【正文】 .............. 21 圖 11 數(shù)據(jù)源類關(guān)系圖 ................................................... 23 圖 12 init()流程圖 ..................................................... 30 圖 13 播放器內(nèi)核的播放器啟動(dòng)流程圖 ..................................... 31 圖 14 正常播放流程圖 ................................................... 33 圖 15 停止播放流程圖 ................................................... 34 圖 16 選時(shí)播放流程圖 ................................................... 36 圖 17 播放轉(zhuǎn)暫停流程圖 ................................................. 38 圖 18 快進(jìn)、快退或者暫停轉(zhuǎn)播放的流程圖 ................................. 39 圖 19 播放轉(zhuǎn)快進(jìn)流程圖 ................................................. 41 圖 20 播放轉(zhuǎn)快退流程圖 ................................................. 43 圖 21 VCR 互操作圖 ..................................................... 56 碩士學(xué)位論文 II 表 錄 表 1 內(nèi)核接口庫層定義的接口函數(shù) ........................................ 28 表 2 IPTV 播放器支持的文件格式及編碼格式 ................................ 53 表 3 VCR 測(cè)試過程典型問題及解決情況 ..................................... 56 表 4 連播測(cè)試過程典型問題及解決情況 .................................... 57 碩士學(xué)位論文 III 摘 要 IPTV 交互式互聯(lián)網(wǎng)電視，以其特有的互動(dòng)性、內(nèi)容的豐富性與及時(shí)性吸引了眾多用戶，成為電信及廣電部門、電子及軟件企業(yè)爭(zhēng)相搶奪的新興市場(chǎng)。 本文以設(shè)計(jì)一種支持 可復(fù)用、易擴(kuò)展的先進(jìn)播放器框架及內(nèi)核為目標(biāo)，針對(duì)其中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)問題展開研究。該 框架將播放器從底層硬件到上層應(yīng)用劃分為四層：硬件適配層、播放器內(nèi)核層、播放器通訊控制層、業(yè)務(wù)層。 3. 設(shè)計(jì)了播放器內(nèi)核接口庫。測(cè)試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì) IPTV 播放器能夠滿足應(yīng)用系統(tǒng)功能需求。所以隨著IPTV的發(fā)展與普及， IPTV播放器也顯示出至關(guān)重要的作用。 2) 全 VCR操作支持 VCR（ Video Cassette Recording） 功能泛指各種對(duì)視頻的操作控制。 本地媒體文件是指存儲(chǔ)在機(jī)頂盒內(nèi)置存儲(chǔ)設(shè)備如 Flash存儲(chǔ)器、內(nèi)置硬盤，或可熱插拔的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備如 SD卡、 U盤、移動(dòng)硬盤等上的媒體文件。 5) 二次開發(fā)接口支持 視音頻播放（解復(fù)用、解碼）是一個(gè)較為專業(yè)的技術(shù)領(lǐng)域，并不是每個(gè)開發(fā)人員都能熟悉其中的原理，能夠做相應(yīng)的開發(fā)。由于 IPTV硬件平臺(tái)尤其是解碼硬件多樣性問題的存在，導(dǎo)致目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)供機(jī)頂盒制作廠家遵循，市場(chǎng)上也沒有完全支持以上特點(diǎn)的播放器內(nèi)核可以使用，常用的開源播放器更是無法滿足不同廠家對(duì) IPTV業(yè)務(wù)能力的擴(kuò)展需求。 