（计算机系统结构专业论文）基于symbian+os的移动多媒体软件平台的研发与应用.pdf

摘要 摘要 随着计算机和无线通讯领域相关技术的发展，移动多媒体技术已成为时代焦 点，各种多媒体应用已逐渐地从有线领域向无线领域迈进，全方位地满足人们对 于多种媒体、多种感观的需求。另一方面，s y m b i a n 是全球为数最多的智能型手机 所选用的操作系统。由于多媒体应用十分复杂，开发难度较大，而目前还没有一 个良好的平台来支撑它，使得多媒体应用软件开发周期长、效率低。正是基于这 样的背景，提出了基于s y m b i a n 操作系统的移动多媒体平台课题。 本文首先研究和分析了移动多媒体技术和s y m b i a n 多媒体框架，设计与实现了 一个基于s y m b i a n 操作系统的移动多媒体软件平台，然后将其应用到了“书客”手 机多媒体软件中。最后，总结全文，并对以后的研究作出了展望。 具体而言，本文主要完成了以下几项工作： 1 针对无线网络的特性，同时充分考虑了智能手机设备的限制与约束，基于 客户端n 务器模式设计与实现了移动多媒体软件平台，其中重点是描述客户端功 能模块的划分及详细设计。根据对客户端功能的分析，客户端平台划分为媒体播 放模块、u i 模块、网络通信模块和数据存储模块四个部分。 2 开发了基于s y m b i a n 多媒体框架的流媒体播放器。所开发的播放器能解码 a m r 、w m a 、m p 3 等多种音频码流，并能实现快进、快退、暂停、音量调节等控 制操作。 3 通过分析系统的功能需求，确定了客户端与服务器端的通信内容，设计了 客户端服务器架构下的两端通信机制、通信协议，以及将对象序列化机制应用在 了平台上，其减轻了网络带宽的压力，也为手机数据的持久化奠定了基础。 4 为了证明平台的可行性和易用性，基于该平台开发了“书客 手机多媒体 软件。该软件已经成功已投入商用，并获得了用户的好评。其中主要包括“书客 软件的数据结构、图形用户界面、系统流程及一些特定功能的设计与实现。 关键词：s y m b i a n ，多媒体，m m f a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n t o fr e l a t e d t e c h n o l o g y i n c o m p u t e r a n dw i r e l s s c o m m u n i c a t i o n ，a p p l i c a t i o no fm u l t i m e d i ai nm o b i l ef i e l dh a sb e e nf o c u s e do na n d c h a n g e df r o mw i r et ow i r e l e s si no r d e rt os a t i s f yp e o p l ei na l la s p e c t s o n t h eo t h e rh a n d ， i t i sk n o w nt h a tt h es y m b i a no sp o w e r st h ew o r l d sm o s tp o p u l a rs m a r t p h o n e s b e c a u s et h em u l t i m e d i aa p p l i c a t i o n sf o rt h ec e l lp h o n ei sv e r yc o m p l i c a t e d ，t h e r eh a s n t ag o o du n i v e r s a lp l a t f o r my e tf o rt h ed e v e l o p m e n to fm u l t i m e d i aa p p l i c a t i o n s ，a n di t m a k e st h ed e v e l o p m e n tp e r i o db el o n g e r s o ，ap r o j e c ti sp r o p o s e dt oi m p l e m e n tap l a t o f m o b i l em u l t i m e d i ab a s e do nt h es y m b i a no s i nt h i st h e s i s ，t h ea u t h o rf i r s t l yr e s e a r c h e st h et h em o b i l em u l t i m e d i at e c h n o l o g i e s a n dt h es y m b i a nm m ea c c o r d i n gt ot h er e s e a r c h , am o b i l em u l t i m e d i as o f t w a r e p l a t f o r mb a s e do nt h es y m b i a no s h a sb e e nd e s i g n e