基于Android系統(tǒng)的H.264視頻壓縮技術(shù)實現(xiàn)

(2)應(yīng)用程序框架。應(yīng)用程序架構(gòu)設(shè)計簡化了組件的重用；任一個應(yīng)用程序都可以發(fā)布功能塊并且其它應(yīng)用程序都可以使用其所發(fā)布的功能塊。

(3)系統(tǒng)運(yùn)行庫。當(dāng)使用Android應(yīng)用框架時，Android系統(tǒng)會通過一些C／C++庫來支持使用的各個組件，使其能更好地服務(wù)。其中包括Bionic系統(tǒng)C庫，多媒體庫，關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQLite，Web瀏覽器引擎Webkit等。

(4)Linux內(nèi)核。Android的核心系統(tǒng)依賴于Linux 2．6內(nèi)核，它同時也是硬件和軟件之間的抽象層。此外Android對其做了部分修改，主要涉及兩部分。Binder(IPC)：提供有效的進(jìn)程間通信，實現(xiàn)了自己的功能；電源管理：主要為省電，作為手持終端設(shè)備低耗電是追求目標(biāo)。

3．2 底層驅(qū)動移植模塊設(shè)計

Android系統(tǒng)本身是一個龐大的系統(tǒng)，移植需要考慮Android系統(tǒng)的硬件抽象層(HAL)和Linux中的相關(guān)設(shè)備驅(qū)動程序。移植的目的就是為了改動較小的內(nèi)容，支撐較為龐大的上層系統(tǒng)。該系統(tǒng)驅(qū)動的移植主要為滿足上層應(yīng)用層的USB攝像頭視頻采集需求。

Android系統(tǒng)驅(qū)動移植首先要熟悉硬件抽象層的接口，其次要集成和復(fù)用已有的驅(qū)動程序，主要的工作量在硬件抽象層的實現(xiàn)中。移植的主要工作有兩方面：Linux驅(qū)動、Android系統(tǒng)硬件抽象層。

USB攝像頭驅(qū)動程序介于視頻采集應(yīng)用程序與Linux內(nèi)核中USB核心的中間層。其一，USB攝像頭驅(qū)動向USB核心注冊本身的信息，并調(diào)用USB核心提供的API函數(shù)為上層服務(wù)；其二，應(yīng)用程序通過調(diào)用USB攝像頭驅(qū)動的一套接口函數(shù)進(jìn)行視頻采集和調(diào)整攝像頭參數(shù)等操作，如圖5所示。

3．3 視頻采集模塊設(shè)計

基于Android系統(tǒng)的H.264壓縮技術(shù)的視頻采集部分包括Android視頻流的提取以及Android界面設(shè)計兩部分。Android可以在拍照視頻預(yù)覽時截取視頻流的數(shù)據(jù)。每獲得一幀調(diào)用相應(yīng)的接口函數(shù)。其中在Android的上層界面中定義了一個SurfaceView類，主要用于顯示采集到的圖像。Android通過USB攝像頭采集格式為YUV的視頻數(shù)據(jù)，通過SurfaceView類接口傳輸?shù)綉?yīng)用層通過圖像繪制進(jìn)行顯示。

應(yīng)用程序界面設(shè)計具體步驟：打開Android項目里的res＼layout目錄，用xml語言來編輯設(shè)計程序界面。首先確定界面的布局，嵌套ViewGroup的Linear-Layout和RelativeLayou進(jìn)行布局，調(diào)整android：layout_width、android：layout_height、android：back-ground、android：padding等參數(shù)值，達(dá)到滿意的整體布局效果。然后在ViewGrotrp布局中添加View控件：textview、button根據(jù)實際需要調(diào)整各控件的android：id、android：layout_heigllt、android：layout_width等參數(shù)值，最終完成對Android應(yīng)用程序UI的布局。

3．4 H.264視頻壓縮模塊設(shè)計

H.264是由ITU-T的VCEG和ISO／IEC的MPEG聯(lián)合組建的聯(lián)合視頻組提出的一個新數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。它由VCL層和NAL層組成，VCL層主要負(fù)責(zé)編解碼，主要包括運(yùn)動補(bǔ)償、變換編碼、熵編碼等；NAL層主要為VCL提供與網(wǎng)絡(luò)無關(guān)的統(tǒng)一接口，負(fù)責(zé)將視頻數(shù)據(jù)封裝打包后傳遞給網(wǎng)絡(luò)。

H.264標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮算法包括5個環(huán)節(jié)：幀間幀內(nèi)預(yù)測編碼、正反變換編碼、量化反量化編碼、環(huán)路濾波和熵編碼。算法流程如圖6所示。

技術(shù)實現(xiàn)是在Android操作系統(tǒng)上封裝編譯生成Android底層Library的JNI動態(tài)鏈接庫，進(jìn)而實現(xiàn)H.264標(biāo)準(zhǔn)編解碼。具體實現(xiàn)步驟：選擇合適的編碼器，系統(tǒng)采用X264的編碼器。X264省去了部分復(fù)雜增益，編碼速度非常快，可以對CIF格式圖像實時編碼。H.264壓縮畫面以及分辨率：支持CIF／QCIF；圖像分辨率：352×288；壓縮格式H.264、MPEG-4壓縮格式；壓縮幀率：1～25幀可調(diào)；壓縮碼率：64 kbit·s-1～2 Mbit·s-1：碼流控制方式：變碼流、動碼流、混合碼流。H.264的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在下面幾個方面：(1)精確匹配解碼，避免錯誤累積；(2)更簡單的規(guī)范實施；(3)強(qiáng)大的容錯能力；(4)高效壓縮，比其他視頻壓縮能力高50％以上；(5)時延級差，以適應(yīng)更多應(yīng)用環(huán)境等。

3．5 主程序流程設(shè)計

基于Android視頻服務(wù)器系統(tǒng)終端要接受來自監(jiān)控前端的視頻數(shù)據(jù)，必須采用Socket網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。

在進(jìn)行Socket通信前必須對Socket初始化包括：創(chuàng)建Socket、綁定Socket和端口號、開始監(jiān)聽端口等步驟。創(chuàng)建Socket服務(wù)線程。當(dāng)監(jiān)聽產(chǎn)生后，主進(jìn)程負(fù)責(zé)不斷循環(huán)地監(jiān)聽接收到的請求并建立新的客戶連接Socket，創(chuàng)建針對此Socket的通信進(jìn)程。

3．6 顯示模塊設(shè)計

Android平臺的視頻服務(wù)器監(jiān)控系統(tǒng)終端顯示需要對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，通過LCD液晶顯示屏實時觀看。解碼過程是編碼的反變換，其中包括獲取視頻流，視頻流信息的配置，視頻流的幀解壓，以及圖像處理過程。該系統(tǒng)選擇4．3寸(10．92 cm)LCD顯示屏在進(jìn)行顯示端實時查看視頻圖像。

4 結(jié)束語

基于Android系統(tǒng)的視頻客戶控制界面，無需專用監(jiān)控軟件、使用方便、成本低。系統(tǒng)通過Arm11CPU直接進(jìn)行視頻處理和傳輸，在提供高性能的同時，也允許在性能和功耗間做權(quán)衡滿足某些特殊的應(yīng)用需求。鑒于Android視頻服務(wù)器的高性能和前沿性，基于Android平臺的視頻服務(wù)器可以在安全性要求高的各種場合得到應(yīng)用，同時結(jié)合實際的應(yīng)用再可以進(jìn)行功能擴(kuò)展，可應(yīng)用到眾多的有線或無線視頻監(jiān)控領(lǐng)域。