課題針對(duì) IPTV播放器中的關(guān)鍵技術(shù)及模塊實(shí)現(xiàn)展開研究， 具有較高的應(yīng)用價(jià)值 。 IPTV的出現(xiàn)使這種愿望成為可能。美 國早在 20xx年 9月，運(yùn)營商 Verizon率先宣布推出 IPTV服務(wù)。歐洲是全球最大的 IPTV市場(chǎng)，IPTV在法國呈現(xiàn)爆炸性增長。要求從事信息網(wǎng)絡(luò)傳播視聽節(jié)目業(yè)務(wù)的單位必須符合 廣電總局的申批條件。雖然已經(jīng)過了多年的運(yùn)營，各國 IPTV運(yùn)營商仍然面臨運(yùn)營模式和生態(tài)鏈的問題，但各運(yùn)營商都在積極探索自己的發(fā)展模式 [2]。 RealPlayer則僅支持 real格式的文件播放及 RealServer（后升級(jí)為 HelixServer）投遞的點(diǎn)直播服務(wù)。這些開源項(xiàng)目的共同特點(diǎn)是廣泛的格式支持及開源。和第二代相比其特點(diǎn)是提供的是重要的框架，而不是具體的格式或功能支持。但是根據(jù)當(dāng)前的播放器發(fā)展情況可以發(fā)現(xiàn)：由 于 IPTV所用到的硬件設(shè)備各有差異，所以目前對(duì) IPTV播放器沒有統(tǒng)一的播放器或播放器框架可以直接使用。 碩士學(xué)位論文 第 4 頁 本文的研究內(nèi)容 IPTV 播放器框架設(shè)計(jì) 鑒于分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)， IPTV播放器采用分層結(jié)構(gòu)的框架。 播放器通訊控制層：通常將該層叫做“播放器內(nèi)核接口庫層”。 IPTV 播放器內(nèi)核設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 在整個(gè)播放器軟件分層結(jié)構(gòu)中，上層媒體播放相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用，通過播放器通訊控制層控制著播放器內(nèi)核進(jìn)程，播放器內(nèi)核進(jìn)程是真正負(fù)責(zé)處理和實(shí)現(xiàn)多媒體播放功能的實(shí)體，是播放軟件體系中的核心，因此我們稱其為播放器內(nèi)核進(jìn)程。 播放器內(nèi)核按照服務(wù)層級(jí)來劃分模塊，內(nèi)層模塊為外層模塊提供服務(wù)，由外層的模塊完成邏輯控制，內(nèi)層模塊完成實(shí)際的工作任務(wù)。 本文的組織結(jié)構(gòu) 本文共分為六章，全文組織如下： 第一章：緒論。依據(jù)該思路，設(shè)計(jì)了一個(gè) 可復(fù)用程度高、易擴(kuò)展、利于開發(fā)各種音視頻播放應(yīng)用的先進(jìn)框架，并對(duì) 框架的層次結(jié)構(gòu)、層間通訊和框架所支持的技術(shù)特性進(jìn)行了闡述。 第四章： IPTV播放器內(nèi)核接口庫層實(shí)現(xiàn)。 第五章： IPTV播放器測(cè)試。 本章小結(jié) 本章通過對(duì) IPTV播放器功能需求及相關(guān)領(lǐng)域國外內(nèi)研究現(xiàn)狀的分析，論述了課題研究的目的和意義，并概述了課題研究中需解決的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。電腦本地硬盤上存儲(chǔ)的媒體文件、用于點(diǎn)播的 HTTP服務(wù)器上的媒體文件、 UDP組播的媒體文件、 RTSP服務(wù)器提供的 RTP數(shù)據(jù)包等 [5][6][7]，均為有效的數(shù)據(jù)源。解復(fù)用的過程中可以分離出字幕數(shù)據(jù)、音頻 ES流、視頻ES（ Elementary Stream）流等多媒體信息。解碼器有純軟件、硬件芯片兩大類，前者便于升級(jí)，后者更加穩(wěn)定高效。電視機(jī)、顯示器的成像技術(shù)大多利用了三基色原理。因此，數(shù)據(jù)源讀取與解復(fù)用才是機(jī)頂盒播放器軟件的核心功能。這就對(duì)解復(fù)用部分的研究與設(shè)計(jì)提出了易擴(kuò)展的特性需求。 根據(jù) 劃分的層次，定義好層間接口之后，開發(fā)人員可以僅僅專注于自己所負(fù)責(zé)的邏輯模塊，無需關(guān)心其它模塊，這樣可以相互獨(dú)立的開展工作、齊頭并進(jìn)。軟件的分層結(jié)構(gòu)，有效的降低了層間的耦合度，并 且具有良好地?cái)U(kuò)展性。 IPTV 播放器框架分層結(jié)構(gòu) 圖 2是基于 ，所設(shè)計(jì)的 IPTV播放器框架的分層結(jié)構(gòu)圖。