0 引言

    多媒體的呈現(xiàn)方式從本地播放,、下載存儲(chǔ)播放逐步發(fā)展到流式播放^[1],。流媒體融合了網(wǎng)絡(luò)和多媒體編解碼等技術(shù)，雖然在PC 領(lǐng)域上的應(yīng)用已比較成熟,，但是在嵌入式領(lǐng)域,，仍有著很大的開發(fā)空間。文中提到的向Mplayer的解碼庫中添加S3C6410的多媒體編解碼模塊MFC(multi format codec)^[2],，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值,。

    本設(shè)計(jì)的平臺(tái)是HINOC手持測(cè)試儀。HINOC^[3](High performance Network Over Coax)是“三網(wǎng)融合”中的從光纖網(wǎng)到用戶的一個(gè)傳輸方案,，如圖1所示,。頭端設(shè)備(HINOC Brige，HB)對(duì)多個(gè)終端設(shè)備(HINOC Modem,，HM)進(jìn)行管理,。

    HINOC 手持測(cè)試儀的主要功能是不僅有 HM的功能，還能協(xié)助工程人員進(jìn)行故障定位,。圖2和圖3顯示了其硬件和軟件結(jié)構(gòu),。

    工作人員通過流式傳輸可以觀看遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)視頻，而且能直觀地驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)的底層是否連通,。

1 需求分析

    本系統(tǒng)采用了ARM-Linux,，處理器是基于ARM1176JZF-S的S3C6410,，播放器是Linux系統(tǒng)上最優(yōu)秀的播放器之一Mplayer^[4]，結(jié)構(gòu)如圖4所示,。將S3C6410的MFC加入Mplayer的解碼庫中,，通過移植協(xié)議棧live555，Mplayer支持流式傳輸,。

    研究發(fā)現(xiàn)為Mplayer添加解碼器的方法有多種,，總結(jié)如表1所示，本文采用了第3個(gè)方案,。

2 硬件模塊

    S3C6410這款16/32位的微處理器,，主頻可達(dá)667 MHz，主處理器之外集成了MFC,，如圖5所示,，能支持MPEG4/H.263/H.264/VC1的編解碼，解碼性能可達(dá) 720×480 30 f/s或者720×576 25 f/s,。S3C6410還支持實(shí)時(shí)視頻會(huì)議等功能,。

    MFC由BIT和視頻編解碼器組成。BIT處理器對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分解,，一方面與主處理器通信來協(xié)調(diào)整個(gè)流程,，另一方面控制視頻解碼器進(jìn)行解碼。BIT處理器主要包括：BIT處理器內(nèi)核,、程序內(nèi)存,、數(shù)據(jù)內(nèi)存、與主處理器進(jìn)行交互的接口,。視頻編解碼器受BIT處理器的控制來完成解碼,，內(nèi)部包含宏塊控制器、預(yù)測(cè),、塊效應(yīng)濾波,、重構(gòu)等子模塊。

    解碼時(shí)需對(duì)中間運(yùn)算緩存,，圖5中的外部存儲(chǔ)器提供了這些空間,，可分為BIT處理器緩沖和數(shù)據(jù)緩沖，如圖6和圖7,。代碼緩沖區(qū)的主要作用是存儲(chǔ)啟動(dòng)代碼,。工作緩存區(qū)緩存中間結(jié)果，其配合流緩沖區(qū)進(jìn)行工作,。參數(shù)緩存區(qū)主要存幀緩沖的地址,。主處理器對(duì)流緩沖區(qū)進(jìn)行寫操作，BIT處理器對(duì)其進(jìn)行讀操作，其緩存的是待解碼的數(shù)據(jù),。幀緩沖區(qū)存儲(chǔ)的是解碼后的YUV數(shù)據(jù)。

3 軟件模塊

3.1 Mplayer結(jié)構(gòu)分析

    由圖4知,，Mplayer的結(jié)構(gòu)是模塊化的,，各個(gè)模塊在mplayer.c的協(xié)同下工作。下面對(duì)其簡要分析,。

    (1)stream.c所在的輸入層,，根據(jù)讀入方式來調(diào)用文件，正如圖4中stream_*.c所示,，如strean_file.c,、stream_ftp.c、stream_netstream.c等,。這個(gè)過程通過查詢,、跳轉(zhuǎn)、緩存等來完成,。

