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嵌入式FLASH播放器開發設計

添加時間:2019/07/03 來源:電子科技大學 作者:王春
通過一年多的課題研究和項目開發,嵌入式Flash播放器已按計劃基本完成,實現了在機頂盒平臺上對大多數Flash文件的播放,并且能夠解釋執行幾乎所有常用的ActionScript腳本。
以下為本篇論文正文:

摘要

  目前,國家正在大力推進電視網絡的數字化改造,數以千萬計的電視機頂盒走進了家庭。隨著技術的不斷創新和發展,以及通信網、計算機網和廣播電視網“三網合一”的必然趨勢,機頂盒正在從一個簡單的調諧器和解碼器發展成為具有多種功能的網絡多媒體終端,因此它必須能夠支持除數字電視信號以外的更多的多媒體格式,現在已經出現了能支持 MP3 和 RMVB 等音視頻格式的機頂盒。

  Flash 動畫是目前網絡上應用得最廣泛的多媒體格式之一。但是,由于種種技術上的困難,現在市場上暫時還沒有能夠支持 Flash 動畫播放的機頂盒。

  本文設計并實現了適合機頂盒使用的嵌入式 Flash 播放器。首先分析了矢量動畫原理以及 Flash 文件格式;然后,設計出了播放器軟件的整體架構與工作流程;接著,分模塊進行了具體的實現,包括元素字典模塊、顯示控制模塊、矢量圖形渲染模塊、字體與文本顯示模塊以及 ActionScript 腳本引擎等。其中的重點與難點是矢量圖形渲染模塊與 ActionScript 腳本引擎。

  針對嵌入式平臺上矢量圖形渲染過于耗時的問題,提出并實現了一種位圖緩存機制,將播放速度提高了數倍至數十倍。

  基于開發成功的嵌入式Flash播放器,為機頂盒設計了一種基于Flash的人機界面交互系統。與傳統的機頂盒UI相比,這種新的人機交互系統具有用戶視覺體驗好、推廣移植迅速以及更新升級簡單的優點。

  嵌入式Flash播放器的開發成功,進一步加強了機頂盒的多媒體功能,同時也為運營商開展增值業務提供了一種新的技術方案。

  關鍵詞:機頂盒,嵌入式 ,Flash,播放器,矢量圖

ABSTRACT

  At present, the digitization of television network is being vigorously promoted by the government, and tens of millions of Set-Top Boxes have come into people’s home.

  With continuous innovation and development of the technology, and the inevitable trend of integration of communication networks, computer networks and Cable TV networks, Set-Top box is developing from a simple tuner and decoder toward a network multimedia terminal with rich functions. Therefore, more and more multimedia formats in addition to digital television signals should be supported by Set-Top Boxes, and some high-end products which supporting MP3, RMVB or some other audio formats have already emerged. The Flash animation is the most popular multi-media format on Internet, but due to some technical difficulties, there are still no Set-Top Boxes which can play Flash animations at this moment.

  In this paper, an embedded flash player is designed and implemented for Set-Top Boxes. First, the principles of vector animation are introduced and the format of flash files is analyzed. And then the software framework and the running process are designed. After that, some core sub-modules are implemented, the focus and difficulty of which is vector graphics rendering module and ActionScript engine.

  Due to the problem that it is too time-consuming to render vector graphics on embedded platform, a bitmap caching mechanism is proposed and implemented which largely increases the playing speed and solves that key problem.

  Based on the successful development of embedded flash player, a man-machine interactive system based on flash is designed for the Set-Top Box. Compared with the UI of traditional set-top box, the advantages of the new system is apparent that it improves user’s visual experience and it is also easier to transplant and update.

  The successful development of embedded flash player has further expanded multimedia functions of Set-Top Boxes, and also provided a new technology for operators to develop value-added services.

