基于安卓智能手機(jī)的墨客平臺(tái)中視頻處理技術(shù)

黃達(dá)

（岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南省岳陽市 414000）

墨客播放平臺(tái)具有直觀、內(nèi)容豐富、可反復(fù)播放等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域，但受限于視頻制作成本，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)條件及設(shè)備等因素，難以拓展。伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷優(yōu)化升級(jí)，墨客播放平臺(tái)逐步向移動(dòng)設(shè)備端拓展。其中，具有全功能特點(diǎn)的智能手機(jī)是墨客視頻采集設(shè)備的最優(yōu)選擇。特別是在開放式操作平臺(tái)Android 系統(tǒng)下，能夠降低成本，實(shí)現(xiàn)墨客視頻的制作、上傳和播放。

1 研究背景

1.1 文獻(xiàn)綜述

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，促使視頻播放系統(tǒng)迅猛發(fā)展，且在教育領(lǐng)域中的作用愈加明顯。然而，傳統(tǒng)視頻采集效率較低等缺陷，難以滿足視頻采集和播放的需求。在此形勢(shì)下，許多學(xué)者對(duì)此展開了詳細(xì)的論述。部分學(xué)者認(rèn)為，4G 網(wǎng)速的快速發(fā)展，以及無線寬帶的應(yīng)用，保證了視頻高壓縮率情況下，依然能夠保持高清畫質(zhì)。部分領(lǐng)域采用電信“4G”網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)了視頻播放系統(tǒng)，將其引入智能手機(jī)終端得以實(shí)現(xiàn)。視頻前端采用Н.264 編碼文件解碼方法，并利用CDMA2000*EV-DO 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最終能夠在Android 系統(tǒng)播放視頻信息，實(shí)現(xiàn)智能化操作。部分學(xué)者從視頻的移動(dòng)視角出發(fā)，設(shè)計(jì)了基于Android 智能手機(jī)的墨客系統(tǒng)。在論述中，作者介紹了墨客系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，并闡述了嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)方法，在借助Wi-Fi 的環(huán)境下，對(duì)播放終端進(jìn)行測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)端高清視頻播放的目的。

上述學(xué)者對(duì)于視頻播放系統(tǒng)的移動(dòng)化與移動(dòng)端的視頻錄制進(jìn)行了深刻剖析，但特別針對(duì)于安卓系統(tǒng)的墨客平臺(tái)的設(shè)計(jì)，尚未表現(xiàn)良好的應(yīng)用條件。為此，本文將從該角度，以Android 智能手機(jī)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)墨客平臺(tái)的移動(dòng)端視頻采集性能，以期得到更為高效的墨客資源收集手段。

1.2 研究目的

如何借助當(dāng)前開放的操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)墨客平臺(tái)中的視頻資源的遠(yuǎn)程采集，是本文所要研究的關(guān)鍵點(diǎn)。目前在開放的操作系統(tǒng)中，Android 系統(tǒng)為最優(yōu)選擇，特別是在具備十分豐富功能的手機(jī)端，建立相應(yīng)的系統(tǒng)軟件，能夠有效遠(yuǎn)程控制視頻監(jiān)控，進(jìn)一步提高視頻資源采集的清晰度。在此條件下，通過設(shè)計(jì)基于Android 操作系統(tǒng)的墨客系統(tǒng)，并進(jìn)行一定程度的調(diào)試，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。通過一系列調(diào)試證明，基于Android 系統(tǒng)的墨客平臺(tái)具有一定的可行性。

2 移動(dòng)視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)概述

圖1：系統(tǒng)總體框架

伴隨4G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展和5G 的孕育而生，移動(dòng)終端功能從最初的簡(jiǎn)單語音通話工具，逐步向移動(dòng)個(gè)人信息收集與處理平臺(tái)。在此條件下，移動(dòng)智能終端集中了強(qiáng)大的無線通信技術(shù)，以及個(gè)人信息處理能力，已經(jīng)成為人們不可或缺的必需品。目前，移動(dòng)終端體系結(jié)構(gòu)包括了5 個(gè)層次，即硬件驅(qū)動(dòng)層、操作系統(tǒng)（OS）、業(yè)務(wù)能力層、用戶界面層與應(yīng)用層，詳細(xì)內(nèi)容如表1 所示。

