數(shù)字電視機(jī)頂盒流媒體播放器的設(shè)計與研究

【摘要】近幾年來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，以及信息化腳步的加快，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)深入到人們的工作、生活和學(xué)習(xí)當(dāng)中。在光纖接入網(wǎng)絡(luò)升級改造工程的不斷進(jìn)行中，網(wǎng)絡(luò)寬度無論是速率上還是服務(wù)質(zhì)量上都得到了明顯的提升，網(wǎng)絡(luò)寬帶成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商部署戰(zhàn)略發(fā)展中的一項核心業(yè)務(wù)，而且網(wǎng)絡(luò)寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展使得網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)量不斷增加。本文以IPTV數(shù)字機(jī)頂盒為基礎(chǔ)，提出了流媒體播放器的構(gòu)建方案。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字機(jī)頂盒；IPTV；流媒體播放器

1.引言

隨著科技技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)在人類的生活中扮演著越來越重要的角色，原先的一些傳統(tǒng)行業(yè)、傳統(tǒng)業(yè)務(wù)也在逐步地向著互聯(lián)網(wǎng)滲透和靠近。因此IPTV就是繼傳統(tǒng)的廣電數(shù)字電視業(yè)務(wù)后新發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)電視交互業(yè)務(wù)。隨著光纖網(wǎng)絡(luò)帶寬的日益普及，以及流媒體技術(shù)的深入發(fā)展，多媒體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)入了前所未有的盛世。IPTV網(wǎng)絡(luò)電視通過數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)將傳統(tǒng)的數(shù)字電視業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)交互業(yè)務(wù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，并未廣大用戶提供直播、時移、點播、網(wǎng)頁瀏覽、游戲等交互式電視業(yè)務(wù)，使人們工作以外的業(yè)余時間得以極大程度上的豐富，近年來獲得了飛速的發(fā)展。IPTV集合了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體技術(shù)、通信技術(shù)于一體，以家庭電視機(jī)設(shè)備作為顯示終端，使用戶切身體驗到多媒體技術(shù)發(fā)展帶來的巨大變革，與傳統(tǒng)有線電視傳播方式相比，IPTV是一種革命性的節(jié)目內(nèi)容傳播方式，影響了整個媒體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動了新技術(shù)的不斷進(jìn)步。

IPTV業(yè)務(wù)以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，機(jī)頂盒為主要終端，為用戶提供包括視頻、點播、網(wǎng)頁瀏覽、互動游戲等在內(nèi)的多個服務(wù)項目。機(jī)頂盒是一個典型的嵌入式系統(tǒng)，具有豐富的功能，如模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換功能、圖形圖像的顯示功能、音頻和視頻編解碼的功能、流媒體傳輸控制功能等。消費(fèi)者可以通過IPTV機(jī)頂盒在現(xiàn)有的電視機(jī)上體驗IPTV提供的各種服務(wù)。相較于普通機(jī)頂盒，IPTV機(jī)頂盒在顯示系統(tǒng)具有以下幾個突出優(yōu)勢：

（1）在不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬環(huán)境下，家庭用戶可以獲得不同質(zhì)量的多媒體功能服務(wù)。例如：家庭中接入了光纖網(wǎng)絡(luò)寬帶，用戶能夠獲取到高質(zhì)量、高清晰度的視頻服務(wù)。

（2）隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在全球范圍內(nèi)的普及應(yīng)用，用戶可以通過IPTV獲取到更多的網(wǎng)絡(luò)資源，用戶的選擇范圍得到了進(jìn)一步拓展。

（3）IPTV的明顯特征決定了其具有較強(qiáng)的交互性、實時性，不但可以為用戶提供個性化的視頻服務(wù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)電子郵件接收、在線購物、在線游戲等多種功能。

目前，網(wǎng)絡(luò)寬帶已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展的階段，網(wǎng)絡(luò)寬帶用戶數(shù)量的持續(xù)增多，促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)寬帶在各個領(lǐng)域的普及應(yīng)用。在網(wǎng)絡(luò)寬帶產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程中，多媒體技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)代信息社會背景下，數(shù)字媒體服務(wù)成為了新型的產(chǎn)業(yè)，在人們生活、工作和學(xué)習(xí)中有著不可忽視的重要位置。隨著光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的推進(jìn)，怎樣能夠在高質(zhì)量、高速度網(wǎng)絡(luò)帶寬環(huán)境下開發(fā)設(shè)計出針對性較強(qiáng)的應(yīng)用業(yè)務(wù)，成為了IPTV發(fā)展中的核心任務(wù)，更凸顯了“三網(wǎng)融合”背景下的重要意義。

2.常見的多媒體播放器軟件架構(gòu)

多媒體指的是視音頻技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物。一般情況下，多媒體播放系統(tǒng)包括四個重要組成部分：以處理器為核心的硬件系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)、業(yè)務(wù)應(yīng)用以及相關(guān)處理程序。由于多媒體播放系統(tǒng)的通用性較強(qiáng)，可以實現(xiàn)多種集合各種功能與一體的開源流媒體播放器。

2.1 VLC播放器架構(gòu)

VLC流媒體播放器是后期開發(fā)的播放器，其架構(gòu)設(shè)計在最初就充分考慮到模塊化功能的重要性，成為了發(fā)展速度最快的流媒體播放器架構(gòu)模式。VLC流媒體播放器的特征使其版本得到了不斷的更新和升級，集成了多種開源代碼版本。因此，VLC流媒體播放器的地位不可忽視，其開發(fā)設(shè)計的借鑒意義在流媒體播放器構(gòu)建中具有關(guān)鍵作用。

2.2 通用播放器架構(gòu)