  Keywords: Set-Top Box, Embeded, Flash, Player, Vector Graphic

  目前,全國有線數字電視已從試點走向全面發展階段。2007 年數字電視用戶已達 2796 萬,預計 2008 年將超過 5000 萬戶,2010 年有望超過 1 億戶[1]。國家計劃在 2016 年停播模擬電視。當前,中國正在使用的模擬電視機數量在 3 億臺以上,在模擬和數字電視廣播體制共存時期,機頂盒作為一種實際可行的過渡方案,已經走進了千家萬戶,有非常廣泛的市場前景。

  最初的機頂盒,只是讓模擬電視機能接收數字電視信號,功能單一,結構簡單。隨著技術的不斷創新和發展,以及通信網、計算機網和廣播電視網“三網合一”的必然趨勢,機頂盒正在從一個多頻率的調諧器和解碼器發展成為具有多種功能的網絡終端[2],可以支持多種數據廣播和交互式多媒體應用,諸如數字電視廣播接收、數據廣播、電子節目指南、準視頻點播、視頻點播、電子郵件、因特網接入、遠程教育、遠程醫療、網上購物、網上收費、電子廣告、股市證券服務、網上音頻視頻廣播業務、可視電話與電視會議、社區多功能服務,等等[3]。

  由于機頂盒的發展趨勢是最終成為一個網絡化的多媒體終端產品,因此它必須能夠支持除數字電視信號以外的更多的多媒體格式,F在已經出現了能夠支持MP3 和 RMVB 等音視頻格式的機頂盒[3],但由于種種技術上的困難,暫時還沒有能夠支持 Flash 動畫文件播放的機頂盒。

  Flash 是一種交互式矢量多媒體技術, 其前身是 Future Splash, 為早期網上流行的矢量動畫插件, 被 Macromedia 公司收購后(后 Macromedia 公司又被 Adobe公司收購), 便將其改造為 Flash 2, 現在最新的版本是 Flash 8。Flash 動畫利用人的視覺暫留特性, 快速播放一系列連續變化的圖形圖像, 包括畫面的縮放、旋轉、變換、淡入淡出等等特殊效果[4]。Flash 動畫采用矢量動畫格式, 文件尺寸非常小,能在網絡上順暢播放。它制作簡單,開發迅速,逐漸成為了目前應用最廣泛的一種網絡多媒體格式。它的應用領域十分廣泛,包括網絡廣告、網站片頭、動畫短片、電子賀卡、MTV、教學課件、電子商務等等[5]。

  近些年來,Flash 不斷進行著“走出網絡”向電視節目拓展的有益嘗試,已經開始取得了成效,Flash 動畫在電視節目中主要有以下幾種形式的應用[6]:

  Flash 起源于一些門戶網站的廣告。目前,Flash 動畫廣告是網絡中最流行的廣告形式。最近,很多電視廣告也采用 Flash 進行設計制作,形式比較多,有的是動畫片段,也有具有完整情節的動畫廣告短片,用整段 Flash 動畫展示廣告產品。Flash動畫廣告,以其靈活自由的形式,給消費者提供商品信息的同時,給予觀眾以美的感官享受,致力于吸引消費者注意力、節省資金等,容易受到各大商業客戶的青睞。

  運用動畫講解科學知識是一種極佳的方式。由于我國觀眾的知識層次分布不同,接受科學知識的能力也不同,動畫以其靈活自由的形式寓教于樂,讓觀眾在輕松的氛圍內得到藝術熏陶,同時受到科學教育。利用 Flash 制作科教短片,能夠以任何視角細膩地表現實際拍攝很難捕捉的過程,并且它制作成本低、速度快,創作成果的可復用性高。

  Flash 動畫可以制作出水平較高的電視動畫片,互聯網上已經流傳著許多經典的 Flash 動畫短片、MTV 等。將 Flash 動畫系列化,并移植成電視動畫的形式,是動畫片的一個新突破,融合了影視動畫與 Flash 的優勢。Flash 動畫片必將成為國內動畫事業中極其重要的一個亮點。

