朱国强 甄海涛 李昕迪 王云龙
黑龙江省科学院自动化所 黑龙江哈尔滨 150090
摘要：文章首先对iOS系统进行简要介绍，对系统应用范围做出总结，论述了iOS系统总体构架形式。其次重点探讨基于iOS系统之上进行的无线视频监控系统设计方式，对系统解码与移动流媒体传输技术做出总结，最后整理出客户端设计流程。
关键词：ios系统；无线视频；监控系统
一、iOS系统的简介
ios系统主要应用在苹果公司出品的手机以及平板电子产品中，共有248MB大小。系统中由四部分组成：服务层；核心处理层；轻触层与操作层。在运行过程中所需运算时间更短，占有内存小，能提高手持设备的运行速度，为使用者提供优质服务。同时苹果公司还在电子设备中编入自动更新功能，对于系统使用阶段表现出的漏洞与不足可以后期设计更新来弥补，为手机设备提供了更广阔的发展空间。ios系统是基于Darwin基础之上开发研制的，传统旧系统的优点并做出创新，设备性能也因此得到提升。以嵌入式模板为研究开发的对象，系统可以直接编写在设备硬件系统中，操作者通过设备中的功能键实现对ios系统的访问。
二、系统总体架构
iOS系统可以应用在多种移动手持设备中，使用范围最广泛的是手机设备，基于嵌入式开发环境中完成架构。嵌入式开发是电子行业的主要技术，可以实现将软件系统与硬件相结合，借助计算机设备完成系统模拟电路的绘制，检测合格后可以投入到正式生产环节中，这样能够减少系统开发设计所需成本，在使用过程中可能会出现的漏洞问题也都经过检测，发生的几率极小。可以从两方面对iOS系统进行分析，上述的开发阶段与使用客户端研究，下面将重点介绍客户端的研发情况。
三、关键技术研究
1、移动流媒体传输
手机设备连接到移动网络中可以像计算机一样浏览网络信息，这也是通讯设备的一次重要转型。iOS系统客户端研发的重点内容是对网络接入以及运算速度进行提升。移动通讯设备所使用的网络浏览器与计算机是有差距的，宽带网络自身传播信道宽度是有限的，当接入设备较多时会出现网络延迟，此类问题成为阻碍移动媒体传输速度的首要因素。iOS系统在网络速度允许的情况下将为浏览的信息进行缓存，这样当用户观看后续媒体信息时不会受当时的网络速度影响，已经存储在移动通讯设备中。缓存后的视频信息可以在网络断开的环境中观看，用户也可以根据自身需求将视频下载到设备中，这种存储功能会占据手机一部分内存，这一环节的关键技术是对设备内存的优化开发。
2、视频解码
下载到移动设备中的视频有时会是一部分简码，这样在下载与传输时间上会有明显的减少，要求设备自身能够将视频代码翻译转换。iOS客户端有视频代码进入后会启动解码功能，对信号代码进行翻译，解码成为设备现有播放器能够读出的形式。解码是对视频传输信号的一种运算方式，在系统设计阶段会引入不同的运算方式，常规视频观看都可以得到满足，这样用户使用过程中可以任意切换观看模式，不会受解码功能限制。
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四、客户端设计
客户端是iOS系统面向使用者最直观的展现，通过嵌入式开发与语言程序编写为用户提供了客户端登陆界面，还包括系统自带的视频播放器与功能查询快捷触发键。通过客户端发出的指令能实现对设备全方位的操控，客户登陆系统平台后填写一些基本个人信息，激活后可以浏览视频信息，这样可以保护浏览者信息安全，不会受网络环境影响而出现信息泄露。
1、客户端控制流程
