羅明珊，武 茜，袁夢(mèng)龍，張 琳

(北京郵電大學(xué)先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，北京100876)

1 引言

繼語(yǔ)音通話、短信服務(wù)、數(shù)據(jù)通信之后，音樂無線下載及實(shí)時(shí)播放正在成為全球手機(jī)運(yùn)營(yíng)商提供的新興服務(wù)之一，引發(fā)廣泛的關(guān)注。與傳統(tǒng)的基于個(gè)人電腦的音樂播放器相比，手機(jī)音樂播放器的優(yōu)勢(shì)在于其下載和播放方式的方便快捷，可以給用戶帶來輕松舒適的使用體驗(yàn)。以手機(jī)音樂播放器為媒介，運(yùn)營(yíng)商可以依靠其自身對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的強(qiáng)大控制力，為顧客提供更好的服務(wù)。由于移動(dòng)通信服務(wù)的靈活性和多樣性，使其在增值業(yè)務(wù)方面也有較強(qiáng)的擴(kuò)展性。

Symbian S60平臺(tái)的MultimediaFramework(MMF)［1］API可以為上層應(yīng)用程序提供多媒體服務(wù)，為用戶創(chuàng)建和分發(fā)豐富多彩的音樂應(yīng)用。作為一個(gè)多媒體處理單元的插件集，MMF提供了操作終端硬件的通用接口，支持不同的音頻操作，可實(shí)現(xiàn)本地回放和流式回放兩種模式，可播放多種音頻格式。

在現(xiàn)有基于Symbian OS的多媒體播放器的相關(guān)文獻(xiàn)中，討論了基于Symbian平臺(tái)的流媒體播放器移動(dòng)客戶端的設(shè)計(jì)原理［2］，給出了指導(dǎo)性意見，并在結(jié)構(gòu)、緩沖等方面給出了優(yōu)化建議，在此基礎(chǔ)上提出了用戶界面的設(shè)計(jì)方案。但該文獻(xiàn)沒有給出多媒體技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于Symbian平臺(tái)的多媒體播放器［3］，但其僅支持本地播放，并沒涉及到流式播放的相關(guān)技術(shù)。

MMusic是一款基于MMF架構(gòu)，用于播放多種音樂文件的多媒體播放軟件。它不僅實(shí)現(xiàn)了音樂文件的本地播放，同時(shí)支持流式播放。除此之外，該音樂播放器還支持音樂下載、歌詞下載及播放同步等功能。其界面美觀、操作簡(jiǎn)單且具有多種功能。

2 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)框架時(shí)，首先明確了播放器需要實(shí)現(xiàn)的四項(xiàng)基本功能:①支持mp3、wmv、aac等多種格式的本地音頻播放;②支持流式音頻播放;③支持歌曲搜索及下載的功能;④支持歌詞同步的功能。

MMusic播放器的程序?qū)崿F(xiàn)基于Symbian S60平臺(tái)的應(yīng)用程序架構(gòu)，采用多視圖框架，根據(jù)不同的功能構(gòu)造不同的視圖。其視圖包括播放界面(主界面)、搜索歌曲界面、音樂媒體庫(kù)界面和電臺(tái)列表界面。其中播放界面是整個(gè)播放器的核心界面，主要負(fù)責(zé)音頻媒體的播放，包括本地播放和流式播放。根據(jù)播放模式的不同，動(dòng)態(tài)選擇相應(yīng)的菜單和播放引擎。本地播放使用CPlayerAdapter引擎。該引擎使用音頻播放類CMdaAudioPlayerUtility類及其相關(guān)的觀察器MMdaAudioPlayerCallback來實(shí)現(xiàn)本地音頻播放。流式播放則使用CPluginAdaper引擎來實(shí)現(xiàn)，它使用了 CMdaAudioOutputStream和 MMda AudioOutputStreamCallback類。

MMusic音樂播放器按功能可劃分為六個(gè)模塊:①UI模塊，負(fù)責(zé)各個(gè)界面顯示和界面間的切換，并對(duì)用戶按鍵進(jìn)行處理;②本地播放模塊，可以提供本地音頻文件播放及音量控制等服務(wù);③流式播放模塊，實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器的交互與流式播放;④數(shù)據(jù)下載模塊，負(fù)責(zé)音頻數(shù)據(jù)的下載及存儲(chǔ);⑤歌詞同步模塊，保證音頻播放與歌詞播放的同步;⑥服務(wù)器模塊，提供音樂文件和歌詞等下載資源。不同模塊的關(guān)系如圖1所示。

