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Video Lan Client (VLC) 指導教授：蔡智強 學生： 馮忠信 2005/10/141C.H. Feng Outline nWhat is video stream? nApplication software of video stream-VLC nHow to use VLC in Linux nVLC in our project 2005/10/142C.H. Feng What is video stream? 2005/10/143C.H. Feng 蓬勃發展的網路時代 n各式各樣的裝置透過有線、無線與電信網路隨時 存取網路資源。 qPDA、SmartPhone、NB、PCetc n網路發展的趨勢 q文字與影像資訊的瀏覽 影音多媒體的互動 n引發消費者上網消費的動機 2005/10/144C.H. Feng 串流技術簡介 n多媒體影音檔案 q容量龐大 q整個下載完成才能觀看 q一些手持裝置的資源限制 n串流的形式早已存在 q傳統電視、廣播系統(比訊號) 耗費時間 2005/10/145C.H. Feng 串流架構圖 (1) Internet 2005/10/146C.H. Feng 串流架構圖(2) n資料處理 q檔案大小、封包格式、資料壓縮 q串流系統中主要的部分 n伺服主機 q串流的建立、管理、傳送服務 n用戶端 q接收、重組封包、解壓縮、呈現資料 2005/10/147C.H. Feng 串流應用模式 n即時(On Live) q當多媒體來源資料產生，立即經過上述流程，呈現 在用戶端 q雙向的視訊會議、單向的即時監控 n非即時(On Demand) q預先存放在資料庫，當用戶端提出要求，再傳送 q隨選視訊、WebDVD 2005/10/148C.H. Feng 目前的串流技術 (1) n利用標準的網頁伺服器 q遵守HTTP的通訊協定 q包裝成符合網頁的特定格式 nReal Media Forma(.rm) nWindow Media Player-Advanced Streaming Format(.asf) n優點 q不需要在另外建制串流伺服器 n缺點 q沒辦法決定使用者的網路環境 qTCP connection 2005/10/149C.H. Feng 目前的串流技術 (2) n獨立的串流伺服器 q遵守RTP(Real Time protocol)協定，又稱為RTP streaming qUse UDP protocol n優點 q快速且有效，有效避免延遲 n缺點 q缺乏回報資料遺失的機制，品質下降 q大部分的防火牆會檔掉UDP 2005/10/1410C.H. Feng 目前的串流技術 (3) nRTP plus RTCP & RTSP qRTCP(Real Time Control Protocol),可自動偵測現 在的網路頻寬 qRTSP(Real Time Streaming Protocol),支援server & client之間的雙向溝通,如暫停、快轉、倒帶等 nClientless Streaming q在串流過程中才將撥放程式送到client q支援JAVA平台的行動裝置 2005/10/1411C.H. Feng 串流檔案格式 (1) nMicrosoft MMS (Microsoft Media Server) q具備IE & Media Player(7.0以上) q可傳輸的檔案型態 nASF, AVI, WMVetc q可根據clinet的連線狀況切換不同的通訊協定 nMMS, MMS-UDP, MMS-TCP, HTTP qMMS port number:1755 q壓縮技術：MPEG4 V3 2005/10/1412C.H. Feng 串流檔案格式 (2) nRealNetWorks qRealplayer q最早進入串流市場 q傳輸檔案型 nRM, RAM, RMVB qRMVB n最大的特色是可變動的位元設定, 編碼程式會依據畫面 內容, 自行決定影片壓縮的比例, 可以更有效縮減檔案體積 , 但又不會影響畫質 2005/10/1413C.H. Feng 串流檔案格式 (3) nApple qQuickTime q傳輸檔案型 nIndeo編碼 MOV、Mpeg編碼 MPG q圖片部分 nPIC, JPEG 2005/10/1414C.H. Feng 串流技術所遇到的問題 n串流技術的最高目標 qStreaming media at any where, any time and any device n傳輸錯誤 q封包的掉落 n網路頻寬的變動幅 q網際網路、無線網路 畫面延遲、破損 2005/10/1415C.H. Feng 改善的方式 n錯誤控制機制 (error control) q有效補償畫面破損的情況 n預先備妥各頻寬速的資料 q增加儲存容量、浪費資源 n可調式壓縮編碼 (scalable coding) qEncode once, decode many times 2005/10/1416C.H. Feng Application software of video stream-VLC 2005/10/1417C.H. Feng The VLC project (1) n由一群法國巴黎的學生所發展的，並且在GPL下 公開發行 qEcole Centrale Paris (http:/www.ecp.fr) n可在各種平台上使用 qWindos, Linux, Macetc n可使用在各種多媒體應用上 qMPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 files, DVDs, 數位頻 道, live視訊和網路上的unicast & multicastetc 2005/10/1418C.H. Feng 應用架構圖 圖片來源： 2005/10/1419C.H. Feng 程式架構 (1) n溝通介面 q整個程式的起點，使用者通過其中一種介面模組， 來與程式溝通 n資料輸入 q讀取資料來源，分析完後分配給所對應的解碼程式 n影像輸出 q選擇適合的影像格式輸出 2005/10/1420C.H. Feng 程式架構 (2) n聲音輸出 q設定聲音輸出格式，如聲音取樣頻、單聲道或雙 聲道以及暫存記憶體的大小 n外掛模組 q程式相關的外掛模組，由於此模組化的設計可達到 跨平台或相容於各種不同的作業系統。 