    (2)demuxer.c所在的音視頻分流層,。demuxer.c是一個(gè)基本的框架，對(duì)于具體的流如mpeg-es,、avi,、asf等，都有相應(yīng)的demux_*.c,。

    (3)解碼,。解碼器由libmpcodecs/*和分離的庫組成，如liba52,、libmpeg2等,。Mplayer.c通過dec_audio.c 和dec_video.c 對(duì)流頭sh_audio_t 和 sh_video_t中的格式進(jìn)行判斷來選擇解碼器。通過dec_audo.c來調(diào)用ad_*.c,；通過dec_video.c來調(diào)用vd_*.c,，即視頻解碼器。解碼之后還需對(duì)視頻后期處理,，即需用到視頻濾波器vf_*.c,。

    (4)顯示。video_out.c和audio_out.c調(diào)用不同的顯示模塊,，如vo_directfb.c,、vo_fbdev.c等。

3.2 調(diào)用MFC的API 

    應(yīng)用程序調(diào)用MFC的API,，現(xiàn)在對(duì)其進(jìn)行介紹,，其中涉及了Mplayer中的函數(shù)：

    SsbSipH264DecodeInit():解碼實(shí)例的創(chuàng)建，即初始化,；

    SsbSipH264DecodeGetInBuf():獲取輸入緩存區(qū)的地址,，待解碼數(shù)據(jù)從這里讀?。?/p>

    以上函數(shù)作為初始化,，需要在編寫的vd_*.c中的初始化函數(shù)int init(sh_video_t *sh)中調(diào)用,；

    SsbSipH264DecodeGetConfig()：在vd_*.c的mp_image_t*

    decode(sh_video_t *sh,void* data,int len,int flags)中兩處被調(diào)用：其一是為了獲得視頻流的信息，如分辨率的長,、寬等,，只能在mp_image_t* decode()第一次執(zhí)行時(shí)調(diào)用，否則因時(shí)間開銷而影響視頻的顯示,，調(diào)用的格式為：SsbSipH264DecodeGetConfig(handle,，H264_DEC_GETCONF_STREAMINFO, &stream_info)；其二獲得輸出地址,，格式為：SsbSipH264DecodeGetConfig(handle,，H264_DEC_GETCONF_PHYADDR_FRAM_BUF，pYUVBuf),。其源碼結(jié)構(gòu)如下：

    static mp_image_t* decode(sh_video_t *sh,void* data,int len,int flags)

    {   ……

      if(first)

      {   ……

      SsbSipMPEG4DecodeGetConfig(handle,H264_DEC_GETCONF_STREAMINFO,&strea_info);

      first=0; }

      else

    {  ……

      SsbSipMPEG4DecodeGetConfig(handle,H264_DEC_GETCONF_PHYADDR_FRAM_BUF, pYUVBuf);

      ……}

    SsbSipH264DecodeExe():在函數(shù)mp_image_t* decode(sh_video_t *sh,void* data,int len,int flags)中被調(diào)用的解碼函數(shù),。

    SsbSipH264DecodeDeInit():最后對(duì)硬件資源的釋放，在void uninit(sh_video_t *sh)中調(diào)用,。

4 實(shí)現(xiàn)流程

    首先,，將live555源碼中l(wèi)ive中的文件config.armlinux里的CROSS_COMPILE改為CROSS_COMPILE？=arm-linux-,；然后依次執(zhí)行./genMakefile armlinux,、make；最后,，將編譯好的目錄復(fù)制到/usr/local/lib 下,。其次完成Mplayer軟解碼的移植^[5]。

    下面介紹如何將MFC添加到Mplayer中,，這是本文的關(guān)鍵,。

    首先，在文件etc/codecs.conf中增加解碼器實(shí)體,。codecs.conf是對(duì)音視頻解碼器的聲明,，其關(guān)鍵字是固定的，如videocodec說明是視頻解碼器,。

