广电智能机顶盒软件开发与运用实践范文

摘要：贵广网络在广电智能机顶盒平台上研发了一款视讯软件，并适配USB摄像头，满足了业务需要，为贵广网络向社会拓展视讯业务提供了有力的支撑，并节约了宝贵的资金。

关键词：智能机顶盒；会议电视软件APK；五级视频会议模式；USB摄像头；ARM芯片；分辨率

1智能机顶盒会议电视软件APK的需求

贵广网络向社会提供的省、市、县、乡镇和村的五级视频会议模式（图1），较好地满足了社会各阶层对高清视频的服务需求。省委组织部时代前沿专题报告会、新时代大讲堂、远程医疗、雪亮工程等一大批会议电视业务也随之发展，会议电视终端的需求也大幅增加。在视频终端设备的选型部署上，对于省、市、县可以采用各级的专业终端部署，乡镇和村级的需求数量较大，采用专业终端进行部署不仅成本较大，而且由于村级用户的实际情况，专业设备使用上会产生诸多的困难，不适合村级会场的实际应用。需要基于智能机顶盒的视频客户端研发一款会议电视通讯软件APK，搭配USB摄像头，使用机顶盒遥控器就可以参会，这款软件在视频效果、成本、实施和维护等方面都是最佳的方案，易于向社会大规模推广。

2基于机顶盒的视频会议软硬件开发

针对市场的需求，贵广网络于2016年开始了基于机顶盒的会议电视软件APK的研发，历经三个阶段，最后完善运用。

2.1机顶盒研发初期阶段（APK软编软解）

随着视频技术的不断发展，基于ARM芯片的智能机顶盒发展迅猛，贵州广电基于ARM芯片技术研发了一款安卓系统的智能机顶盒，该款机顶盒无论在成本、技术和运用上都可以广泛地部署在农村。在智能机顶盒上研发一款视频会议APK软件，外挂适配选型的USB摄像头作乡镇和村级会议及视频业务使用，将极大地节约成本，满足各项视频业务的需要。经过不断研究适配，终于完成第一版的视频通信软件，此软件基于开源手机版的视频会议软件进行开发，采用视频软编码和机顶盒播放软件进行解码，所以只支持通过机顶盒的CPU进行编码和解码，由于机顶盒的芯片同智能手机相比能力差距较大，只能勉强达到720p分辨率，但帧率较低，480p的分辨率运行较为流畅，但是在TV大屏上480p的画质显然不能达到需求，且通过普通USB摄像头，图像质量、色彩、亮度都欠佳，声音效果较差。

2.2智能机顶盒视频软件研发第二阶段（硬编软解）

由于初期研发的视频会议软件利用机顶盒CPU软编软解，视频效果仅达720p6~10帧/s，图像会产生不流畅、延迟抖动，动作不连贯等各种问题，虽然经过多次修改，仍较难达到市场运用的目标。经过技术分析，要想获得较好的效果，需直接驱动机顶盒硬件芯片进行编码，才能在最大程度上发挥机顶盒的性能。采用机顶盒芯片编解码，需在会议软件APK中对部分参数进行调整，特别是控制机顶盒芯片进行编码，图2是各关键参数的调整，这是正式硬件编码的准备工作。编解码的处理过程如下。（1）增设使用MediaFoundation，因为其硬件编解码能力符合APK使用需要；MediaFoundation硬件编码器采用异步模型。（2）由于很多摄像头输出的是YUV、RGB24，需要进行转码，使用libyuv开源库调用CoTaskMemFree进行内存释放。（3）要解锁硬件编码器，需设置属性MF_TRANSFORM_ASYNC_UNLOCK为TRUE，将硬件编码器的输入视频格式设置为MFVideoFormat_NV12。（4）为了保证高清视频的质量，需要设置相应参数为高质量。（5）为了设置低时延，需要设置CODECAPI_AVLowLatencyMode属性为VARIANT_TRUE。（6）初始化事件生成器，由于硬件编码是异步的，因此我们需要获取异步事件，必须要先初始化异步事件生成器。（7）发送两个初始化消息给MFT。经过再次研发，广电精灵智能机顶盒的视频会议软件通过直接驱动Mstar9380芯片进行图像的编解码，最终能够达到编码13帧，解码20帧以上的效果，整体体验有大幅度的提升，经过这次的调整，通话体验效果经过多方试用，基本得到了用户的初步认可，具备开展集客业务的条件，但是需要使用市面上价位较高的摄像头，摄像头对使用环境要求高，否则难以听清楚对方的讲话。

