基于IPv6的嵌入式互联网视频应用开发

2011-08-02 15:41:59来源: 互联网
  引言

  交互式网络电视(IPTV)的兴起,可以为观看者提供一种新的方式来选择与控制他们的播放内容,国内外运营服务商纷纷投资建设自己的IPTV运营平台。随着Web2 o的兴起,新型的视频内容服务商打破了IPTV内容提供者与内容使用者之间的界限,使得视频内容得以爆发式地增长。诸如YouTube、优酷以及类似的网站,越来越多地冲击着传统电视媒体。这些视频网站的高度流行,使更多的人开始关注互联网视频,视频内容也得到了极大的丰富。

  观看者不仅希望能够接收优质的IPTV的内容,更希望能够如同普通电视一股方便地观看。IPv6网络的发展使得带宽越来越充足,嵌入式技术的发展则为方便地观看这些内容提供了基础。本文就是基于这样的现实,设计了一种通过家用机顶盒什么是机顶盒?

  机顶盒的全称叫做“数字电视机顶盒”,英文缩写“STB” (Set-Top Box)。它是一种将数字电视信号转换成模拟信号的变换设备,它把经过数字化压缩的图像和声音信号解码还原成模拟信号送入普通的电视机。   数字电视机顶盒是一种将数字电视信号转换成模拟信号的变换设备,它对经过数字化压缩的图像和声音信号进行解码还原,产生模拟的视频和声音信号,通过电视显示器和音响设备给观众提供高质量的电视节目。目前的数字电视机顶盒已成为一种嵌入式计算设备,具有完善的实时操作系统,提供强大的CPU计算能力,用来协调控制机顶盒各部分硬件设施,并提供易操作的图形用户界面,如增强型电视的电子节目指南,给用户提供图文并茂的节目介绍和背景资料。同时,机顶盒具有“傻瓜计算机”能力, 这样通过内部软件功能和对网络稍加进行双向改造,很容易实现如因特网浏览、视频点播、家庭电子商务、电话通信等多种服务,可谓一网打天下。 [全文]

播放互联网视频的应用架构,解决播放这些互联网视频必须通过电脑的问题,使得观看这些视频内容变得简单易用。

  技术原理

  典型的互联网视频网站包括几个基本的组成部分:视频介绍、视频分类、视频本身——通常是flv文件格式及相关视频。我们在通过浏览器或者专用软件播放选定的视频之前,首先要通过关键字搜索或者分类搜索的方式找到对应视频,然后才能播放。大多数的视频网站都采用流媒体播放方式,可以让我们边下载边播放,少数需要下载后才能播放。我们设计的嵌入式应用架构包括如下几个功能组成部分:

  ·通过网络检索并下载视频内容;

  ·设定过滤器分类检索视频内容;

  ·可以对下载后的视频海报进行

  幻灯式播放:

  ·对伽视频文件的编解码、音视频编码及音画同步:

  ·友好化用户播放界面。

  这套架构的基本应用结构如图1所示。

视频服务的嵌入式应用架构

图1视频服务的嵌入式应用架构

  应用架构的组成与实现

  硬件系统的组成

  流媒体编解码单元是整个系统的核心部分,主要由嵌入式系统、嵌入式CPU什么是CPU?

  CPU也称为中央处理器,是电子计算机的主要设备之一。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。CPU是计算机中的核心配件,只有火柴盒那么大,几十张纸那么厚,但它却是一台计算机的运算核心和控制核心。计算机中所有操作都由CPU负责读取指令,对指令译码并执行指令的核心部件。CPU、内部存储器和输入/输出设备是电子计算机的三大核心部件。 [全文]

及外围部件组成。嵌入式CPU采用三星公司的S3C2440400MHz主频,内部集成了ARM920T微处理器和常用夕卜围组件、64M SDRAM及256MFLASH。通过S3C2440的GPIO与以太网控制器芯片DM9000的连接,扩展了网络接口,并接人互联网,单元结构参见图2。

流媒体编码单元结构

图2流媒体编码单元结构

  嵌入式操作系统采用的是Linux,有如下特点:开放的源代码,内核小,执行效率高,对IPv6的良好支持; Linux的高度模块化使组件更容易加载和卸载; 内置网络支持,容易实现内置的Web服务器什么是服务器?