da n di m p l e m e n t s e c o n d l y , w e h a v ed e s i g n e dam u l t i m e d i aa p p l i c a t i o nb a s e do nt h ep l a t f o r mn a m e d “b o o k m a n ”a t la s t ，s o m es u g g e s t i o na r ep r o p o s e df o rt h ef u t u r ew o r k s i ng e n e r a l ，t h ef l l o w i n gw o r kh a sb e e nf u l f i l l e di nt h i sp a p e r ： 1 a c c o r d i n gt ot h ei n h e r e n tc h a r a c t e r i s t c so f w i r e l e s sa n dt h ec o n s t r a i n t so fs m a r t d e v i c e s ，t h es y s t e m sa r c h i t e c t u r ei sd e s i g n e d a sc l i e n t s e r v e rm o d e l w e m a i n l yf o c u s e do nt h ec l i e n tp a r t t h ec l i e n t i sd i v i d e db yf o u rp a r t s w e d i s c u s s e dt h o r o u g h l yt h eg u im o d u l e ，t h ea u d i op l a y e rm o d u l e ，t h es t o r a g e m o d u l ea n dt h ec o m m u n i c a t i o nm o d u l e 2 as t r e a m i n gm a d i ap l a y e rh a sb e e nd e v e l o p e db a s e do ns y m b i a nm m f , w h i c h c a nd e c o d em p 3a n da m p i na d d i t i o n ，t h ep l a y e ri sa b l et of o r w a r d ， b a c k ， p a u s e ，a n da d j u s tt h es o u n dv o l u m e 3 o nt h eb a s i so fa n a l y z i n gt h ec o m m u n i c a t i o n so fc l i e n ta n ds e r v e r , t h e a p p r o p r i a t ec o m m u n i c a t i o nm e c h a n i s m ，p r o t o c o l s a l ed i s g n e d m o r e o v e r , o b j e c t si n t e r n a l i z ea n de x t e r n a l i z eh a v ea p p l i e d o i lt h ep l a t f o r m i tl i g h t e n st h e c o n g e s t i o no f n e t w o r k 4 w eh a v ed e s i g n e dam u l t i m e d i aa p p l i c a t i o nn a m e d b o o k m a n b a s e do nt h e a b s t r a c t p l a t f o r m i th a sb e e np r o v e dt h a to u rp l a t f o r m si su s a b l ea n de f f i c i e n t w e i n t r o d u c e dt h ef u n c t i o n ，d a t as t r u c t u r e ，u s e ri n t e r f a c e ，s y s t e mf l o wa n daf e w s p e c i a l l ya p p o i n t e df u n c t i o n s sa b o u tt h es o t t w a r e k e y w o r d s ：s y m b i a n ，m u l t i m e d i a ，m m f r n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：趟日期：。年月日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：趟导师签名：! ! 