Android系統開(kāi)發(fā)全攻略（二）

一、Android智能手機遠程視頻監控的設計

　　摘要：為了實(shí)現移動(dòng)視頻監控，提出了一種基于智能手機的遠程視頻監控系統。介紹了監控系統的體系結構和硬件平臺，闡述了嵌入式操作系統Android 應用程序的開(kāi)發(fā)方法，并結合實(shí)際的應用系統，重點(diǎn)論述了Android 平臺上視頻監控客戶(hù)端的設計思路。移植了音視頻解碼庫FFmpeg 進(jìn)行H. 264 視頻解碼，并采用OpenGL ES 實(shí)現實(shí)時(shí)視頻顯示。在無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )的環(huán)境下對視頻監控終端進(jìn)行測試，達到了利用手機進(jìn)行移動(dòng)視頻監控的目的。

　　隨著(zhù)多媒體技術(shù)、視頻壓縮技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)的發(fā)展，視頻監控正朝著(zhù)數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化方向持續發(fā)展，并越來(lái)越廣泛地滲透到政府、教育、娛樂(lè )、醫療等領(lǐng)域。目前大部分的網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統是基于WEB 服務(wù)器的， 監控終端為PC機，用戶(hù)使用瀏覽器獲取監控服務(wù)。由于互聯(lián)網(wǎng)接入地點(diǎn)的限制，普通的網(wǎng)絡(luò )視頻監控無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)獲取監控信息的需求。

參閱相關(guān)系列文章

Android系統開(kāi)發(fā)全攻略（一）

　　本文介紹了一種以Android 智能手機為終端的視頻監控系統，該系統將傳統的視頻監控與移動(dòng)多媒體技術(shù)相結合，真正實(shí)現了移動(dòng)視頻監控。

　　1系統的結構

　　本文中的視頻監控系統采用C/ S 體系結構。

　　如圖1 所示，該系統由視頻采集端（ 攝像頭），視頻服務(wù)器以及監控客戶(hù)端等構成。

　　圖1視頻監控系統總體結構

　　視頻服務(wù)器是整個(gè)系統的核心部分，它將攝像頭采集到的原始模擬信號轉換為數字信號，并對視頻數據進(jìn)行編碼壓縮，最后通過(guò)Internet 將壓縮后的數據傳送至客戶(hù)端?？蛻?hù)端通過(guò)TCP/ IP 協(xié)議訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器，通過(guò)對視頻數據的接收、解碼以及顯示，實(shí)現實(shí)時(shí)預覽功能?？蛻?hù)端也可以根據用戶(hù)需求發(fā)送控制命令，實(shí)現對前端設備的控制操作，如云臺控制等。

　　服務(wù)器部分采用Hi3515 處理器芯片為硬件平臺，并移植了嵌入式操作系統Linux 作為整個(gè)系統運行的軟件環(huán)境。Hi3515 是一款基于A(yíng)RM9 處理器內核以及視頻硬件加速引擎的高性能通信媒體處理器，具有H. 264 和MJPEG 多協(xié)議編解碼能力。

　　本文以基于Hi3515 的遠程視頻監控系統為例，重點(diǎn)介紹了Android 平臺上監控客戶(hù)端的設計過(guò)程。

　　2Android 開(kāi)發(fā)介紹

　　Android 是基于Linux 開(kāi)放性?xún)群说牟僮飨到y，是Google 公司在2007 年11 月5 日公布的手機操作系統。Android 采用軟件堆層的架構，主要分為三部分：底層以L(fǎng)inux 核心為基礎，提供基本功能；中間層包括函數庫和虛擬機；最上層是各種應用軟件。

　　Android 平臺顯著(zhù)的開(kāi)放性使其擁有眾多的開(kāi)發(fā)者，應用日益豐富，不僅應用于智能手機，也向平板電腦、智能MP4 方面急速擴張。

　　Android 應用程序用Java 語(yǔ)言編寫(xiě)，每個(gè)應用程序都擁有一個(gè)獨立的Dalvik 虛擬機實(shí)例，這個(gè)實(shí)例駐留在一個(gè)由Linux 內核管理的進(jìn)程中。Dalvik支持Java Native Interface（JNI）編程方式，Android 應用程序可以通過(guò)JNI 調用C/ C++開(kāi)發(fā)的共享庫，實(shí)現“Java+C冶的編程方式。開(kāi)發(fā)Android 應用程序最簡(jiǎn)捷的方式是安裝Android SDK 和Eclipse IDE.

