UPnP-av-AVArchitecture-v1-中文

【实例简介】
1.概述和范围 1.1.介绍 本文档介绍了整体的 UPnP AV 的架构，为 UPnP AV 设备和服务的模板的基础。AV 架构定义 了通用的交互在 UPnP 控制点和 UPnP AV 设备之间。它是独立于任何特定的设备类型、内容格式和传输协议。它支持各种设备（如电视机、录像机、 CD/DVD 播放器/自动唱片点唱机、 机顶盒、音响系统、MP3 播放器、静态图像照相机、摄像机、电子相框 (EPFs)，和PC） 。 AV 体系结构允许设备支持的格式的不同类型的娱乐内容 （如 MPEG2、MPEG4、 JPEG、MP3、Windows Media Architecture (WMA)，位
Control point UPnP Actions Device 1 Device 2 Figure 1: Typical UPnP Device Interaction Model AV Control point AV UPnP Actions Device 1 Device 2 (Source) (Sink) Out-of- Band Transter Protocol Figure 2: UPnP av Device Interaction Model 大多数N∨方案涉及的内容(娱乐)流(即电影、歌曲、图片等)从一个到另一个设备。如 图2所示,一个AV控制点与两个或更多作为源和汇的UPnP设备分别进行交互。虽然控制 点使这两种设备的行为是协调的和同步的,但是设备本身使用非UPnP("的带外")的通信协 议来彼此交互。控制点使用UPnP初始化和配置两个设备日的是想所需的内容从一个设备传 送到弓一个设备。然而,由于内容使用"带外"传输协议传输,控制点是不直接参与实际内容 传输的命令。控制点根据需要配置这些设备、触发内容流,然后退出这个过程。因此,传输 开始后,控制点可以断开而不会扰乱内容流。换句话说,核心仟务(即传输内容)继续即使 没有本控制点的参与 正如上面的场景中所述,涉及三个不同的实体:控制点,媒体内容的来源(称为" Mediaserver")和接收器(叫做" Mediarenderer")。的内容。整个文裆的其余部分,所有 三个实体的描述好像他们是独立在网络上的设备。虽然此配置可能很常见(即远程控制 部录像机,和电视),但是AV体系结构支持这些实以仟意的组合,集成在单个物理设备内 例如,一台电视可以视为呈现设备(如显示器)。然而,由于大多数电视包含内置调谐器, 电视也可以作为服务尜改备因为它可以调到一个特定的渠道和发送该內容到达一个 MediaRenderer[MR](即他的本地播放或者一些远端设备,如非调谐播放器)。同样地,许多 MediaServers和/或 Media renderers还可能包括控制点功能。例如,MP3渲染器可能会在某 些U控件(如一个小的显小屏和几个按钮),允许用户控制音乐的播放。 3.播放体系架构 Standard Control Point UPnP Actions (UI Application) MediaServer MediaRenderer Decoder ContentDirectory Rendering Control Connection Manager Out-of-Band ConnectionManager AVTransport transfer protocol TRAnsport Transfer Server Transfer Client Source Isochronous or Asychronous Sink Push or pull 图3般设备架构aka3-Box型 最终用户最通常的任务就是把想要呈现的个人内容或者项目在一个指定的设备上呈现。 如图3所示,内容回放情景包括三个不同的UPnP组件:一个 MediaServer[MS],一个 Mediarenderer,和一个 UPnP Control point,这三个部分(每个都有明确定义的角色)一起 工作完成任务。在这个过程中, MediaServer包含(娱乐)内容,这些内容是用户想要在 Mediarenderer上渲染的(例如播放和听)。用户与控制点U|在本地交互,在 Media Server 上选择想要的内容,和选择目标 Media Renderer MediaServer上包含或者有接口对于各种各样的娱乐内容,这些内容存储在木地,或者 是 MediaServer容易获取到的其他设备上。 MediaServer能够访问它的内容并且传输这些内 谷到其他设各上通过使用某种网络传输协议。被 MediaServer公开的内容可能包含各种类型 包括视频、音频、和/或静态图像。这些内容通过网络协议传输,数据形式也可以被 Mediaserver和 Media Renderer所识別。 MediaServers可能支持一种或多种网络传输协议 同时也有对应数据格式或者也能够将一种格式的数据转换成另一种给定的格式。