Android系统WMA文件播放功能的设计与实现

摘要 为增强Android多媒体系统的功能，在Android智能手机上添加WMA音频播放功能，使Android平台支持WMA格式，播放WMA格式文件。基于Android多媒体系统的Stagefright框架，通过创建WMA的文件解析单元和解码单元，使WMA音频文件中的编码数据被正确地解码成原始数据并输出。通过在Android平台测试机上反复播放WMA音频文件，播放声音清晰、音质良好。
关键词 Android；WMA；多媒体；Stagefright

WMA可用于多种格式的编码文件中。微软公司在WMA9中大幅改进了其引擎，实际上几乎可以在同文件同音质下比MP3体积约小1／3，因此适合用于网络串流媒体及行动装置。许多播放器软件也纷纷开发出支持WMA格式的插件程序来，但Android手机尚未支持该格式，故在Android手机中添加WMA音频解码格式具有一定意义。

1 Andr0Id平台及其多媒体框架结构
1．1 Android系统
Android是Goosle与OHA(Open Handset Alliance)推出的开源手机操作系统。Android基于Linux平台，由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。Android平台自底向上由4个层次组成：Linux内核层、运行时库和其他库层、应用框架层、应用程序层。
(1)Linux Kernel。Android底层是一个基于Linux2．6内核来开发的独立操作系统，该层主要用于提供系统的底层服务，包括安全机制、内存管理、进程管理、网络堆栈和驱动等。
(2)Libraries和Android Runtime。这一层主要与进程运行相关，包含了一套C／C++函数库，主要包括Libc、Media、Framework、WebKit、SGL、OpenGLES、FreeType、SQLite等。核心库提供了Java编程核心库的大多数功能，这些功能通过Android应用框架展现给开发人员，另外每一个Android程序都有独立的Dalvik虚拟机为它提供运行环境。
(3)Application Framework。该层是Android平台专为应用程序开发而设计的。开发者通过使用核心应用程序调用Android框架提供的API，这个应用程序结构被设计成方便复用的组件，该层由一系列的服务和系统构成。
(4)Applications。Android本身附带一些核心的应用程序包，例如Email客户端、浏览器、日历、Google地图、SMS短消息程序等。
1．2 媒体播放器结构及多媒体实现的核心
Android多媒体系统纵向跨越了Android系统的所有4个层次：Java应用程序层、Java框架层、本地代码层、Linux驱动层。多媒体本地代码层是多媒体系统的重点。Libmedia库提供多媒体部分的本地框架，Libstagefright提供多媒体核心功能的实现。
Android媒体播放器的模块结构如图1所示。

上层的应用程序将媒体的URI作为输入设置到媒体播放器中，再经过应用框架、JNI和本地框架，一直到设置到StagefrightPlayer中。在这个过程中没有数据流的传递，只是传递了URI路径。经Stagefright-Player中的解析单元进行解析后，读取音频流，经过解码器的处理转换成原始数据。音频原始数据将被送到音频输出环节中。
Stagefright是Android多媒体本地实现的核心。Stagefright中包括的内容很多，单从播放的角度来看StagefrightPlayer输入的是文件或网络媒体流，输出的是音视频输出设备，基本功能包括了媒体流控制、文件解析、音视频文件解码等方面。所以，要实现Android多媒体对WMA音频格式媒体文件或流媒体的播放，就需要扩展Stagefright中的文件解析和音频解码等方面，添加WMA格式的文件解析单元和WMA音频文件解码单元。

2 多媒体系统增加WMA音频格式的设计
从多媒体系统具体实现的角度来看，WMA音频格式播放主要经过WMA格式文件解析、WMA编码流解码、PCM输出播放3个阶段。WMA音频播放器的结构如图2所示。

基于Android多媒体系统音频播放流程，在WMA音频格式开发过程中主要有4项工作：(1)WMA文件的识别；(2)WMA文件的解析；(3)编码数据的读取；(4)编码数据的解码和输出。
2．1 WMA格式音频播放功能流程设计
通过调用AwesomePlayer的setDataSource函数来设置数据源；AwesomePlayer通过调用MediaExtractor的Create函数来识别该文件的格式，MediaPlayer判断该文件为WMA格式后，会创建一个WMAExtractor，在创建WMAExtraetor的同时，WMAExtractor会解析文件头，获取文件中的相关信息。然后调用WMAExtractor的getTrack函数创建一个WMASource；AwesomePlaye嗵过OMXCOdec创建一个WMADecoder；Awesome Player接着创建一个AudioPlayer，并把WMADecoder做为数据源传给AudioPlayer，并调用AudioPlayer的start函数；AudioPlayer获取WMA Decoder中的相关参数：文件类型、采样率、声道数，并根据该数据开启AudioSink，并把AudioSinkCailhaek做为回调函数传给AudioSink。AudioPlayer先调用WMADecoder解第一帧数据，并把该数据传给AudioSink去播放，当播放完成后AudioSink会调用回调函数AudioSink Call-hack再取解码后的数据，AudioSinkCallbaek又会调用FillButfer函数获取解码后的原始数据，解码后数据如果被取完后，AudioPlayer又会调用WMADecoder解下一帧数据给AudioSink，来回反复，直到文件中数全部被播放，播放流程如图3所示。在拉动滚动条时，上层会传来SeekTime，经AudioPlayer传给WMADeeoder再传给WMAExtractor，WMAExtractor根据上层传来的SeekTime判断出要播放的原始数据的起始位置，然后从该位置读取一个数据包传给WMADecoder解码。