季聿階，張忠能

0 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)以及多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，在日常生活中，隨處可以看見大大小小的LED大屏幕，無時無刻地播放著各種各樣的多媒體節(jié)目。

論文重點研究了多媒體節(jié)目的表現(xiàn)形式，對當前市場上面比較流行的一款多媒體播放軟件進行升級開發(fā)，其核心是將所有需要展示的素材文件（包括視頻、圖片、文字等）通過組合的形式拼裝成一系列的頁面文件，通過網(wǎng)絡(luò)的方式傳輸?shù)礁鱾€播放終端上面,最后在播放終端的瀏覽器上播放。用戶可以根據(jù)不同的模板生成不同樣式的播放文件。此外，還增加了對外的Web Service接口，允許其他應(yīng)用程序調(diào)用其開放的 API來自動生成可以播放的多媒體文件，并定時下發(fā)到各個播放終端予以播放，大為縮短了多媒體文件的生成時間以及播放效率。

1 多媒體文件的自動生成

通過該系統(tǒng)，用戶看到的多媒體節(jié)目是多個視頻、圖片、文字以任意方式組合，再以任意順序播放而成的節(jié)目。

論文中的多媒體文件主要分兩個層級：Unit（單元）和Program（節(jié)目）。Unit實為模板文件，每一個 Unit里面都可以包含多個視頻、圖片或多段文字信息。其中，視頻可以根據(jù)播放列表，循環(huán)播放；圖片可以根據(jù)設(shè)定的時間間隔，不斷地切換；文字則可以以走馬燈的形式滾動播出。Program是控制Unit的頂層邏輯，通過控制每一個Unit的播放順序以及播放時間，以達到不同模板定時切換的效果。

論文中自動生成多媒體文件的過程是系統(tǒng)自動編寫Unit和Program的過程。系統(tǒng)首先讀取用戶設(shè)計的節(jié)目樣式配置文件，將其中需要使用到的所有素材文件（視頻、圖片、文字等）分別發(fā)送到指定終端上面，再根據(jù)頁面的編寫規(guī)則自動生成相應(yīng)的HTML代碼，繼而將這些文件也一同發(fā)送到指定終端，最后在終端上面解析播放。

2 多媒體文件自動生成系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 多媒體文件自動生成系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)主要分為2大模塊7個子模塊:生成模塊包括讀取節(jié)目配置信息、生成標準節(jié)目類和生成節(jié)目文件，傳輸模塊包括傳輸素材文件、傳輸節(jié)目文件、終端素材置換和執(zhí)行播放，如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

生成模塊主要的任務(wù)是讀取用戶的配置信息并生成所有的節(jié)目文件。首先，用戶根據(jù)想要播放的節(jié)目效果先行設(shè)計節(jié)目樣式，并保存成指定的xml格式，系統(tǒng)會讀取用戶的配置信息并予以解析，從中提取出相應(yīng)的信息封裝成一個標準的節(jié)目類，與此同時，系統(tǒng)會向用戶報告，系統(tǒng)已經(jīng)接收到節(jié)目請求，正在執(zhí)行節(jié)目文件的生成。緊接著，系統(tǒng)就開始根據(jù)標準節(jié)目類生成節(jié)目文件。

傳輸模塊主要的任務(wù)是將所有素材文件和節(jié)目文件上傳至指定的播放終端，進行播放。首先，用戶會將節(jié)目所需的所有素材上傳到服務(wù)器的指定目錄下，在生成模塊完成了節(jié)目文件的生成工作之后，標準節(jié)目類會搜索該節(jié)目需要的素材，并將這些素材上傳到指定的播放終端。隨后，待素材傳輸完畢，系統(tǒng)才會將節(jié)目文件傳輸至指定的終端。最后，當該節(jié)目到達播放時間，系統(tǒng)會將該節(jié)目的所有素材文件和節(jié)目文件切換到播放目錄之下，執(zhí)行播放，并報告用戶播放結(jié)果。

