手机视频播放系统的实现

手机视频播放系统的实现 摘要:$??‰??}???,??þ‰??, ??Q——$?????，fi{}??Ç? b$? ,??%??[?$ ?$$~,?A$???‰?sþ?,?s??, ??A,?Q?，fi{??Q?,A$f??Q??Ø,º$ ,?$ ?? ??fi?ƒ?A?~?b?$??fi???? ??fi?,A?????%b$? ,A$???‰?, ??A,?Q?，fi{??Q?,AQ??Ø? ?‰, ‡???,?$??sþ?,?s?? ?Q?,?,$??þ?,} $þ}? 中图分类号:TP ç??,,?:DOI:10.3t5t/j.issn.1003–5t70.2012.11.015 ,, ??,? ƒ$fl????,Q?? ~?,þ#, } ?þ?}?}}???%b$ç?$?fi$ C/S A???$?? ? An Implementation of Video Broadcast System for Mobile Phones ?fi?Ø????ý@,þ?fi$?? ??fi??,,,?? $$?$?b LIU Chuan ,ZHANG Xiao-yan 关键词:?%??[; ,;C/S ??;??þ‰? (Beijing University of Posts and Telecommunications (Beijing) School of Software Engineering, Beijing 100876,China) [Abstract ] With the fusion of the three main telecommunication networks, mobile phone terminal, which is the main participantsof the mobile Internet, has gradually obtained the public attention. The feature of mobile media includes high speed, great interaction and mobility. The development of mobile stream media has taken off, which gives mobile stream media a bright future. The video broadcast system for mobile phones is one case of the development of mobile stream media. With the continuous development of the mobile communication technology, smart phones and related industries have huge commercial value, they are opening a new page in the development of mobile communications, and have a profound impact on people's daily lives. This paper aims to work out a solution to the construction of video broadcast system for mobile phones based on C/S structure. This paper will also provide strong support to the implementation of the video broadcast system for mobile phones. [Key words]Computer Applications; Stream Media; C/S Structure; Mobile Internet 补其空白、市场较为混乱、资费难以降低、恶意信息的非法传播、 0 引言 智能手机的硬件发展遭遇瓶颈、某些专利技术容易引起版权纠 作为媒体服务的重要组成部分，视频点播业务有着强劲的 市场需求和发展前景。它与网页浏览、书籍阅读、手机游戏是 纷等等。随着移动通信技术的不断发展，智能手机以及相关产 业拥有巨大的商业价值，它们正在开创移动通信发展的新一页， 目前智能手机上使用最多的四大应用方向。我国的 863 高科技 并且对人们的日常生活产生深远影响。由于手机播放的流媒体 研究计划“高性能信息示范网络”中，明确提出要从宽带流媒 经过了特殊的压缩编码，使得它很适合在互联网上传输。 体等典型业务入手，建立一个能适应 Internet 等媒体流实时 TV 传输的高性能、广域 ( 城域 ) 宽带演示验证网络。视频应用已经 在新一代移动互联网中，变化最大，创新点最多的是用户 成为移动互联网发展中的热点，除了以视频业务为核心的优酷、 终端。手机可使用专用的客户端程序进行点播，也可在浏览器 土豆网站之外，大部分门户网站均已开始发展属于自己的视频 上直接点播。由于采用了先进的机群技术，可对大规模的并发 业务，国内强势电视台也相继向网络电视台发展。 点播请求进行分布式处理，使其能适应大规模的点播环境。近 年来在移动终端上的视频业务也已经渐渐受到重视，市面上主 以手机作为终端的视频播放系统，其优势非常明显。手机 要的视频网站都支持 PC 和移动终端观看视频，其系统结构如图 媒体具有传播速度快、互动性好、移动性强等特点，近年来得到 了快速发展，其发展前景不可限量。但在带来机遇的同时，它也 1 所示，它涉及到流媒体终端、移动通信接入网、移动通信分组 面临着巨大的挑战，如内容比较单调、某些技术领域还没有人填 核心网、Internet网络、流媒体内容服务器等。 [2] RTP是一种提供端对端传输服务的实时传输协议，用来支 持在单目标广播和多目标广播网络服务中传输实时数据，而实 时数据的传输则由 协议来监视和控制。 RTCP RTP 定义在 RFC 1889 中。信息包的结构包含广泛用于多 媒体的若干个域，包括声音点播 (audio-on-demand)、影视点 播 (video on demand)、因特网电话 (Internettelephony )和电 视会议 (videoconferencing)。RTP的规格没有对声音和电视的 压缩格式制定标准，它可以被用来传输普通格式的档。例如， WAV 或 者 GSM(Global System for Mobile communications) 格式的声音、MPEG-1 和 MPEG-2 的电视，也可以用来传输专 有格式存储的声音和电视文件。 使用 协议的应用程序运行在 之上，而执行 RTPRTPRTP 的程序运行在 UDP 的上层，目的是为了使用 UDP 的检查和。 图 1:支持多种终端的流媒体系统结构 如图 2 所示，RTP 的报文结构决定了它比 TCP 更合适传输媒体 Fig.1 The structureo f stream system for multiple信息，RTP 可以看成是传输层的子层。 terminals 成熟的手机视频播放系统，应使该系统能够处理从客户端 的请求，从本地或视频网站中提取指定音视频信息，将这些信 息以特定解码方式处理，通过流媒体协议发送给客户端播放， 并提供良好的客户端人机交互体验。本文将从服务端和客户端 中的关键问来探讨实现手机视频播放系统的解决，包括 音视频编解码、协议报文的封包、系统集成方案和客户端维护等。 1 主要涉及的通信协议 1.1 RTSP RTP 报文头格式图 2 [1] RTSP(Real-Time Stream Protocol )是一种基于文本 Fig.2 Message head format of RTP 的应用层协议，在语法及一些消息参数等方面，RTSP 协议与 包头格式 : RTP 协议类似。在 rfc2326 中对 协议进行描述。 HTTPRTSP 前 12 个字节出现在每个 包中，仅仅在被混合器插入时，RTPRTSP 被用于建立的控制媒体流的传输，它为多媒体服务扮 才出现 识别符列表。这些域有以下意义:CSRC演“网络远程控制”的角色。尽管有时可以把 RTSP 控制信息 版本 (V):2 比特。此域定义了 RTP 的版本。此协议定义的 和媒体数据流交织在一起传送，但一般情况 RTSP 本身并不用 版本是 2。( 值 1 被 RTP 草案版本使用，值 0 用在最初 "vat" 语 于转送媒体流数据。媒体数据的传送可通过 RTP/RTCP 等协议 音工具使用的协议中。) 来完成。 填充 (P):1 比特。若填料比特被设置，则此包包含一到多 一次基本的 RTSP 操作过程是 : 首先，客户端连接到流服 个附加在末端的填充比特，填充比特不算作负载的一部分。填 务器并发送一个 RTSP 描述命令(DESCRIBE)。流服务器通 充的最后一个字节指明可以忽略多少个填充比特。填充可能用 过一个 SP 描述来进行反馈，反馈信息包括流数量、媒体类型 D于某些具有固定长度的加密算法，或者用于在底层数据单元中 32videoMPEG-1 自适音流，这个域用来指示声音使用的编码类型，例如 PCM、 33 MPEG-2 video 应增量调制或线性预测编码等等。如果发送端在会话或者广播 的中途决定改变编码，发送端可通过这个域来接收端。 P由多媒体应用程序生成的声音和电视数据块被封装在 RT表 1 列出了目前 RTP 所能支持的声音有效载荷类型。 信息包中，每个 RTP 信息包被封装在 UDP 消息段中，然后再 支持的有效载荷类型表 1 RTP封装在 IP 数据报中。 Table.1 Availablepayloa d types forRTP 1.3 UDP 有效载荷号声音类型采样率 (kHz)数据率 (kb/s) UDP 协议，即用户数据报协议，主要用来支持那些需要在 0PCM mu-law864计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内 1 1016 4.8 8 的众多的客户 / 服务器模式的网络应用都需要使用 UDP 协议。 32 2 G.721 8 P 协议并不提供数据传送的保证。如果在从发送方到接 UD3 GSM 32 8 收方的传递过程中出现数据报的丢失，协议本身并不能做出任 DVI 6 64 16 何检测或提示。 也不能确保数据以正确的顺序发送和接收。 UDPLPC 7 2.4 8 G.722 1.4 SDP 9 48 , 64 8 MPEG Audio 14 90 - 在流媒体传输的过程中需要随时查看媒体描述信息，这部 15 G.728 8 16 分的功能将在 SDP 中显现。SDP 的主要作用就是在媒体会话中， 传递媒体流信息，允许会话描述的接收者去参与会话。SDP 基 本上在 interne t上工作。他定义了绘画描述的统一格式 , 但并 对电视流，有效载荷类型可以用来指示电视编码的类型， 不定义多播地址的分配和 SDP 消息的传输 , 也不支持媒体编码 例如 motion JPEG, MPEG-1，MPEG-2 或者 H.231 等等。发 方案的协商 , 这些功能均由下层传送协议完成。典型的会话传 送端也可以在会话或者期间随时改变电视的编码方法。表 2 列 出了目前 RTP 所能支持的某些电视有效载荷类型。 [4] Protocol 会话公告协送协议包括 :SAP(Session Announcement AMR 打包 RTP 算法 ，以流程图表示如图 4 所示:议 ),SIP,RTSP,HTTP, 和使用 的 E-Mail。 MIME 2 音频和视频解码格式 2.1 视频解码格式 MPEG-4 本课题中处理的视频帧将被编码为 MPEG4 格式，音频帧 选择了 与 和 视频标 AMR格式。