移動(dòng)智能終端能夠提升無線通信技術(shù)，所支持的相關(guān)業(yè)務(wù)如表2 所示。

移動(dòng)流媒體技術(shù)作為關(guān)鍵技術(shù)的一種，是將連續(xù)聲音影像經(jīng)過壓縮之后，上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中。終端客戶可以在線觀看、收聽，或者在線緩存體驗(yàn)。此技術(shù)的出現(xiàn)是伴隨音頻、視頻技術(shù)的進(jìn)步，從采集到播放整個(gè)過程的核心技術(shù)。依據(jù)FTP/tcp 的基礎(chǔ)上發(fā)展得來，經(jīng)過一定的數(shù)據(jù)段以分組形式以此傳輸，客戶端受到后重新組裝，最終形成完整的文件。從傳輸流程來看，移動(dòng)流媒體系統(tǒng)包括編碼器、客戶端、服務(wù)器三部分。各模塊之間是通過既定協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。視頻壓縮編碼技術(shù)由ISO 與IEC 組件的活動(dòng)圖像專家組（MPEG）組成，或由（ITU-T）組成的視頻編碼專家組（VCEG）組成。前者制定的標(biāo)準(zhǔn)分為MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4，Н.264是當(dāng)前最先進(jìn)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。

3 基于Android智能手機(jī)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

本平臺(tái)基于Android 智能手機(jī)的墨客資源在線采集框架如圖1 所示，終端設(shè)備包括攝像頭、服務(wù)器與Android 手機(jī)。其中，Android 終端包括客戶端與平臺(tái)搭建兩部分。具體搭建過程如下：首先，采用移動(dòng)設(shè)備攝像頭采集最初原始視頻數(shù)據(jù)；然后，通過移動(dòng)設(shè)備與服務(wù)器建立通信關(guān)系，云平臺(tái)通過串口與服務(wù)器通信。在整個(gè)流程中，服務(wù)器管理每個(gè)環(huán)節(jié)，包括視頻捕捉、RTP 與RTCP打包發(fā)送、НTTP 通信控制等。在服務(wù)器的控制下，首先通過Java環(huán)境下的JMF 捕獲視頻，調(diào)用Ffmpeg 開源庫，進(jìn)行Н.264 編碼壓縮，形成可上傳墨客資源。通過Socket 接口發(fā)送至服務(wù)器，進(jìn)行視頻處理和轉(zhuǎn)存。

播放客戶端功能包含RTP 解析、視頻播放、云平臺(tái)控制及Н.264解碼；當(dāng)客戶端接收到流媒體數(shù)據(jù)后，解析RTP 包解析，調(diào)用Ffmpeg 解析Н.264 解碼，用播放客戶端自帶媒體播放器進(jìn)行播放。本平臺(tái)的服務(wù)器選擇阿里云流媒體服務(wù)器，利用Windows操作系統(tǒng)，編寫視頻捕獲數(shù)據(jù)，通過流媒體打包后，通過socket 進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

表1：移動(dòng)智能終端體系結(jié)構(gòu)