2.2 多媒體文件自動生成系統(tǒng)實現(xiàn)過程

2.2.1 實現(xiàn)技術(shù)：Web Service，F(xiàn)TP與Java多線程技術(shù)

Web Service是一套被設(shè)計成可以支持機器與機器之間通過網(wǎng)絡(luò)互相操作的軟件系統(tǒng)。[1]它有一個被描述成機器可處理格式（通常是 WSDL[2]）的接口，其它系統(tǒng)通過使用SOAP[3]消息描述的方式使用Web Service交互。FTP是一個基于 TCP/IP協(xié)議簇中的主機與主機間的文件傳輸協(xié)議。[4]Java多線程是將一些可同時執(zhí)行的程序并發(fā)進行,大大加快了程序的響應(yīng)速度[5]。

論文使用Apache Axis2對多媒體文件自動生成系統(tǒng)搭建了一個Web Service[1]的服務(wù)器和客戶端，方便云端應(yīng)用程序?qū)ζ溥M行訪問，其調(diào)用結(jié)構(gòu)，如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)整體調(diào)用結(jié)構(gòu)

云端應(yīng)用程序首先將節(jié)目所需的一系列素材文件上傳至系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器,然后調(diào)用系統(tǒng)開放的Web Service接口,執(zhí)行生成節(jié)目的過程。系統(tǒng)在接收到云端應(yīng)用程序的請求后，會同時異步回報接收信息成功。在節(jié)目播放之后，服務(wù)器會發(fā)起對云端應(yīng)用程序的Web Service請求，報告整個節(jié)目播放的結(jié)果。

2.2.2 讀取節(jié)目配置信息

節(jié)目配置信息是一個XML文檔，其結(jié)構(gòu)，如圖3所示：

圖3節(jié)目配置信息的xml結(jié)構(gòu)

config是根節(jié)點，對應(yīng)Program層級。其id為節(jié)目序號；title為節(jié)目標題；operType為操作指令；startDate為節(jié)目開始的日期；endDate為節(jié)目結(jié)束的日期；clients為需要播放的終端id；volume為節(jié)目的音量；templates為模板列表，該節(jié)點下的template節(jié)點對應(yīng)組成節(jié)目的Unit層級。其中，id為模板序號；playTime為模板播放的時間；bgColor為模板的背景顏色；fontColor為模板中文字的顏色；positions為不同位置的素材列表，該節(jié)點下僅有position這一類子節(jié)點。其id為位置序號；type為該位置的素材類型；items為素材列表，該節(jié)點下也僅有item這一類子節(jié)點。name表示素材的名字；time表示素材播放的時間。

使用JDOM2來解析XML文件，構(gòu)造成一個Document類：同時，開辟新線程繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)指定，主線程回報用戶接收信息成功：

2.2.3 生成標準節(jié)目類

根據(jù)圖3的配置信息，分別構(gòu)造Program類、Template類、Position類和Item類，將相應(yīng)的子節(jié)點構(gòu)造成相應(yīng)的類的字段。

2.2.2小節(jié)中解析而得的 Document類已經(jīng)包含了所有XML的結(jié)構(gòu)信息，所以可以直接從中獲取配置信息。首先，獲得根節(jié)點信息：

Program p = newProgram();

Element pElementParent = doc.getRootElement();

接著，按照Item類、Position類、Template類、Program類的順序，利用pElementParent的get方法，獲取所有節(jié)點信息，一層一層封裝，最終，獲得一個完整的Program類實例p。

2.2.4 生成節(jié)目文件

需要生成的節(jié)目文件只有Program和Unit兩類文件。

對于Program，系統(tǒng)將其拆分成三個部分，分別予以生成：

writeProgHead方法會將標準的 HTML頭部信息寫入content參數(shù)，其中包括必要的JavaScript包和一些初始化信息，如窗口位置和需要加載的 Unit數(shù)量；writeProgMid方法會將每一個需要加載的Unit的id、地址和播放的時間寫入 content參數(shù)；writeProgTail方法會將整個節(jié)目播放的起止時間、進入Unit的入口函數(shù)以及HTML的結(jié)束標記寫入content參數(shù)。最終，content輸出成一個Program文件。

