【正文】 1 . 3 ： M e d i a S o u r c e M a n a g e r 與 M e d i a R e n d e r M a n a g e r 建 立 連 接2 . 2 ： O K 或 F A I L返 回 值3 . 1 ： V P L A Y E R _ C M D _ P L A Y 消 息3 ： P l a y ( )3 . 2 ： O K 或 F A I L3 . 1 . 1 ： M e d i a R e n d e r M a n a g e r S t a r t ( )3 . 1 . 1 ： M e d i a S o u r c e M a n a g e r S t a r t ( ) 圖 7 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 業(yè)務(wù)應(yīng)用層調(diào)用 init()接口時(shí)，內(nèi)核接口庫在根據(jù)信號量判斷播放器已經(jīng)啟動(dòng)的情況下，與播放器內(nèi)核建立 TCP連接。該層通過調(diào)用“內(nèi)核接口庫層”的接口 API實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。 4) 視頻寬度：以像素為單位 給出視頻的寬度； 5) 視頻高度：以像素為單位給出視頻的高度； 6) 時(shí)間戳：主要是用來同步的， 單位一般是毫秒，比如 在視頻文件中第 10分鐘 開始播放該段媒體流，那么其 時(shí)間戳就是 10*60*1000=600000毫秒。視頻方法主要包括：打開 /關(guān)閉解碼器、初始化編碼格式、寫入數(shù)據(jù)、查詢緩沖進(jìn)度、開始播放、暫停、快進(jìn) /快退等。 SDK開發(fā)包，主要是提供了一系列接口，上層應(yīng)用調(diào)用相關(guān)方法，寫入符合格式要求的 ES數(shù)據(jù)流，即可實(shí)現(xiàn)視音頻解碼。 內(nèi)核進(jìn)程的播放功能，借鑒了微軟 DirectShow框架，完成視頻播放需要讀取數(shù)據(jù)源（ Reader）、解復(fù)用（ Demux）、解碼（ Deocoder）、輸出（ Render）這四個(gè)基本步驟。 播放狀態(tài)是由播放器內(nèi)核觸發(fā)的事件信息，用于通知業(yè)務(wù)應(yīng)用層播放器當(dāng)前的狀態(tài)。 播放器通訊控制層至少需要提供兩條獨(dú)立的 TCP連接。 圖 5是業(yè)務(wù)進(jìn)程主流程。 ③ 多媒體播放器業(yè)務(wù)進(jìn)程 為多媒體播放器業(yè)務(wù)涉及一個(gè)業(yè)務(wù)層進(jìn)程，需要配合播放器業(yè)務(wù)接口層同時(shí)使用。 不同播放環(huán)境下，業(yè)務(wù)層的功能與表現(xiàn)形式有著顯著的差異。例如，本地硬盤或者移動(dòng)硬盤中的媒體應(yīng)用大多以“我的影 庫”的形式表現(xiàn)給用戶，側(cè)重于“本地播放”；“網(wǎng)絡(luò)課件”欄目，用于播放來自網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻節(jié)目，側(cè)重于實(shí)第 二 章 IPTV 播放器 框架 設(shè)計(jì) 第 9 頁 現(xiàn)遠(yuǎn)程教育的在線點(diǎn)播和電視直播功能。因此，設(shè)計(jì) IPTV播放器框架時(shí)，較多的考慮層次功能需求和通訊接口的標(biāo)準(zhǔn)化。 顯而易見，在軟件開發(fā)過程中采用分層式設(shè)計(jì)可以：減少個(gè)人關(guān)注范圍、復(fù)用邏輯模塊、降低耦合度、制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。 一般而言，芯片制造商已經(jīng)為機(jī)頂盒設(shè)備設(shè)計(jì)了專用的視音頻解碼和輸出芯片，并為第 二 章 IPTV 播放器 框架 設(shè)計(jì) 第 7 頁 開發(fā)人員提供了配套的 SDK(軟件開發(fā)包 Software Development Kit).