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研究生: 何威德
Ho, Wei-Du
論文名稱: 行動裝置多媒體分享系統設計與實作
The Design and Implementation of Multimedia Sharing System for Mobile Devices
指導教授: 陳敬
Chen, Jing
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電腦與通信工程研究所
Institute of Computer & Communication Engineering
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 77
中文關鍵詞: 行動裝置影音串流多播
外文關鍵詞: Mobile Device, Live Streaming, Multicast
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  • 在教學或會議上,多使用將影像投影大螢幕上讓所有人一同觀看的方式;然而這種方式在參與人數很多時會有部分人因為位置較偏遠而看不清楚的情況;而在如手術室、工作室、廚藝教室等需要實作的環境也不好使用。而如果要替每個參與者準備一個螢幕再用廣播送到每個人的螢幕,架設成本高且移動不便。
    本論文研究設計一行動裝置多媒體分享系統,提供一個簡易、不用額外架設伺服器,且節省流量的多媒體分享功能。此分享系統只需要在使用Android作業系統的行動裝置上安裝特定套件,並在可以連接Wi-Fi的情況下就可以使用,將自己行動裝置顯示的畫面,播放的聲音分享給周圍其他人之行動裝置。本分享系統使用多播(Multicast)的傳輸方式,較單播(Unicast)更為節省網路流量;提供存取權限管理功能,發送者可以設定分享的多媒體串流只能讓特定裝置接收。此分享系統由四個部份所組成:(1)連線模組,負責與網路建立連線相關功能;(2)發送模組,提供影音串流的擷取、編碼與傳送;(3)接收模組,提供接收影音串流、解碼與播放;(4)管理模組,提供使用者設定參數並儲存之功能。
    本論文之實作以行動裝置作為系統平台,作業系統需求要Android 5.0以上。實作內容包含:(1)RTSP服務模組,處理和網路連線相關的工作;(2)發送模組,擷取多媒體並編碼;(3)接收模組,進行多媒體解碼和播放;(4)管理介面,供使用者設定各種參數。
    本論文之主要貢獻為:設計並實作一行動裝置多媒體分享系統,提供像是會議討論,手術室等需要簡易多媒體分享的場景作多媒體串流分享。此分享系統之特色為:(1)使用多播,減低網路流量消耗;(2)使用行動裝置作為硬體,方便移動攜帶;(3)無須另外架設伺服器,也不需要連線到外部網路;(4)提供使用者驗證機制限制人員存取資格。

    We often use the projector to project images on a big screen for everyone to watch together in teaching or conference, but this way has some disadvantages like the people who sit far from the screen can’t watch images clearly.
    This study builds a multimedia sharing system for mobile devices (called MSS) to provide an easy way for sharing multimedia without server. Users only need to install MSS on their mobile devices with Android Operation System, connect to Wi-Fi, and start MSS. MSS uses multicast to provide connection which save more network traffic than unicast, and provide verification mechanism to control user access. There are four parts in the design of MSS: (1) Connection Module, which provides functions for networking; (2) Source Module, which provides functions for capturing and encoding multimedia data; (3) Sink Module, which provides functions for decoding and playing the received multimedia data; (4) Manger Module, which provides functions for managing MSS.
    The implementation of MSS is based on mobile devices running Android 5.0 operating system or above. The implementation includes: (1) RTSPService Module, which deals with operations of network transmission; (2) Source Module, which captures and encodes multimedia data; (3) Sink Module, which decodes and plays received multimedia data; (4) Manger Module, which provide functions for users settings.
    The main contribution of this study is MSS. MSS provides a easy way without a server to share multimedia for teaching, conferencing, or operating room. The features of this system include: (1) using multicast transmission to save network bandwidth; (2) built on mobile devices to be used anywhere conveniently; (3) providing user access control function.

    第1章 緒 論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目標 3 1.3 研究內容 5 1.4 研究方法 6 1.5 章節規劃 6 第2章 相關研究 7 2.1 通訊協定 7 2.1.1 Wi-Fi 7 2.1.2 TCP 8 2.1.3 UDP 9 2.1.4 RTSP 10 2.1.5 RTP 11 2.1.6 IGMP 12 2.2 資料傳輸技術 13 2.2.1 單播 13 2.2.2 廣播 14 2.2.3 多播 14 2.2.4 小結 15 2.3 多媒體串流傳輸應用 16 2.3.1 直播 17 2.3.2 Wi-Fi Display 18 2.3.3 討論 19 第3章 架構與設計 21 3.1 概述 21 3.2 發送模式 26 3.2.1 RTSP伺服器(RTSP Server) 29 3.2.2 影音擷取 29 3.2.3 資料發送 30 3.3 接收模式 31 3.3.1 RTSP客戶端(RTSP Client) 33 3.3.2 影音播放 33 3.4 設定模組 33 3.5 使用者介面 34 3.5.1 發送者介面 35 3.5.2 接收者介面 35 3.5.3 設定介面 35 第4章 系統實作 36 4.1 實作環境與規劃 36 4.2 RTSPService實作 40 4.2.1 RTSPServer 40 4.2.2 RTSPClient 43 4.3 Source實作 45 4.3.1 截取螢幕畫面 46 4.3.2 影像編碼 47 4.3.3 截取音訊和編碼 49 4.3.4 發送模式使用者介面 51 4.4 Sink實作 52 4.4.1 影音解碼 53 4.4.2 接收者使用者介面 54 4.5 管理模組(Manager)實作 56 第5章 系統驗證 59 5.1 測試環境與規劃 61 5.2 MSS功能測試 62 5.2.1 功能測試:發送與接收 62 5.2.2 功能測試:多播 63 5.2.3 功能測試:帳號和密碼 63 5.3 MSS效能測試 64 5.3.1 效能測試:延遲 64 5.3.2 效能測試:流暢度 66 5.4 結果討論 70 第6章 結論與展望 73 6.1 結論 73 6.2 未來展望 73 參考文獻 74

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    [3] Android WifiDisplay分析一, https://blog.csdn.net/lilian0118/article/details/22849249, accessed on 2019-07-04。
    [4] Android WifiDisplay分析二, https://blog.csdn.net/lilian0118/article/details/23168531, accessed on 2019-07-04。
    [5] Android WifiDisplay分析三, https://blog.csdn.net/lilian0118/article/details/23337289, accessed on 2019-07-04。
    [6] AndroidAPI:AudioRecord, https://developer.android.com/reference/android/media/AudioRecord, accessed on 2019-07-10。
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    [14] Facebook直播如何撐起瞬間 80 萬人的流量?, https://www.inside.com.tw/article/6664-how-facebook-live-streams-to-800000-simultaneous-viewers, accessed on 2019-07-04。
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    [22] RFC-768, https://tools.ietf.org/html/rfc768, accessed on 2019-07-04。
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    [52] 維基百科:網際網路組管理協定, https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%A0%E7%89%B9%E7%BD%91%E7%BB%84%E7%AE%A1%E7%90%86%E5%8D%8F%E8%AE%AE, accessed on 2019-07-04。
    [53] 維基百科:廣播, https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BB%A3%E6%92%AD_(%E7%B6%B2%E8%B7%AF), accessed on 2019-07-04。
    [54] 網絡基本概念之TCP, UDP, 單播,組播, https://kknews.cc/zh-tw/tech/z3oa9a.html, accessed on 2019-06-14。
    [55] 蔣亞翰, 使用者回控之Wi-Fi Display群播嵌入式系統設計與實作, 碩士論文, 成功大學, 2016.07。

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