例如一个 Mediaserver包含一个vCR,CD/DVD播放器/自动点唱机,照相机,摄像机,PC机顶盒,卫星 接收机,音频磁带播放机等等 MediaRenderer通过网终从 MediaServer上获得内容。例如 MediaRenderer包含TV,立 体,网终启用扬声器,MP3播放器,电子图片框架(EPF),控制音乐喷泉,等. Media rendere可以 接收的薮据类型取决与他支持的传输协议与数据格式.·些 Mediarenderers可能只支持 种内容(比如声音或者静止图片),这方面,其他 MediaRenderers可能支持更宽泛的内容类 型包括视频、音频、静止图像 控制点协调和管理着 Media Server和 Media renderer的操作,用户可以直接操作 (如播放,停止,暂停)日的是完成想要的任务(如播放最喜欢的音乐)另外,控制点提供U(如 果有)以便与用户交互,目的是控制和架作设备(选择想要的内容)控制点U的布局和暴漏 他的功能是依赖于实现和控制点制造商的决定的。一些控制点的例」可能包拈一个有传统遙 控器的电视,一个带有显示器的无线掌上电脑等 注:以上描述谈及的设备“收/发数据都是基于家庭网络的”在AV架构上下文中,包含 点对点连接如被用来连接ⅤCR和电视的RCA电缆。N架构视这种迕接为家庭网络的一小部 分(如段)。参照 Connection Manager Service[CM]获取更详细的信息 根据以上描述,AV体系架构由三个不同的执行定义好工作的部件组成。某些情况下, 这些组件将会作为分开的,特别的设备存在。不管怎样,这不需要是特例。设备制造商可以 自由的使用这些逻辑实体仼意组合,并装进个简单的物理设备中。这种情况下,组合设备 中的单个组件可以使用标准UPnP控制协议(如基于HTTP的SOAP协议)或者使用一些私人 通信机制进行交互。任何情况下,每个逻辑实体的功能保持不变。然而,在后面的这种(私 人情况)情况,因为逻辑实体之冋的交互是私自的,独立的组件将不能够与其他没有安装私 人协议的 UPnP AV设备交互。 在图3中,控制点是唯的组件去启动UPnP动作。控制点请求配置 MediaServer和 MediaRenderer目的是使想要的内容从 MediaServer传输到 MediaRenderer(使用一种 Media Server和 MediaRenderer都支持的传输协议和数据格式, Media Server和 Media Renderer 向控制点调用一些UPnP动作。不管怎样,如果需要 MediaServer和/或 Media Renderer可以 向控制点发送事件通知目的是通知控制点 Media Server和/或 Media Renderer的内部状态发生 了改变。 Mediaserver和 Mediarenderer不会通过UPnP动作相互控制.然而,为∫传输数据 Mediaserver和 Mediarenderer使用一种“带外”(如非UPnP)数据传输协议直接的传输內 谷。控制点不涉及实际的数据传输他仅仅是根据需要配置Medⅰ a server和Medⅰ rEnderer启 动传输数据的过稈。一旦传输开始,控制点就彻底退出数据传输过稈. 不管怎样如果用户需要,控制点能够控制数据的流动通过调用各种各样的 TRAnsport 动作,如停止、暂停、FF、重放、过、浏览等。另外,控制点也能控制显示端的各种渲染 效果,如亮度、对比度、音量、平衡等 31媒体服务 Mediaserver被用于查找有效通过家庭网络的数据。 MediaServers包含非常广泛的设各 种类,包括录像机、DVD播放器、卫星/电报接受器、电视调谐器、无线电调谐器CD播放 器、音频磁带播放器、个人电脑、MP3播放器等。一个 MediaServer的主要目的是允许控制 点去枚举(如浏览和查找)可以被用户用来去渲染的数据。 Mediaserver包含 Content Directory Service[CDS], a ConnectionManager Service[CM],和个可选择的 AVTransport Service[AT (依赖与于支持的传输协议 些 Mediaserver能够同时传输多个数据芇点的,如一个基于硬磁盘音频自动存储塔能 够同时传输多个音频文件到网络.为了支持这种类型的 Mediaserver, Connection Manager为每一个链接(即每个流)分配记录一个唯一的 ConnectionS。这个 Connections允许一个第三方控制点去获取 Media Server的活动链接信 息 3. 1.1. Content Directory Service 这个服务提供了组动作,这些动作允许控制点去枚举服务器提供到家庭网络上的数据。 这个服务的主要动作是 Content Directory: Browse(.这个动作允许控制点去获取细节信息关 于服务器可以提供的每一个数据节点。这个信息(即元数据)包含属性,如名字,作者,创 建时间,尺寸等。