基于Android系統的H.264視頻壓縮技術實現

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

(3)系統運行庫。當使用Android應用框架時，Android系統會通過一些C／C++庫來支持使用的各個組件，使其能更好地服務。其中包括Bionic系統C庫，多媒體庫，關系數據庫SQLite，Web瀏覽器引擎Webkit等。

(4)Linux內核。Android的核心系統依賴于Linux 2．6內核，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)：提供有效的進程間通信，實現了自己的功能；電源管理：主要為省電，作為手持終端設備低耗電是追求目標。

3．2 底層驅動移植模塊設計

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

Android系統驅動移植首先要熟悉硬件抽象層的接口，其次要集成和復用已有的驅動程序，主要的工作量在硬件抽象層的實現中。移植的主要工作有兩方面：Linux驅動、Android系統硬件抽象層。

USB攝像頭驅動程序介于視頻采集應用程序與Linux內核中USB核心的中間層。其一，USB攝像頭驅動向USB核心注冊本身的信息，并調用USB核心提供的API函數為上層服務；其二，應用程序通過調用USB攝像頭驅動的一套接口函數進行視頻采集和調整攝像頭參數等操作，如圖5所示。

3．3 視頻采集模塊設計

基于Android系統的H.264壓縮技術的視頻采集部分包括Android視頻流的提取以及Android界面設計兩部分。Android可以在拍照視頻預覽時截取視頻流的數據。每獲得一幀調用相應的接口函數。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的視頻數據，通過SurfaceView類接口傳輸到應用層通過圖像繪制進行顯示。

應用程序界面設計具體步驟：打開Android項目里的res＼layout目錄，用xml語言來編輯設計程序界面。首先確定界面的布局，嵌套ViewGroup的Linear-Layout和RelativeLayou進行布局，調整android：layout_width、android：layout_height、android：back-ground、android：padding等參數值，達到滿意的整體布局效果。然后在ViewGrotrp布局中添加View控件：textview、button根據實際需要調整各控件的android：id、android：layout_heigllt、android：layout_width等參數值，最終完成對Android應用程序UI的布局。

3．4 H.264視頻壓縮模塊設計

H.264是由ITU-T的VCEG和ISO／IEC的MPEG聯合組建的聯合視頻組提出的一個新數字視頻編碼標準。它由VCL層和NAL層組成，VCL層主要負責編解碼，主要包括運動補償、變換編碼、熵編碼等；NAL層主要為VCL提供與網絡無關的統一接口，負責將視頻數據封裝打包后傳遞給網絡。

H.264標準視頻壓縮算法包括5個環(huán)節(jié)：幀間幀內預測編碼、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。

技術實現是在Android操作系統上封裝編譯生成Android底層Library的JNI動態(tài)鏈接庫，進而實現H.264標準編解碼。具體實現步驟：選擇合適的編碼器，系統采用X264的編碼器。X264省去了部分復雜增益，編碼速度非?？?，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；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，以適應更多應用環(huán)境等。

3．5 主程序流程設計

基于Android視頻服務器系統終端要接受來自監(jiān)控前端的視頻數據，必須采用Socket網絡通信技術。

在進行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服務線程。當監(jiān)聽產生后，主進程負責不斷循環(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的通信進程。

3．6 顯示模塊設計

Android平臺的視頻服務器監(jiān)控系統終端顯示需要對視頻數據進行解碼，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。該系統選擇4．3寸(10．92 cm)LCD顯示屏在進行顯示端實時查看視頻圖像。

4 結束語

基于Android系統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。系統通過Arm11CPU直接進行視頻處理和傳輸，在提供高性能的同時，也允許在性能和功耗間做權衡滿足某些特殊的應用需求。鑒于Android視頻服務器的高性能和前沿性，基于Android平臺的視頻服務器可以在安全性要求高的各種場合得到應用，同時結合實際的應用再可以進行功能擴展，可應用到眾多的有線或無線視頻監(jiān)控領域。