纽蠡 日期：年月日 第一章引言 1 1 选题背景 第一章引言 随着信息、通讯、电子、计算机方面的新技术的不断出现，i n t e r a c t 已经得到 了广泛的普及，无线移动通信也迅速在各行各业得到广泛的应用。它们的网络覆 盖愈来愈大，主干网、接入网的传输速率越来越快，核心网络设备和终端功能越 来越强，体积愈来愈小，价格大幅度下降。而伴随着二者的飞速发展，这两大领 域也开始迅速融合。事实上，从g s m 移动蜂窝通讯系统诞生的那一天起，移动通 信就具有数据通信能力，主要是基于电路型数据业务，如中文短消息服务。但是， 在发展数据通信的过程中，人们不仅要求得到简单信息，还希望提供包括语音、 图像在内的多媒体信息。这就要求移动通信的运营商们采用新技术，增加传输带 宽，进一步引进数据业务，尤其是与i n t e r a c t 相结合的数据业务。移动多媒体通信 正是在这时候开始从这个时候开始成为移动通信的主流发展趋势。 目前手持移动设备种类多样，有p d a ( 个人数字助理) 、掌上电脑、手持电脑、 w a p 手机、g p r s 接收器、智能手机等。随着这些手持移动设备功能的不断完善， 已经出现了多合一的趋势，混合了p d a 和移动电话各项功能的智能手机正是这种 趋势的杰出代表。智能手机不仅仅是一种消费终端产品，更应该是多种应用的平 台，能为消费者提供语音之外的很多额外功能，比如录播视频、发送视频短信、 流媒体下载与播放、视频通话、3 d 游戏、3 d 立体声播放等等。【1 】 目前市场上的手机操作系统主要有四类：s y m b i a n 、p a l m 、l i n u x 和w i n d o w s m 0 b i l e 。s y m b i a n 是全球为数最多的智能型手机所选用的操作系统。与其他移动终 端操作系统相比，s y m b i a n 具有以下两个优势： 1 ) s y m b i a no s 是专门为移动设备设计的操作系统，其采用了先进的设计思路， 具有优良的连接性和强大的扩展性，并能有效的减少电能的消耗，非常适合体积 小、功能强、资源有限的移动通讯终端设备使用。s y m b i a n o s 是用c h 语言编写， 它是一个完全面向对象的操作系统。这使得它具有极强的灵活性、有效性，并拥 有代码重用的能力。该系统采用c h 类型的应用程序接口，可以十分有效的管理同 时进行的多个任务和设备内存，有效的、最大限度的减少占用中央处理器和消耗 内存的操作。 电子科技大学硕士学位论文 2 ) s y m b i a n 由众多项级传统手机厂商联合成立，公司的股东诺基亚和索尼爱立 信等几家手机巨头的支持也是其他竞争对手不可企及的巨大优势。凭借这些手机 厂商生产上的技术优势和市场经验，目前大约占据了全球8 0 以上的市场份额。因 此，采用s y m b i a no s 作为多媒体开发的支撑平台，这样，应用的开发将有一定的 现实意义和市场前景。 1 2 与课题相关的国内外研究综述 1 2 1 国内外移动多媒体应用的现状 最近，诺基亚委托进行了一项关于移动设备融合的全球调研。在这项包括中 国、法国、印度、日本、美国等1 1 个国家在内的全球性调研中，诺基亚有三个主 要的发现：目前全球几乎每两个人中就有一个将他们的手机作为主要的相机使用； 超过三分之二的人预言音乐手机将会取代他们的m p 3 播放器；半数以下的人们希 望将移动设备与他们的家庭电器相连。其中中国消费者对手机的依赖高于世界平 均水平；中国消费者对手机的摄影和音乐功能非常狂热；在中国，以下载的方式 来购买音乐正成为主流；中国消费者喜爱流行乐的比例位居调查国家第二；中国 消费者希望未来的手机增加音乐视频的功能。可见，在多媒体手机已经成为一种 主流趋势，国外的手机多媒体应用己得到了很好的发展，在音频和视频方面尤其 突出，有专门的手机电视网络和音频播放网络。 目前国内的手机多媒体发展也相当迅速，这些多媒体业务主要以彩信、彩铃、 手机游戏、手机多媒体播放为代表。彩信得到相当程度的发展。艾瑞市场咨询的 一项研究报告显示，超过1 3 的被调查者使用彩信增值服务。2 0 0 5 年，中国s p 彩 信市场将进一步增长到18 亿元的规模。相比彩信、彩铃的用户使用比率更高，超 过7 0 的用户使用过彩铃业务。最近，电信业咨询机构发布的研究报告说，今年 全国个性化手机回铃音c r b t 用户数将达到2 2 0 0 万，市场规模达到8 6 亿元，手 机游戏风起云涌。目前在我国用户使用的3 亿部手机中，支持j a v a 的彩屏手机 超过3 0 0 0 万部。2 0 0 4 年整体手机游戏市场规模将接近6 亿元，基于w a p 、 j a v a b r e w 等技术平台的手机游戏将呈几何增长态势，预计超过1 亿元。1 2 】1 3 】 诺基亚预计，到2 0 0 6 年，来自手机游戏的收入要占到其总收入的4 0 ，并希望到 2 0 0 8 年，来自手机游戏的收入可以上升到1 5 0 亿美元。其市场前景之好，可见一 斑。 2 第一章引言 当然，除了这些应用之外，手机的多媒体播放也具有可观的前景，手机电视 和手机阅读软件是手机多媒体发展的两个主流方向。