摘 要： 為了實現基于Android手機平臺的音頻會話和圖像上傳，設計了一個基于Android手機的多媒體應用軟件。首先介紹了Android端的多媒體發展趨勢，然后介紹了如何設計并實現在手機端的VOIP以及利用FTP協議上傳圖像。測試結果表明，用戶可以通過軟件客戶端與PC客戶端進行音頻會話，并有良好的通話體驗，登錄FTP服務器可以查看到通過軟件上傳的圖像。
關鍵詞： Android；多媒體應用；VOIP；FTP
0 引言
多媒體技術[1]是指包括對文字、圖像、聲音以及視頻等媒體數據進行處理分析、傳輸以及應用的技術。市場上出現的多種多媒體應用不僅可以幫助人們進行日常溝通，還有多種功能，包括了視頻監控、IP電話[2]以及即時消息等。Android[3]是一個開放自由的移動終端平臺，以其開源、免費等特點吸引了大量開發研究人員和廠商，并獲得了用戶的喜歡，是目前市場上主流的移動設備。隨著手機硬件性能的提高和移動數據網絡的發展，Android應用程序將擁有強大的多媒體數據處理能力，手機上的多媒體應用將會成為手機用戶的焦點，給人們帶來極大的便利性[4]。
1 多媒體系統框架設計
多媒體交互系統主要包括Android手機客戶端、服務器端和PC平臺端。Android手機客戶端需要實現音頻的收發，發送端需要實現的功能包括音頻的采集、編碼壓縮、RTP打包封裝以及發送，而接收端需要實現接收RTP包并且通過解碼來播放音頻。手機客戶端還需要向服務器發送SIP消息來邀請音頻通話，并建立FTP連接來傳送圖片和錄像。FTP服務器主要負責管理圖片和錄像；SIP消息作為整個系統的控制信令，SIP服務器負責管理登錄以及轉發SIP消息；媒體轉發服務器負責轉發手機客戶端和PC平臺端發送的音頻數據。多媒體系統的框架如圖1所示。
2 客戶端軟件設計
客戶端功能主要包括語音通話模塊、圖像和本地錄像上傳功能模塊。其中，語音通話模塊實現邀請并建立語音通話實現實時通話。圖像和本地錄像上傳功能模塊實現FTP連接并將圖像和本地錄像上傳到服務器上。
2.1 語音通話模塊的設計
主叫用戶需要進行語音聊天時，需要向SIP服務器發送INVITE的SIP消息，其中SIP消息的消息體為XML文本數據。XML消息體內容如下所示：
<xml version="1.0"encoding="UTF-8"?>
<speech>
<audio>G.711</audio><!--音頻編解碼協議-->
<kbps>8000</kbps><!--采樣率-->
<self>192.168.1.112 UDP 5200</self>
<!--地址與端口號-->
<from_number>1000</from_number>
<!--主叫號碼-->
<to_number>1001</to_number><!--被叫號碼-->
</speech>
此消息體中包含了會話媒體格式、主叫用戶的號碼、被叫用戶的號碼等信息。SIP服務器接收到消息后，開始分配資源并且回復主叫用戶Tring消息。接著服務器將添加了分配好的資源消息的邀請消息轉發給被叫用戶。被叫用戶收到邀請消息后，如果同意進行語音通話，則回復200 OK給SIP服務器。最后主叫用戶接收到SIP服務器轉發的200 OK消息，此時雙方就可以進行音頻通話了。若此時Android手機客戶端是主叫用戶，則跳入主叫音頻會話界面；若為被叫用戶則跳轉到被叫音頻會話界面。當通話中的任意一方想要結束通話時，可以選擇掛斷，并向SIP服務器發送BYE SIP消息。SIP服務器收到掛斷消息后，轉發給另一方后開始釋放資源。被掛斷用戶收到掛斷消息后回復200 OK給服務器，由服務器轉發此消息給主掛斷用戶。語音通話建立和結束的過程如圖2所示。
在Android手機端上實現與平臺語音通話，不僅包括發送端部分也包括接收端部分。發送端需要實現原始PCM音頻數據采集、音頻數據編碼和打包發送。接收端需要實現音頻數據包的接收以及解碼和PCM音頻數據的播放。音頻會話框架圖如圖3所示。
從Android手機硬件麥克風獲取原始的PCM音頻數據，通過對其進行G711壓縮編碼，使得減少發送到網絡上的碼率，調用jlibrtp庫用RTP格式數據包將壓縮后的G711數據打包發送到網絡上。RTP數據包的接收是通過新建一個RTPRecieve類實現jlibrtp中的RTPAppIntf回調接口實現的。接收的RTP數據包通過G711解碼還原成原始PCM數據流，此時經過解碼得到的PCM數據流并不直接拿去播放，而是先放在緩存中，再由播放線程來播放，數據接收解碼和數據播放置于兩個不同的線程中，不僅可以提高網絡的容錯能力，還可以增強系統的健壯性。音頻會話流程圖如圖4所示。
軟件中的音頻采集和播放分別是根據Android平臺下的AudioRecorder和AudioTrack集合框架類實現的。經過流程圖步驟，基于Android的音頻通話的實現基本完成。
