秦端振

摘 要：本文設計了一種Linux系統(tǒng)下的流媒體播放器。該播放器基于Gstreamer架構進行設計，通過RTSP插件和RTP/RTCP插件等的構建，實現(xiàn)了多媒體數(shù)據(jù)流的接收、解碼、回放以及控制等功能。

關鍵詞：Gstreamer； 流媒體； RTSP； RTP/RTCP

中圖分類號：TN919.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）03-149-002

1．前言

流媒體技術以流的方式在網(wǎng)絡中傳輸媒體，具有良好的實時性和交互性。隨著3G、4G等高速移動通信技術的發(fā)展成熟和多媒體智能移動設備的普及，流媒體技術獲得了廣泛應用和迅速發(fā)展。本文基于GStreamer架構，采用RTP/RTCP協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，設計了一種流媒體播放器，處理芯片采用OMAP3430，操作系統(tǒng)為嵌入式Linux系統(tǒng)，借助高速網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)高質(zhì)量的流媒體播放。

2．相關技術介紹

2.1流媒體技術。流媒體是指以流的方式在網(wǎng)絡中傳輸音頻、視頻和多媒體文件的形式。流媒體文件格式是支持采用流式傳輸及播放的媒體格式。流式傳輸方式是將視頻和音頻等多媒體文件經(jīng)過特殊的壓縮方式分成一個個壓縮包，由服務器向用戶計算機連續(xù)、實時傳送。用戶采用內(nèi)容緩存的方式，只需要進行很短時間的緩沖，就可以一邊播放一邊下載，而不需要提前下載整個文件。

流媒體傳輸一般都是采用建立在udp協(xié)議上的rtp/rtsp實時傳輸協(xié)議。相對于注重傳輸質(zhì)量的tcp協(xié)議來說，udp協(xié)議更加注重傳輸速度，這種協(xié)議對于實時性要求很高的流媒體文件來說，無疑是更加合適的。

2.2Gstreamer概述。GStreamer是一種流媒體應用框架，采用了基于插件（plugin）和管道（pipeline）的體系結構，框架中的所有的功能模塊都被實現(xiàn)成可以插拔的組件（component），并且在需要的時候能夠很方便地安裝到任意一個管道上，由于所有插件都通過管道機制進行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換，因此很容易利用已有的各種插件“組裝”出一個功能完善的多媒體應用程序。其主要功能模塊包括元件、襯墊、箱柜等。

元件(Elements)是Gstreamer框架中所有可用組件的基礎，是組成管道的基本構件。元件可以分為數(shù)據(jù)源元件、過濾器元件、接收器元件等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入、處理和輸出等功能。

襯墊（pad）是元件（element）與外界的連接通道，每個襯墊都帶有特定的功能信息，通過將不同元件的襯墊依次連接起來構成一條媒體處理管道，使數(shù)據(jù)在流經(jīng)管道的過程能夠被各個元件正常處理，最終就可以實現(xiàn)特定的多媒體功能。

箱柜(Bins):箱柜是一個可以裝載元件的容器，同時其自身也是一個GstElement對象，也能夠被用來容納其他的箱柜對象。

2.3實時傳輸協(xié)議（RTP/RTCP）。RTP/RTCP協(xié)議棧由兩個相互緊湊的協(xié)議組成，其中RTP協(xié)議負責傳送具有實時特征的多媒體數(shù)據(jù)，而RTCP協(xié)議負責反饋控制、監(jiān)測QoS、監(jiān)視和傳遞相關信息。由于流媒體數(shù)據(jù)傳輸對于傳輸實時性的要求遠高于傳輸可靠性，RTP/RTCP數(shù)據(jù)通常采用UDP/IP封裝，它們共同完成網(wǎng)絡傳輸層的功能。

2.4實時流媒體協(xié)議（RTSP）。RTSP協(xié)議是一種對流媒體數(shù)據(jù)的傳輸進行控制的應用級協(xié)議。通過RTSP協(xié)議，可以實現(xiàn)音視頻的控制、點播等功能。

3．流媒體播放器的實現(xiàn)

