廣電智能機(jī)頂盒軟件開(kāi)發(fā)與運(yùn)用實(shí)踐范文

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摘要：貴廣網(wǎng)絡(luò)在廣電智能機(jī)頂盒平臺(tái)上研發(fā)了一款視訊軟件，并適配USB攝像頭，滿(mǎn)足了業(yè)務(wù)需要，為貴廣網(wǎng)絡(luò)向社會(huì)拓展視訊業(yè)務(wù)提供了有力的支撐，并節(jié)約了寶貴的資金。

關(guān)鍵詞：智能機(jī)頂盒；會(huì)議電視軟件APK；五級(jí)視頻會(huì)議模式；USB攝像頭；ARM芯片；分辨率

1智能機(jī)頂盒會(huì)議電視軟件APK的需求

貴廣網(wǎng)絡(luò)向社會(huì)提供的省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村的五級(jí)視頻會(huì)議模式（圖1），較好地滿(mǎn)足了社會(huì)各階層對(duì)高清視頻的服務(wù)需求。省委組織部時(shí)代前沿專(zhuān)題報(bào)告會(huì)、新時(shí)代大講堂、遠(yuǎn)程醫(yī)療、雪亮工程等一大批會(huì)議電視業(yè)務(wù)也隨之發(fā)展，會(huì)議電視終端的需求也大幅增加。在視頻終端設(shè)備的選型部署上，對(duì)于省、市、縣可以采用各級(jí)的專(zhuān)業(yè)終端部署，鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村級(jí)的需求數(shù)量較大，采用專(zhuān)業(yè)終端進(jìn)行部署不僅成本較大，而且由于村級(jí)用戶(hù)的實(shí)際情況，專(zhuān)業(yè)設(shè)備使用上會(huì)產(chǎn)生諸多的困難，不適合村級(jí)會(huì)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用。需要基于智能機(jī)頂盒的視頻客戶(hù)端研發(fā)一款會(huì)議電視通訊軟件APK，搭配USB攝像頭，使用機(jī)頂盒遙控器就可以參會(huì)，這款軟件在視頻效果、成本、實(shí)施和維護(hù)等方面都是最佳的方案，易于向社會(huì)大規(guī)模推廣。

2基于機(jī)頂盒的視頻會(huì)議軟硬件開(kāi)發(fā)

針對(duì)市場(chǎng)的需求，貴廣網(wǎng)絡(luò)于2016年開(kāi)始了基于機(jī)頂盒的會(huì)議電視軟件APK的研發(fā)，歷經(jīng)三個(gè)階段，最后完善運(yùn)用。

2.1機(jī)頂盒研發(fā)初期階段（APK軟編軟解）

隨著視頻技術(shù)的不斷發(fā)展，基于A(yíng)RM芯片的智能機(jī)頂盒發(fā)展迅猛，貴州廣電基于A(yíng)RM芯片技術(shù)研發(fā)了一款安卓系統(tǒng)的智能機(jī)頂盒，該款機(jī)頂盒無(wú)論在成本、技術(shù)和運(yùn)用上都可以廣泛地部署在農(nóng)村。在智能機(jī)頂盒上研發(fā)一款視頻會(huì)議APK軟件，外掛適配選型的USB攝像頭作鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村級(jí)會(huì)議及視頻業(yè)務(wù)使用，將極大地節(jié)約成本，滿(mǎn)足各項(xiàng)視頻業(yè)務(wù)的需要。經(jīng)過(guò)不斷研究適配，終于完成第一版的視頻通信軟件，此軟件基于開(kāi)源手機(jī)版的視頻會(huì)議軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，采用視頻軟編碼和機(jī)頂盒播放軟件進(jìn)行解碼，所以只支持通過(guò)機(jī)頂盒的CPU進(jìn)行編碼和解碼，由于機(jī)頂盒的芯片同智能手機(jī)相比能力差距較大，只能勉強(qiáng)達(dá)到720p分辨率，但幀率較低，480p的分辨率運(yùn)行較為流暢，但是在TV大屏上480p的畫(huà)質(zhì)顯然不能達(dá)到需求，且通過(guò)普通USB攝像頭，圖像質(zhì)量、色彩、亮度都欠佳，聲音效果較差。