對于Unit，系統(tǒng)會分別針對不同的模板進行改寫，予以生成，目前，系統(tǒng)中比較常用的兩個模板分別是圖片文字模板和視頻文字模板：

系統(tǒng)內(nèi)置了圖片、視頻和文字三個模塊的HTML組件代碼，這些代碼是由人工手動編寫而成的。updatePicUnit方法和updateMovUnit方法會分別選擇相應(yīng)的代碼予以拼接，修改字體和背景顏色，以及視頻的音量等信息，最終生成一個新的Unit文件。

2.2.5 傳輸文件

傳輸文件分為傳輸素材文件和傳輸節(jié)目文件兩種，均通過 FTP傳輸，即傳輸方式相同，但其傳輸時機不同：素材文件占用空間可能過大，無法與節(jié)目播放同時傳輸，因此必須提前進行傳輸；而節(jié)目文件非常小，只需要在節(jié)目需要播放之前傳輸即可。

2.2.6 終端素材置換與執(zhí)行播放

當節(jié)目需要播放時，播放終端會將節(jié)目所需要的素材文件全部轉(zhuǎn)移至終端的播放目錄下，再將原始播放目錄下的素材文件清空，并執(zhí)行節(jié)目的播放。播放命令完成后，服務(wù)器會通過Web Service調(diào)用回報用戶播放結(jié)果。

3 技術(shù)難點及解決方案

論文在實現(xiàn)系統(tǒng)的過程中，碰到了很多技術(shù)難點，對應(yīng)的解決方案，如表1所示：

表1 技術(shù)難點及解決方案

3.1 同一模板連續(xù)播放多個視頻的處理

系統(tǒng)對于上傳的視頻文件，只會默認播放第一個視頻，當用戶在一個 Unit上播放多個視頻時，就會產(chǎn)生問題。解決方案是創(chuàng)建一個.asx格式的播放列表文件，每次需要播放視頻時，就會去讀取相應(yīng)的.asx文件，按照其中的視頻列表，逐個播放。其中，播放列表的.asx文件的XML結(jié)構(gòu)，如圖4所示：

圖4 播放列表文件的xml結(jié)構(gòu)

3.2 Web Service連接超時的處理

在使用Apache Axis2搭建Web Service服務(wù)器和客戶端時，若傳輸素材文件過大，會導(dǎo)致傳輸時間過長的問題，從而導(dǎo)致服務(wù)器超時，連接中斷。解決方案是在Axis2的配置文件中，對服務(wù)器的連接時間進行設(shè)置，默認值為30秒，考慮到實際情況，實際傳輸過程可能會非常長，所以這里盡可能的將該值調(diào)大。

另一方面，在Web Service調(diào)用過程中，將其異步化也是解決超時的一個辦法：

最后服務(wù)器sender發(fā)出Web Service指令后，直接采取忽略結(jié)果的措施，而不是掛起等待返回結(jié)果。相當于異步通訊，加快響應(yīng)速度。

3.3 遠程登錄播放終端讀寫權(quán)限的處理

系統(tǒng)的播放終端運行Linux操作系統(tǒng)，因此，在使用Java遠程進行文件夾創(chuàng)建時，無法獲取寫入權(quán)限，從而導(dǎo)致后續(xù)素材文件傳輸?shù)氖?。解決方案是，取消遠程新建文件夾的方法，直接改用FTP來新建，并修改FTP的傳輸模式，使之能夠在Linux下獲取全部權(quán)限，以使得傳輸素材文件能夠順利進行。