例如掌富科技( 南京) 有限公司 开发出第一套多媒体电子阅读软件“百阅视听 ，成功将传统期刊杂志搬上手机 的方寸银屏，实现手机杂志的在线、下载等多种模式阅读。用户只需从百阅网站 上下载安装b y r e a d 百阅视昕软件，就可以通过该软件，轻松的从网上下载到合符 自己需求的手机杂志。百阅视听不仅能在手机上看到图文并茂的各种手机杂志， 还能够在书中嵌入声音，真正使用户享受有声有色的阅读乐趣。 1 2 2 移动多媒体框架研究现状 目前，多媒体技术在智能手机上得到了广泛应用，所有的智能手机都具备多 媒体功能，用户可以方便地在手机上显示图形、播放音频和视频。为了适应手机 多媒体应用的开发，需要提供多媒体框架( m m f ) ，为应用程序提供各种多媒体功 能。目前，在手机平台上有三种常用的多媒体框架来为多媒体开发提供功能支持， 它们分别是d i r e c t s h o w 、g s t r e a m e r 以及s y m b i a nm m f 框架。下面就分别介绍下 这三种框架的特点以及基于它们的多媒体应用开发现状： 1 ) d i r e c t s h o w d i r e c t s h o w 是微软公司提供的一套在w i n d o w s 平台上进行流媒体处理的开发 包，与d i r e a x 开发包一起发布。它为在w i n d o w s 平台上处理各种格式的媒体文 件的回放、音视频采集等高性能要求的多媒体应用，提供了完整的解决方案。它 具有一下四个特点： 它是微软提供的在w i n d o w s 平台处理流媒体的开发包 降低了由于数据传输、硬件差异和同步性等所带来的复杂度 兼容性强，支持各种数据格式和终端设备 提供标准的、统一的、高效的a p i 接口 图1 1 给出了一个d i r e c t s h o w 的系统框图，虚线以下是r i n g0 特权级别的硬 件设备，虚线以上是r i n 9 3 特权级别的应用层。d i r e c t s h o w 系统位于应用层之中， 它使用一种叫f i l t e rg r a p h 的模型来管理整个数据流的处理过程；参与数据处理的 各个功能模块叫做f i l t e r ：各个f i l t e r 在f i l t e rg r a p h 中按一定的顺序连接成一条“流 水线刀协同工作。 电子科技大学硕士学位论文 c o m n u m 出e v c t t t s 图1 1d i r e c t s h o w 的系统框图 f i l t e r 是d i r e c t s h o w 系统最基本的数据传输单元，按照功能来划分，f i l t e r 可以 分为三类： ( 1 ) s o u r c ef i l t e r s ：主要负责取得数据，数据源可以是文件、因特网或者计算机 里的采集卡、数字摄像机等，然后将数据往下传输； ( 2 ) t r a n s f o r mf i t l e r s ：主要负责数据的格式转换、传输； ( 3 ) r e n d e r i n gf i r e s ：主要负责数据的最终去向，可以将数据送给声卡、显卡进 行多媒体的演示，也可以输出到文件进行存储。【4 】f 5 】 目前，w i n d o w sm e d i ap l a y e r 就是d i r e c t s h o w 技术的应用。而在智能手机操作 系统中，w m c e 也采用了d d e c t s h o w 架构。 2 ) g s t r e a m o r g s t r e a m o r 是一个开源的多媒体框架库。利用它，可以构建一系列的媒体处理 模块，包括从简单的o g g 播放功能到复杂的音频( 混音) 和视频( 非线性编辑) 的 处理，应用程序可以透明的利用解码和过滤技术。开发者可以使用简洁通用的接 口来编写一个简单的插件来添加新的解码器或滤镜。它的基本设计思想来自于俄 勒冈研究生学院有关视频管道的设计思想，同时还有一些设计思想借鉴了 d i r e c t s h o w 。 g s t r e a m e r 通过抽象的管道概念进行工作。管道是一个有向图，媒体在这个有 4 第一章引言 向图中从输入流到输出。管道由各种元素组成，元素是可以放入到管道中的对象， 其中包装了对媒体进行的某种操作。可以将不同的元素链接在一起，以使它们共 同组成将输入转换为需要的输出的完整处理过程。通常，使用从左( 上游) 到右 ( 下游) 的数据流来对管道进行描述。 g s t r e a m e r 具有很好的跨平台型，其已经移植到很多操作系统、处理器和编译 器上了，包括i 8 6 的l i n u x ，p p c ，使用g c c 的a r m ，x 8 6 的s o l a r i s 等。g s t r e a m e r 还 具有强大的内核库，智能的插件架构和丰富的开发工具。g s t r e a m e r 已被运用于多 种应用中，目前比较重要的应用是a c c e s s & p a l m s o u r c e 共同发布a c c e s sl i n u x 平台( a l p ) 。a l p 是专门为智能手机和移动终端设备设计的基于l i n u x 的新的商业 级平台。 