摘  要： 為了實(shí)現(xiàn)基于Android手機(jī)平臺(tái)的音頻會(huì)話和圖像上傳，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于Android手機(jī)的多媒體應(yīng)用軟件。首先介紹了Android端的多媒體發(fā)展趨勢(shì)，然后介紹了如何設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)在手機(jī)端的VOIP以及利用FTP協(xié)議上傳圖像。測(cè)試結(jié)果表明，用戶可以通過(guò)軟件客戶端與PC客戶端進(jìn)行音頻會(huì)話，并有良好的通話體驗(yàn)，登錄FTP服務(wù)器可以查看到通過(guò)軟件上傳的圖像。

　　關(guān)鍵詞： Android；多媒體應(yīng)用；VOIP；FTP

0 引言

　　多媒體技術(shù)[1]是指包括對(duì)文字、圖像、聲音以及視頻等媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析、傳輸以及應(yīng)用的技術(shù)。市場(chǎng)上出現(xiàn)的多種多媒體應(yīng)用不僅可以幫助人們進(jìn)行日常溝通，還有多種功能，包括了視頻監(jiān)控、IP電話[2]以及即時(shí)消息等。Android[3]是一個(gè)開(kāi)放自由的移動(dòng)終端平臺(tái)，以其開(kāi)源、免費(fèi)等特點(diǎn)吸引了大量開(kāi)發(fā)研究人員和廠商，并獲得了用戶的喜歡，是目前市場(chǎng)上主流的移動(dòng)設(shè)備。隨著手機(jī)硬件性能的提高和移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，Android應(yīng)用程序?qū)碛袕?qiáng)大的多媒體數(shù)據(jù)處理能力，手機(jī)上的多媒體應(yīng)用將會(huì)成為手機(jī)用戶的焦點(diǎn)，給人們帶來(lái)極大的便利性[4]。

1 多媒體系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

　　多媒體交互系統(tǒng)主要包括Android手機(jī)客戶端、服務(wù)器端和PC平臺(tái)端。Android手機(jī)客戶端需要實(shí)現(xiàn)音頻的收發(fā)，發(fā)送端需要實(shí)現(xiàn)的功能包括音頻的采集、編碼壓縮、RTP打包封裝以及發(fā)送，而接收端需要實(shí)現(xiàn)接收RTP包并且通過(guò)解碼來(lái)播放音頻。手機(jī)客戶端還需要向服務(wù)器發(fā)送SIP消息來(lái)邀請(qǐng)音頻通話，并建立FTP連接來(lái)傳送圖片和錄像。FTP服務(wù)器主要負(fù)責(zé)管理圖片和錄像；SIP消息作為整個(gè)系統(tǒng)的控制信令，SIP服務(wù)器負(fù)責(zé)管理登錄以及轉(zhuǎn)發(fā)SIP消息；媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)手機(jī)客戶端和PC平臺(tái)端發(fā)送的音頻數(shù)據(jù)。多媒體系統(tǒng)的框架如圖1所示。

2 客戶端軟件設(shè)計(jì)

　　客戶端功能主要包括語(yǔ)音通話模塊、圖像和本地錄像上傳功能模塊。其中，語(yǔ)音通話模塊實(shí)現(xiàn)邀請(qǐng)并建立語(yǔ)音通話實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通話。圖像和本地錄像上傳功能模塊實(shí)現(xiàn)FTP連接并將圖像和本地錄像上傳到服務(wù)器上。

　　2.1 語(yǔ)音通話模塊的設(shè)計(jì)

　　主叫用戶需要進(jìn)行語(yǔ)音聊天時(shí)，需要向SIP服務(wù)器發(fā)送INVITE的SIP消息，其中SIP消息的消息體為XML文本數(shù)據(jù)。XML消息體內(nèi)容如下所示：