    其次,，編寫解碼器vd_mfc264.c。Mplayer定義了一個(gè)vd_functions_t型結(jié)構(gòu)體,。原型定義在vd.h中,，如下所示：

    typedef struct vd_functions_s

    {

     vd_info_t *info;

     int (*init)(sh_video_t *sh);

     void (*uninit)(sh_video_t *sh);

     int (*control)(sh_video_t *sh,int cmd,void* arg, ...);

     mp_image_t* (*decode)(sh_video_t *sh,void* data,

    int len,int flags);

    } vd_functions_t;

    (1)int init(sh_video_t *sh)完成解碼之前的初始化，包括MFC的啟動(dòng)以及一些API句柄的獲得；

    (2)void uninit(sh_video_t *sh)是結(jié)束函數(shù),，完成解碼后的資源的釋放,；

    (3)mp_image_t* decode(sh_video_t *sh，void* data,，int len,int flags)完成解碼,。讀取到的待解碼數(shù)據(jù)填充到圖7中的流緩沖區(qū)，通過與工作緩沖區(qū)的交互,，將解碼后的YUV數(shù)據(jù)放入圖7中的幀緩沖區(qū)。

    Mplayer的視頻解碼器都被libmpcodec目錄下vd.c中的指針數(shù)組mpcodecs_vd_drivers所管理,因此增加：

    extern  vd_functions_t  mpcodecs_vd_mfc264;

    vd_functions_t* mpcodecs_vd_drivers []=

    { ……

    #ifdef HAVE_MFC264

    &mpcodecs_vd_mfc264,

    #endif

    ……}

    (4)int control(sh_video_t *sh,int cmd,void* arg,...)的作用是控制視頻的解碼和顯示,，這個(gè)函數(shù)是為保障音視頻的同步,。

    再次，編寫顯示模塊vo_mfcfb.c,。S3C6410的MFC可以對(duì)解碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行縮放,、濾波等后期處理。在Mplayer的源碼中,，是把數(shù)據(jù)傳給video_out.c,，然后通過調(diào)用vo_fbdev.c來使用framebuffer顯示。在硬解碼中,，由于存儲(chǔ)解碼后的數(shù)據(jù)的物理地址,，并不是在處理器的緩存中，而是在外部存儲(chǔ)器中,，這導(dǎo)致Mplayer的vo_fbdev.c無法獲得緩存地址,。解決辦法就是編寫vo_mfcfb.c，它完成將幀緩存區(qū)中的YUV數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理并顯示,。整個(gè)流程如圖4所示,。將vo_mfcfb.c加入到video_out.c中，不再具體敘述,。

    最后,，修改Mplayer下的相關(guān)Makefile，將編寫的兩個(gè)源文件和相應(yīng)的頭文件編譯成靜態(tài)鏈接庫,。

5 系統(tǒng)測(cè)試與分析

    現(xiàn)在用一臺(tái)PC運(yùn)行l(wèi)ive555來充當(dāng)流媒體服務(wù)器,，通過搭建HB，來驗(yàn)證手持測(cè)試儀上的流媒體播放功能,。

    通過軟件Media Coder將測(cè)試視頻轉(zhuǎn)換成編碼幀率25 f/s,、分辨率720×480和不同的編碼碼率的視頻。圖8從播放幀率角度顯示了對(duì)比的解碼性能,。

    分辨率為720×480,、編碼幀率為25 f/s的H.264視頻,在Arm11平臺(tái)下，要想達(dá)到人眼視覺可以接受的流暢性，Mplayer的軟解只能達(dá)到的碼率為500 kb/s,，而使用MFC硬解可以高達(dá)3 500 kb/s,，比軟解碼提高約3 000 kb/s。

6 結(jié)論

    流媒體最耗資源的是視頻的解碼,，本文利用支持live555的Mplayer的成熟框架,，將S3C6410的MFC添加到Mplayer的解碼庫中，不僅可以降低系統(tǒng)對(duì)CPU,、內(nèi)存等硬件資源的要求,，而且大大提高了視頻質(zhì)量，這體現(xiàn)了嵌入式應(yīng)遵循的高性價(jià)比理念,。而Mplayer在嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用,，通常是對(duì)已有軟件解碼器進(jìn)行算法的優(yōu)化，或者直接進(jìn)行移植應(yīng)用[5],，本文的開發(fā)方案為相關(guān)應(yīng)用提供了很好的借鑒,。

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