在此基礎(chǔ)之上，機(jī)頂盒開發(fā)人員可以很簡單的完成視音頻輸出。 解碼 解碼是編碼的逆過程 ， ES流數(shù)據(jù)經(jīng)過解碼器的解碼運(yùn)算，被還原成原始的視頻或者音頻。 圖 1 播放器播放步驟圖 數(shù)據(jù)源讀取 數(shù)據(jù)源讀取就是為了獲取播放所需的源數(shù)據(jù)。最后以示例方式說明了接口的應(yīng)用?；诓シ牌鞯幕驹砗头謱咏Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，提出了 IPTV播放器系統(tǒng)框架的設(shè)計(jì)思路。 播放器內(nèi)核，采用類似 DirectShow 中的 Filter 組件的概念，采用組件化、由組件和組件連接的形成鏈路的方式，來完成流媒體的解析（ Demux）及解碼（ Decoder） 。 播放器內(nèi)核層：是播放器內(nèi)核進(jìn)程，通過調(diào)用硬件適配層提供的接口，完成與媒體處理相關(guān)的工作。 隨著全球播放器的發(fā)展，對 IPTV業(yè)務(wù)的播放能力提供了支持。 ② 第二階段：兼容并處時(shí)代 典型代表是 Media Player Classic、 VLC、 MPlayer。 第一章 緒論 第 3 頁 IPTV的發(fā)展需要幾個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來支撐 [2]：內(nèi)容制作商、內(nèi)容集成商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商。韓國第二大網(wǎng)絡(luò)門戶 Daum通信在 20xx年也宣布進(jìn)入 IPTV市場 [3]。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1） 國內(nèi)外 IPTV發(fā)展研究現(xiàn)狀 隨著科技發(fā)展，用戶已不再滿足于電視業(yè)務(wù)的單向廣播模式，希望在電視上實(shí)現(xiàn)雙向交互功能。 IPTV播放器作為 IPTV系統(tǒng)中的核心應(yīng)用軟件，也是與硬件平臺緊密相關(guān)的。 3) 能 同時(shí)適應(yīng)本地媒體文件播放和網(wǎng)絡(luò)媒體文件播放 播放器除了可以播放本地的視頻節(jié)目外也可播放網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)播或直播節(jié)目。通常而言 IPTV系統(tǒng)是以視音頻服務(wù)為主要業(yè)務(wù)，同時(shí)提供游戲、股票等增值服務(wù)的系統(tǒng)業(yè)務(wù)的綜合體，而視頻播放是 IPTV的核心業(yè)務(wù)，視頻播放器是 IPTV的核心模塊。借鑒微軟 DirectShow 架構(gòu)和操作系統(tǒng)的微內(nèi)核思想，提出了基于分層結(jié)構(gòu)和流 水線理念的 IPTV 播放器內(nèi)核設(shè)計(jì)思路：內(nèi)核按照服務(wù)層級來劃分模塊，內(nèi)層模塊完成實(shí)際工作任務(wù)，外層模塊完成邏輯控制，內(nèi)層為外層提供服務(wù)；播放器內(nèi)核同時(shí)采用組件化、鏈路化的方式，完成流媒體的解析和解碼，從而實(shí)現(xiàn)對新增媒體格式的擴(kuò)展支持。因此，開展 IPTV 播放器關(guān)鍵技術(shù)研究有意義?；诓シ牌鞯幕驹砗头謱咏Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，提出了基于層次結(jié)構(gòu)的 IPTV 播放器框架的設(shè)計(jì)思路。