2.3机顶盒研发第三阶段（硬编硬解阶段）

经过初期和第二阶段不断地摸索、研究，我们发现第二阶段研发的视频会议软件的编解码的帧率和分辨率主要是受MSTAR9380CPU的利用率限制，如果使用ARMMALI-450MP23DGPU芯片来编码和解码时，会使CPU利用率提高，导致帧率很难提升，影响视频的效果。经过与摄像头生产厂家的技术分析讨论，技术上认为通过用摄像头芯片实现视频编码，用广电精灵智能机顶盒的CPU芯片做视频解码，能降低CPU，从而提升整体视频效果。但是市场销售的USB摄像头，都不具备编码能力，基本都是为桌面设计的，显著的特点是大广角、自动聚焦、带全向麦克风；而基于电视的视频会议，一般距离电视会在3m左右，采用为桌面设计的摄像头，会导致聚焦不准确，3m外的人像显得较小，专业性不够。考虑到村级房间的光照水平，采用低流明的定焦摄像头，只通过电视机亮度就能正常工作，大大提升成像素质。定制成一款具备视频编码能力的摄像头，在软件上进行修改后利用了摄像头的编码能力，机顶盒芯片只用来解码，大大降低了机顶盒CPU利用率，从而使视频效果上升到了720p30帧，且图像非常的稳定流畅，接近专业终端的效果。机顶盒搭配上USB摄像头，直接成本只有专业终端几十分之一，而且从使用上、维护上体现出巨大的优势，使得搭配机顶盒方案的视频会议方案形成了省、市、县、乡镇、村、家庭的六级方案，直接比市场上的竞争对手多了村和家庭的互动方案，成为业务推广的杀手锏。另外，声音上采用了摄像头定制搭配的定向麦克风，声音品质也得到了大幅度提升，基本不受环境影响。根据各种实际的业务需求，还可以更改镜头的角度，以满足近距离工作的需求，同时根据不同的环境，可以提供不带麦克风的USB摄像头，方便外接USB麦克风，提升专业级别的音视频效果。考虑到未来的机顶盒终端数量巨大，如果全部以机顶盒作为会议终端参会将占用大量的系统资源，为了系统资源的合理利用，让资源用在最需要的地方，在研发视频会议软件的第三阶段，根据任务需求，新研发了观看会议视频直播的功能，让机顶盒终端在不占用会议系统资源的情况下参加会议，并能在需要会议互动的时候一键参与互动对话。此外，在视频会议软件方面，优化程序为多线程编码和封包，大幅提升程序处理效率。优化编解码算法，提供多种编解码方式，以适应多种平台的需求。经过多次的测试和调整，视频会议APK适配了多款高清摄像头，通过高清摄像头芯片进行视频编码，机顶盒芯片进行解码，可以使视频编解码都达到720p30帧的效果，根据不同的场景使用不同的摄像头和麦克风，完全能适应各种环境下对会议终端的需求。

3总结

通过不断的研发、测试，解决了基于广电智能机顶盒平台的APK软件视频卡顿和音、视频不同步的问题，达到了专业终端的技术要求，满足了贵广网络高速发展的视讯业务的需要，满足了广大乡镇和村级的终端参会交流的需要，为贵广网络向社会拓展视讯业务提供了有力的支撑，并节约了宝贵的资金。

参考文献

[1]邓天平.视频技术基础[M].机械工业出版社,2016.

[2]陈靖,刘京,曹喜信.深入理解视频编解码技术:基于H.264标准及参考模型[M].北京航天航空大学出版社,2012.

作者：陈龙军 阳旭 赵向前 单位：贵州省广播电视信息网络股份有限公司