2.2智能機(jī)頂盒視頻軟件研發(fā)第二階段（硬編軟解）

由于初期研發(fā)的視頻會(huì)議軟件利用機(jī)頂盒CPU軟編軟解，視頻效果僅達(dá)720p6~10幀/s，圖像會(huì)產(chǎn)生不流暢、延遲抖動(dòng)，動(dòng)作不連貫等各種問(wèn)題，雖然經(jīng)過(guò)多次修改，仍較難達(dá)到市場(chǎng)運(yùn)用的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)技術(shù)分析，要想獲得較好的效果，需直接驅(qū)動(dòng)機(jī)頂盒硬件芯片進(jìn)行編碼，才能在最大程度上發(fā)揮機(jī)頂盒的性能。采用機(jī)頂盒芯片編解碼，需在會(huì)議軟件APK中對(duì)部分參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，特別是控制機(jī)頂盒芯片進(jìn)行編碼，圖2是各關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)整，這是正式硬件編碼的準(zhǔn)備工作。編解碼的處理過(guò)程如下。（1）增設(shè)使用MediaFoundation，因?yàn)槠溆布幗獯a能力符合APK使用需要；MediaFoundation硬件編碼器采用異步模型。（2）由于很多攝像頭輸出的是YUV、RGB24，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)碼，使用libyuv開(kāi)源庫(kù)調(diào)用CoTaskMemFree進(jìn)行內(nèi)存釋放。（3）要解鎖硬件編碼器，需設(shè)置屬性MF_TRANSFORM_ASYNC_UNLOCK為T(mén)RUE，將硬件編碼器的輸入視頻格式設(shè)置為MFVideoFormat_NV12。（4）為了保證高清視頻的質(zhì)量，需要設(shè)置相應(yīng)參數(shù)為高質(zhì)量。（5）為了設(shè)置低時(shí)延，需要設(shè)置CODECAPI_AVLowLatencyMode屬性為VARIANT_TRUE。（6）初始化事件生成器，由于硬件編碼是異步的，因此我們需要獲取異步事件，必須要先初始化異步事件生成器。（7）發(fā)送兩個(gè)初始化消息給MFT。經(jīng)過(guò)再次研發(fā)，廣電精靈智能機(jī)頂盒的視頻會(huì)議軟件通過(guò)直接驅(qū)動(dòng)Mstar9380芯片進(jìn)行圖像的編解碼，最終能夠達(dá)到編碼13幀，解碼20幀以上的效果，整體體驗(yàn)有大幅度的提升，經(jīng)過(guò)這次的調(diào)整，通話(huà)體驗(yàn)效果經(jīng)過(guò)多方試用，基本得到了用戶(hù)的初步認(rèn)可，具備開(kāi)展集客業(yè)務(wù)的條件，但是需要使用市面上價(jià)位較高的攝像頭，攝像頭對(duì)使用環(huán)境要求高，否則難以聽(tīng)清楚對(duì)方的講話(huà)。