接口庫本身與播放邏輯無關(guān)，播放邏輯及具體業(yè)務(wù)的處理，由業(yè)務(wù)層及應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)，其通過 TCP 連接與內(nèi)核進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)對內(nèi)核的控制及狀態(tài)查詢，并接收內(nèi)核發(fā)送的事件 通知。播放器在 IPTV上的應(yīng)用特點(diǎn)是：媒體格式 多種多樣、數(shù)據(jù)源日益增多（如本地文件、各種不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）以及硬件平臺的多樣性。 4) 無縫連續(xù)播放支持 一般的播放器在連續(xù)播放多個(gè)媒體文件時(shí)，媒體文件切換過程會有短暫停頓，或畫面靜止或聲音停頓。目前國內(nèi)自主研發(fā)的嵌入式播放器分辨率低，流暢度差；而國外 IT公司能提供的嵌入式播放器雖然在分 辨率和流暢度上有很大優(yōu)勢，但是價(jià)格偏高。播放器是 IPTV終端機(jī)頂盒的關(guān)鍵模塊，主要完成 IPTV的流媒體業(yè)務(wù)和其他業(yè)務(wù)的圖形及伴音展示 [2]。 我國 IPTV的發(fā)展始于 20xx年 [4]。微軟公司的 Windows Media Player和 Real公司的 RealPlayer是這一階段的典型代表。 這個(gè)階段的播放器支持格式多，并且開源可擴(kuò)展，但是都是基于 PC設(shè)備的，無法在特定硬件平臺的嵌入式設(shè)備中擴(kuò)展使用。 當(dāng)前各個(gè)廠家對 IPTV播放器的研究，都停留在所選用設(shè)備架構(gòu)和硬件平臺基礎(chǔ)上的播放器研究與開發(fā)，以滿足自身 IPTV系統(tǒng)所用機(jī)頂盒產(chǎn)品的需求。接口庫 本身無任何關(guān)于播放邏輯的控制，播放邏輯及各種與具體應(yīng)用需求相關(guān)的處理，由業(yè)務(wù)層及業(yè)務(wù)層之上的應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)。其實(shí)質(zhì)是一套網(wǎng)絡(luò)通訊的客戶端發(fā)包工具，將播放指令按照和播放器內(nèi)核約定的指令數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)送數(shù)據(jù)包給播放器內(nèi)核進(jìn)程。借鑒微軟 DirectShow架構(gòu)和操作系統(tǒng)的微內(nèi)核思想，提出了 IPTV播放器內(nèi)核設(shè)計(jì)的思路：讓播放器內(nèi)核專一做與音視頻流播放相關(guān)的工作，不再直接參與數(shù)據(jù)的獲取等工作。 第六章：總結(jié)與前景。 解復(fù)用 每種多媒體文件都有其特有的封裝格式。 RGB是一種基于三基色原里的色彩表示法。 IPTV播放器的研究與設(shè)計(jì)，就是對數(shù)據(jù)源讀取和解復(fù)用這兩部分的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)。UI不用關(guān)心播放器功能、軟件工程師不用考慮界面應(yīng)該如何布局，每個(gè)崗位的職責(zé)都很專一，如此一來，開發(fā)進(jìn)度自然能夠保證。 業(yè)務(wù)層 媒體業(yè)務(wù)層將種類繁多的播放業(yè)務(wù)抽象為控制調(diào)用和功能調(diào)用兩大類接口。例如，以播放本地文件為主要業(yè)務(wù)的“我的影庫”，如果發(fā)現(xiàn)與視頻文件匹配的字幕文件，在播放視頻時(shí)，應(yīng)用層將嘗試解析并顯示字幕。 碩士學(xué)位論文 第 10 頁 圖 4 業(yè)務(wù)層與其它各模塊的關(guān)系 ① 頁面調(diào)用 JS（ JavaScript） 插件 頁面通過調(diào)用 JS插件開發(fā)各種不同的面向頁面的流媒體業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)進(jìn)程使用面向?qū)ο蟮?C++語言編寫，并且廣泛的使用了面向?qū)ο蟮呐缮?