摘要 為增強(qiáng)Android多媒體系統(tǒng)的功能，在Android智能手機(jī)上添加WMA音頻播放功能,，使Android平臺支持WMA格式,，播放WMA格式文件?；贏ndroid多媒體系統(tǒng)的Stagefright框架,，通過創(chuàng)建WMA的文件解析單元和解碼單元，使WMA音頻文件中的編碼數(shù)據(jù)被正確地解碼成原始數(shù)據(jù)并輸出,。通過在Android平臺測試機(jī)上反復(fù)播放WMA音頻文件,，播放聲音清晰、音質(zhì)良好,。
關(guān)鍵詞  Android,；WMA；多媒體,；Stagefright

    WMA可用于多種格式的編碼文件中,。微軟公司在WMA9中大幅改進(jìn)了其引擎，實際上幾乎可以在同文件同音質(zhì)下比MP3體積約小1／3,，因此適合用于網(wǎng)絡(luò)串流媒體及行動裝置,。許多播放器軟件也紛紛開發(fā)出支持WMA格式的插件程序來，但Android手機(jī)尚未支持該格式,，故在Android手機(jī)中添加WMA音頻解碼格式具有一定意義,。

1 Andr0Id平臺及其多媒體框架結(jié)構(gòu)
1．1 Android系統(tǒng)
    Android是Goosle與OHA(Open Handset Alliance)推出的開源手機(jī)操作系統(tǒng)。Android基于Linux平臺,，由操作系統(tǒng),、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成,。Android平臺自底向上由4個層次組成：Linux內(nèi)核層,、運(yùn)行時庫和其他庫層、應(yīng)用框架層,、應(yīng)用程序?qū)印?br />     (1)Linux Kernel,。Android底層是一個基于Linux2．6內(nèi)核來開發(fā)的獨(dú)立操作系統(tǒng),，該層主要用于提供系統(tǒng)的底層服務(wù)，包括安全機(jī)制,、內(nèi)存管理,、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)堆棧和驅(qū)動等,。
    (2)Libraries和Android Runtime,。這一層主要與進(jìn)程運(yùn)行相關(guān)，包含了一套C／C++函數(shù)庫,，主要包括Libc,、Media、Framework,、WebKit,、SGL、OpenGLES,、FreeType,、SQLite等。核心庫提供了Java編程核心庫的大多數(shù)功能,，這些功能通過Android應(yīng)用框架展現(xiàn)給開發(fā)人員,，另外每一個Android程序都有獨(dú)立的Dalvik虛擬機(jī)為它提供運(yùn)行環(huán)境。
    (3)Application Framework,。該層是Android平臺專為應(yīng)用程序開發(fā)而設(shè)計的,。開發(fā)者通過使用核心應(yīng)用程序調(diào)用Android框架提供的API，這個應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)被設(shè)計成方便復(fù)用的組件,，該層由一系列的服務(wù)和系統(tǒng)構(gòu)成,。
    (4)Applications。Android本身附帶一些核心的應(yīng)用程序包,，例如Email客戶端,、瀏覽器、日歷,、Google地圖,、SMS短消息程序等。
1．2 媒體播放器結(jié)構(gòu)及多媒體實現(xiàn)的核心
    Android多媒體系統(tǒng)縱向跨越了Android系統(tǒng)的所有4個層次：Java應(yīng)用程序?qū)?、Java框架層、本地代碼層,、Linux驅(qū)動層,。多媒體本地代碼層是多媒體系統(tǒng)的重點。Libmedia庫提供多媒體部分的本地框架,，Libstagefright提供多媒體核心功能的實現(xiàn),。
    Android媒體播放器的模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示,。

    上層的應(yīng)用程序?qū)⒚襟w的URI作為輸入設(shè)置到媒體播放器中，再經(jīng)過應(yīng)用框架,、JNI和本地框架,，一直到設(shè)置到StagefrightPlayer中。在這個過程中沒有數(shù)據(jù)流的傳遞,，只是傳遞了URI路徑,。經(jīng)Stagefright-Player中的解析單元進(jìn)行解析后，讀取音頻流,，經(jīng)過解碼器的處理轉(zhuǎn)換成原始數(shù)據(jù),。音頻原始數(shù)據(jù)將被送到音頻輸出環(huán)節(jié)中。
    Stagefright是Android多媒體本地實現(xiàn)的核心,。Stagefright中包括的內(nèi)容很多,，單從播放的角度來看StagefrightPlayer輸入的是文件或網(wǎng)絡(luò)媒體流，輸出的是音視頻輸出設(shè)備,，基本功能包括了媒體流控制,、文件解析、音視頻文件解碼等方面,。所以,，要實現(xiàn)Android多媒體對WMA音頻格式媒體文件或流媒體的播放，就需要擴(kuò)展Stagefright中的文件解析和音頻解碼等方面,，添加WMA格式的文件解析單元和WMA音頻文件解碼單元,。