媒體業(yè)務(wù)層的存在使得外部應(yīng)用與播放器內(nèi)核的耦合度大大降低，同時(shí)播放器內(nèi)核得以專注于播放核心工作，而無需關(guān)心紛繁復(fù)雜的封裝格式和控制方式。 視頻業(yè)務(wù)服務(wù)層 視頻業(yè)務(wù)服務(wù)層處于視頻業(yè)務(wù)應(yīng)用層的下方，專門為紛繁復(fù)雜度視頻應(yīng)用業(yè)務(wù)提供所需的播放服務(wù)。有了這個(gè)服務(wù)，應(yīng)用層就無需關(guān)心字幕是否存在、字幕的編碼方式等繁雜技術(shù)細(xì)節(jié)。 下面以新浪視頻業(yè)務(wù)為例，描述媒體業(yè)務(wù)邏輯層的層次與接口。例如，滿足新浪業(yè)務(wù)的現(xiàn)有接口層，也適用于任意類似于新浪業(yè)務(wù)的其它播放器業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)進(jìn)程接收并判斷播放器業(yè)務(wù)接口層傳來的 控制命令是否滿足執(zhí)行條件，然后根據(jù)需要改變播放器狀態(tài)，并將播放器最新的狀態(tài)信息更新到業(yè)務(wù)層共享內(nèi)存里，工業(yè)務(wù)接口層隨時(shí)訪問。子類派生于基類，每個(gè)子類都是某一類應(yīng)用的具體實(shí)現(xiàn)，該子類需要重載基類提供的相關(guān)接口和方法。 第 二 章 IPTV 播放器 框架 設(shè)計(jì) 第 11 頁 圖 5 業(yè)務(wù)進(jìn)程主流程 業(yè)務(wù)進(jìn)程主函數(shù)啟動(dòng)后，首先根據(jù)業(yè)務(wù)需要?jiǎng)?chuàng)建并初始化不同的子類對(duì)象，然后調(diào)用InitPlayer方法初始化播放器，更新共享內(nèi)存中的播放器狀態(tài)信息，之后就一直處于消息接收狀態(tài)，捕獲接口傳來控制命令并根據(jù)命令內(nèi)容調(diào)用恰當(dāng)?shù)奶幚矸椒ā? 為了確保進(jìn)程通訊所用 SOCKET連接的穩(wěn)定性，以及數(shù)據(jù)傳遞的可靠性，通訊控制層選用 TCP協(xié)議作為基本的連接方式。一個(gè)連接建立在端口 8082上，用于視音頻應(yīng)用程序向播放器內(nèi)核傳遞播放指令。 播控指令是一個(gè)格式固定并含 有眾多參數(shù)的數(shù)據(jù)包，內(nèi)核代碼通過解析數(shù)據(jù)包的格式和參數(shù)，識(shí)別出來如何執(zhí)行一條播放指令。常見的播放器狀態(tài)事件有：播放開始、播放異常、播放完畢等 [12]，或者打開失敗、緩沖不足等錯(cuò)誤信息。例如：上層業(yè)務(wù)應(yīng)用中產(chǎn)生的“暫?！敝噶?，經(jīng)由通訊控制層的 TCP連接，最終被內(nèi)核進(jìn)程捕獲到，內(nèi)核進(jìn)程解析出暫停指令，立即暫停播放，并向上層業(yè)務(wù)應(yīng)用反饋一條“執(zhí)行成功”信息。內(nèi)核進(jìn)程通過調(diào)用底層硬件適配接口完成“解碼”和“輸出”。各 個(gè)廠家，為自己的芯片提供的 SDK開發(fā)包風(fēng)格迥異、接口完全不匹配。這也為設(shè)計(jì)硬件適配層提供了切入點(diǎn)。針對(duì)不同的硬件平臺(tái)，只需額外實(shí)現(xiàn)自己特有的那些接口，無需修改上層業(yè)務(wù)應(yīng)用，即可支持多種硬件平臺(tái)。其中音視頻寫入數(shù)據(jù)時(shí)一個(gè)很關(guān)鍵的方法，對(duì)寫入的數(shù)據(jù)格式有特殊要求。 2) 編碼格式：指引解碼器加載相應(yīng)的解碼模塊。 7) EsData數(shù)據(jù)長度：媒體流的數(shù)據(jù)長度； 8) 結(jié)束標(biāo)志（ MagicEnd）：類似于 MagicStart，用于聲明每段媒體流數(shù)據(jù)的結(jié)束位置。這三層之間的通訊方式如圖 6所示。 內(nèi)核接口庫層：通過 TCP協(xié)議與播放器內(nèi)核建立連接，通過這個(gè)連接向內(nèi)核發(fā)送控制碩士學(xué)位論文 第 14 頁 命令，并向內(nèi)核查詢播放狀態(tài)；內(nèi)核的播放事件，也通過這個(gè)連接傳遞給上層應(yīng)用。 業(yè)務(wù)層應(yīng)用、內(nèi)核接口庫、播放器內(nèi)核交互序列圖如圖 7所示。同時(shí)，建立新線程，循環(huán)接收該連接上的 socket數(shù)據(jù) ，用于不定時(shí)接收播放器返回的事件通知。 