另外,返回的元数据鉴定」服务器支持的传输协议与数据格式。控制点使 用这些信息决定,给定的 Media renderer是否能够渲染这些格式数据。 3.1.2. ConnectionManager Service 这个服务被用来管理关联着一个特定设备的连接,这个服务 Media Server上下文)的主要 动作是 Connection Manager: Prepare ForConnection(.当运行的时候,这个动作被控制点调用, 给服务器个信息,让服务器为处理即将到来的传输准备自己。依赖于指定的传输协议和数 据格式。这个动作可以返回一个 AVTransport服务的 Instanced,控制点可以使用去控制数 据流(如停止,暂停,快进等)。下面描述,这个 Instanced被用来区别多个 AVTransport服 务对象,每个⑩D都关联着一个特定的连接通向渲染端。多个(虚拟)的 AVTransport对象允 许 MediaServer冋时支持多个渲染器。当控制点想要退出这个连接,他应该调用 Media Server 的动作 Connection Manager: Connection Complete((如果运行着)来释放连接 如果 ConnectionManager: Prepare For Connection(动作没有运行,控制点只能在给定的 时间内支持一个简单的渲染器。这种情况下,控制点应该使用 Instanced=0 3.1.3. AVTransport Service 这个(可选的)服务被控制点用来回放关联着指定 AVTransport的内容。这包含停止,暂停, 搜索的能力等。依赖于所支持传输协议和/或数据格式,个 MediaServer会或不会运行这 个服务。如果支持, MediaServer可以区别多个服务对象通过使用 Instanced,这个ID包含 在每个的音视频传输动作中。新的音视频传输对象的创建通过 ConnectionManager的 Connection Manager: Prepare For Connection(动作.,每个新的服务对象都会被分配一个新的对 象|D 3.2. MediaRenderer MediaRenderer被用来渲染(如显小和播放声音)从家庭网络中获取的内容。这包含多 和类型的设备,包括电视机、音响、音箱、便携式音频播放器,音乐控制饮水机等。它主要 的特点是它允许控制点控制内容渲染的效果(如亮度、对比度、卷、静音、等等)。另外, 依赖于被用来在网络上获取数据的传输协议, MediaRenderer也会允许用户控制数据流(如 停止,暂停,搜索等)。 Media Renderer包括一个 Rendering Control Service[RCS Connection Manager Service,和一个可选的 AVTransport服务(依赖于支持那种传输协议)。 为了支持渲染设备可以在同一时刻操作多个内容节点(如音频混音器如卡拉Ok设备) 渲染控制和服务都包含多个这些服务的独立(逻辑)对象。这个服务的每个(逻辑)对象都 绑定在一个传入连接上。这允许控制点独立于其他人控制传入内容。 这些服务的多个逻辑对象通过唯一的 Instanced米区分。控制点的每个动作调用包含这 个辨识正确对象的ID。 3.2. 1 Rendering ControlService 这个服务提供·列动作,允许控制点控制渲柒器如何的去显示一块块的内容。这包含显示 特性,包括亮度、对比度、音量,静音等。 Rendering ControlServic支持并发的,动态的服务 对象,这就允许一个"混合在一起"的一个或多个内容项的渲染器(如面中画窗口电视或音频 混音器设备)。新的服务对象实例由 Connection Manager; Prepare ForConnection()动作创建。 如果 Connection Manager;: PrepareForConnection()动作没有执行, Instanced的缺省值是0。 3.2.2. Connection Manager service 这个服务被用来管理关联设备的连接。在 Media Renderer的上下文中,这个服务的主 要动作是 Connection Manager: GetProtocolInfo()。这个动作允许控制点去枚举 MediaRenderer 支持的传输协议和数据类型。这个信息被用来预先确定·个 Media Renderer是否可以去渲染 个指定的内容项。 个 MediaRenderer也会执行可选的动作 ConnectionManager;: Prepare ForConnection()。这个动作由控制点调用去给渲染器一个指示让 他准备自己为」即将到来的传输。另外,这个动作分配一个唯一的 Connection|D,这可以使 第三方控制点获取到 Media Renderer正在使用的连接的信息。而且,依赖于被使用的传输办 议和数据格式,这个动作会返回一个唯一的 AVTransport InstanceID,控制点可以使用这个去 控制内容流(如停止,暂停,搜索等)。