　　Eclipse 提供了一個(gè)豐富的Java 環(huán)境，Java 代碼通過(guò)編譯后，Android Developer Tools 會(huì )將它打包，用于安裝。

　　3 監控客戶(hù)端的設計與實(shí)現

　　基于A(yíng)ndroid 平臺的監控客戶(hù)端的總體框架如圖2 所示，分別由網(wǎng)絡(luò )通訊模塊、視頻解碼模塊以及視頻顯示模塊等構成。其中網(wǎng)絡(luò )通訊模塊接收來(lái)自服務(wù)器的所有數據，對數據進(jìn)行解析，并將視頻數據存入到視頻緩沖區。視頻解碼模塊負責從視頻緩沖區中讀取數據并送入H. 264 解碼器進(jìn)行解碼。最后，采用OpenGL 圖形庫將解碼后圖像繪制到屏幕上實(shí)現視頻播放。

　　圖2客戶(hù)端總體框架。

　　3. 1 H. 264 視頻解碼器的實(shí)現

　　在網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統中，視頻的編碼壓縮是非常必要和關(guān)鍵的工作，沒(méi)有經(jīng)過(guò)壓縮的海量數據對網(wǎng)絡(luò )傳輸系統來(lái)說(shuō)是無(wú)法承受的［7］ .H.264 是目前最先進(jìn)的視頻壓縮算法，它由視頻編碼層VCL 和網(wǎng)絡(luò )提取層NAL 兩部分組成。其中，VCL 進(jìn)行視頻編解碼，包括運動(dòng)補償預測、變換編碼和熵編碼等；NAL 采用適當的格式對VCL 視頻數據進(jìn)行封裝打包。H.264 標準對編碼效率和圖像質(zhì)量進(jìn)行了諸多改進(jìn)，且抗丟包性能和抗誤碼性能好，適應各種網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，非常適合于對壓縮率要求高，網(wǎng)絡(luò )環(huán)境復雜的移動(dòng)視頻監控。

　　客戶(hù)端接收的數據是經(jīng)過(guò)H.264 編碼壓縮后的數據，需要經(jīng)過(guò)H.264 解碼還原視頻圖像后才能夠顯示，因此，H.264 解碼器是客戶(hù)端的關(guān)鍵部分。這里移植了開(kāi)源的音視頻解碼庫FFmpeg 進(jìn)行H.264 解碼。在A(yíng)ndroid 應用程序中使用FFmpeg 的步驟如下：

　?。?）在Linux 環(huán)境下安裝Android 原生開(kāi)發(fā)工具包NDK.

　?。?） 創(chuàng )建jni 文件夾，將FFmpeg 工程復制到文件夾下。創(chuàng )建H264Decoder. c 源文件，提供Android程序使用的接口函數，文件需要包括JNI 的操作頭文件《jni. h 》， 且函數名有固定的形式， 如com_ipcamera_PreView_H264Decoder 表示com_ipcamera包下面PreView 類(lèi)中H264Decoder 函數。

　?。?）創(chuàng )建Android. mk 文件，該文件包含正確構建和命名庫的MakeFile 說(shuō)明。分別在LOCAL_SRC_FILES 和LOCAL_C_INCLUDES 項中添加編譯模塊所需源文件和頭文件目錄。

　?。?）執行NDK 開(kāi)發(fā)包中的ndk鄄build 腳本，生成對應的。 so 共享庫，并復制到Android 工程下的libs/armeabi 目錄下。

　?。?） 在A(yíng)ndroid 程序中通過(guò)System. loadLibrary（”庫名稱(chēng)冶）加載所需要的庫，加載成功后，應用程序就可以使用H264Decoder 函數進(jìn)行H.264 的解碼。

　　3. 2 OpenGL ES 繪圖

　　為了提高繪圖的效率，客戶(hù)端使用OpenGL ES實(shí)現視頻圖像的顯示。OpenGL ES 是一個(gè)2D/3D輕量圖形庫，是跨平臺圖形庫OpenGL 的簡(jiǎn)化版。

　　OpenGL ES 專(zhuān)門(mén)針對手機、PDA 和游戲主機等嵌入式設備而設計，目的是為了充分利用硬件加速，適合復雜的、圖形密集的程序。

　　Android 中使用GLSurfaceView 來(lái)顯示OpenGL視圖，該類(lèi)繼承至SurfaceView 并包含了一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于渲染3D 的接口Renderer，主要通過(guò)實(shí)現ON鄄DrawFrame、onSurfaceChanged 以及onSurfaceCreated等方法構建所需的Renderer.解碼器解碼一幀圖像后，調用GLSurfaceView 的requeSTRender 方法通知OpenGL ES 完成視頻圖像的顯示。使用OpenGL 繪圖的核心代碼如下：