  虛擬主持人、虛擬明星的概念,在 Flash 技術的幫助下變得很容易實現。Flash與專題新聞欄目的結合,突出了新聞的娛樂化傾向。與新聞節目整體風格相協調的 Flash 動畫,還具有一種趣味性,容易受到廣大觀眾的歡迎。在娛樂方面,近年流行的 Flash 版侯寶林的相聲、趙本山的小品,將娛樂作品用另外一種方式演繹,語言幽默、造型夸張、視覺強化,凸現了喜劇效果。

  上面提到的 Flash 動畫在電視中的應用,基本上還是基于現階段的模擬單向電視廣播形式,從技術上講,只是在動畫的制作階段,使用 Flash 設計工具進行創作,然后將其轉化為視頻流,再經過電視信號進行廣播。因此,從接收端的角度來看,它與普通的電視節目沒有任何區別,Flash 動畫文件體積小、交互性強的特點在這種模式下并沒有得到任何的體現。隨著電視網絡的數字化與交互化改造,Flash 動畫在電視領域必將擁有更加廣闊的空間,創造出更大的價值。

嵌入式FLASH播放器開發設計:

機頂盒播放 Flash 動畫實拍圖
機頂盒播放 Flash 動畫實拍圖

測試文件一的耗時曲線
測試文件一的耗時曲線

測試文件二的耗時曲線
測試文件二的耗時曲線

目 錄

  第一章 緒論
    1.1 電視機頂盒的發展現狀
    1.2 FLASH 動畫與電視結合的現狀與前景
    1.3 課題的任務與意義
    1.4 主要工作與本文結構
  第二章 矢量動畫基礎與技術分析
    2.1 矢量圖形簡介
      2.1.1 三階貝塞爾曲線
      2.1.2 二階到三階貝塞爾曲線的轉換
    2.2 FLASH 文件綜述
    2.3 FLASH 文件結構概要分析
      2.3.1 文件頭結構
      2.3.2 標簽(Tag)結構
      2.3.3 元素字典(Dictionary)結構
      2.3.4 顯示列表(DisplayList)結構
      2.3.5 Flash 文件中矢量圖形的結構
        2.3.5.1 填充樣式(FillStyle)
        2.3.5.2 線條樣式(LineStyle)
        2.3.5.3 形狀(Shape)
    2.4 小結
  第三章 播放器的設計與實現
    3.1 設計目標與原則
    3.2 系統運行環境
      3.2.1 硬件環境
      3.2.2 軟件環境
    3.3 系統的整體架構與工作流程
    3.4 元素字典模塊的實現
    3.5 顯示控制模塊的實現
    3.6 矢量圖形渲染模塊的實現與優化
      3.6.1 矢量圖形相關的數據結構設計
      3.6.2 渲染引擎的設計與實現
        3.6.2.1 圖形庫的選擇
        3.6.2.2 渲染引擎結構的設計
        3.6.2.3 圖形渲染的具體實現
      3.6.3 渲染引擎的速度優化
        3.6.3.1 Flash 動畫特性分析
        3.6.3.2 位圖緩存的設計
        3.6.3.3 位圖緩存的實現
    3.7 字庫與文本顯示模塊的實現
      3.7.1 Glyph Text 的處理
      3.7.2 Device Text 的處理
    3.8 小結
  第四章 ACITONSCRIPT 腳本引擎的設計與實現
    4.1 ACTIONSCRIPT 腳本語言簡介
    4.2 ACTIONSCRIPT 解釋器原理
    4.3 解釋器的總體設計
    4.4 解釋器的實現
    4.5 主要技術難點及解決方案
    4.6 小結
  第五章 基于 FLASH 的人機交互系統
    5.1 基于 FLASH 的人機交互系統簡介
    5.2 系統的設計與實現
      5.2.1 體系結構
      5.2.2 系統工作流程
      5.2.3 界面與業務交互的實現
      5.2.4 用戶按鍵消息的處理
    5.3 小結
  第六章 播放器的測試
    6.1 測試環境說明
    6.2 功能測試
    6.3 性能測試
  總結與展望
  致 謝
  參考文獻

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