2 多媒體系統(tǒng)增加WMA音頻格式的設(shè)計
    從多媒體系統(tǒng)具體實現(xiàn)的角度來看，WMA音頻格式播放主要經(jīng)過WMA格式文件解析,、WMA編碼流解碼,、PCM輸出播放3個階段。WMA音頻播放器的結(jié)構(gòu)如圖2所示,。

    基于Android多媒體系統(tǒng)音頻播放流程,，在WMA音頻格式開發(fā)過程中主要有4項工作：(1)WMA文件的識別；(2)WMA文件的解析,；(3)編碼數(shù)據(jù)的讀?。?4)編碼數(shù)據(jù)的解碼和輸出,。
2．1 WMA格式音頻播放功能流程設(shè)計
    通過調(diào)用AwesomePlayer的setDataSource函數(shù)來設(shè)置數(shù)據(jù)源,；AwesomePlayer通過調(diào)用MediaExtractor的Create函數(shù)來識別該文件的格式，MediaPlayer判斷該文件為WMA格式后,，會創(chuàng)建一個WMAExtractor,，在創(chuàng)建WMAExtraetor的同時，WMAExtractor會解析文件頭，獲取文件中的相關(guān)信息,。然后調(diào)用WMAExtractor的getTrack函數(shù)創(chuàng)建一個WMASource,；AwesomePlaye嗵過OMXCOdec創(chuàng)建一個WMADecoder；Awesome Player接著創(chuàng)建一個AudioPlayer,，并把WMADecoder做為數(shù)據(jù)源傳給AudioPlayer,，并調(diào)用AudioPlayer的start函數(shù)；AudioPlayer獲取WMA Decoder中的相關(guān)參數(shù)：文件類型,、采樣率,、聲道數(shù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)開啟AudioSink,，并把AudioSinkCailhaek做為回調(diào)函數(shù)傳給AudioSink,。AudioPlayer先調(diào)用WMADecoder解第一幀數(shù)據(jù)，并把該數(shù)據(jù)傳給AudioSink去播放,，當(dāng)播放完成后AudioSink會調(diào)用回調(diào)函數(shù)AudioSink Call-hack再取解碼后的數(shù)據(jù),，AudioSinkCallbaek又會調(diào)用FillButfer函數(shù)獲取解碼后的原始數(shù)據(jù)，解碼后數(shù)據(jù)如果被取完后,，AudioPlayer又會調(diào)用WMADecoder解下一幀數(shù)據(jù)給AudioSink,，來回反復(fù)，直到文件中數(shù)全部被播放,，播放流程如圖3所示,。在拉動滾動條時，上層會傳來SeekTime,，經(jīng)AudioPlayer傳給WMADeeoder再傳給WMAExtractor,，WMAExtractor根據(jù)上層傳來的SeekTime判斷出要播放的原始數(shù)據(jù)的起始位置，然后從該位置讀取一個數(shù)據(jù)包傳給WMADecoder解碼,。

    在整個WMA格式解碼播放過程中,，主要設(shè)計有兩個模塊：WMAExtractor和WMADecoder。WMAExtractor主要執(zhí)行WMA格式文件解析和數(shù)據(jù)讀取功能,。WMADecoder主要執(zhí)行解碼功能,；WMA格式音頻播放功能實現(xiàn)。

    (1)WMA文件的識別,。
    在判斷播放文件格式前,，AwesomePlayer會提前把所支持的格式通過DataSource中的RegisterDefaultSniffers函數(shù)注冊進(jìn)來。判斷播放文件格式時,，會逐一按次序把該文件和所支持的格式進(jìn)行匹配,，最匹配的格式就是該文件的格式，所以在Datasource中的RegisterDefauh Sniffers函數(shù)中應(yīng)添加如下代碼：
 