2.2 圖像和本地錄像上傳模塊的設計
此模塊的主要功能是將Android手機拍照下來的圖像和錄像使用FTP協議上傳到服務器上。FTP會話主要包括獲取配置信息、請求連接服務器、登錄、數據上傳以及斷開連接釋放資源，具體流程圖如圖5所示。
在上傳文件之前，軟件客戶端需要向SIP服務器發送NOTIFY消息來獲取FTP信息。NOTIFY消息的消息體內容如下。
<?xml version="1.0"encoding="UTF-8"?>
<ftpinfo_query>
<!--此節點標識ftp信息獲取查詢-->
</ftpinfo_query>
SIP服務器接收到此NOTIFY消息后開始解析xml消息，當解析出ftpinfo_query節點后，回復200OK和FTP連接信息。200 OK的SIP消息體的內容如下。
<?xml version="1.0"encoding="UTF-8"?>
<ftpinfo_query_response>
<!--此節點標識ftp信息回應-->
<result>0 or 1</result>
<server_ip>ftp服務器ip</server_ip>
<!--FTP服務器的ip地址-->
<username>用戶名</username>
<pwd>密碼</pwd>
</ftpinfo_query_response>
當Android軟件客戶端接收到此SIP消息，并解析出ftpinfo_query_response節點時，將result值、server_ip、用戶名以及密碼解析出來并存到自定義的FtpInfo中。然后初始化FTP，并通過openConnect（）函數來打開FTP服務。在openConnect（）函數中，FTPClient為FTP連接，通過構造函數傳進來的參數建立，首先通過ftpClient.connect（）來連接服務器，再通過ftpClient.login（）登錄到服務器。FTP服務打開之后，就可以對圖像文件或者錄像文件進行上傳操作。首先生成需要上傳的文件：File file=new File（localpath），參數localpath為本地文件的名稱，通過CreatFtpPath（）函數生成遠程FTP服務器的對應路徑名稱，最后通過ftp.uploading（）函數上傳文件，可通過返回值result來判斷上傳是否成功。在uploading（）函數中，首先如果遠程的服務器沒有上傳的目錄則需創建，則需對當前FTP目錄初始化，并設置二進制文件上傳和設置流傳輸模式，在改變FTP目錄后，需要判斷本地文件為多個還是單個，如果是多個則調用上傳函數uploadingMany（）來實現上傳，若是單個則調用uploadingSingle（）來實現上傳。在uploadingMany（）中反復調用uploadingSingle（）來實現多個文件的上傳。在上傳函數中，首先需要創建輸入流inputStream，文件上傳完畢后關閉文件流。上傳結束后需要結束FTP服務來釋放對應的資源。
3 效果演示
在實驗室WIFI條件下，軟件客戶端在摩托羅拉XT910（Android 4.1.2）和HTC One V（Android 4.0.3）設備上測試通過，成功實現了音頻通話以及圖像的上傳。如圖6所示，其中圖6（a）為手機客戶端音頻被呼叫界面，圖6（b）為Android手機端語音通話界面，圖6（c）為PC端音頻會話界面，語音會話過程中通話流暢，延時較小。圖6（d）為手機軟件端圖像上傳界面，上傳成功后可以登錄FTP服務器看到上傳的圖像，如圖6（e）所示。
4 結論
隨著Android智能手機的普遍使用和移動互聯網技術的迅速發展，在Android手機上開發越來越廣泛。在Android手機上開發音頻通話，不僅有較好的通話體驗，并且不會產生通信費用，只是消耗一定的流量。通過Android手機拍照和錄像的便利性，能夠存儲于手機中并且根據需求實現上傳圖像和錄像。軟件客戶端能夠滿足人們對多媒體應用軟件的需求。
參考文獻
[1] 史元春，徐光祐，高原.中國多媒體技術研究：2011[J].中國圖象圖形學報，2012，17（7）：741-747.
[2] 賀丹丹，施展.基于Android的VoIP系統的設計與實現[J].現代電子技術，2011，34（6）：28-31.
[3] BURNETTE E. Hello， Android： introducing Google′s mobile development platform[M]. Pragmatic Bookshelf， 2009.
[4] 朱雷堅.基于Android的實時語音通信系統的設計與實現[D].杭州：浙江工業大學，2013.