6 1 3 ) s y m b i a nm m f 框架 基于s y m b i a n 操作系统的手机出货量占全世界智能手机的百分之八十以上，在 智能手机市场上形成了事实上的垄断。为了对多媒体功能进行支持，s y m b i a n 也提 供了专业处理多媒体技术的框架( m m f ) 结构。其类似于一个多媒体处理插件程序 的仓库，采用了客户端服务器架构。对s y m b i a nm m f 框架的具体分析将在后续章节 中进行介绍。 1 3 课题研究意义 从对国内外手机多媒体应用的现状分析，使得我们了解到在移动终端所支持 的各项功能和业务中多媒体功能正在变得越来越重要，市场前景广阔。另一方面， s y m b i a n 在智能手机市场上的主导地位，而且s y m b i a no s 是为移动设备设计的操作 系统，为了使设备的效率和性能最大化，其使用特殊的编码规范和体系结构，这 使得第三方开发者开发比较困难而且开发周期长、效率低。因此需要一个良好的 多媒体软件平台来支撑基于s y m b i a n 多媒体应用软件的开发。而本课题研究的移动 多媒体软件平台正是以s y m b i a n 体系结构及多媒体框架为基础，结合无线移动网络 的特点来进行研究和设计的。 本课题既有成熟的理论作为立项的基础，又有巨大的消费市场，所以在理论 和实际应用方面都具有意义和价值。 5 电子科技大学硕士学位论文 1 4 主要工作 论文课题来自北京百播互动科技有限公司的项目。该项目的最终目的是实现 一个在手机上使用的有声读书软件“书客 。为了更好地完成这一项目，经过研 究讨论，我们先设计并实现一个多媒体应用软件平台，然后再在这个平台上完成 “书客”应用软件的实现。 主要工作内容有： 1 ) 分析研究移动多媒体软件平台发展状况。 2 ) 分析国内外的手机多媒体应用技术现状及发展趋势。 3 ) s y m b i a n 多媒体框架的研究与分析。 4 ) 移动多媒体软件平台的设计与实现。其中重点是描述客户端功能模块的划 分及详细设计。在客户端功能模块中，媒体播放模块以及网络通信模块是作者的 主要工作。 5 1 移动多媒体软件平台的应用“书客 的实现。其中作者主要工作是部分 图形用户界面及数据结构设计，初始化流程及目录更新的实现，播放下载模块实 现。 6 ) “书客”测试方案的研究。 课题从技术研究，原型产品的发布，产品的最终投入使用历时近两年。本人 在该课题项目中担任s y m b i a n 客户端小组负责入和软件开发人员，负责项目产品功 能定义、客户端模块设计、部分源代码的编写与部分测试工作。 1 5 论文结构和内容安排 论文的组织如下： 第一章是全文的绪论。主要介绍本文的选题背景、国内外发展现状及课题研 究意义，并指出作者的主要工作。 第二章介绍了一些与课题相关的移动多媒体技术。主要介绍t s y m b i a n 应用开 发的关键技术、无线移动网络、网络传输协议及音频多媒体技术。 第三章研究和分析ts y m b i a n 多媒体框架。 第四章介绍了移动多媒体平台的总体构架和设计，其中详细描述了客户端平 台的四大模块：媒体播放模块、u i 模块、网络通信模块及存储模块的架构。 第五章详细介绍了该平台的应用实例“书客”软件的实现。 6 第一章引言 第六章介绍了“书客”的功能测试及性能测试。 第七章是全文内容总结。讨论本课题的价值与不足之处，指出下一步的改进 方向和目标。 7 电子科技大学硕士学位论文 2 1 s y m b i a n 简介 第二章移动多媒体技术简介 s y m b i a no s 是由诺基亚、摩托罗拉、爱立信、西门子等联合开发的，为无线信 息设备量身定制的操作系统。s y m b i a n 操作系统采用基于静态优先级的抢先式多任 务机制且配合时间片轮转，构成简捷、高效的内核。具有优良的连接性和强大的 扩展性，并能有效的减少电能的消耗，非常适合体积小、功能强、资源有限的移 动通讯终端设备使用。s y m b i a no s 采用面向对象的设计和编程，程序代码具有很 好的可重用性。由于采用特殊的编程规范，可以及时高效地管理系统内存资源的 分配和回收，不会造成内存的泄漏。【7 】i s 】 因为手机属于资源受限的设备，所以在手机上开发应用程序与在p c 上开发有 非常大的区别。它更加强调程序的高效性、健壮性、代码尺寸、内存的使用和能 耗。s y m b i a no s 为了有效的管理内存，提出了活动对象，客户端服务器框架。这 些都是s y m b i a n 操作系统很有针对性地设计，是基于s y m b i a n 应用开发的关键技术。 在s y m b i a no s 的应用架构中，用户界面是不完全的，它只是提供了一个架构 并且允许授权者或者合作伙伴去开发自己的用户界面。现今两大商用用户界面分 别是s e r i e s6 0 和u i q ，其中s e r i e s6 0 是为了单手操作而设计的，而u i q 是面向触摸 屏手写输入而开发的。【9 】相比较之下，s e r i e s6 0 更能体现现在智能手机市场的普遍 需求，本文正是基于s e r i e s6 0 而进行开发。 