圖1 MMusic播放器功能關(guān)系圖

3 關(guān)鍵技術(shù)的介紹

3.1 音頻播放

音頻播放功能可以通過MMF所提供的接口來實(shí)現(xiàn)。其中音頻播放類CMdaAudioPlayerUtility類提供本地播放的API，而CMdaAudioOutputStream類則提供流式播放的 API［4］。

3.1.1 本地播放引擎

MMusic播放器把對(duì)音頻文件的初始化、播放、暫停等操作封裝在本地播放引擎CPlayer－Adapter中。該引擎包含支持音頻回放操作和簡(jiǎn)單元數(shù)據(jù)讀取操作的音頻播放類CMdaAudio－PlayerUtility。由于它的所有操作都是異步的，需要一個(gè)客戶端來監(jiān)聽音頻播放操作。播放引擎CPlayerAdapter須繼承MMdaAudioPlayerCallback接口類。該接口類提供了兩個(gè)方法，MapcInitComplete()和MapcPlayComplete()。本地播放流程如圖2所示。首先通過調(diào)用CMdaAudioPlayerUtility::NewFilePlayerL()函數(shù)構(gòu)造并創(chuàng)建一個(gè)音頻播放器的實(shí)例。當(dāng)打開及初始化一個(gè)音頻采樣的工作結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用MapcInit-Complete()方法，通知客戶端創(chuàng)建實(shí)例的結(jié)果。若成功創(chuàng)建，則可調(diào)用 CMdaAudioPlayerUtility::Play()方法來播放音頻文件。當(dāng)播放某段音頻采樣操作完成后，系統(tǒng)再通過MapcPlayComplete()回調(diào)函數(shù)通知客戶端播放已完成。

3.1.2 流式播放引擎

對(duì)于流式音頻播放，則使用多媒體框架的CM-daAudioOutputStream API。CPluginAdaper為封裝好的流式播放引擎，由它來調(diào)用流媒體播放的相關(guān)接口。本地內(nèi)容播放和流式播放的主要不同在于文件打開方式、初始化方法及對(duì)音頻數(shù)據(jù)流的處理方式。

要實(shí)現(xiàn)流式播放，在程序里需要編寫一個(gè)實(shí)現(xiàn)了MMdaAudioOutputStreamCallback的客戶端類。這個(gè)類提供三個(gè)回調(diào)函數(shù)，向客戶端提示音頻輸出的流式過程結(jié)果，讓程序能處理可能的錯(cuò)誤。這些回調(diào)函數(shù)是MaoscOpenComplete()、MaoscBufferCopied()及 MaoscPlay－Complete()，它們都必須由CMdaAudioOutputStream類的使用類實(shí)現(xiàn)。因此，CPluginAdaper須繼承觀察類MMdaAudioOutputStreamCallback來得到流式播放過程的結(jié)果。

圖2 本地播放流程圖

在實(shí)現(xiàn)流式播放前，需要與服務(wù)器進(jìn)行連接，獲得待播放的音頻數(shù)據(jù)流。在MMusic播放器里，使用套接字來實(shí)現(xiàn)服務(wù)端與客戶端的通信。客戶端首先需要連接到Symbian OS套接字服務(wù)器，然后打開一個(gè)套接字并指定TCP作為傳輸協(xié)議。接著從列表文件得到服務(wù)器的IP地址和端口，向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求。等服務(wù)器作出響應(yīng)后，讀取響應(yīng)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，用來初始化播放引擎?？蛻舳死^續(xù)對(duì)服務(wù)端請(qǐng)求播放的音頻數(shù)據(jù)。