使用者对通过客户端登陆能够实现对设备的全面控制，在开发过程中iOS系统研发机构也需要对设备做出控制，避免使用者非法盗用设计内容。这是对系统自身安全运行的保护，需要在设备中将客户端与网络平台服务器区分开，以使用功能为依据进行设计研发。可以对登陆客户端的用户请求进行处理，根据搜索内容与网络平台中已有的内容进行对接，实现视频观看。另一种是根据播放器发出的请求对系统做出控制，将不正确的信息筛除，实现正确对接。云搜索功能正是系统自身控制性能的具体体现，已经登陆的客户都可以触发搜索功能，访问设备软件系统中的功能。第一个线程为主线程，主要负责客户端的初始化连接，第二个线程为RTSPClient线程，主要负责接收缓冲数据，这样可以提高程序的利用率。在实时视频播放过程中，用户可进行云台控制操作。云台控制信息包含了云台转动方向和转动速度，它们以结构体的形式通过PtzEx（）发送给流媒体服务器。
2、RTSP客户端实现
按照RTSPServer的架构，RTSPClient端的建立过程：（1）建立任务计划对象、环境对象。（2）处理用户输入的参数，如RTSP地址。（3）创建RTSPClient实例。（4）RTSP请求处理消息。
3、iOS解码器的设计
由于iOS本身没有自带的硬解码库，必须自己编写解码程序。解码器的整体设计分成两部分，一部分是视频数据的解码部分，主要用C/C++语言来实现，以调用解码库的形式进行解码；另外一部分是视频的显示部分，主要采用iOS提供的组件来实现。通过把解码出来的RGB图片，以刷新位图的形式动态的显示在ImageView控件中，实现视频播放。解码器的解码流程总体为：读取live555客户端接收到的H.264视频码流，找到对应的解码器并打开，将数据帧送入解码器进行解码，最后在iOS客户端进行显示。
五、基于RTP的音视频同步控制
RTP协议是基于传输层UDP协议实现数据传输的，是面向无连接的数据传输，RTP数据的实时性很好地满足了流媒体数据的传输要求。按照该协议分装的数据包中包含数据类型、序列号、时间戳和同步源标识等字段，为检测数据丢失情况以及实现数据流同步提供了有力支持。
1、媒体内同步
无线网络传输过程中产生网络延时，音视频解码时产生延迟，这些因素都将造成音视频数据的延迟和抖动，如果不做处理直接解码播放，将产生严重的不同步现象并且视频画面会产生跳帧和马赛克现象。对于媒体内的延迟和抖动，件采用基于RTP协议序列号的缓冲方法来消除，即通过获取和比较RTP包序列号实现接收端音视频数据包的重排序。
2、媒体间同步
根据nU—RBT．1395—1建议的音视频同步标准可知，音视频同步不仅与设备性能相关，还与人的听视觉特性相关。当声音超前20ms至声音落后90HIS范围内，人们感觉不出视听质量的变化。研究表明，人们可接受的范围是声音超前于图像90ms至落后于图像185ms，当音视频偏移超过这个范围则需要进行同步调整。另外，研究表明人耳对声音变化的感知比人眼对图像变化的感知更加敏感。因此，音视频同步控制算法可以将音频播放时间作为同步参考时间，获取当前播放音频数据的时间戳设为PU。对于视频播放，首先获取视频帧的时间戳设为PTV，然后将视频帧时间戳与播放音频的时间戳进行比较，若-185ms≤PT_A-PT_V≤90MS，则正常播放此视频帧。若PT_A-PT_V≥90ms，则视频帧滞后，丢弃该视频帧。若PT_A—PT≤-185ms，则视频帧超前，等待下次比较再处理。
小结：本文实现了基于Live555的流媒体服务器，结合H.264多媒体压缩标准，开发了iOS手机移动客户端。通过实时传输（控制）协议（RTP/RTCP）以最小的开销和有效的反馈使得实时视频传输效率、效果都最佳化，便用户随时随地的查看监控视频。
参考文献：
[1]许学，孟利民.基于iOS的音视频监控软件的设计与实现[J].电声技术，2014（04）.
[2]汤伟，王志帅.一种基于iOS平台微信取证分析方法[J].软件产业与工程，2014（01）.
论文作者:朱国强,甄海涛,李昕迪,王云龙
论文发表刊物:《基层建设》2015年25期供稿
论文发表时间:2016/3/23
标签：系统论文; 视频论文; 客户端论文; 设备论文; 音视频论文; 网络论文; 时间论文; 《基层建设》2015年25期供稿论文;