表2：終端支持業(yè)務(wù)分布

4 Android智能客戶端的墨客平臺(tái)的應(yīng)用

在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控視頻中，需要充分考慮傳輸線路建設(shè)成本問題。例如，在在公路檢測(cè)等方面，由于低于廣闊及分散的特性，有線建設(shè)成本與維修成本過高，都限制了監(jiān)控視頻的發(fā)展。隨著智能終端技術(shù)的快速發(fā)展，移動(dòng)監(jiān)控視頻有了更快的升級(jí)。當(dāng)前，許多IT公司對(duì)于移動(dòng)視頻監(jiān)控領(lǐng)域產(chǎn)生了極大興趣，投入大規(guī)模人力資源進(jìn)行項(xiàng)目研究?；跓o線網(wǎng)絡(luò)，以及Android 智能操作系統(tǒng)，是今后監(jiān)控視頻發(fā)展的重頭戲，特別是移動(dòng)智能終端是監(jiān)控應(yīng)用的最佳平臺(tái)。隨著4G 網(wǎng)絡(luò)的逐步成熟，移動(dòng)視頻監(jiān)控技術(shù)將更加成熟與穩(wěn)定。結(jié)合4G 技術(shù)或無線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，進(jìn)一步研發(fā)基于Android 手機(jī)平臺(tái)，是未來移動(dòng)視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。為此，智能手機(jī)監(jiān)控視頻技術(shù)，是移動(dòng)智能終端與安防行業(yè)結(jié)合的結(jié)果。將移動(dòng)通信與安全防范結(jié)合一體，能夠?yàn)槠髽I(yè)、家庭、社會(huì)提供更簡(jiǎn)便的監(jiān)控優(yōu)化方案。

首先，搭建Android 開發(fā)環(huán)境。使用Android SDK 系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠支持Windows、Linux、OS 系統(tǒng)。本次監(jiān)控終端軟件開發(fā)都是在Windows 系統(tǒng)下開發(fā)的，主要開發(fā)環(huán)境采用JDK、IDEeclipse、Android-SDK、Debuger 等。在利用上述環(huán)境之后，下載各類軟件，將其添加到變量環(huán)境中。完成后，配置Eclipse 并啟動(dòng)，選擇Preference，在這個(gè)對(duì)話框中選中Android，選擇SDK 安裝路徑，完成配置。

其次，設(shè)置客戶端應(yīng)用程序框架。本次所設(shè)定的客戶端，主要包括登錄界面、服務(wù)器連接窗口、播放與畫面保存界面。在此基礎(chǔ)上，需要對(duì)視頻解碼模塊進(jìn)行設(shè)定。此時(shí)采用Open Core 模塊，該模塊適用于Android 平臺(tái)音頻、視頻播放，對(duì)流媒體文件的播放，需要經(jīng)過解析與媒體流的解碼。進(jìn)一步，將Н.264 視頻流從中解析出來，之后用媒體播放器播放。最后，從服務(wù)器端軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。這部分需要利用Sun 公司的Java 媒體框架JMF。通過不同情形進(jìn)行設(shè)計(jì)。

綜上，基于Android 的智能手機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)、應(yīng)用流程等軟硬件環(huán)境搭建完成，并通過開發(fā)平臺(tái)能夠正常運(yùn)行。最終，建立不斷完善的優(yōu)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基本系統(tǒng)要求。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行情況如下：硬件成功接入操作系統(tǒng)，可以支持移動(dòng)核心應(yīng)用，操作流程穩(wěn)定；客戶端方面，傳輸模塊、視頻、音頻模塊都可以正常運(yùn)行；服務(wù)器方面，各自模塊都處于正常運(yùn)行狀態(tài)。整體通過模擬器中調(diào)試，基于Android 的操作系統(tǒng)運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控視頻正常播放與下載。

5 結(jié)論

綜上所述，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，以及具備綜合性能的智能手機(jī)不斷豐富，為墨客平臺(tái)的發(fā)展帶來全新的思路與機(jī)遇。在移動(dòng)業(yè)務(wù)中，墨客平臺(tái)應(yīng)用更為廣泛，在墨客制作環(huán)節(jié)成本更低、能夠更有效提升墨客平臺(tái)在教育領(lǐng)域的影響力。在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，具備墨客制作功能的墨客平臺(tái)，將有更巨大的市場(chǎng)潛力?；诋?dāng)前主流技術(shù)及操作系統(tǒng)，進(jìn)行整體墨客平臺(tái)設(shè)計(jì)，能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、時(shí)效性與前瞻性特征。經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)條件下，基于移動(dòng)端具備視頻資源制作功能的墨客平臺(tái)有更為廣泛的應(yīng)用空間。