得到要播放的音頻數(shù)據(jù)流后，則開始流式播放。其播放流程如圖3所示。首先初始化CMdaAudioOutputStream類。初始化完成后，Multimedia框架會(huì)調(diào)用MaoscOpenComplete()回調(diào)函數(shù)，指出音頻輸出已經(jīng)可用。該框架所給出的參數(shù)是一個(gè)出錯(cuò)值，它指出初始化是否成功。如果成功，則給出 KErrNone。此處可以設(shè)置采樣率和音量等。成功初始化后，則可以在客戶端調(diào)用PlayL()函數(shù)來播放音頻數(shù)據(jù)流。它調(diào)用FillBufferL()函數(shù)把數(shù)據(jù)往緩沖區(qū)填充，并使用CMdaAudioOutputStream::WriteL(const TdesC8＆aData)進(jìn)行播放。其中參數(shù)aData為緩沖區(qū)數(shù)據(jù)。WriteL()是一個(gè)異步函數(shù)。當(dāng)復(fù)制了描述符aData中的數(shù)據(jù)到音頻硬件之后，該框架將調(diào)用 MMda AudioOutputStreamCallback::MaoscBufferCopied()回調(diào)方法，通知客戶端應(yīng)用已收到aData并將其復(fù)制到播放流。此時(shí)，可以再調(diào)用FillBufferL()函數(shù)繼續(xù)填充緩沖區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)不斷地流播放。

圖3 流式播放流程圖

3.2 音頻文件下載及斷點(diǎn)續(xù)傳

MMusic使用超文本傳輸協(xié)議HTTP來實(shí)現(xiàn)音頻文件和歌詞的下載。HTTP是在TCP/IP協(xié)議上實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用層協(xié)議，用于在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸信息。它使用Socket在服務(wù)器和客戶端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在Symbian OS版本中，提供了對(duì)HTTP客戶端的API支持。

使用HTTP進(jìn)行通信時(shí)，客戶端需要建立一個(gè)HTTP客戶端會(huì)話，在會(huì)話上處理與HTTP服務(wù)器的通信。在會(huì)話上建立HTTP通信事務(wù)，事務(wù)由請(qǐng)求和響應(yīng)組成，在同一個(gè)會(huì)話上可以建立一個(gè)或多個(gè)事務(wù)。也可以同時(shí)建立多個(gè)會(huì)話，來實(shí)現(xiàn)不同的連接。

在創(chuàng)建HTTP引擎時(shí)，首先創(chuàng)建一個(gè)RHTTPSession類的對(duì)象，然后調(diào)用該類的Open()方法，打開這個(gè)新建立的會(huì)話。然后使用RHTTPTransaction類代表HTTP事務(wù)。事務(wù)是在HTTP客戶端會(huì)話打開的。打開事務(wù)時(shí)，需制定事務(wù)使用的數(shù)據(jù)傳輸方法，GET或POST，同時(shí)傳入要打開的URL。服務(wù)端處理完成后，返回響應(yīng)數(shù)據(jù)。HTTP客戶端通過對(duì)MHTTP－TransactionCallback的回遞，處理響應(yīng)結(jié)果和接收響應(yīng)數(shù)據(jù)［5］。

歌曲的下載分兩步來實(shí)現(xiàn)。首先把要搜索的歌曲名字用HTTP引擎發(fā)送到服務(wù)器，服務(wù)器返回XML格式的文件給客戶端。該XML文件包含了搜索到的歌曲名字、下載地址、音頻文件格式和大小等信息?？蛻舳擞肧ymbian自帶的 XML解析器對(duì)文件進(jìn)行解析，把解析后的歌曲信息存放在數(shù)組里。每個(gè)數(shù)組的元素為自定義的結(jié)構(gòu)體，包含歌曲名，下載地址等內(nèi)容。

解析完畢后，切換到列表界面。列表界面顯示剛下載的XML文件的解析結(jié)果。用戶可以根據(jù)自己的喜好選擇要下載的歌曲。此時(shí)，客戶端提取出歌曲下載的地址，用封裝好的HTTP引擎向服務(wù)器發(fā)送下載請(qǐng)求?？蛻舳耸紫扰袛啻螺d的文件是否已存在，如果不存在，則使用HTTP引擎普通下載模式下載音頻文件。如果待下載的文件已存在，則獲得現(xiàn)有文件大小，并把它作為參數(shù)傳給HTTP引擎，發(fā)送到服務(wù)器端，實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)續(xù)傳。具體代碼如下:

void CHTTPEngine::CountinueDownloadL(const TDesC8＆ aUri，TInt aStart){

TBool iBool=SetupConnectionL();

if(iBool==1){

TUriParser8 uri;//分析傳入的URL地址

uri.Parse(aUri);