　　3. 3多線(xiàn)程設計

　　視頻數據的接收和解碼都是復雜、持續的過(guò)程，如果其中一個(gè)過(guò)程出現阻塞會(huì )影響整個(gè)程序的運行，因此，客戶(hù)端使用多線(xiàn)程實(shí)現數據接收和視頻解碼的并行處理。在整個(gè)程序運行過(guò)程中，主線(xiàn)程響應用戶(hù)操作，負責屏幕刷新工作，并創(chuàng )建兩個(gè)子線(xiàn)程：數據接收和視頻解碼子線(xiàn)程，處理過(guò)程如圖3 所示。

　　圖3子線(xiàn)程處理流程。

　　在Java 中， 多線(xiàn)程的實(shí)現有兩種方式： 擴展java. lang. Thread 類(lèi)或實(shí)現java. lang. Runnable 接口。這里通過(guò)繼承Thread 類(lèi)并覆寫(xiě)run（）方法實(shí)現兩個(gè)子線(xiàn)程。在多線(xiàn)程的應用中關(guān)鍵是處理好線(xiàn)程之間的同步問(wèn)題，以解決對共享存儲區的訪(fǎng)問(wèn)沖突，避免引起線(xiàn)程甚至整個(gè)系統的死鎖。Java 多線(xiàn)程主要利用synchronized 關(guān)鍵字和wait（ ）、notify（ ） 等方法實(shí)現線(xiàn)程間的同步。

　　4 結束語(yǔ)

　　目前，該系統已經(jīng)在實(shí)驗室進(jìn)行測試，服務(wù)器輸出15fps CIF 格式的H. 264 視頻數據，客戶(hù)端安裝在A(yíng)ndroid 手機上，通過(guò)WIFI 接入無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)中與服務(wù)器建立連接，用戶(hù)界面如圖4 所示，可實(shí)現遠程視頻預覽、云臺控制等操作。

　　圖4 監控客戶(hù)端

　　隨著(zhù)3G 時(shí)代的到來(lái)，數據傳輸速度有了大幅提升，為移動(dòng)實(shí)時(shí)視頻業(yè)務(wù)的實(shí)現創(chuàng )造更好的條件。

　　手機用戶(hù)可以直接接入3G 網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)視頻監控服務(wù)器，實(shí)現移動(dòng)在線(xiàn)的實(shí)時(shí)視頻監控。由此可見(jiàn)，手機視頻監控市場(chǎng)潛力巨大，具有很好的發(fā)展前景。

二、可動(dòng)態(tài)布局的Android抽屜之完整篇

　　以前曾經(jīng)介紹過(guò)《Android提高第十九篇之“多方向”抽屜》，當這個(gè)抽屜組件不與周?chē)M件發(fā)生壓擠的情況下（周?chē)M件布局不變），是比較好使的，但是如果需要對周?chē)M件擠壓，則用起來(lái)欠缺美觀(guān)了。

　　如下圖。在對周?chē)鷫簲D的情況下，抽屜是先把周?chē)慕M件一次性壓擠，再通過(guò)動(dòng)畫(huà)效果展開(kāi)/收縮的，這種做法的好處是快速簡(jiǎn)單，壞處是如果擠壓范圍過(guò)大，則效果生硬。

　　本文實(shí)現的自定義抽屜組件，主要針對這種壓擠效果做出改良，漸進(jìn)式壓擠周?chē)M件，使得過(guò)渡效果更加美觀(guān)。如下圖。

　　本文實(shí)現的抽屜原理是醬紫：

　　1.抽屜組件主要在屏幕不可視區域，手柄在屏幕邊緣的可視區域。即 抽屜.rightMargin=-XXX + 手柄.width

　　2.指定一個(gè)周?chē)M件為可壓擠，即LayoutParams.weight=1;當然用戶(hù)也可以指定多個(gè)View.