2005/10/1421C.H. Feng 可接收的input方式 圖片來源： 2005/10/1422C.H. Feng Input data format 圖片來源： 2005/10/1423C.H. Feng 支援的編解碼方式 圖片來源： 2005/10/1424C.H. Feng 影像輸出 圖片來源： 2005/10/1425C.H. Feng VLC的目錄結構 (1) nLibVLC q提供一個與programs溝通的介面 q串流的存取 qAudio & video的輸出 qPlugin的操作 qThread的安排 2005/10/1426C.H. Feng VLC的目錄結構 (2) n/interface q包含使用者互動的程式碼，如ker presses n/playlist q管理playlist的互動，如stop, play, next或隨機錄放 n/input q開啟input module，讀取資料，分析並且傳送給 decoder 2005/10/1427C.H. Feng VLC的目錄結構 (3) n/video_output q初始化video display，從decoder取得所有的 picture以及subpicture，可以選擇性地轉換它們到 其他的format(如YUV轉成RGB)，並顯示出來 n/audio_output q初始化audio mixer，例如找到正確的播放頻，並 接著從decoder中重新取樣所接收到的audio frames n/misc q使用在libvlc的其他部分，如thread system, message queue, platform-specific code 2005/10/1428C.H. Feng VLC模組化特性 n模組化特性的好處 q容易的加入新的功能或格式 q可在runtime時載入 q能夠針對不同的環境，提供相對應的特性 n修改的主要目標 qaudio_output、video_output n可以動、靜態的建立module 2005/10/1429C.H. Feng 包含的模組類型(1) nAccess modules q此模組允許VLC讀取不同來源的stream，例如： vcd、dvd或網路的來源，且在runtime的期間分析 stream，以找到最適合的模組 nCodec modules q支援各式各樣codec的模組，包含audio的codec以 及video的codec；而codec是一種壓縮的演算法， 可以減少stream的大小，例如libmpeg2負責 MPEG2的解碼、MAD負責聲音的解碼等。 2005/10/1430C.H. Feng 包含的模組類型(2) nDemuxers q在video串流中，video以及audio是以包裝 (containers)的格式表示 q一個包裝可以包含數種不同codec編碼的stream， Demuxers會從包裝中取出stream，並將stream送 給decoder q例如，一個AVI檔案可以包含壓縮成MPEG-4的 video，或是未壓縮的video。AVI只是儲存的格式 ，而不是壓縮的格式。 2005/10/1431C.H. Feng 包含的模組類型(3) nVideo outputs q此模組允許VLC在螢幕上顯示影像，VLC會針對系 統找到最適合影像輸出的模組。而我們的系統是使 用SDL來輸出影像。 nAudio outputs qVLC會針對系統找到最適合聲音輸出的模組。而我 們的系統是使用OSS來輸出聲音。 2005/10/1432C.H. Feng 包含的模組類型(3) nInterface modules q此模組提供適合的圖形介面或控制介面；一般 Linux系統是使用GTK+所寫的Gnome介面或是 Qt/X11所寫的KDE介面，而我們的系統是使用 Qt/Embedded所寫的介面。 2005/10/1433C.H. Feng VLC模組運作過程 2005/10/1434C.H. Feng How to use VLC in Linux 2005/10/1435C.H. Feng Use VLC in command nThe VLC syntax qvlc input_stream -sout #module1option1=parameter1parameter- option1,option2=parameter2:#module2option1= parameter1 q第一個option一定要設定，其餘的部分則是依據使 用需求來設定 2005/10/1436C.H. Feng 目前可以使用的Module (1) nstandard q可以將串流資料存成檔案，或者透過網路傳送串流 資料 ntranscode q用來將串流資料轉換為不同的格式 nduplicate q將串流資料複製另一個出來 ndisplay q用VLC撥放串流資料 2005/10/1437C.H. Feng 目前可以使用的Module (2) nrtp q將串流資料用RTP的方式傳送也支援RTSP nes q將串流資料中的video & audio分別存成檔案 n假設我們要先轉換串流資料再傳送 qvlc input_stream -sout #transcodeoptions:standardoptions 2005/10/1438C.H. Feng Standard module options (1) naccess: 設定用何種方式傳送串流資料,這個 