FFMPEG是一個(gè)音視頻數(shù)據(jù)的采集記錄、編碼及流式傳輸?shù)耐耆鉀Q方案。該項(xiàng)目包括下面組件：

　　a) FFMPEG是音視頻文件格式轉(zhuǎn)換的命令行方式的工具，同時(shí)支持實(shí)時(shí)的采集編碼TV card數(shù)據(jù)。

　　b) FFserver可以通過(guò)HTTP／RTSP方式進(jìn)行多媒體數(shù)據(jù)的流式播放。

　　c) FFplayer是基于FFMPEG庫(kù)和SDL的播放器。

　　d) libavcodec包括了全部FFMPEG音視頻的編解碼庫(kù)，libavformat包括了全部支持的音視頻格式的語(yǔ)法和生成庫(kù)。

　　FFMPEG庫(kù)支持的編解碼支持格式非常豐富，而且編解碼速度很快；支持指定音視頻捕捉設(shè)備實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)源并將其保存；FFMEPG能夠通過(guò)命令行參數(shù)指定視頻編解碼、格式轉(zhuǎn)換的幀頻、幀大小及比特率、碼率控制緩沖區(qū)的大??；并且，F(xiàn)FMPEG可以通過(guò)激活視頻的高級(jí)選項(xiàng)來(lái)對(duì)編解碼的方式進(jìn)行控制，包括設(shè)置幀內(nèi)編碼、視頻量化標(biāo)度的設(shè)置、設(shè)定p幀以及b與i幀間的qp因子和偏差、運(yùn)動(dòng)估計(jì)及DCT／IDCT算法的選擇，b幀和運(yùn)動(dòng)矢量以及交織編碼方式的使用。對(duì)于視頻捕捉設(shè)備的選擇也可以通過(guò)參數(shù)來(lái)選定，如／dex／video0或DV1394專用通道等。

　　FFMPEG庫(kù)能夠在多種平臺(tái)上運(yùn)行，包括Linux、Windows和Mac OS等系統(tǒng)，在嵌入式系統(tǒng)中，由于嵌入式Linux具有源代碼完全開(kāi)放、可移植性強(qiáng)和對(duì)網(wǎng)絡(luò)的支持好等特點(diǎn)，所以選用了ARM-Linux系統(tǒng)，該系統(tǒng)支持這次選用的ARM9架構(gòu)的CPU，而FFMPEG是針對(duì)通用PC的X86架構(gòu)的CPU設(shè)計(jì)的，因此要將FFMPEG移植到ARM9架構(gòu)的系統(tǒng)上。首先需要通過(guò)將其交叉編譯成可在ARM-linux上運(yùn)行的庫(kù)。具體步驟如下。

　　將下載的最新的FFMPEG源代碼包解壓縮再生成FFMPEG目錄，然后針對(duì)所開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的交叉編譯鏈，通過(guò)修改configure文件來(lái)生成Makefile文件，

　　然后用make命令通過(guò)讀取生成的Makefile文件來(lái)自動(dòng)編譯生成所需要的FFMPEG庫(kù)文件和可以在ARM開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行的二進(jìn)制可執(zhí)行文件。編譯成功以后就可以通過(guò)宿主機(jī)的NFS服務(wù)將宿主機(jī)安裝到開(kāi)發(fā)板上，這樣就可以到相關(guān)目錄下測(cè)試所編譯的FFMPEG能否正常地工作：

　　即將對(duì)音頻文件cat.wav和原始的yuv視頻文件編碼生成cat.mpg，如果沒(méi)有輸入數(shù)據(jù)文件，則音視頻捕捉設(shè)備就將起作用，說(shuō)明所需要的交叉編譯生成的FFM-PEG庫(kù)可以正確地運(yùn)行。

2.4 視頻采集編碼程序的關(guān)鍵技術(shù)

　　在設(shè)計(jì)視頻采集程序時(shí)主要使用FFMPEG的libavformat和libavcodec這兩個(gè)函數(shù)庫(kù)，許多視頻文件格式一般只是定義如何將音視頻流編碼進(jìn)一個(gè)獨(dú)立的文件，而不明確指出其使用的編碼工具，libavformat庫(kù)的功能主要是分析視頻文件的語(yǔ)法格式，并將它從流中分離出原始的音視頻流，libavcodec庫(kù)的功能則是按照流格式處理原始的音視頻流編解碼。

　　在使用libavformat／libavcodec庫(kù)函數(shù)對(duì)視頻文件進(jìn)行處理時(shí)，首先通過(guò)調(diào)用av_register_all()函數(shù)對(duì)其初始化，這個(gè)函數(shù)中定義了所有庫(kù)所能支持的文件格式和編碼器，因此當(dāng)讀取一個(gè)文件時(shí)，通過(guò)調(diào)用此函數(shù)來(lái)自動(dòng)使用所對(duì)應(yīng)的格式或者編碼庫(kù)。視頻文件打開(kāi)則通過(guò)av_open_input_file函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)：

