基于FFmpeg的視頻客戶端的設(shè)計與實現(xiàn)

李官敏,金俊秀（解放軍國防信息學(xué)院,武漢 430010）

基于FFmpeg的視頻客戶端的設(shè)計與實現(xiàn)

李官敏,金俊秀
（解放軍國防信息學(xué)院,武漢 430010）

本文以Android手機操作系統(tǒng)為平臺，設(shè)計和實現(xiàn)了基于FFmpeg的視頻客戶端軟件。采用模塊化的設(shè)計思想，將該客戶端分為用戶登錄模塊、視頻接收模塊、視頻解碼模塊和視頻顯示模塊。軟件采用C/S架構(gòu)模式，在完成基于RTP/RTCP協(xié)議的數(shù)據(jù)包接收后，借助FFmpeg進行視頻轉(zhuǎn)換。經(jīng)測試，該視頻客戶端對視頻的處理效果良好，具有廣闊的應(yīng)用前景。

Android；FFmpeg；C/S；RTP/RTCP；客戶端

1 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)突破了地域的限制，廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。但是傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用將采集的實時視頻傳輸?shù)奖O(jiān)控中心并由專業(yè)人員處理突發(fā)事件的方式，并不能滿足用戶多元化的需求。

本文旨在設(shè)計基于FFmpeg的視頻客戶端軟件，即移動終端上的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該客戶端可以讓用戶遠程地使用手機接收視頻了解監(jiān)控情況并迅速做出處理，在降低了監(jiān)控服務(wù)成本的同時滿足了人們對監(jiān)控便捷性的要求[1]。

2 系統(tǒng)設(shè)計方案

本文結(jié)合Android操作系統(tǒng)的特點和流媒體協(xié)議，設(shè)計并實現(xiàn)了基于FFmpeg的視頻客戶端軟件。考慮到客戶端處理問題的需求及安全性，整體系統(tǒng)采用C/S的架構(gòu)模式，擺脫了Android對B/S架構(gòu)中瀏覽器功能的局限性，可以采用多種視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)展示不同的視頻格式。系統(tǒng)的總體架構(gòu)圖如圖1所示。

3 客戶端軟件設(shè)計

本文視頻客戶端軟件基于Android平臺開發(fā)，運用Java語言編寫代碼設(shè)計并實現(xiàn)了用戶登錄、視頻接收、視頻解碼和視頻顯示四個模塊。

3.1 用戶登錄模塊

為了視頻的安全保密性，用戶在登陸前需要通過身份信息的驗證。若用戶名密碼均驗證通過則進入攝像頭選擇界面，可選擇攝像頭編號并進行視頻顯示。

3.2 視頻接收模塊

視頻接收模塊主要負責(zé)與遠程服務(wù)器連接，并接收遠程服務(wù)端以數(shù)據(jù)包形式傳輸?shù)囊曨l，最后把數(shù)據(jù)包存入待解碼緩沖區(qū)。目前，視頻的傳輸采用流媒體技術(shù)，本客戶端采用實時傳輸協(xié)議RTP完成端到端的傳輸，RTP通常運行于UDP協(xié)議之上，是一種基于網(wǎng)絡(luò)的一對一或一對多的多媒體數(shù)據(jù)流的傳輸協(xié)議。與數(shù)據(jù)傳輸控制協(xié)議RTCP一同使用，RTCP負責(zé)在RTP會話期間向應(yīng)用程序提供會話、廣播性能質(zhì)量的統(tǒng)計信息[2]。

由于在客戶端接收過程中，較大的數(shù)據(jù)包會被分割，因此需要對不完整的視頻幀進行重新組幀。在緩沖后解碼前，從緩沖區(qū)內(nèi)獲取數(shù)據(jù)包，并根據(jù)其時間戳和序列號來判斷是否接收到充足的數(shù)據(jù)，再根據(jù)幀算法完成幀的合成。幀處理算法流程圖如圖2所示。

3.3 視頻解碼模塊

由于攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)量很大，而且依賴于無線網(wǎng)絡(luò)完成傳輸，對于視頻的存儲和傳輸都相對困難。因此需要將視頻進行壓縮，在保持視頻清晰度的同時減少視頻的存儲空間，提高視頻的傳輸速度。

在解碼之前，首先需要通過av_registerall( )注冊FFmpeg的各種解碼格式，然后通過avformat_find_stream_info( )獲取數(shù)據(jù)已經(jīng)解析的編碼信息，并通過avcodec_find_decoder( )選擇合適的解碼器，在運用avcodec_alloc_frame( )為解碼數(shù)據(jù)幀分配內(nèi)存后，利用av_get_ frame( )獲取待解碼緩存區(qū)內(nèi)的幀數(shù)據(jù)，并用avcodec_decode_video()進行解碼，解碼完成的幀需要通過av_set_frame( )放入待播放緩沖區(qū)。在此過程中，需要通過av_has_next_frame( )進行判斷待解碼緩沖區(qū)內(nèi)是否還存在數(shù)據(jù)幀，若解碼完成則調(diào)用avcodec_close( )釋放內(nèi)存。解碼模塊的流程圖如圖3所示。

3.4 視頻顯示模塊

視頻在解碼后就可以進行播放，視頻播放模塊主要面向用戶，考慮到用戶體驗本客戶端軟件界面設(shè)計簡約美觀。視頻采用實時播放，一般情況下視頻解碼完成一幀后，視頻播放模塊讀取該幀數(shù)據(jù)進行播放。但是這就會導(dǎo)致視頻播放可能出現(xiàn)抖動，因此本客戶端軟件對視頻播放模塊進行了改進，采用幀延遲的方法緩存待播放的幀，從而提高視頻的播放效果，幀延時算法如圖4所示。視頻的顯示效果圖如圖5所示。

4 結(jié)語

本文設(shè)計并實現(xiàn)了基于FFmpeg的視頻客戶端的軟件，完成了用戶登錄、視頻接收、視頻解碼和視頻顯示功能。本客戶端安裝并運行于Android手機，結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備進行了功能測試。測試結(jié)果表明各項功能均達到要求，客戶端具較好的通用性機及廣闊的應(yīng)用前景。

[1]詹青龍.網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2004.

[2]史凱雒,江濤,張治中.基于RTP的H.264無線視頻傳輸和Qos控制[J].微計算機信息,2009,25(02):162.

李官敏，碩士，解放軍國防信息學(xué)院二系助教，研究方向：軍事裝備學(xué)。