(详细信息请参阅下面的 AVTransport章节)。最后, ConnectionManager: PrepareForConnection()动作也返回一个唯一的渲染控制实例1D,控制点 可以通过这个1D控制关联的内谷的渲染效果如前面所述。当控制点想要退出连接,他应该 调用渲染器的 Connection Manager: Connection Complete(动作(如果开启了)去释放连接。如果 没开启,则 InstanceID应被设置成0。 3.2.3. AVTransport Service 这个可选择的服务被控制点用来控制相关内容。这包括播放、停止、暂停、搜索等的能力 依赖于所支持的传输协议和/或数据格式,渲染器可能会也可能不会运行这个服务。为了支 持 MediaRenderer可以同时控制多个设备项。 AVTransport service会支持这个服务的多个逻 辑实例。如上文所述, AVTransport InstanceID由 ConnectionManager: Prepare ForConnection() 动作分配,来区分多个服务实例。 3, 3. Control point 控制点协调着 Media server和 Mediarenderer的操作,通常通过控制点U与用户进行交 互。一个控制点不是UPnP设各,即他作为一个网络上的设备,它不是明显的,因为它不提 供任何UPnP服务。相反的,控制点调用其它UPnP设备上的服务目的是触发一些想要的行 为,发生在远端设备上。 以下描述了一般控制点的泛型规则,用于与多种运行中的 MediaServer和 MediaRenderer进行交互。 1.发现N∨改备: MediaServers和 Media Renderers使用UPnP发现机制在家庭网络中被现, 2.找到所需的内容:使用服务器的 ContentDirectory: Browse()或 Content Directory: Search 操作,所需的内容项就定位了。由 ContentDirectory: Browse(/ Search(返回的信息中, 包含传输协议和效据格式,这就支持 MediaServer在家庭网络中传输数据 3.获取渲染器的支持协议/格式:使用 MediaRenderer的 Connection Manager; GetProtocollnfo(所支持的传输协议和数据格式都由 Media Renderer 的返回值返回给控制点 4.比较/匹配协议/格式:由 ContentDirectory返回的关于想要的内容项的协议/格式信息,与 由 MediaRenderer的 Connection Manager: Get Protocollnfo()返回的协议/式信息相匹配 控制点选择一个被 Media server和 Mediarenderer都支持的传输协议和数据格式 5.配置服务器/渲染器:设备的 Connection Manager: Prepare For Connection()动作(如果启用) 通知 MediaServer和 Mediarenderer一个退出/加入的连接即将被迫使用指定的传输协议 和数据格式,这是之前选好的。依赖于选择的传输协议, MediaServer或者 MediaRenderer 将会返回 AVTransport InstanceID。这个被用来与 AVTransport Service相结合(设备返回 的 AVTransport InstanceID)去控制内容流(如 TRAnsport:Pay(), TRAnsport:stop AVTransport: Pause(), AVTransport:seek()等),另外,渲染器将会返回一个渲染控制实例 1D,这个被控制点用来控制渲染效果。 注:因为 Connection Manager;: PrepareForConnection是一个可选动作,这可能会有一种情况 是 MediaServer和/或 Media Renderer都没运行 Connection Manager: PrepareForconnection() 这种情况发生时 MediaServer和 Mediarenderer都没有返回一个 AVTransport InstanceID,控 制点就使用 InstanceID=0去控制内容的流。详细信息参考 ConnectionManager和 TRAnsport Service「AVT]l。 6.选择需要的内容:使用 AVTransport服务(服务1D由 Server或者 Renderer返回)调用 AVTransport: SetAVTransportUR)动作去确认需要被传输的内容项。 7.启用传输内容:使用 AVTransport服务,用户调用一种想要的传输控制动作(如 AVTransport: Play(), AVTransport: Stop(), AVTransport: Seek(*) 8.