基于SMP8654的MKV播放器設計與實(shí)現

摘要：MKV封裝格式是一種新的由開(kāi)源組織制定的多媒體封裝格式，具有可擴展，支持多種視頻和音頻編碼格式等優(yōu)點(diǎn)，是高清影片采用的主要封裝格式之一。本文基于SMP8654平臺設計與實(shí)現了一個(gè)MKV播放器，能夠支持對高清MKV文件的播放，并針對嵌入式系統和高清媒體的特點(diǎn)做了進(jìn)一步優(yōu)化，具有一定的工程意義和市場(chǎng)價(jià)值。
關(guān)鍵詞：MKV；多媒體封裝；SMP8654；播放器；嵌入式系統

0 引言
隨著(zhù)電子技術(shù)和多媒體技術(shù)的進(jìn)步，數字視頻的分辨率逐步提高，開(kāi)始由SD(標準清晰度)向HD(高清晰度)演變。伴隨著(zhù)大屏幕液晶顯示技術(shù)的發(fā)展，高清影片開(kāi)始逐步進(jìn)入到廣大消費者的視野。高清播放機由于支持眾多的視頻和音頻編碼格式，能夠流暢播放1080i／p清晰度的高清影片，并且在輸出方面支持模擬、數字、HDMI等多種方式。此外在價(jià)格和片源方面相對于藍光播放機有很大優(yōu)勢，將逐步替代VCD、DVD等傳統播放器，成為下一代家庭影音娛樂(lè )的主流產(chǎn)品。
MKV是一種新的多媒體封裝格式，支持多種視頻和音頻編碼格式，能夠將多達16路不同格式的音頻和不同語(yǔ)言的字幕流封裝到一個(gè)文件中，在高清影片中得到了廣泛的應用，越來(lái)越多的視頻和影片采用MKV作為其封裝格式。能否支持MKV封裝格式是高清播放機性能的一個(gè)重
要指標。本文提出了一種基于SMP8654平臺的MKV播放器設計與實(shí)現方案，并針對嵌入式系統和高清媒體的特點(diǎn)做了進(jìn)一步優(yōu)化，能夠提供對MKV文件的流暢播放。

1 MKV封裝格式
MKV全稱(chēng)為Matroska Video，是一種新的多媒體封裝格式。多媒體封裝格式也稱(chēng)多媒體容器(Multimedia Container)，它不同于H264、MPEG-2、MPEG-4這類(lèi)編碼格式，它只是為多媒體編碼提供了一個(gè)“外殼”，本身不涉及編碼。MKV是由開(kāi)源組織Matroska Development Team制定的一個(gè)標準，總共包括三部分：MKV(Matroska Video)、MKA(Matroska Audio)和MKS(Matroska Subtitles)，后兩種格式分別針對音頻和字幕，應用較少。MKV的目的是代替AVI等傳統封裝格式。AVI是Microsoft于1992年推出一種封裝格式。其含義是Audio Video Interactive，就是把視頻和音頻編碼混合在一起儲存。微軟在1996年推出了AVI的改進(jìn)版本AVl2．0。AVI格式上限制比較多，只能有一個(gè)視頻軌道和一個(gè)音頻軌道，還可以有一些附加軌道，如文字等。AVI格式不提供任何控制功能?？傮w而言，AVI為主的傳統封裝格式結構陳舊，只能包含少數幾種音視頻格式，并且不夠開(kāi)放，可擴展性差。正因為如此，才促成了Matroska這類(lèi)新的多媒體封裝格式的誕生。
MKV相對于傳統的封裝格式，有如下優(yōu)點(diǎn)：支持可變比特率(VBR)，支持錯誤檢測以及修復軟字幕，支持流式傳輸，強大的開(kāi)放性和跨平臺兼容性，支持16路以上的音頻流和字幕流等。Matroska最大的特點(diǎn)是能容納幾乎所有類(lèi)型的視頻、音頻及字幕流，除H．264以外，也可包括MPEG4、MPEG2、Ac3、AAC等其他視頻和音頻格式，即使是非常封閉的RealMedia及QuicklTime也被它包括進(jìn)去了，并將它們的音視頻進(jìn)行了重新組織來(lái)達到更好的效果。
由于MKV封裝格式本身具有眾多優(yōu)點(diǎn)，隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)和高清影片的流行，MKV格式得到了廣泛的應用，互聯(lián)網(wǎng)上越來(lái)越多的高清影片采用MKV格式。然而，MKV是一個(gè)由開(kāi)源組織制定和推廣的標準，缺乏大商業(yè)公司的支持，導致MKV文件的播放缺乏一個(gè)完整和有效的設計實(shí)現。在性能和資源受限的嵌入式平臺上，這個(gè)問(wèn)題尤為嚴重。雖然目前有很多高清播放機都提供了對MKV格式的支持，但是大部分實(shí)現方案都存在支持不完善、播放效率比較低的問(wèn)題，播放高碼率的影片時(shí)會(huì )出現不流暢、畫(huà)面卡頓等問(wèn)題，影響觀(guān)看效果。本文提出了一種基于SMP8654平臺的MKV播放器的設計與實(shí)現方案，并針對嵌入式系統的特點(diǎn)做了優(yōu)化，較好地達到了MKV文件流暢播放的要求。

2 硬件平臺和軟件總體設計
硬件平臺以SMP8654芯片為核心，通過(guò)總線(xiàn)與RAM、SATA硬盤(pán)、Flash閃存、輸入輸出設備等外設相連。SMP8654是Sigma Design公司推出的多媒體播放SoC解決方案，集成了一個(gè)強大的多媒體處理器、強健的內容保障系統、新的DDR2內存控制器、多個(gè)片上CPU以及完備的系統外圍設備接口。從媒體播放角度看，smp8654提供了一個(gè)完整支持高清晰度視頻解碼的先進(jìn)解碼引擎，能夠支持對MPEGl、MPEG-2、MPEG-4、H．264、WMV9、VCl以及AVS等格式的硬件解碼，支持高效能的圖形加速，支持多標準音頻解碼和先進(jìn)的顯示處理能力。Siena Design公司為方便第三方廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)應用，提供了與芯片相關(guān)的開(kāi)發(fā)工具包和開(kāi)發(fā)框架。本文的工作也基于這個(gè)框架進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。軟件平臺方面，由于一個(gè)完善的播放系統已經(jīng)相當復雜，不適合直接操縱底層硬件來(lái)完成功能，需要操作系統的支持。本項目中操作系統采用uclinux，文件系統采用Romfs。uclinux是專(zhuān)為嵌入式系統定制的一款Linux，它具有標準Linux操作系統的穩定性、強大網(wǎng)絡(luò )功能等主要優(yōu)點(diǎn)，但是卻不像標準Li-nux那樣復雜，主要針對沒(méi)有MMU(內存管理單元)的微控制器。Romfs是一款專(zhuān)門(mén)為嵌入式系統設計的文件系統，體積小、可靠性好、讀取速度快，是嵌入式系統常用的文件系統。