、多態(tài)、重載等機(jī)制。 播放器通訊控制層處于視音頻業(yè)務(wù)應(yīng)用程序與播放器內(nèi)核之間，在二者之間傳遞播控指令并反饋播放狀態(tài)。 TCP連接本來是可以雙向通訊的，為了能夠快速響應(yīng)播控指令、及時(shí)反饋播放狀態(tài)，使兩類數(shù)據(jù)分別有各自的通道，互不干擾。 播放器內(nèi)核層 播放器內(nèi)核層就是以進(jìn)程形式形式存在的最基本最核心的視音頻播控功能，有時(shí)也被稱為播放器內(nèi)進(jìn)程。這些芯片雖然管腳排列、封裝形式不盡相同，但是都是為了支持某種特定的視音頻編碼格式。適配功能需要實(shí)現(xiàn)，各個(gè) SDK開發(fā)包都可能用到的那些功能?！懊襟w格式說明”內(nèi)的眾多信息，是解碼器進(jìn)行解碼工作必不可少的指導(dǎo)參數(shù)。 Meta信息必須與 ESData匹配，否則要么無法播放，要 么播放期間異常終止。接口層只是傳遞通道，沒有絲毫播放功能。內(nèi)核接口庫再將結(jié)果返回給業(yè)務(wù)應(yīng)用層。一般情況下，創(chuàng)建一個(gè)唯一的引擎，即可滿足視音頻播放需要。媒體服務(wù)模塊 MSP（ Media Service Provider）根據(jù)引擎句柄很容易識別操控命令應(yīng)該由那個(gè)引擎執(zhí)行。本文設(shè)計(jì)的播放器通過對文件內(nèi)容中這些標(biāo)志進(jìn)行遍歷判斷，來提高文件類型判別的準(zhǔn)確性。刪除不再有用的 Filter 組件，并釋放相關(guān)資源的過程，就是拆卸。 第 二 章 IPTV 播放器 框架 設(shè)計(jì) 第 17 頁 支持 VCR 操作之間的自由切換 本地視音頻播放提供的操作有：播放、停止、暫停、快退、快進(jìn)、選時(shí)、調(diào)節(jié)音量、切換聲道、靜音等，用戶可在任意兩個(gè)允許的狀態(tài)之間切換。 微軟公司的 DirectShow 系統(tǒng)，為解決這些挑戰(zhàn)提供了一種可行的思路。 第三章 IPTV 播放器內(nèi)核設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第 19 頁 按照順序，將數(shù)據(jù)源組件、解復(fù)用組件、解碼組件、渲染輸出組件依次連接起來，就組成了多媒體數(shù)據(jù)處理流水線。 微軟 DirectShow 中的 Filter 過 濾器，是利用 COM 組件（ Component Object Model 組件對象模型） [10]技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的功能獨(dú)立且完整的模塊。 設(shè)計(jì) IPTV 播放器內(nèi)核時(shí)，借鑒了 DirectShow 架構(gòu)的分層和流水線理念，也學(xué)習(xí)了操作系統(tǒng)的微內(nèi)核思想，讓播放器內(nèi)核專注于媒體內(nèi)容相關(guān)的工作 [10]。 圖 9 多媒體播放器內(nèi)核架構(gòu)示意圖 多媒體播放器內(nèi)核包括 Framework、 PlayerKernelManager（播放器內(nèi)核管理模塊）、MSP（ MediaServiceProvider）幾個(gè)模塊。內(nèi)層模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)際的播放 工作，外層模塊實(shí)現(xiàn)控制邏輯，前者為厚著提供各項(xiàng)服務(wù)。采用相應(yīng)的DemuxFilter，即可在 FilterGraph 中播放不同的文件。 ? 解碼組件（ DecoderFilter）：根據(jù)編碼格式，實(shí)現(xiàn)各種解碼算法。