2 1 1 活动对象 运行s y m b i a no s 的设备所拥有的资源通常比桌面p c 更有限，因而在s y m b i a n o s 上除了要快速响应以及谨慎的处理能量消耗以外，尽量减少事件处理代码的内 存消耗以及高效使用处理器资源。活动对象通过支持轻量级的、事件驱动多任务 模型来帮助实现高效程序设计。在同一个线程中运行的活动对象之间切换的代价 要比线程上下文切换代价低( 在速度上的差别可能达至l j l 0 倍，另外一个线程大约 在内核中有4 k b 的空间开销，在用户空间有8 k b 用于程序栈的空间开销，而一个活 动对象的大小可能只有几百个字节，甚至更小) 。这就使得活动对象更适合 s y m b i a n o s 的事件驱动多任务。 8 第二章移动多媒体技术简介 采用活动对象处理非抢先式多任务的基本工作机理是：当一个主程序需要执 行非抢先式多任务时，它并不为每一任务启动一个线程进行处理，而是分别通过 不同的活动对象向其它服务程序发出异步操作请求；异步操作完成时，服务程序 发送一个事件通知主程序；主程序捕获到该事件后使用对应的活动对象处理异步 操作返回的结果。活动对象和线程类似，构造时也会有一个优先级值来决定它们 如何被调度，通常为活动对象提供一个标准优先级e p r i o r i t y s t a n d a r d 。当活动对象 响应的异步服务完成时，就会产生一个事件。活动调度规划器( c a c t i v es c h e d u l e r ) 会侦测到事件，并决定每个事件对应的是哪个活动对象，然后调用恰当的活动对 象去处理事件，如图2 1 所示。当活动对象处理事件时，直到事件处理函数返回到 活动调度器，该对象都是无法被抢占的，也就是说，r u n l ( ) 事件处理函数是一个 原子操作。【l u j 图2 - l 活动对象协作图 在s y m b i a no s 中，活动对象相互协作并顺序的实现多任务，也不需要对共享 的资源进行同步保护。另外，因为活动对象在同一个线程中运行，所以可以更容 易地共享内存和对象，尽管活动对象存在于同一线程，但它们仍然是各自独立运 行的，这就好像同一个进程中的线程是独立运行的一样。 2 1 2 多线程机制 线程是多任务处理的基础，并允许多个代码序列同时执行，可以在程序中为 并行执行创建多个线程。因此，在l i n u x 和w i n d o w s 之类的操作系统主要依赖于独 立线程来执行应用程序。虽然s y m b i a n 操作系统中对多任务的实现更提倡使用活动 9 电子科技大学硕士学位论文 对象，但是由于活动对象处理的任务是不可抢占的，所以活动对象处理的任务不 能过于复杂，否则会使其他任务会长期得不到响应。因此，当移植程序、后台大 量复杂运算或者多媒体编程时，线程是必不可少的。 为创建和管理线程，s y m b i a no s 提供了r t h r e a da p i 。r t h r e a d 是句柄类，可 以被直接实例化，并通常位于栈上。当线程被创建后，会处于挂起状态，可以调 用r e s u m e ( ) 函数将其唤醒。线程也可以调用s u s p e n d ( ) 函数被挂起。 当使用多线程时，最重要的是线程间的同步及互斥，以便保证线程通信的安 全性。s y m b i a n 提供了信号量、临界区、互斥量等机制实现同步。信号量是由一个 名为r s e m a p h o r e 的句柄类创建和访问的。可以创建一个全局信号量，它可以被系 统中任何进程打开并使用，或者也可以创建一个本地信号量，只能被进程中的线 程所使用。互斥量用来保护同一时间内只能被一个线程访问的共享资源，在 s y m b i a n 中由r m u t e x 来表示。临界区是进程中的一个代码区域，它不能被多个线程 同时进入。s y m b i a n 为此提供了r c r i t i c a l s e c t i o n 类，对于进程而言它一直具有本地 性。【1 l 】 2 1 3 客户端月臣务器框架 一个客户要使用服务器提供的服务。服务器接受来自客户的请求消息并同步 或异步的处理它们。数据可以通过请求信息本身从客户传递给服务器，或者通过 客户地址空间中的描述符指针来传递，此时服务器可以使用内核中介的数据传输 来访问这些数据。 1 2 在s y m b i a no s 中，服务器通常用来管理对系统资源和服务的 共享访问。使用服务器是高效的，因为它可以服务多个客户会话，并且可以并发 地被运行于不同线程的客户所访问。服务器也保护了系统的完整性，因为它可以 确保资源在客户间恰当的共享，并且确保所有客户都正确地使用资源。当服务器 运行在它自己的进程中时，它具有一个单独的、隔离的地址空间，并且只通过定 义良好的接口来访问正在获取服务的客户。通过将服务器放在一个单独的进程中 系统可以保证具有不良行为的客户无法破坏它正在操作的但是由服务器管理的资 源或者其他客户的资源。s y m b i a no s 的大多数系统服务，尤其是那些提供异步功 能的服务，都是用客户端服务器框架加以支持的，如s y m b i a n 多媒体框架、窗口服 务器、套接字服务器等。 