option一定得設定 qfile: 將串流資料存成檔案 qudp: 透過UDP的方式傳送串流資料 qhTTP: 透過HTTP的方式傳送串流資料 qhTTPS: 加上secured SSL的HTTP qmmsh: 使用Microsoft MMS protocol傳送 qrtp:透過RTP的方式傳送串流資料 2005/10/1439C.H. Feng Standard module options (2) nmux: 使用何種方式來處理串流資料,一定要設定 qts: 處理MPEG2的串流 nvideo支援MPEG 1/2/4, MJPEG, H263, H264, I263, WMV 1/2等格式 naudio支援MPEG, AAC, a52等格式 qps: 處理MPEG2的檔案 nvideo支援MPEG 1/2, MJPEG naudio支援MPEG, a52 2005/10/1440C.H. Feng Standard module options(3) nurl q根據access option來決定url所代表的意義 q如果option是file, url代表檔案存放位置的完整路徑 q如果option是udp or rtp, url代表要傳送的目標網路 位址 q如果option是http, https, mmsh, url代表的是要讓 client連接的網路位址和檔案路徑, syntax = address:port/path 2005/10/1441C.H. Feng Transcode module options (1) nvcodec q用來指定要被轉換的video格式 nvb q設定video bitrate, kbit/s nvenc q設定video編碼格式 nfps q設定framerate, per second nwidth qthe width of video in pixels 2005/10/1442C.H. Feng Transcode module options (2) nheight qthe height of video in pixels nacodec q用來指定要被轉換的audio格式 nab q設定audio bitrate, kbit/s naenc q設定audio編碼格式 nsamplerate q設定samplerate, in HZ 2005/10/1443C.H. Feng Some examples nvlc -vvv input_stream -sout #transcodevcodec =mp4v,acodec=mpga,vb=800,ab=128,deinterlac e:standardaccess=udp,mux=ts,url=239.255.12. 42,sap,name=“TestStream“ nvlc -vvv input_stream -sout #duplicatedst= standardaccess=udp,mux=ts,url=2 ,dst=standardaccess=udp,mux=ts,url=192.168. 1.2 2005/10/1444C.H. Feng VLC in our project 2005/10/1445C.H. Feng 影像輸出模組SDL nSDL (Simple DirectMedia Layer)是一個跨平台多 媒體函式庫,提供快速的使用圖形視框緩衝區 (Framebuffer)和聲音等裝置 n支援多種系統,如Linux, Win32, BeOS and FreeBSD等,是一個應用程式和底層子系統間的介 面,因此SDL函式可保持不變 qLinux可以使用Frame Buffer或是X11 q在Windows上則採用DirectDraw 2005/10/1446C.H. Feng SDL的目錄結構 (1) 2005/10/1447C.H. Feng SDL的目錄結構 (2) nAudio q除了播放8位元、16位元聲音、非立體聲和立體聲 之外，也提供聲音間不同格式間的轉換 nCDROM q提供完整的API來播放CD nEndian q自動偵測系統是Big Endian或Little Endian，並提 供對16位元、32位元、64位元Big Endian或Little Endian讀取與寫入的函式 2005/10/1448C.H. Feng SDL的目錄結構 (3) nEvents qSDL內部事件的處理 nFile q使用標準輸入輸出函式庫，提供對檔案、記憶體做 讀寫動作 nHermes q提供x86處理器下，不同作業系統間組合語言語法 轉換 nMain q程式進入點 2005/10/1449C.H. Feng SDL的目錄結構 (4) nThread q提供簡單的建立新執行緒API及簡單的信號 (semaphore)來達到同步(synchronization)的功能 nTimer q提供查詢經過了多少毫秒、等待多少毫秒的API以 及簡單的計時器。 nVideo q負責建立視窗，影像顯示在螢幕上，以及把接收到 的鍵盤滑鼠及視窗事件轉換成相對的SDL內部事件 。 2005/10/1450C.H. Feng MPEG聲音解碼器 n使用SDL處理聲音的資料會花費大量的時間去計 算MPEG聲音解碼的部分，嚴重影響整個影像的 撥放 nMAD (MPEG Audio Decoder) q支援MPEG-1和MPEG-2的規格 q利用整數運算的方式取代浮點數 2005/10/1451C.H. Feng 遠端遙控監視系統 (1) 2005/10/1452C.H. Feng 遠端遙控監視系統 (2) n新增模組使VLC可以擷取攝影機的影像 qVideo4linux driver n考量主機負擔以及網路頻寬的限制下,影像的轉檔 設定為 2005/10/1453C.H. Feng 遠端遙控監視系統 (3) n/dev/video0 qWebCam裝置的位置。 nnorm=secam q標準的比訊