它使用一種叫做 Filter Graph 的模型來管理整個(gè)數(shù)據(jù)流及其處理過程（管理者叫做 Filter Graph Manager）。最后給出了基于該框架設(shè)計(jì)的 IPTV 播放器能夠支持的技術(shù)特性。 Filter 組件之間傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，都以指針的形式進(jìn)行，避免了大量的內(nèi)存拷貝，降低了 CPU 占用率。 通過擴(kuò)展名方式進(jìn)行文件類型識別，快速高效，但是以文件內(nèi)容進(jìn)行判別，更加準(zhǔn)確。 demux模塊的 CanHandleFile函數(shù)中會解析文件內(nèi)容去判斷是否支持 。 2）無縫連播：在只有一個(gè)播放引擎的情況下，必須在 Demux模塊內(nèi)進(jìn)行復(fù)雜的處理才可 能實(shí)現(xiàn)無縫連播。 支持多播放引擎 “播放引擎”其實(shí)就是對視音頻進(jìn)行播放時(shí)完成的一條流水線。 用 于 不 定 時(shí) 接 收 播 放 器 返 回 的 事 件 通 知 。包括視頻業(yè)務(wù)服務(wù)層和視頻業(yè)務(wù)應(yīng)用層。是一幀的開始還是一幀的結(jié)束，還是完整的一幀。音頻方法主要包括：打開 /關(guān)閉解碼器、初始化音頻編碼格式、開始播放、寫入數(shù)據(jù)、調(diào)節(jié)音量、設(shè)置聲道、開始播放、暫停、快進(jìn)等。 各個(gè)芯片廠商提供的 SDK包雖然風(fēng)格迥異，但是基本原理是相同的。 播放器內(nèi)核進(jìn)程就是一個(gè)處于伺服狀態(tài)的后臺進(jìn)程，上層應(yīng)用通過調(diào)用通訊控制層中的接口，向內(nèi)核傳遞一個(gè)網(wǎng)絡(luò)格式的操控指 令包，內(nèi)核收到該指令包后進(jìn)行必要的解析和驗(yàn)證處理之后，執(zhí)行指令相應(yīng)的動(dòng)作。 JumpForword指令至少需要包含碩士學(xué)位論文 第 12 頁 跳躍的起點(diǎn)和跨度，這樣內(nèi)核就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)跳躍播放。利用 TCP協(xié)議能夠確保播控指令和播放狀態(tài)，按照事件發(fā)生的先后順序到達(dá)內(nèi)核或者上層應(yīng)用。主函 數(shù)處于總體協(xié)調(diào)的位置之上，根據(jù)業(yè)務(wù)需要?jiǎng)?chuàng)建具體的類對象，循環(huán)接受消息，并且調(diào)用各個(gè)子類提供的具體的消息處理方法。 用戶向業(yè)務(wù)進(jìn)程發(fā)出一條控制命令后，接口層立即向業(yè)務(wù)層的共享內(nèi)存查詢權(quán)限信息，裁決是否允許該用戶進(jìn)行本向操作。隨著開發(fā)的深入，累積一定量的視頻服務(wù)后，當(dāng)出現(xiàn)與以往視頻應(yīng)用業(yè)務(wù)需求相同或相近的新業(yè)務(wù)時(shí)，可以直接復(fù)用現(xiàn)有的視屏業(yè)務(wù)服務(wù)。 視頻業(yè)務(wù)應(yīng)用層 根據(jù)多媒體業(yè)務(wù)的用戶需求、多媒體格式，視頻業(yè)務(wù)應(yīng)用層有許多種變現(xiàn)形式和側(cè)重點(diǎn)。 不同層次的功能定位、層間通訊方式，嚴(yán)重的影響了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、可替換性。 IPTV 播放器框架設(shè)計(jì)思路 在一般的系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)中，往往都采用分層式結(jié)構(gòu)，因?yàn)榉謱邮浇Y(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)勢： 1) 有利于各層邏輯的復(fù)用；