MPEG-4 MPEG-1MPEG-2 准的功能相较之下，除了传统的数字视频编译码的功能之外， MPEG-4 更具备了许多引人注目的功能，包括有以对象内容为 基础的视频对象存取、以场景内容为基础的可升级性、视频存取、 纠错能力等 视频流的常用解码算法有形状、运动 等。MPEG-4 解码和纹理解码。其文件结构如图 3 所示: MPEG-4 通过层次结构进行管理，层次结构分别是视频场 景、视频对象、视频对象层、视频对象平面组和视频对象平面。 这个视频标准不仅可以提供一个更具压缩效率的新多媒体信息 传输标准，同时也可以达成更好的交互性、全方位存取以及强 劲的纠错能力。 打包 的过程图 4 AMRRTP Fig.4 The processo f packing into AMR RTP2.2 音频解码格式 AMR 3.3 流媒体传输 AMR 全称 Adaptive Multi-Rate，自适应多速率编码，主 流媒体技术采用 RTSP-on-TCP/RTP-on-UDP 的方式 [5]要用于移动设备的音频，压缩比比较大，但相对其他的压缩格 式质量比较差，由于多用于人声通话，效果比较好。AMR 定义 进行交互和数据传输。但是 RTP 又受限于多种网络状况，根据 的扩展卡可同时支持声音及 功能。采用这种设计，可 MODEM不同的状况，需要不同的解决方法。系统采用了 boost C++ 有效降低成本，同时解决声音与 子系统目前在功能上 MODEM库的 asio 异步通信库和线程库进行设计和实现，保证了系统的 的一些限制。 并发性，高效性以及跨平台性。系统设计如图 5 所示: 3 流媒体服务器设计与实现 3.1 MPEG-4 打包 RTP 算法(伪代码形式) [3] 其打包算法 如下 : While(MPEG-4 数据流结束前 ){ If (发现下一个 VOP 起始码 ){ If( 当前分段长度?去除头部字段长度的路径 值 ){ MTU /* 把此段数据打入 RTP 包 */ } :致谢 [6] 功的重要标准 ，因此，有必要为手机视频播放系统配备一个功 能强大的客户端并提供更多的配套视频服务，让用户在使用手 在本文的撰写及系统的开发过程中，我的导师张笑燕副教机播放系统时拥有较好的用户体验。 授以及杜晓峰老师给予了我很大帮助，在此我向他们表示诚挚 本系统所开发的客户端程序将用户访问的常用视频网站进 感谢。 行汇总并重新安排格式，搜集各大视频网站每天点击较多的视 频制作成每日热点，并带有查询书签和访问历史功能，方便用 参考文献 :户查找之前看过的视频链接，客户端程序界面如图 6 所示。 [1] Hennin g Schulzrinne,rfc2326.Rea l Time Streaming Protocol[s]www.ietf.org/rfc/rfc2326.txt,1998. [2] Henning Schulzrinne,rfc3550.A transport Protocoforl Real- Time applications., 2003. [3] Yoshihiro Kikuchi,rfc3016.RTPPayload Format for MPEG- 4 Audio/Visual Streams. rfc3016.txt,2000. [4] Johan Sjberg,rfc4867.RTPPayloa d Format and File Storage for the Adaptive Multi-Rate(AMR) and Specificationof testingmethod s for earthquake resistant building[s].Beijing, China Architecture Building Press,1997. & [5] 苏征远，易燕，赵庆江，戴祖诚 .. 基于 3G 的流媒体服务技术 研究 . 电子设计工程，2012,01:74-76 SU Z Y, YI Y, ZHAO Q J, DAI Z C, et al.Technology research of streaming service based on 3G technology. ElectronicDesig n Engineering,2012,01:74 -76 蒋文斌，余林 琛，廖光贤，廖小飞，王鹏程，陈珍 . 移动对等 直播流媒体 图 6 客户端程序界面 [6]系统的服务质量保证机制研究.计算机工程与科学， Fig.6 The user interfacoef Client program 2012，10:11-16. 客户端程序可手动选择视频更新频率、所使用皮肤界面、 JIANG B, YU L C, LIAO G X, LIAO X F, WANG W 是否开机运行等设置。服务端则要定期更新所提供的内容(每日 P C,CHEN Z. Mobile peer-to-peer live streaming service quality assurance mechanisms. Computer Engineering and 热点、是否增加新的视频网站等)并保证识别用户所使用的 UA Science, 2012, 1011:- 16 臧伟 . 基于无线网络环境的手机视频和其他访问参数的正常。 码率自适应技术研究 . 软 件，2012,04:81-88 ZANG W. Wireless network environment based mobile [7] 5 总结video bit rate adaptation techniques. Software, 2012,04:81-88 本文研究的总体目标为研究并实现一个手机视频播放系统， [7] 使该系统能够处理从无线客户端 的请求，从本地或视频网站 中提取指定音视频信息，将这些信息以特定解码方式处理，通