　　這個(gè)函數(shù)的最后3個(gè)參數(shù)分別定義了文件的格式、緩沖區(qū)的大小和格式的參數(shù)；在這里賦值NULL和0來(lái)指定libavformat庫(kù)函數(shù)自動(dòng)檢測(cè)格式和使用默認(rèn)的緩沖區(qū)的大小。然后就可以讀取文件的流信息：

　　來(lái)填充AVFormatContext中關(guān)于流區(qū)域的內(nèi)容，接著通過(guò)一個(gè)循環(huán)尋找到第1段視頻流：

　　這樣就可以讀取視頻流的內(nèi)容來(lái)指定選用的編解碼器并將編解碼器打開(kāi)：

　　這里的定義CODEC_CAP_TRUNCATED是指當(dāng)視頻流被分割成小的數(shù)據(jù)包以后，由于每一幀視頻的數(shù)據(jù)量會(huì)發(fā)生變化，這就需要兩個(gè)視頻幀的邊緣與數(shù)據(jù)包的邊緣匹配，因此在這里定義這個(gè)宏來(lái)告訴編碼器該如何處理它。最后調(diào)用avcodec_alloc_frame()函數(shù)來(lái)分配幀緩沖。

　　在編碼端需要使用libavformat庫(kù)函數(shù)來(lái)讀取這些數(shù)據(jù)包，濾除掉不需要的非視頻流數(shù)據(jù)，然后循環(huán)調(diào)用libavcodec庫(kù)函數(shù)GetNextFrame(AVFormatContext *pFormatCtx，AVCodecContext * pCodecCtx，int video-Stream，AVFrame * pFrame)來(lái)處理每幀數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼。

　　視頻采集端采用從Video4Linux視頻設(shè)備源中捕捉視頻幀，Video4Linux是Linux下用于獲取音頻和視頻的API接口，現(xiàn)有的Video4Linux有v41和v412兩個(gè)版本，我們采用v4l進(jìn)行編程，在Linux下，將所有外沒(méi)都看做一種特殊的文件，稱之為設(shè)備文件，因此利用v4l API獲取視頻圖像可以通過(guò)調(diào)用open、ioctl等函數(shù)，像對(duì)普通文件一樣對(duì)硬件進(jìn)行初始化、設(shè)置硬件屬性和調(diào)用硬件中斷等操作。在打開(kāi)視頻采集設(shè)備后，分別通過(guò)ioctl(vd->fd，VIDIOCGCAP，(vd->ca-pability))函數(shù)的VIDIOCGCAP控制命令，來(lái)獲取關(guān)于視頻采集設(shè)備所能顯示的最大圖像大小，信號(hào)源的通道數(shù)和通過(guò)ioctl(vd->fd，VIDIOCGPICT，(vd->picture))的VIDIOCGPICT來(lái)獲取一些關(guān)于圖像的亮度、對(duì)比度等信息。Video4Linux方式獲取視頻圖像的方式有overlay和mmap兩種，在這里采用了MMAP方式，MMAP方式允許直接將設(shè)備內(nèi)存映射到用戶進(jìn)程的地址空間中，這樣就可以直接在進(jìn)程中讀寫(xiě)內(nèi)存來(lái)控制設(shè)備。在使用libavformat／libavcodec庫(kù)從Vide-o4Linux視頻設(shè)備源中捕捉視頻幀時(shí)需要調(diào)用av_open_input_file()函數(shù)，因此，最后還需要修改此函數(shù)中的設(shè)備屬性配置，使之與我們所選用的沒(méi)備相對(duì)應(yīng)。

3 測(cè)試結(jié)果及展望

　　在這里使用了ffserver流媒體服務(wù)端組件來(lái)實(shí)現(xiàn)流媒體傳輸，首先需要配置ffserver.conf文件中關(guān)于服務(wù)端主機(jī)的端口號(hào)、傳輸帶寬、延遲，流媒體文件屬性等信息。然后啟動(dòng)ffserver讀取配置文件，就可以在接收端通過(guò)WMP(Windows Media Player)輸入服務(wù)端URL看到實(shí)時(shí)采集的視頻圖像。經(jīng)測(cè)試，目前該嵌入式流媒體服務(wù)器在傳輸MPEG-4視頻時(shí)的幀率可以達(dá)到20幀／s，接收端觀察圖像流暢，畫(huà)面清晰。

　　本文提出了一種基于ARM9架構(gòu)MC9328MX21的嵌入式系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)MPEG-4流媒體視頻采集傳輸系統(tǒng)，通過(guò)在ARM-Linux操作系統(tǒng)下移植libavformat／libavcode庫(kù)，利用該函數(shù)庫(kù)良好的可移植性和Video4Linux完成了本地視頻圖像的采集、編碼等功能，并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送流媒體打包數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性好、可移植性強(qiáng)、低功耗和可遠(yuǎn)程移動(dòng)控制嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)，并且采用軟件實(shí)現(xiàn)其主要功能，有利于系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)及升級(jí)，其應(yīng)用范圍和前景將非常廣闊。