3.4 異常處理

系統(tǒng)在進行節(jié)目文件生成的過程中盡可能多地考慮了可能出現(xiàn)的異常情況，并進行了異常處理，如表2所示：

表2 異常處理

將發(fā)生異常的信息用String進行描述，添加進報告用戶的message信息中，一旦發(fā)生異常，系統(tǒng)即認為對指定終端的操作為失敗，報告會立即發(fā)出。

4 應(yīng)用與應(yīng)用效果分析

根據(jù)對多媒體文件自動生成系統(tǒng)的研究與設(shè)計，已實現(xiàn)完整的應(yīng)用系統(tǒng)并投入使用，并對該系統(tǒng)的運行情況和應(yīng)用效果進行分析。

4.1 多媒體文件自動生成系統(tǒng)應(yīng)用實例

根據(jù)對多媒體文件自動生成系統(tǒng)的研究與設(shè)計，自主研發(fā)的多媒體文件自動生成接口，已經(jīng)在上海市移動營業(yè)廳的部分網(wǎng)點進行測試性使用。

運行多媒體文件自動生成系統(tǒng)，至少需要一臺服務(wù)器與一臺播放終端，服務(wù)器上需要安裝Apache Tomcat服務(wù)器與Apache Axis2 Tools，播放終端僅僅需要聯(lián)網(wǎng)并擁有基本的Firefox瀏覽器即可。多媒體文件自動生成系統(tǒng)需要通過Apache Axis2 Tools – Service Archive Wizard 將源代碼生成可以在Apache Axis2的Web Service服務(wù)器上運行的.aar文件。

通過Web Service服務(wù)調(diào)用，將素材文件和節(jié)目傳輸至播放終端進行節(jié)目播放后，圖片模板，如圖5所示：

圖5 圖片模板

4.2 應(yīng)用效果分析

通過實際使用，該系統(tǒng)運行良好。在開發(fā)測試內(nèi)網(wǎng)環(huán)境（100Mbps帶寬網(wǎng)絡(luò)）下，傳輸一個帶有200Mbps的視頻的節(jié)目的平均響應(yīng)時間為30秒，其理論傳輸最快時間為16秒，考慮實際傳輸速率達不到理想情況和處理其他邏輯的時間損耗，30秒的響應(yīng)時間處于可以接受的范圍之內(nèi)。在營業(yè)廳測試環(huán)境（營業(yè)廳帶寬2Mbps-30Mbps不等，機房帶寬10Mbps）下，目前運行 1個月沒有出現(xiàn)問題。該系統(tǒng)容錯能力強，在多個營業(yè)廳傳輸數(shù)據(jù)過程中，如果有一個沒有傳輸完成而中斷，后續(xù)指令只需要對這一個沒有傳輸成功的營業(yè)廳進行發(fā)布，不需要全部重新傳輸，在實際測試應(yīng)用中大大提高了工作的效率。

5 結(jié)束語

針對不同的播放節(jié)目需求，設(shè)計不同樣式的模板，對不同模板進行頁面生成，再按照配置文件分別進行頁面重組。通過終端素材調(diào)度算法，管理播放終端的素材文件，判斷各個節(jié)目所需要的素材是否齊備，若沒有被任何節(jié)目引用，則調(diào)用素材管理的垃圾回收機制進行刪除，節(jié)約播放終端的磁盤空間。對生成節(jié)目文件中間產(chǎn)生的各種異常進行處理，并及時反饋用戶，大大提高了系統(tǒng)的容錯能力。在實際測試和使用過程中，提高了工作效率，具備良好的實際應(yīng)用價值。

[1]Haas H,Brown A.Web services glossary[J].W3C Working Group Note (11 February 2004),2004.

[2]Christensen E,Curbera F,Meredith G,et al.Web services description [J].language (WSDL)1.12001.

[3]Gudgin M,Hadley M,Mendelsohn N,et al.SOAP Version 1.2[J].W3C recommendation,2003,24.

[4]Forouzan B A.TCP/IP protocol suite[M].McGraw-Hill,Inc.,2002.

[5]Eckel B.Thinking in JAVA[M].Prentice Hall PTR,2003.