　　3.使用AsyncTask來(lái)實(shí)現彈出/收縮的動(dòng)畫(huà)，彈出：抽屜.rightMargin+=XX，收縮：抽屜.rightMargin-=XX

　　總結，本文的自定義抽屜雖然對壓擠周?chē)M件有過(guò)渡效果，但是比較耗資源，讀者可以針對不同的情況考慮使用。

　　本文的源碼可以到http://download.csdn.net/detail/hellogv/3615686 下載。

　　接下來(lái)貼出本文全部源代碼：

　　main.xml的源碼：

　?。踙tml］ view plaincopyprint？

　　《span style=“font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;”》《？xml version=“1.0” encoding=“utf-8”？》

　　《LinearLayout xmlns:android=“http://schemas.android.com/apk/res/android”

　　android:layout_width=“fill_parent” android:layout_height=“fill_parent”

　　android:id=“@+id/container”》

　　《GridView android:id=“@+id/gridview” android:layout_width=“fill_parent”

　　android:layout_height=“fill_parent” android:numColumns=“auto_fit”

　　android:verticalSpacing=“10dp” android:gravity=“center”

　　android:columnWidth=“50dip” android:horizontalSpacing=“10dip” /》

　　《/LinearLayout》《/span》

　　《span style=“font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;”》《？xml version=“1.0” encoding=“utf-8”？》

　　《LinearLayout xmlns:android=“http://schemas.android.com/apk/res/android”

　　android:layout_width=“fill_parent” android:layout_height=“fill_parent”

　　android:id=“@+id/container”》

　　《GridView android:id=“@+id/gridview” android:layout_width=“fill_parent”

　　android:layout_height=“fill_parent” android:numColumns=“auto_fit”

　　android:verticalSpacing=“10dp” android:gravity=“center”

　　android:columnWidth=“50dip” android:horizontalSpacing=“10dip” /》

　　《/LinearLayout》《/span》

　　GridView的Item.xml的源碼：

　?。踙tml］ view plaincopyprint？

　　《span style=“font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;”》《？xml version=“1.0” encoding=“utf-8”？》

　　《RelativeLayout xmlns:android=“http://schemas.android.com/apk/res/android”

　　android:layout_height=“wrap_content” android:paddingBottom=“4dip”

　　android:layout_width=“fill_parent”》

　　《ImageView android:layout_height=“wrap_content” android:id=“@+id/ItemImage”

　　android:layout_width=“wrap_content” android:layout_centerHorizontal=“true”》

　　《/ImageView》

　　《TextView android:layout_width=“wrap_content”

　　android:layout_below=“@+id/ItemImage” android:layout_height=“wrap_content”

　　android:text=“TextView01” android:layout_centerHorizontal=“true”

　　android:id=“@+id/ItemText”》

　　《/TextView》

　　《/RelativeLayout》 《/span》

　　《span style=“font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;”》《？xml version=“1.0” encoding=“utf-8”？》

　　《RelativeLayout xmlns:android=“http://schemas.android.com/apk/res/android”

　　android:layout_height=“wrap_content” android:paddingBottom=“4dip”

　　android:layout_width=“fill_parent”》

　　《ImageView android:layout_height=“wrap_content” android:id=“@+id/ItemImage”

　　android:layout_width=“wrap_content” android:layout_centerHorizontal=“true”》

　　《/ImageView》

　　《TextView android:layout_width=“wrap_content”

　　android:layout_below=“@+id/ItemImage” android:layout_height=“wrap_content”

　　android:text=“TextView01” android:layout_centerHorizontal=“true”

　　android:id=“@+id/ItemText”》

　　《/TextView》

　　《/RelativeLayout》 《/span》

　　Panel.java是本文核心，抽屜組件的源碼，這個(gè)抽屜只實(shí)現了從右往左的彈出/從左往右的收縮，讀者可以根據自己的需要修改源碼來(lái)改變抽屜動(dòng)作的方向：

　?。踛ava］ view plaincopyprint？

　　《span style=“font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;”》public class Panel extends LinearLayout{

　　public interface PanelClosedEvent {

　　void onPanelClosed（View panel）;

　　}

　　public interface PanelOpenedEvent {

　　void onPanelOpened（View panel）;

　　}

　　/**Handle的寬度，與Panel等高*/

　　private final static int HANDLE_WIDTH=30;

　　/**每次自動(dòng)展開(kāi)/收縮的范圍*/

　　private final static int MOVE_WIDTH=20;

　　private Button btnHandle;

　　private LinearLayout panelContainer;

　　private int mRightMargin=0;

　　private Context mContext;

　　private PanelClosedEvent panelClosedEvent=null;

　　private PanelOpenedEvent panelOpenedEvent=null;

　　/**

　　* otherView自動(dòng)布局以適應Panel展開(kāi)/收縮的空間變化

　　* @author GV

　　*

　　*/