    WMA文件開始有一個16 Byte的標(biāo)識,，表示是WMA：30 26 B2 75 8E 66 CF 11 A6 D9 00 AA 62 CE 6C,。如果音頻文件的前16個字符和這16 Byte相符,，那么就可以判斷該文件為WMA文件。WMAExtraetor中的SniffWMA函數(shù)就是通過讀取文件前16 Byte來判斷該文件是不是WMA文件,。在SniffWMA函數(shù)中，如果判斷前16 Byte和WMA的16個標(biāo)識字節(jié)相等,，就會把MEDIA_MIMETYPE_AUDIO_WMA給mimeType指針,，標(biāo)志著該音頻文件類型為WMA格式。MEDIA_MIMETYPE_AUDIO_WMA是在MediaDefs．h文件中定義,，在MediaDefs．cpp文件中賦值：
 
    (2)WMA文件的解析,。
    WMAExtmetor從WMA文件的第31 Byte開始取16 Byte，然后依次和file_header,、stream_header,、data_header、comment_header,、exten-ded_content_header對比,，如果和file_header相等，則從下個Byte開始依次獲取文件大小,、創(chuàng)建時間,、數(shù)據(jù)包個數(shù)、…數(shù)據(jù)包大小,。然后再從下個Byte開始讀取16 Byte再進(jìn)行對比,，如果和extended_content_header相等，則可以從下個Byte中依次獲取名稱,、藝術(shù)家,、版權(quán)、注釋等非音頻信息,。然后再接著讀取16 Byte進(jìn)行比對,，直到和data_eader相等。data_header后就是音頻文件解碼數(shù)據(jù),，data_header的結(jié)束位置就是第一個數(shù)據(jù)包在文件中的偏移量,。WMAExtractor會創(chuàng)建一個MetaData，并把文件頭中獲取的sample_rate,、Byte_rate,、channels、dura-tion都存入MetaData中,。在WMAExtractor的getMetaData函數(shù)中,，把之前獲取的非音頻信息放入MetaData中，最后返回該MetaData,。在WMAEx-tractor的getTrack函數(shù)中,，創(chuàng)建一個WMASource,，并把WMA數(shù)據(jù)和MetaData傳給WMASource。
    (3)編碼數(shù)據(jù)的讀取,。
    獲取未解碼數(shù)據(jù)是通過WmASource的read函數(shù)讀取的,。WMA數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)包為單位的，同文件中的數(shù)據(jù)包大小相同,。每個數(shù)據(jù)包中有多幀數(shù)據(jù),，每個數(shù)據(jù)包的起始位置減去第—個數(shù)據(jù)包的起始位置再除以包的大小等于一個整數(shù)，這個整數(shù)就是該數(shù)據(jù)包之前數(shù)據(jù)包的個數(shù),。每個數(shù)據(jù)包的第一個Byte一般都等于0x82,。第二個Byte以后是該數(shù)據(jù)包的相關(guān)信息。根據(jù)包的相關(guān)數(shù)據(jù)就可以獲取該包中的未解碼數(shù)據(jù),。
    WMASource的read讀取未解碼數(shù)據(jù)時,，首先會判斷從WMADecoder傳來的options是否為空，如果不為空,，并可以從options中獲取一個播放時間seekTimeUs,，就通過seekTimeUs、總播放時間和總數(shù)據(jù)包的個數(shù)算出要播放數(shù)據(jù)包的起始位置,，然后從該起始位置獲取一個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù),，并從該數(shù)據(jù)包中獲取有效數(shù)據(jù)的大小、起始位置,、時間等數(shù)據(jù),，最后把該有效數(shù)據(jù)和時間放在WMADecoder傳來的Buffer里。
    WMASource的Read被調(diào)用時,，如果傳來的Options為空或是不能從Options中獲取時間seekTimeUs,，就會從WMA文件中讀取一個數(shù)據(jù)包，根據(jù)其中的有效數(shù)據(jù)的大小,、起始位置獲取有效數(shù)據(jù),，并獲取該數(shù)據(jù)包中的時間，然后把該有效數(shù)據(jù)和時間放在WMADecoder傳來的buffer里,。第一個數(shù)據(jù)包的起始位置就是解析頭文件時獲取的第一個數(shù)據(jù)包的偏移量,，所以第一次調(diào)用WMASource的read時，就是從這個偏移量的下個位置讀取第一個數(shù)據(jù)包的,。在WMASource中有一個專門記錄讀取位置的指針,。每次讀取1個數(shù)據(jù)包后，該指針就會指向數(shù)據(jù)包末尾的下一個位置,，當(dāng)下一次WMASource的read讀取未解碼數(shù)據(jù)時,，如果不是音樂定點播放，就會從該指針?biāo)傅奈恢瞄_始讀取數(shù)據(jù)包,。

