體內(nèi)容下載的應(yīng)用協(xié)議。圖4描述了網(wǎng)絡(luò)功能庫的處理過程：

圖4網(wǎng)絡(luò)功能庫流程圖

　　①通過NETLIB＿h(yuǎn)andlerlnit（）創(chuàng)建NETLIB＿Handler實(shí)例，完成初始化工作；②通過NETLIB_search（）或NETLIB searchBylndex（）進(jìn)行查詢；③檢索的結(jié)果由Handler處理，亦可重新搜索；④NETLIB readContent （ ）或NETLIB￣getCount（）可以從handler倮存的檢索信息中讀取指定內(nèi)容；⑤檢索完畢可通過NETLIB＿h(yuǎn)andl erDestroy銷除緩存中的結(jié)果集。

　　下面介紹網(wǎng)絡(luò)功能庫主要功能函數(shù)說明，包括下面幾個(gè)API。

　　int NETLIB_search（NETLIB_Handler handler， char* keyword,NETLIB_QueryType queryType,unsigned int maxCount）。描述：搜索給定關(guān)鍵字的視頻，并返回不超過maxCount指定數(shù)量的結(jié)果。

　　int NET LIB_readContent（NETLIB_Handler handler，int index，NETLIB VideoDetail*videoDetail）。摘述：從檢索結(jié)果中根據(jù)指定的順序（index）讀取相應(yīng)的內(nèi)容。

　　流媒體處理庫

　　流媒體處理庫負(fù)責(zé)處理流媒體數(shù)據(jù)，它的功能包括：①從實(shí)時(shí)媒體流中分解音視頻；②選定音視頻解碼庫對分解的音視頻進(jìn)行解碼；③對解碼后的音視頻進(jìn)行同步渲染，確保播放效果。處理流程參見圖5。

圖5流媒體處理庫流程圖

　　音視頻解碼庫

　　一個(gè)功能完善的FLv播放器必然包括以下三大核心功能模塊。

　?。?）標(biāo)簽解析模

　　塊：能夠按照Adobe公司制定的文檔格式規(guī)范對Fly文檔凵（結(jié)構(gòu)類似swf文件）進(jìn)行解析。

　?。?）影片執(zhí)行模塊：能夠按照一定的時(shí)間順序執(zhí)行影片。

　?。?）ActionScript解析引擎：能夠響應(yīng)用戶的交互行為并更好地控制Fly文檔的行為。

　　考慮到使用機(jī)頂盒播放flv視頻時(shí)操作交互類flv文檔時(shí)的非便利性，故此我們當(dāng)前實(shí)現(xiàn)版本中主要解決了播放時(shí)必須的問題，主要功能接口描述如下。

　　FLVDEC＿create（Engine＿Handlehandle，string name）；用于創(chuàng)建FLV解碼器實(shí)例。

　　FLVDEC＿control（FLVDEC_Handle， FLVDEC_Cmd id，F(xiàn)LVDEC￣DynamicParams* params，F(xiàn)LVDEC＿Status*status）；用于在∏V解碼器實(shí)例中實(shí)現(xiàn)FLV播放控制。

　　FLVDEC＿process（FLVDEC＿Handle handle，XDM＿BufDesc* inBufs，XDM BufDesc* outBufs，F(xiàn)LVDEC InArgs* inArgs，F(xiàn)LVDEC_OutArgs*outArgs）；在FLV解碼器實(shí)例中實(shí)現(xiàn)FLV播放。

　　FLVDEC delete（FLVDEC＿Handle handle）；用于刪除FLV；解碼器實(shí)例。

　　用戶界面庫

　　用戶界面庫基于DirectFB。DirectFB是專門為滿足嵌入式設(shè)備要求而開發(fā)的小巧、強(qiáng)大、靈活和易于使用的圖形系統(tǒng)，并且試圖成為一個(gè)建構(gòu)于Linux Framebuffer Device之上的新圖形標(biāo)準(zhǔn)。它在FrameBuffer的基礎(chǔ)上提供了圖形加速、輸入設(shè)備處理提取、透明窗口和多重顯示層的功能，能夠?qū)η度胧较到y(tǒng)GUI有較好的支持。與那些通用的嵌人式GUI系統(tǒng)相比，它具有非常簡潔、高效的體系結(jié)構(gòu)和硬件圖形加速功能。

　　運(yùn)行效果

　　在測試用的ΛRM2440板子上播放流暢，截圖參見圖6。

圖6 運(yùn)行效果圖

　　結(jié)論

　　本文設(shè)計(jì)并初步實(shí)現(xiàn)了IPv6環(huán)境下嵌入式互聯(lián)網(wǎng)視頻點(diǎn)播應(yīng)用架構(gòu)。在有限資源系統(tǒng)開發(fā)中，使用軟件系統(tǒng)工程的思想，用分層結(jié)構(gòu)假設(shè)開發(fā)架構(gòu)，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中測試播放較為順暢。生產(chǎn)環(huán)境中，采用具備更好DSP性能的輔助CPU，配合本文的ARM芯片實(shí)現(xiàn)本架構(gòu)，可以更為丌頁暢地播放網(wǎng)絡(luò)視頻，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能。