  服务器是指在网络环境下运行相应的应用软件,为网上用户提供共享信息资源和各种服务的一种高性能计算机,英文名称叫做Server。 [全文]

等;支持多种硬件平台;提供完整的开发工具和SDK(Software Development Kit),提供图形化的定制和配置工具

  软件设计与实现

  嵌入式网络视频点播处理时,需要进行实时的图像处理、音视频解码与同步、网络传输、图形用户界面四部分协同处理。为了确倮软件开发、集成乃至最后测试时不至于过分复杂,我们对这四部分进行分层处理。从功能的角度来看,整个软件架构包括四个部分:

  ·网络功能库;

  ·流媒体处理库;

  ·音视频解码库;

  ·用户界面库。

  架构接口参见图3。

视频播放应用架构

图3视频播放应用架构

  网络功能库

  网络功能库在标准IPv6协议的基础上设计了用于通过互联网处理查询/检索音视频内容,同时负责实时流媒体内容下载的应用协议。图4描述了网络功能库的处理过程:

网络功能库流程图

图4网络功能库流程图

  ①通过NETLIB_handlerlnit()创建NETLIB_Handler实例,完成初始化工作;②通过NETLIB_search()或NETLIB searchBylndex()进行查询;③检索的结果由Handler处理,亦可重新搜索;④NETLIB readContent ( )或NETLIB ̄getCount()可以从handler倮存的检索信息中读取指定内容;⑤检索完毕可通过NETLIB_handl erDestroy销除缓存中的结果集。

  下面介绍网络功能库主要功能函数说明,包括下面几个API。

  int NETLIB_search(NETLIB_Handler handler, char* keyword,NETLIB_QueryType queryType,unsigned int maxCount)。描述:搜索给定关键字的视频,并返回不超过maxCount指定数量的结果。

  int NET LIB_readContent(NETLIB_Handler handler,int index,NETLIB VideoDetail*videoDetail)。摘述:从检索结果中根据指定的顺序(index)读取相应的内容。

  流媒体处理库

  流媒体处理库负责处理流媒体数据,它的功能包括:①从实时媒体流中分解音视频;②选定音视频解码库对分解的音视频进行解码;③对解码后的音视频进行同步渲染,确保播放效果。处理流程参见图5。

流媒体处理库流程图

图5流媒体处理库流程图

  音视频解码库

  一个功能完善的FLv播放器必然包括以下三大核心功能模块。

  (1)标签解析模

  块:能够按照Adobe公司制定的文档格式规范对Fly文档凵(结构类似swf文件)进行解析。

  (2)影片执行模块:能够按照一定的时间顺序执行影片。

  (3)ActionScript解析引擎:能够响应用户的交互行为并更好地控制Fly文档的行为。

  考虑到使用机顶盒播放flv视频时操作交互类flv文档时的非便利性,故此我们当前实现版本中主要解决了播放时必须的问题,主要功能接口描述如下。

  FLVDEC_create(Engine_Handlehandle,string name);用于创建FLV解码器实例。

  FLVDEC_control(FLVDEC_Handle, FLVDEC_Cmd id,FLVDEC ̄DynamicParams* params,FLVDEC_Status*status);用于在∏V解码器实例中实现FLV播放控制。

  FLVDEC_process(FLVDEC_Handle handle,XDM_BufDesc* inBufs,XDM BufDesc* outBufs,FLVDEC InArgs* inArgs,FLVDEC_OutArgs*outArgs);在FLV解码器实例中实现FLV播放。

  FLVDEC delete(FLVDEC_Handle handle);用于删除FLV;解码器实例。

  用户界面库

  用户界面库基于DirectFB。DirectFB是专门为满足嵌入式设备要求而开发的小巧、强大、灵活和易于使用的图形系统,并且试图成为一个建构于Linux Framebuffer Device之上的新图形标准。它在FrameBuffer的基础上提供了图形加速、输入设备处理提取、透明窗口和多重显示层的功能,能够对嵌入式系统GUI有较好的支持。与那些通用的嵌人式GUI系统相比,它具有非常简洁、高效的体系结构和硬件图形加速功能。

  运行效果

  在测试用的ΛRM2440板子上播放流畅,截图参见图6。

运行效果图

图6 运行效果图

  结论

  本文设计并初步实现了IPv6环境下嵌入式互联网视频点播应用架构。在有限资源系统开发中,使用软件系统工程的思想,用分层结构假设开发架构,在实验环境中测试播放较为顺畅。生产环境中,采用具备更好DSP什么是DSP?

  dsp是digital signal processor的简称,即数字信号处理器。它是用来完成实时信号处理的硬件平台,能够接受模拟信号将其转换成二进制的数字信号,并能进行一定形式的编辑,还具有可编程性。由于强大的数据处理能力和快捷的运行速度,dsp在信息科学领域发挥着越来越大的作用。 [全文]

性能的辅助CPU,配合本文的ARM芯片实现本架构,可以更为丌页畅地播放网络视频,进一步提高系统的性能。

关键字:嵌入式

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0802/article_7719.html
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