1 0 第二章移动多媒体技术简介 2 1 4s e r i e s6 0 应用程序架构 s e r i e s6 0 构建在s y m b i a no s 之上，并通过可配置图形化用户接口库，全面的 应用程序套件以及其他通用引擎进行补充。所谓“应用程序架构”是指应用程序 框架类的集合。基于所需的u i 设计，应用程序可以具有稍微不同的架构，但是每 种架构都有一些公共部分，称为“核心应用程序类 。这些“核心应用程序类” 是所有应用程序框架的基础，它们组成了所有应用程序的架构，并且它们也封装 了应用程序和所需o s 服务器之间的相互作用。 s e r i e s6 0 提供了三种主要的程序架构，分别是基于控件的传统s y m b i a no s 控 件架构、基于对话框的架构以及使用a v k o n 视图切换架构。【1 3 】【1 4 1 1 ) 基于控件的传统s y m b i a no s 架构： 这种架构的程序可能只需要一个视图，并且其他应用程序很可能并不希望从 外部切换到该视图。在这种情况下，使用a v k o n 视图切换架构不会有任何优势， 只会带来不必要的开销。 2 ) 使用基于对话框的架构 这种方法非常适合u i 控件组成传统的o s 控件的简单排列应用程序。可以在 资源文件中定义控件，让对话框自动处理布局和绘画，这比实现自定义绘画行为 更为容易。仅当应用程序的视图之间没有任何循环导航路径时，才可以对这种应 用程序使用“基于对话框 的方法，否则循环导航路径会带来不必要的内存消耗。 3 ) 使用a v k o n 视图切换架构 这种架构最适用于多视图的应用程序。但它也具有局限性，如：视图切换方 案没有任何内置的方法来保存视图切换的上下文。也就是说，没有提供用于定位 到前面激活视图的机制，没有类似予浏览器上后退功能的按钮的功能。但是 d o a c t i v a t e l ( ) 确实收到了前面激活视图的标志符，因此可以自定义后退按钮功能。 2 2 无线移动网络概述 2 2 i 无线移动通信网的特点 通常的无线移动通信系统是包括双方通信设备在内的整体，除了依赖无线电 波进行通信联系外，移动通信还依赖于有线通信网络技术，例如公共电话交换网 ( p s t m ) 、公用数据网( p d b o 、综合业务数字网( i s d n ) 。移动通信的无线部分通常 被称之为“电话线的最后一公里”。但就是这“电话线的最后一公里”决定了移动 电子科技大学硕士学位论文 通信的移动性质以及与其他通信不同的特点。 移动通信是依靠无线电波传输信息的，无线电波决定了移动通信的移动性。 由于移动通信环境复杂，电波传播特性差。其一、电波不仅会因为距离的增加会 产生传输损耗，还会因为无线电波经过多条传输路径传到接受端。而多径信号的 幅度、幅度、到达时间都不一样，会造成多径干扰。其二、由于移动通信是在移 动中进行的，这不仅会造成多普勒频移，产生随机调频，而且会使电波的传播特 性会产生随机的起伏，严重通信质量。【1 5 】【1 6 】 由于无线网络本身的一些特点，多媒体通信在无线中的传输质量远远不如有 线网络。无线网络中影响多媒体质量的因素有： 带宽波动：因为多径衰落、同频干扰、噪声等影响会引起网络的输入输 出能力下降；基站与手机的距离改变时信道的容量会变化；当终端进入 不同的网络( 如从无线局域网进入无线广域网时，速率可能从几m 变到几 k 比特每秒) ； 高误码率：和有线通信相比，因为多径和未覆盖的区域的影响，信道的 误码率较高，对图象的质量影响很大； 2 2 2 无线分组交换技术 当前无线分组交换技术( 如g p r s 、c d m a 等) 提供了端到端的、广域的无线p 连接，分组传输差错控制技术保证移动客户端能通过稳定的网络连接访问i n t e r n e t 。 g p r s 是一种基于g s m 的新型移动分组数据承载业务，其数据速率可达到1l5 k b p s ， 为实现即时消息提供了足够的带宽，并且g p r s 网络具有覆盖面少一、规模大、成 熟度高、终端产品丰富、服务优越等特性、可以很好地支撑无线系统的建设工作。 另外g p r s 网络还具有快速连接、永远在线、按流量记费等优点，使得移动即时通 信系统使用起来更加方便高效，将会有较好的市场前景。旧【1 8 】 目前国际上g s m 网络通常只有一种g p r s 接入方式，然而中国移动有c m w a p 和c m n e t 两种接入方式。c m w a p 和c m n e t 是人为划分的两个g p r s 接入方式。 前者是为w a p 上网而特别设立的，后者则主要是为p c 、笔记本电脑、p d a 等高端 移动设备提供g p r s 上网服务。虽然它们在实现方式上都是采用g r r s 作为传输协 议，但是由于定位不同，和c m n e t 相比，c m w a p 有部分限制，资费也存在差别。 采用c m n e t 接入方式，移动设备通过网络地址转换设备( n a t ) 访问外部网络， 由于c m n e t 是工作在t c p i p 网络层次模型的第三层传输层，使得基于这种方式连 1 2 第二章移动多媒体技术简介 接的移动设备拥有完全i n t e m e t 的访问能力，对t c p 、u d p 网络传输协议没有任何 限制。