    (4)編碼數(shù)據(jù)的解碼和輸出,。
    AwesomePlayer通過OMXCodec中的Create函數(shù)創(chuàng)建WMADecoder,，所以在OMXCodec中注冊WMADecoder的相關(guān)信息：

    在創(chuàng)建WMADecoder時，把之前創(chuàng)建的WMASource傳給WMADecoder,。在WMADecoder構(gòu)造函數(shù)中,，WMADecoder從WMASource中獲取Metadata，并從Metadata獲取sampleRate,、numChannels,、duration等。在WMADecoder的start函數(shù)中,，通過調(diào)用avcodec_open函數(shù)，來分配解碼所需的空間,、創(chuàng)建并初始化解碼所需的相關(guān)參數(shù),。在WMADecoder析構(gòu)函數(shù)中會調(diào)用WMADecoder的Stop函數(shù)。在Stop函數(shù)中會釋放所有相關(guān)空間,。
    WMA音頻解碼主要是在WMADecoder的read函數(shù)中完成的：首先,，先會判斷是否是音樂定點播放，如果不是,，WMADecoder會調(diào)用WMAExtrac-tor的read函數(shù)讀取一個未解碼的數(shù)據(jù)包,；然后，對該數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼,，將解碼后的音頻數(shù)據(jù)存放在MediaBuffer的Data()中,，再設(shè)置MediaBu-ffer的mRangeOffset和mRangeLength，在讀取數(shù)據(jù)包時會從包中獲取該數(shù)據(jù)包中的時間戳,，把該時間戳存放在MediaBuffer的Meta_ data()中的kKeyTime里,；最后，WMAdecoder把該MediaBuffer傳回給AudioPlayer,。如果是音樂定點播放,，首先，WMADecoder會從AudioPtayer傳過來的ReadOption中獲取播放時間(option->getSeekTo(&seekTimeUs,，&mode)),，在調(diào)用WMASource的read函數(shù)來讀取未解碼音頻數(shù)據(jù)時會把該時間(seekTimeUs)傳給WMASource。WMASource的read函數(shù)獲取到該時間后,，通過計算得出該時間要播放的音頻數(shù)據(jù)包的起始位置,，然后讀取該數(shù)據(jù)包并傳給WMADecoder對其進(jìn)行解碼，最后將該解碼后的音頻數(shù)據(jù)傳給AudioPlayer,。

3 實驗結(jié)果
    基于Android平臺的多媒體系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的WMA音頻播放,，在Android多媒體框架的本地實現(xiàn)核心Stagefright框架里，添加WMA音頻格式,。實現(xiàn)Android對WMA音頻格式的支持,，使Android手機(jī)可以播放WMA音頻格式的文件,。經(jīng)過實際測試，播放效果達(dá)到了預(yù)期的要求,，聲音清晰,、音質(zhì)好。圖4為增加WMA音頻播放模塊后Android源碼編譯結(jié)果的截圖,。圖5為播放WMA格式文件時對播放界面的截圖,。圖6為拉動滾動條后正常運(yùn)行的截圖。

4 結(jié)束語
    基于Android多媒體模塊中的Stagefright框架,，在智能手機(jī)上實現(xiàn)了對WMA音頻格式的支持,，使Android智能手機(jī)可以播放WMA音頻格式的媒體文件或流媒體。該設(shè)計在現(xiàn)有基礎(chǔ)上實現(xiàn)了對Android操作系統(tǒng)中多媒體系統(tǒng)功能的增強(qiáng),。目前Android平臺手機(jī)仍然不支持RMVB,、WAV等視頻格式，所以Android多媒體系統(tǒng)的功能還需繼續(xù)增強(qiáng)和擴(kuò)展,。