流媒體播放器在播放網(wǎng)絡(luò)媒體資源和本地媒體資源時，都需要獲取媒體數(shù)據(jù)，當(dāng)流媒體播放器完成視音頻解碼后，再將媒體數(shù)據(jù)顯示給用戶。在流媒體播放器實際開發(fā)設(shè)計中，可以將其分為獲取媒體數(shù)據(jù)的通信模塊，解碼視音頻的緩存/解碼模塊，以及用戶顯示控制模塊。

3.流媒體播放器軟件設(shè)計

按照本文提出的數(shù)字機(jī)頂盒流媒體播放器設(shè)計目標(biāo)，其軟件架構(gòu)設(shè)計必須充分滿足可擴(kuò)展性和可移植性，整個數(shù)字機(jī)頂盒系統(tǒng)的設(shè)計要采用分層設(shè)計思想，實現(xiàn)JAVA代碼與C/C++代碼的調(diào)用操作。

3.1 JAVA代碼層

JAVA代碼層通過功能強(qiáng)大的Android界面空間看實現(xiàn)對流媒體播放器的交互控制。以APK應(yīng)用方式，將全部功能集成于Android平臺中，以確保實現(xiàn)流媒體播放器系統(tǒng)的獨(dú)立性。同時，JAVA代碼層還能夠?qū)崿F(xiàn)播放控制、用戶認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)資源分配和瀏覽器交互等多種功能。Android庫能夠調(diào)用不同標(biāo)準(zhǔn)的類庫，進(jìn)而降低系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計的難度。例如，可以直接對Android瀏覽器進(jìn)行調(diào)用，定制和對接開源瀏覽器，以其靈活的擴(kuò)展性來適應(yīng)不同服務(wù)器的功能需求。對流媒體播放器的邏輯關(guān)系進(jìn)行抽象化處理，進(jìn)一步細(xì)化功能內(nèi)容，負(fù)責(zé)提供完整的各種應(yīng)用接口，加載不同的C/C++動態(tài)庫，以實現(xiàn)跨平臺系統(tǒng)功能。

3.2 C/C++代碼層

C/C++代碼層負(fù)責(zé)實現(xiàn)流媒體播放器的核心功能，以及一系列流媒體傳輸協(xié)議，實現(xiàn)解碼器和數(shù)據(jù)處理平臺之間的調(diào)用關(guān)系。C/C++代碼執(zhí)行具有較高性能，可以消耗過多的系統(tǒng)資源。IPTV系統(tǒng)包含了各種各樣的功能模塊，其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，但流媒體播放器功能模塊始終是其核心部分。

4.流媒體播放模塊設(shè)計

（1）初始化模塊

初始化模塊負(fù)責(zé)實現(xiàn)部分參數(shù)的初始化，同時完成一些糾錯處理任務(wù)。

（2）消息處理機(jī)制

消息處理機(jī)制采用專門線程對流媒體播放器的功能狀態(tài)進(jìn)行控制，能夠以管道方式存儲消息，消息處理模式采用的是先進(jìn)先出方案。最終以回調(diào)的方式將消息類型和消息狀態(tài)反饋到上層應(yīng)用。

（3）預(yù)處理流媒體數(shù)據(jù)

對于傳來的流媒體數(shù)據(jù)來說，數(shù)據(jù)形態(tài)在不同環(huán)境下也不盡相同。預(yù)處理流媒體數(shù)據(jù)模塊針對TS數(shù)據(jù)流進(jìn)行同步處理，再將其傳送到緩沖區(qū)中。

（4）流媒體數(shù)據(jù)解碼處理

TCP/UDP數(shù)據(jù)處理依靠socket連接實現(xiàn)，同時，根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，可以講接收到的數(shù)據(jù)基于RTSP模塊進(jìn)行分析，將消息控制命令分離出來，傳送到預(yù)處理流媒體數(shù)據(jù)功能模塊中，最后將處理完成后的數(shù)據(jù)劃分為大小固定的數(shù)據(jù)包，再注入到解碼器中。

（5）RTSP模塊

RTSP模塊屬于一個功能獨(dú)立的模塊，負(fù)責(zé)實現(xiàn)系統(tǒng)中全部RTSP協(xié)議。

5.結(jié)論

目前，互聯(lián)網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)正在日新月異的蓬勃發(fā)展。IPTV以數(shù)據(jù)網(wǎng)為載體開展以傳統(tǒng)媒體業(yè)務(wù)為主的服務(wù)。真正的實現(xiàn)了傳播者與收視者的良性有效互動，并能夠根據(jù)用戶選擇來配置各種多媒體服務(wù)，將傳統(tǒng)的數(shù)字電視網(wǎng)、IP通訊網(wǎng)、以及數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)三者有機(jī)的結(jié)合捆綁，真正的實現(xiàn)“三網(wǎng)融合”。作為呈現(xiàn)廣電業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的載體的IPTV，隨著市場前景的日趨明朗，必將迎來廣闊發(fā)展的黃金時機(jī)。綜上所述，隨著“三網(wǎng)融合”的進(jìn)一步推進(jìn)，從根本上解決了電信運(yùn)營商對增值業(yè)務(wù)的壟斷問題，引入了雙向傳輸機(jī)制，促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、電信運(yùn)營商和有線電視運(yùn)營商的可持續(xù)發(fā)展。IPTV利用網(wǎng)絡(luò)寬帶成為了各大運(yùn)營商競爭發(fā)展中的核心業(yè)務(wù)，為IPTV產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展創(chuàng)造了有利契機(jī)。

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作者簡介：屠恒海（1980—），男，中級工程師，研究方向：嵌入式硬件研發(fā)。