采用c m w a p 接入方式，移动设备通过w a p 网关访问外部网络，由于w a p 网关工作在t c p i p 网络层次模型的第四层应用层，仅仅实现了h t t p 代理的功能， 并未完成路由、n a t 等局域网网关的功能。这就决定了它在应用上所受到的限制。 2 3 网络传输协议 2 3 1 套接字机制 套接字( s o c k e t ) 是通信的基石，是支持t c p i p 协议的网络通信的基本操作单元。 套接字接口起源于b s du n i x 系统，它己成为网络程序设计的标准。事实上，所有 支持t c p i p 的操作系统都具有一些种类的套接字a p i ，包括s y m b i a no s 。【1 9 】 s o c k e t 是两个程序之间进行双向数据传输的网络通讯端点。套接字有两种不同 的类型：流套接字( s t r e a ms o c k e t ) 和数据报套接字( d a t a g r a ms o c k e t ) 。前者定义 了一种可靠的面向连接的服务，可以提供双向、可靠、顺序且不重复的无记录边 界的数据流；而后者则定义了一种无连接的服务，虽然也支持双向的数据流，但 不能顺序、可靠和不重复。也就是说，在数据报套接字上接收的数据可能出现数 据重复或是接收顺序与发送顺序不一致的情况。但数据报套接字有一个重要的特 性。即数据中的记录边界被保留。目前大部分通讯组件都是使用流套接字来实现 的。 s o c k e t 是面向客户端服务器模式而设计的，针对客户机和服务器程序提供不 同的s o c k e t 系统调用。客户端申请一个s o c k e t ，系统为之分配一个s o c k e t 号，然后 向服务器发出连接请求。对于服务器端，它也申请了一个固定的s o c k e t ，并启动等 待客户的请求，任何客户都可以向它发出连接请求和信息请求。当连接成功后， 不管是客户端还是服务器端都可以向s o c k e t 发送和接收数据。当通信结束后，则关 闭s o c k e t ，撤销连接。s o c k e t 利用客户机服务器模式巧妙的解决了进程间建立通信 连接的问题。 2 3 2h t t p 协议 h t r p ( h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o l ，超文本传输协议) 协议是i n t e r a c t 上被广泛使 用的传输协议，并且具有灵活和易于实现的特性。h 耶r p 是建立在t c p 协议基础上 的，依赖于t c p 协议来确保传输的正确性。可利用该协议来传输简单的文本、超文 1 3 电予科技大学硕士学位论文 本、声音信号、图像以及任何在i n t e m e t 上可以访问的信息。h t t p 是一种基于请求 响应的通信协议。客户端发出一个请求给服务器，服务器根据请求的方法、参数 做出反应，并且传递一个响应给客户端。 h t t p 的早期版本为h t t p 0 9 ，它适用于各种数据信息的简洁快速协议，但是 其远不能满足日益发展各种应用的需要。但h t t p 0 9 作为h t t p 协议具有典型的无 状态性：每个事务都是独立进行处理的，当一个事务开始就在客户与服务器之间 建立一个连接，当事务结束时就释放这个连接。1 9 8 2 年，t i mb e m e r s l e e 提出了 h t t p 1 0 ，在此后的不断丰富和发展中，h t t p 1 0 成为最重要的面向事务的应用 层协议。该协议对每一次请求响应，建立并拆除一次连接。其优点是简单、易于 管理。缺点是对于用户的请求响应慢、网络拥塞严重等。1 9 9 7 年形成的h t t p 1 1 ， 也就是现在普遍使用的协议，在持续连接操作机制中实现流水方式，即客户端需 要对同一服务器发出多个请求时，可用流水线方式加快速度，这样就大大节省了 单独请求对响应的等待时间。另外，h t t p 1 1 服务器端处理请求时按照收到的顺 序进行，这就保证了传输的正确性。当然，服务器端在发生连接中断时，会自动的 重传请求，保证数据的完整性。h t t p 1 1 还提供了身份认证、状态管理和c a c h e 缓 存等机制。【2 0 】 2 4 多媒体技术概述 2 4 1 音频采样率 数码音频系统是通过将声波波形转换成一连串的二迸制数据来再现原始声音 的，实现这个步骤使用的设备是模数转换器( a d ) 它以每秒上万次的速率对声 波进行采样，每一次采样都记录下了原始模拟声波在某一时刻的状态，称之为样 本。将一串的样本连接起来，就可以描述一段声波了，把每一秒钟所采样的数目 称为采样频率，单位为h z ( 赫兹) 。采样频率越高所能描述的声波频率就越高，所 录制的声音就越接近原始声音。采样率决定声音频率的范围( 相当于音调) ，可以 用数字波形表示。以波形表示的频率范围通常被称为带宽。而比特率是指每次采 样所包含的音频的数据流量，单位是b p s 。 2 1 】 音频采样频率一般共分为2 2 0 5 k