//從HTTP會(huì)話的字符串緩沖池中取出GET方法的字符串表示

RStringF method = iSession.StringPool().StringF(HTTP::EGET，RHTTPSession::GetTable());

//在HTTP會(huì)話上打開一個(gè)事務(wù)，傳入U(xiǎn)RL、事務(wù)回調(diào)的引用、數(shù)據(jù)傳輸方法

iTransaction=iSession.OpenTransactionL(uri，*this，method);

RHTTPHeaders hdr=iTransaction.Request().GetHeaderCollection();//設(shè)置請(qǐng)求消息的消息頭

SetHeaderL (hdr， HTTP::EUserAgent，KUserAgent);

SetHeaderL(hdr，HTTP::EAccept，KAccept);

TBuf8＜100＞ rangeBuf;

rangeBuf.Copy(KDataRange);

rangeBuf.AppendNum(aStart);

rangeBuf.Append(KTo);

SetHeaderL(hdr，HTTP::ERange，rangeBuf);//把文件下載的起始位置添加到消息頭，實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)續(xù)傳

iTransaction.SubmitL();//提出請(qǐng)求

}}

3.3 歌詞同步

首先在用戶終端進(jìn)行本地搜索與正在播放的音樂文件名字相同的歌詞文件。若搜索到符合條件的文件，則對(duì)其進(jìn)行解析。把文件的每一行內(nèi)容作為一個(gè)數(shù)組單元存放在數(shù)組里，數(shù)據(jù)的單元包括有播放時(shí)間和歌詞內(nèi)容。由CMdaAudioPlayerUtility類的GetPosition()函數(shù)獲得當(dāng)前音頻文件的播放位置，與數(shù)組中記錄的歌詞文件的時(shí)間做對(duì)比，來實(shí)現(xiàn)歌詞同步。若沒有搜索到歌詞文件，則用歌詞下載引擎從服務(wù)器下載并解析。

4 軟件實(shí)現(xiàn)及效果

根據(jù)播放器的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)，在Symbian平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)音樂媒體播放器，并在實(shí)際的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試環(huán)境是中國(guó)移動(dòng)GPRS/EDGE網(wǎng)絡(luò)。測(cè)試手機(jī)為Nokia N95，操作系統(tǒng)為V9.2，用戶界面為S60第三版。其ARM主頻11 332MHz，內(nèi)存160MB。在真機(jī)上進(jìn)行測(cè)試時(shí)，本地音頻文件播放流暢。而播放在線電臺(tái)的內(nèi)容時(shí)(即流式播放)，其效果會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)狀況的制約，但整體比較流暢。播放器在真機(jī)上的效果如圖4所示。其中(a)顯示的是播放器的功能菜單，(b)為本地播放和歌詞同步的效果，(c)顯示流式播放時(shí)連接服務(wù)器的狀態(tài)，(d)為連接服務(wù)器成功后流式播放的效果，界面上可以顯示當(dāng)前的連接速度、音頻文件的格式、流量等。

圖4 軟件效果圖

5 結(jié)束語(yǔ)

MMusic音樂播放器很好的實(shí)現(xiàn)了音頻播放、音樂下載、歌詞同步等功能。在此基礎(chǔ)上，還可以增加一些音頻的效果，使用戶有更好的視聽感受。同時(shí)在歌詞同步方面，程序還可以增加調(diào)整歌詞的功能，當(dāng)出現(xiàn)歌詞不同步時(shí)，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

［1］Leigh Edwards Richard Barker.Series 60應(yīng)用程序開發(fā)［M］.北京:人民郵電出版社，2006.

［2］夏濤，簡(jiǎn)洪波.基于Symbian平臺(tái)的移動(dòng)流媒體客戶端設(shè)計(jì)［J］.微處理機(jī)，2008，29(3):76－78.

［3］袁靜.基于SymbianOS的移動(dòng)多媒體軟件平臺(tái)的研發(fā)與應(yīng)用［D］.四川:電子科技大學(xué)，2008.

［4］侯茂清.Symbian手機(jī)應(yīng)用開發(fā)［M］.北京:人民郵電出版社，2009.

［5］Lain Campbell.Symbian OS通信編程［M］.北京:人民郵電出版社，2009.