调整呈现特性:使用 Media Renderer的 Rendering Control service[RCS],用户调用任何想 要的控制动作(如调整亮度,对比度,声音,静音等) 9.重复:近择下·内容:使用 TRAnsport: etAvtransportURI(或者 AVTransport: SetNextAVTRansportUR)动作,确认下一个内容项要被传送从同一个服务器传送到同 个渲染器,根据需要重复。 10.清理服务器/渲染器:当该公话终止和 Media Server和 Mediarenderer不再需要交互内容, Mediaserver和 Mediarenderer的 ConnectionManager: Connection Complete()动作被调用 来关闭 Media Server的连接 基于上面的交互顺序,下面的图表按时间顺序举例说明」控制点, MediaServer、 MediaRenderer之间典垩的交互序列。 Play back General Interaction Diagram Media Contro Media Server Point Renderer CDS: Browse/ Search Content Objects CM: GetProtocolInfo(p Protocol/Format List D> Choose Matching Protocol and format CM: PFepareF or Connection AVT Instanced CM:PrepareForConneption( AVT, RCS InstancelDs AVT: SetAVTransportURIO <invoke only one> AvT:: Pla Any AVT flow control <invoke only one> operation as needed te. g. stop, pause, seek OutOf. Band Content transfer RCS.: Setvolume0 Any RCS rendering control operation (e. g. vol lute, brightness, contrast Content Transfer mplete -t--- Repeat as Needed CM: ConnectionComdleteO) CM: onnection Complete( Figure 4 General Interaction Diagram of the 3-Box model 3-Boⅹ模型是最综合的UPnP交互模型,它也可能把控制点和服务联合在一起,形成一 综合性设各。这种情况被2-Bσⅹ模型解释如下。 3.31.2-BoX模型:控制点与译码器 standard UPnP Actions Media server Control point (UI Application Content Directory Out-ofBand Decoder ConnectionManager transfer protocol Transfer Server Transfer client Source Isochronous or Asychronous Sink Push or pull Figure 5 Control point with Decoder 如图5所示,内容回放场景涉及到两个截然不同的UPnP组件:一个 Media Server,和 个带有译码器的UPnP控制点。这两个组件(每个都是定义好的角色)一起工作米完成任务, 在这种情况下, MediaServer中包含(娱乐)用户想要在设备上渲染的内容。用户与控制点 通过U交互来定位和选择想要的在 Mediaserver上的内容,并且使用自己的译码器播放它。 这个控制点系统的状态不会被其他控制点追踪,因为“带外”传输不会在服务器注册或 者播放器设备由于缺少 AVTransport service。这种情况解释为最简单的 UPnP Ay交互模型。 注:这种情况下,控制点只与 Media Server进行父互。 注:“Sink"在这种情况卜是 MediaRenderer的背板,甚至不是UPnP设备. 332.2-Box模型:控制点有内容 Standard Actions Control Point MediaRenderer With Content (UI Application) Cutof-Bar RenderingControl Content protocol ConnectionManager Transfer server AVTransport Transfer client Source Isochronous or Asychronous Sink Push or pull Figure 6 Control point With Content 【实例截图】
【核心代码】