　　<xml version="1.0"encoding="UTF-8"?>

　　<speech>

　　<audio>G.711</audio><!--音頻編解碼協(xié)議-->

　　<kbps>8000</kbps><!--采樣率-->

　　<self>192.168.1.112 UDP 5200</self>

　　<!--地址與端口號(hào)-->

　　<from_number>1000</from_number>

　　<!--主叫號(hào)碼-->

　　<to_number>1001</to_number><!--被叫號(hào)碼-->

　　</speech>

　　此消息體中包含了會(huì)話媒體格式、主叫用戶的號(hào)碼、被叫用戶的號(hào)碼等信息。SIP服務(wù)器接收到消息后，開(kāi)始分配資源并且回復(fù)主叫用戶Tring消息。接著服務(wù)器將添加了分配好的資源消息的邀請(qǐng)消息轉(zhuǎn)發(fā)給被叫用戶。被叫用戶收到邀請(qǐng)消息后，如果同意進(jìn)行語(yǔ)音通話，則回復(fù)200 OK給SIP服務(wù)器。最后主叫用戶接收到SIP服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的200 OK消息，此時(shí)雙方就可以進(jìn)行音頻通話了。若此時(shí)Android手機(jī)客戶端是主叫用戶，則跳入主叫音頻會(huì)話界面；若為被叫用戶則跳轉(zhuǎn)到被叫音頻會(huì)話界面。當(dāng)通話中的任意一方想要結(jié)束通話時(shí)，可以選擇掛斷，并向SIP服務(wù)器發(fā)送BYE SIP消息。SIP服務(wù)器收到掛斷消息后，轉(zhuǎn)發(fā)給另一方后開(kāi)始釋放資源。被掛斷用戶收到掛斷消息后回復(fù)200 OK給服務(wù)器，由服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)此消息給主掛斷用戶。語(yǔ)音通話建立和結(jié)束的過(guò)程如圖2所示。

　　在Android手機(jī)端上實(shí)現(xiàn)與平臺(tái)語(yǔ)音通話，不僅包括發(fā)送端部分也包括接收端部分。發(fā)送端需要實(shí)現(xiàn)原始PCM音頻數(shù)據(jù)采集、音頻數(shù)據(jù)編碼和打包發(fā)送。接收端需要實(shí)現(xiàn)音頻數(shù)據(jù)包的接收以及解碼和PCM音頻數(shù)據(jù)的播放。音頻會(huì)話框架圖如圖3所示。

　　從Android手機(jī)硬件麥克風(fēng)獲取原始的PCM音頻數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行G711壓縮編碼，使得減少發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上的碼率，調(diào)用jlibrtp庫(kù)用RTP格式數(shù)據(jù)包將壓縮后的G711數(shù)據(jù)打包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。RTP數(shù)據(jù)包的接收是通過(guò)新建一個(gè)RTPRecieve類實(shí)現(xiàn)jlibrtp中的RTPAppIntf回調(diào)接口實(shí)現(xiàn)的。接收的RTP數(shù)據(jù)包通過(guò)G711解碼還原成原始PCM數(shù)據(jù)流，此時(shí)經(jīng)過(guò)解碼得到的PCM數(shù)據(jù)流并不直接拿去播放，而是先放在緩存中，再由播放線程來(lái)播放，數(shù)據(jù)接收解碼和數(shù)據(jù)播放置于兩個(gè)不同的線程中，不僅可以提高網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)能力，還可以增強(qiáng)系統(tǒng)的健壯性。音頻會(huì)話流程圖如圖4所示。

　　軟件中的音頻采集和播放分別是根據(jù)Android平臺(tái)下的AudioRecorder和AudioTrack集合框架類實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過(guò)流程圖步驟，基于Android的音頻通話的實(shí)現(xiàn)基本完成。

　　2.2  圖像和本地錄像上傳模塊的設(shè)計(jì)

　　此模塊的主要功能是將Android手機(jī)拍照下來(lái)的圖像和錄像使用FTP協(xié)議上傳到服務(wù)器上。FTP會(huì)話主要包括獲取配置信息、請(qǐng)求連接服務(wù)器、登錄、數(shù)據(jù)上傳以及斷開(kāi)連接釋放資源，具體流程圖如圖5所示。

　　在上傳文件之前，軟件客戶端需要向SIP服務(wù)器發(fā)送NOTIFY消息來(lái)獲取FTP信息。NOTIFY消息的消息體內(nèi)容如下。

　　<?xml version="1.0"encoding="UTF-8"?>

　　<ftpinfo_query>

　　<!--此節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)ftp信息獲取查詢-->

　　</ftpinfo_query>

　　SIP服務(wù)器接收到此NOTIFY消息后開(kāi)始解析xml消息，當(dāng)解析出ftpinfo_query節(jié)點(diǎn)后，回復(fù)200OK和FTP連接信息。200 OK的SIP消息體的內(nèi)容如下。

