Android 錄像上傳回顯服務(wù)器系統(tǒng)開發(fā)

扈樂華 顧思思 李 文*

（湖南科技學(xué)院 電子與信息工程學(xué)院，湖南 永州425007）

1 關(guān)鍵技術(shù)簡介

H.264 是一種視頻和圖像在編碼、傳送、接收、解碼的實(shí)現(xiàn)過程中，程序員必須遵守的統(tǒng)一規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。H.264 沒有對視頻編碼器和解碼器做細(xì)致的開發(fā)，但是制定了編碼過程中的碼流標(biāo)準(zhǔn)和針對碼流的嚴(yán)格的解碼標(biāo)準(zhǔn)。[1]在很大程度上有利于開發(fā)者自主設(shè)計出編碼器和解碼器。H.264 標(biāo)準(zhǔn)編碼器主要就算法方面加以優(yōu)化，并沒有就運(yùn)動估計和量化過程做出大的修改。H.264 解碼標(biāo)準(zhǔn)中。關(guān)鍵的解碼過程主要有：熵解碼實(shí)現(xiàn)、運(yùn)動補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)、去方塊濾波實(shí)現(xiàn)、反變換實(shí)現(xiàn)以及反量化實(shí)現(xiàn)等模塊。主要解碼流程圖如下圖1 所示。

圖1 H.264 解碼流程圖

2 系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)主要包括兩個大的模塊Android 客戶端模塊和PC端服務(wù)器模塊，其中Android 客戶端模塊主要包括拍照模塊，錄音模塊，錄像模塊，文件瀏覽模塊；PC 端服務(wù)器主要包括回顯視頻流和接收上傳文件模塊組成。如下圖2 所示。

（1）照相模塊：包括拍照，取消等選項(xiàng)。

（2）錄音模塊：主要包括錄制，暫停，播放，完成，刪除等選項(xiàng)。

（3）錄像模塊：錄制，停止，保存，發(fā)送（PC 端服務(wù)器）等選項(xiàng)。

（4）文件瀏覽模塊：主要包括視頻文件瀏覽選項(xiàng)。

（5）PC 回顯視頻流：實(shí)時監(jiān)聽Android 客戶端傳輸?shù)牧髅襟w。

（6）PC 接收上傳文件功能：接收文件，顯示文件基本信息，顯示接收結(jié)果。

3 關(guān)鍵技術(shù)

需要實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)在解碼器的優(yōu)化，針對優(yōu)化對象的不同主要采用三種有效的優(yōu)化方式。

（1）核心代碼的優(yōu)化。針對Android 環(huán)境的特殊性，對其中的代碼精簡，簡化其中過于復(fù)雜的代碼邏輯，增加代碼與系統(tǒng)之間的耦合性，從而提升解碼器運(yùn)行的效率。

（2）處理器部分指令操作的優(yōu)化。從指令集的角度出發(fā)，極大程度的利用CPU 的并行處理能力，從而提升算法運(yùn)算的速度。

（3）部分解碼算法優(yōu)化。對整個解碼過程涉及算法做詳細(xì)分析，找出其中可以進(jìn)行優(yōu)化的部分算法，是算法優(yōu)化的重要工作。重點(diǎn)對其中的去方塊濾波算法作分析，其對整個解碼算法影響非常大，因此重點(diǎn)對去方塊濾波算法做優(yōu)化處理。接下來重點(diǎn)介紹對H.264 去方塊濾波算法優(yōu)化實(shí)現(xiàn)的過程。

H.264 標(biāo)準(zhǔn)去方塊濾波算法主要存在要對每一個方塊進(jìn)行去方塊濾波計算的缺點(diǎn)，這個過程非常的復(fù)雜，需要犧牲較大的時間。在具體的算法中，需要對每一個4*4 方塊所有的行邊界的像素點(diǎn)進(jìn)行BS 值計算。但是對BS 值計算過程占據(jù)將近方塊濾波計算工作量的60%-80%左右，分析出BS 計算量比重非常大，因此找出簡化BS 值計算的方法，可以有效的減少去方塊濾波計算量。

針對宏塊大小的差異，采用不同編碼方法，主要有幀間以及幀內(nèi)編碼。針對兩種不同的編碼方式，采用相應(yīng)預(yù)測模式，從而對BS 值進(jìn)行估計的過程分為兩種方式。因?yàn)閹瑑?nèi)編碼的空間冗余值與時間冗余值相比小非常多，因此殘差值也要會對應(yīng)大。對幀內(nèi)編碼采用較強(qiáng)的去方塊濾波算法，而對幀間編碼采取較弱的去方塊濾波算法。具體的對比過程如表1 所示。

表1 中數(shù)據(jù)反映出，采用兩種不同的方式后，PSNRY 值對比標(biāo)準(zhǔn)的H.264 有一定的提升，同時改良后的解碼器的輸出碼率和標(biāo)準(zhǔn)算法較為接近。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)開發(fā)了Android 錄像上傳回顯服務(wù)器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了2大模塊，6 個小模塊，Android 端重點(diǎn)采用H.264 編碼進(jìn)行實(shí)時視頻的傳輸，在PC 端實(shí)現(xiàn)了對實(shí)時流媒體數(shù)據(jù)的接收，并且利用去方塊濾波優(yōu)化算法對其中的解碼過程進(jìn)行優(yōu)化，提升了視頻接收的流暢度。但是由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的差異，實(shí)時傳輸?shù)倪^程中還存在少量的丟幀以及時延等問題，后期需要對算法進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，將解碼器更加完善。

表1 去塊濾波算法對比表