本文設計的流媒體播放器，可以分為以下幾個模塊：用戶界面、RTSP控制模塊、RTP/RTCP傳輸模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、解碼模塊、視音頻輸出模塊。如圖1所示。用戶通過用戶界面與客戶端交互，RTSP模塊響應用戶界面發(fā)送的命令，建立RTP數(shù)據(jù)傳輸會話，會話建立之后，由RTP/RTCP模塊循環(huán)接收RTP數(shù)據(jù)包并進行排序，然后轉(zhuǎn)換模塊對RTP數(shù)據(jù)進行解包，轉(zhuǎn)換成原始的音視頻數(shù)據(jù)，然后送入解碼模塊進行解碼，最后通過音視頻輸出模塊將媒體展示給用戶。

圖1流媒體播放器架構

用戶界面是客戶端跟用戶之間交互的界面，它包括兩部分內(nèi)容：一是媒體播放控制，比如暫停、快進等；二是媒體內(nèi)容的展示，比如視頻畫面的顯示等。在Linux系統(tǒng)下，本文利用GTK+庫開發(fā)GUI框架。

RTSP模塊用于會話的建立和控制，它提供響應界面操作的接口，直接響應界面發(fā)送的命令。RTSP也提供互聯(lián)的雙方或多方的一個傳輸方式和編碼方式的協(xié)商操作，在網(wǎng)絡允許的情況下，建立一條最佳的傳輸通道。當客戶端用戶選擇服務器上某項流媒體內(nèi)容的時候，播放器會通過RTSP協(xié)議，與服務器建立會話，通知服務器往本地RTP接收端口發(fā)送音視頻數(shù)據(jù)。

RTP/RTCP模塊為流媒體播放器的核心組成部分，當RTSP建立傳輸會話之后，RTP和RTCP會各使用一個端口，RTP端口會循環(huán)接收RTP數(shù)據(jù)包,同時RTCP端口會周期性的發(fā)送RTCP報，RTCP包中包含已發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量、丟失的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)等統(tǒng)計資料，因此，服務器可以利用這些信息動態(tài)的改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型。RTP包由RTP包頭和RTP數(shù)據(jù)構成，RTP包頭中包含了一些可以較好保證流數(shù)據(jù)連續(xù)性實時性的信息，如序列號、時間戳等。序列號可以保證到達客戶端的RTP包的連續(xù)，而時間戳可以同步音視頻包。根據(jù)包頭中的時間戳接收的數(shù)據(jù)包進行重新排序，然后傳送到轉(zhuǎn)換模塊進行處理。

4．小結

本文采用Gstreamer架構，對RTP/RTCP/RTSP協(xié)議進行了深入研究，設計了一種基于Linux系統(tǒng)的流媒體播放器，通過構建RTP/RTCP流媒體傳輸插件，實現(xiàn)了流媒體數(shù)據(jù)的實時傳輸和播放，在終端設備中可以取得良好的流媒體播放效果。

這種基于Gsreamer的媒體播放器具備良好的靈活性和可移植性，借助高速傳播網(wǎng)絡，特別適合在各種不同類型的智能終端實現(xiàn)流媒體的接收和播放等功能，在視頻監(jiān)控、遠程會議、視頻教學、多媒體娛樂等多種不同場合都可以獲得廣泛應用。

參考文獻：

[1]孫弼陽，李虹，王穎．移動流媒體業(yè)務的技術與應用[J]現(xiàn)代電信科技，2008（06）：13-18

[2]陳丹，郭先會.RTP/RTCP協(xié)議在3GPP移動流媒體業(yè)務中的研究與應用[J]山西電子技術，2010(06):65-66

[3]陳洪敏．基于RTP/RTCP協(xié)議流媒體傳輸?shù)难芯縖J]福建電腦.2010(02):93-94

[4]王蕊，劉衛(wèi)東，王金童．基于GStreamer的媒體播放研究[J]電子設計工程.2012(03):34-36

[5]劉尚麟，劉軍．GStreamer RTP插件的改進及應用[J]信息安全與通信保密，2009,(01):91-95

[6]趙進，葉梧，馮穗力．基于RTP/RTCP的流媒體服務器技術研究[J]中國有線電視.2004(01):3-6