　　<?xml version="1.0"encoding="UTF-8"?>

　　<ftpinfo_query_response>

　　<!--此節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)ftp信息回應(yīng)-->

　　<result>0 or 1</result>

　　<server_ip>ftp服務(wù)器ip</server_ip>

　　<!--FTP服務(wù)器的ip地址-->

　　<username>用戶名</username>

　　<pwd>密碼</pwd>

　　</ftpinfo_query_response>

　　當(dāng)Android軟件客戶端接收到此SIP消息，并解析出ftpinfo_query_response節(jié)點(diǎn)時(shí)，將result值、server_ip、用戶名以及密碼解析出來(lái)并存到自定義的FtpInfo中。然后初始化FTP，并通過(guò)openConnect（）函數(shù)來(lái)打開(kāi)FTP服務(wù)。在openConnect（）函數(shù)中，F(xiàn)TPClient為FTP連接，通過(guò)構(gòu)造函數(shù)傳進(jìn)來(lái)的參數(shù)建立，首先通過(guò)ftpClient.connect（）來(lái)連接服務(wù)器，再通過(guò)ftpClient.login（）登錄到服務(wù)器。FTP服務(wù)打開(kāi)之后，就可以對(duì)圖像文件或者錄像文件進(jìn)行上傳操作。首先生成需要上傳的文件：File file=new File（localpath），參數(shù)localpath為本地文件的名稱，通過(guò)CreatFtpPath（）函數(shù)生成遠(yuǎn)程FTP服務(wù)器的對(duì)應(yīng)路徑名稱，最后通過(guò)ftp.uploading（）函數(shù)上傳文件，可通過(guò)返回值result來(lái)判斷上傳是否成功。在uploading（）函數(shù)中，首先如果遠(yuǎn)程的服務(wù)器沒(méi)有上傳的目錄則需創(chuàng)建，則需對(duì)當(dāng)前FTP目錄初始化，并設(shè)置二進(jìn)制文件上傳和設(shè)置流傳輸模式，在改變FTP目錄后，需要判斷本地文件為多個(gè)還是單個(gè)，如果是多個(gè)則調(diào)用上傳函數(shù)uploadingMany（）來(lái)實(shí)現(xiàn)上傳，若是單個(gè)則調(diào)用uploadingSingle（）來(lái)實(shí)現(xiàn)上傳。在uploadingMany（）中反復(fù)調(diào)用uploadingSingle（）來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)文件的上傳。在上傳函數(shù)中，首先需要?jiǎng)?chuàng)建輸入流inputStream，文件上傳完畢后關(guān)閉文件流。上傳結(jié)束后需要結(jié)束FTP服務(wù)來(lái)釋放對(duì)應(yīng)的資源。

3 效果演示

　　在實(shí)驗(yàn)室WIFI條件下，軟件客戶端在摩托羅拉XT910（Android 4.1.2）和HTC One V（Android 4.0.3）設(shè)備上測(cè)試通過(guò)，成功實(shí)現(xiàn)了音頻通話以及圖像的上傳。如圖6所示，其中圖6（a）為手機(jī)客戶端音頻被呼叫界面，圖6（b）為Android手機(jī)端語(yǔ)音通話界面，圖6（c）為PC端音頻會(huì)話界面，語(yǔ)音會(huì)話過(guò)程中通話流暢，延時(shí)較小。圖6（d）為手機(jī)軟件端圖像上傳界面，上傳成功后可以登錄FTP服務(wù)器看到上傳的圖像，如圖6（e）所示。

4 結(jié)論

　　隨著Android智能手機(jī)的普遍使用和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，在Android手機(jī)上開(kāi)發(fā)越來(lái)越廣泛。在Android手機(jī)上開(kāi)發(fā)音頻通話，不僅有較好的通話體驗(yàn)，并且不會(huì)產(chǎn)生通信費(fèi)用，只是消耗一定的流量。通過(guò)Android手機(jī)拍照和錄像的便利性，能夠存儲(chǔ)于手機(jī)中并且根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)上傳圖像和錄像。軟件客戶端能夠滿足人們對(duì)多媒體應(yīng)用軟件的需求。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 史元春，徐光祐，高原.中國(guó)多媒體技術(shù)研究：2011[J].中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào)，2012，17（7）：741-747.

　　[2] 賀丹丹，施展.基于Android的VoIP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（6）：28-31.

　　[3] BURNETTE E. Hello， Android： introducing Google′s mobile development platform[M]. Pragmatic Bookshelf， 2009.

　　[4] 朱雷堅(jiān).基于Android的實(shí)時(shí)語(yǔ)音通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2013.