IPTV 播放器支持的技術(shù)特性 基于上面這種播放器框架設(shè)計(jì)， IPTV播放器可以支持以下技術(shù)特性： 支持本地播放和網(wǎng)絡(luò)播放 此項(xiàng)目中播放器支持的本地文件格式有： mp avi、 264avi、 264ts、 rm、 rmvb、 asf（ Advanced Streaming Format）、 mp3。一條流水線都是由一個(gè)播放基本功能的組件相連而構(gòu)成的（類似 DirectShow中的 FitlerGraph），可以形象地將這么一條完整的多媒體處理流水線稱 為一個(gè)播放引擎。在一個(gè)進(jìn)程內(nèi)使用多線程機(jī)制，創(chuàng)建若干個(gè)播放引擎，這幾個(gè)播放引擎可以共享同一解碼器資源。 播放器框架為每個(gè)播放引擎賦予一個(gè)全局唯一的識(shí)別符，稱之為句柄（ HANDLE） .一個(gè)引擎句柄就是一個(gè)整形數(shù)字。 在播放一個(gè)文件時(shí)， 給播放器一個(gè) url，它會(huì)調(diào)用 demux模塊的 CanHandleFile函數(shù)去判碩士學(xué)位論文 第 16 頁 斷這個(gè)文件是不是用這個(gè) demux來解析 ， 如果返回 信息表明此 demux模塊不支持 該文件 ，那么它去下一個(gè) demux中 再 判斷 ， 如果 調(diào)用 某個(gè) demux時(shí) 返回 信息表明其 支持 該文件 ，那么就創(chuàng)建這個(gè) demux去解析文件 。文件內(nèi)容中有某些數(shù)據(jù)可以標(biāo)志文件的格式，這里以 TS文件（ TS文件是擴(kuò)展名為 .ts的文件 ， 是 高清影片格式之一）為例進(jìn)行說明。因?yàn)?直播節(jié)目如果根據(jù)內(nèi)容來判斷，效率太低，所以直播的 demux里就是根據(jù) url中是否有 264ts來判斷 。 支持動(dòng)態(tài)拆卸和組裝 Filter 組件作為流數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)模塊，必須具備足夠的靈活度，可以在播放狀態(tài)下，動(dòng)態(tài)組裝或者拆卸 Filter。 使用 MediaBuffer 對(duì)象 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送 MediaBuffer 是流媒體數(shù)據(jù)處理流水線上的多媒體數(shù)據(jù)載體。這樣的業(yè)務(wù)特征，非常適合采用先進(jìn)先出的“隊(duì)列”結(jié)構(gòu)。 本章小結(jié) 本章首先介紹播放器的基本原理，依據(jù)該原理，結(jié)合常用的系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)思路提出了IPTV 播放器框架的設(shè)計(jì)思路。 本章給出了 IPTV播放器內(nèi)核的設(shè)計(jì)與主要模塊的實(shí)現(xiàn)。 圖 8 是 DirectShow 系統(tǒng)框架圖。 Filter Graph 是 Filter 的“容器”，而 Filter 是 Filter Graph 中的最小功能模塊。數(shù)據(jù)源可以是文件、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)里的 WDM（ Win32 驅(qū)動(dòng)程序 模型 ）采集卡或 VFW（ Video for Windows） 采集卡、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。 在“流水線”的入口處輸入原始的多媒體文件，流水線的出口處將會(huì)輸出畫面、聲音等。例如，解復(fù)用過濾器（ DemuxFilter）的主要作用是讀取來自本地或網(wǎng)絡(luò)的同封裝格式的數(shù)據(jù)源，并解析之。 利用 DirectShow 框架，開發(fā)人員得以從數(shù)據(jù)傳輸、同步性、硬件差異等瑣碎且復(fù)雜的工作中解脫出來 [10]。比如：需要從網(wǎng)絡(luò)上獲取數(shù)據(jù)時(shí)，只需要開發(fā)出支持 HTTP、 MMS、 RTSP、 P2P 等協(xié)議的相應(yīng)擴(kuò)展模塊掛接到內(nèi)核上即可，無需對(duì)播放器內(nèi)核做任何修改；另外，增加新媒體格式時(shí)，按照約定好的格式開發(fā)一個(gè)新的接口，并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的解復(fù)用組件 Demux_ Filter，播放器內(nèi)核加載該組件后，即可支持新增的媒體格式，并不影響播放器框架。每個(gè)容器都獨(dú)立實(shí)現(xiàn)各自的功能。RenderManag