2.3機(jī)頂盒研發(fā)第三階段（硬編硬解階段）

經(jīng)過(guò)初期和第二階段不斷地摸索、研究，我們發(fā)現(xiàn)第二階段研發(fā)的視頻會(huì)議軟件的編解碼的幀率和分辨率主要是受MSTAR9380CPU的利用率限制，如果使用ARMMALI-450MP23DGPU芯片來(lái)編碼和解碼時(shí)，會(huì)使CPU利用率提高，導(dǎo)致幀率很難提升，影響視頻的效果。經(jīng)過(guò)與攝像頭生產(chǎn)廠(chǎng)家的技術(shù)分析討論，技術(shù)上認(rèn)為通過(guò)用攝像頭芯片實(shí)現(xiàn)視頻編碼，用廣電精靈智能機(jī)頂盒的CPU芯片做視頻解碼，能降低CPU，從而提升整體視頻效果。但是市場(chǎng)銷(xiāo)售的USB攝像頭，都不具備編碼能力，基本都是為桌面設(shè)計(jì)的，顯著的特點(diǎn)是大廣角、自動(dòng)聚焦、帶全向麥克風(fēng)；而基于電視的視頻會(huì)議，一般距離電視會(huì)在3m左右，采用為桌面設(shè)計(jì)的攝像頭，會(huì)導(dǎo)致聚焦不準(zhǔn)確，3m外的人像顯得較小，專(zhuān)業(yè)性不夠。考慮到村級(jí)房間的光照水平，采用低流明的定焦攝像頭，只通過(guò)電視機(jī)亮度就能正常工作，大大提升成像素質(zhì)。定制成一款具備視頻編碼能力的攝像頭，在軟件上進(jìn)行修改后利用了攝像頭的編碼能力，機(jī)頂盒芯片只用來(lái)解碼，大大降低了機(jī)頂盒CPU利用率，從而使視頻效果上升到了720p30幀，且圖像非常的穩(wěn)定流暢，接近專(zhuān)業(yè)終端的效果。機(jī)頂盒搭配上USB攝像頭，直接成本只有專(zhuān)業(yè)終端幾十分之一，而且從使用上、維護(hù)上體現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)，使得搭配機(jī)頂盒方案的視頻會(huì)議方案形成了省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村、家庭的六級(jí)方案，直接比市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手多了村和家庭的互動(dòng)方案，成為業(yè)務(wù)推廣的殺手锏。另外，聲音上采用了攝像頭定制搭配的定向麥克風(fēng)，聲音品質(zhì)也得到了大幅度提升，基本不受環(huán)境影響。根據(jù)各種實(shí)際的業(yè)務(wù)需求，還可以更改鏡頭的角度，以滿(mǎn)足近距離工作的需求，同時(shí)根據(jù)不同的環(huán)境，可以提供不帶麥克風(fēng)的USB攝像頭，方便外接USB麥克風(fēng)，提升專(zhuān)業(yè)級(jí)別的音視頻效果。考慮到未來(lái)的機(jī)頂盒終端數(shù)量巨大，如果全部以機(jī)頂盒作為會(huì)議終端參會(huì)將占用大量的系統(tǒng)資源，為了系統(tǒng)資源的合理利用，讓資源用在最需要的地方，在研發(fā)視頻會(huì)議軟件的第三階段，根據(jù)任務(wù)需求，新研發(fā)了觀(guān)看會(huì)議視頻直播的功能，讓機(jī)頂盒終端在不占用會(huì)議系統(tǒng)資源的情況下參加會(huì)議，并能在需要會(huì)議互動(dòng)的時(shí)候一鍵參與互動(dòng)對(duì)話(huà)。此外，在視頻會(huì)議軟件方面，優(yōu)化程序?yàn)槎嗑€(xiàn)程編碼和封包，大幅提升程序處理效率。優(yōu)化編解碼算法，提供多種編解碼方式，以適應(yīng)多種平臺(tái)的需求。經(jīng)過(guò)多次的測(cè)試和調(diào)整，視頻會(huì)議APK適配了多款高清攝像頭，通過(guò)高清攝像頭芯片進(jìn)行視頻編碼，機(jī)頂盒芯片進(jìn)行解碼，可以使視頻編解碼都達(dá)到720p30幀的效果，根據(jù)不同的場(chǎng)景使用不同的攝像頭和麥克風(fēng)，完全能適應(yīng)各種環(huán)境下對(duì)會(huì)議終端的需求。

3總結(jié)

通過(guò)不斷的研發(fā)、測(cè)試，解決了基于廣電智能機(jī)頂盒平臺(tái)的APK軟件視頻卡頓和音、視頻不同步的問(wèn)題，達(dá)到了專(zhuān)業(yè)終端的技術(shù)要求，滿(mǎn)足了貴廣網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的視訊業(yè)務(wù)的需要，滿(mǎn)足了廣大鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村級(jí)的終端參會(huì)交流的需要，為貴廣網(wǎng)絡(luò)向社會(huì)拓展視訊業(yè)務(wù)提供了有力的支撐，并節(jié)約了寶貴的資金。

參考文獻(xiàn)

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作者：陳龍軍 陽(yáng)旭 趙向前 單位：貴州省廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司