Java Media Framework

Kamil Płaczko

JMF (Java Media Framework) – technologia
umożliwiająca wstawianie multimediów do
aplikacji napisanych w

Javie

, oraz transmisję

audio/video za pomocą protokołu RTP

.

…..o Javie



Java jest

obiektowym

językiem programowania

stworzonym przez grupę roboczą pod kierunkiem

Jamesa Goslinga

z firmy

Sun Microsystems

. Java

jest językiem tworzenia

programów źródłowych

kompilowanych

do

kodu bajtowego

, czyli postaci

wykonywanej przez

maszynę wirtualną

. Język

cechuje się

silnym typowaniem

. Jego

podstawowe koncepcje zostały przejęte z języka

Smalltalk

(maszyna wirtualna,

garbage collection

) oraz z języka

C++

(duża część składni i słów

kluczowych).

Autorzy języka Java określili kilkanaście kluczowych
koncepcji swojego języka. Najważniejsze z nich to:

Obiektowość - W przeciwieństwie do

proceduralno

-

obiektowego

języka C++, Java jest silnie

ukierunkowana na

obiektowość

. Wszelkie dane i

akcje na nich podejmowane są pogrupowane w klasy
obiektów. O obiekcie można myśleć jako o
samoistnej części programu, która może przyjmować
określone stany i posiada określone zachowania,
które mogą zmieniać te stany bądź przesyłać dane
do innych obiektów. Wyjątkiem od całkowitej
obiektowości
(jak np. w Smalltalku) są typy proste (int, float itp.).

// oznacza komentarz
// w tej postaci to obiekt reprezentujący kolorowy punkt
public class Figura {

// właściwości (atrybuty/pola)
private float środekX;
private float środekY;
private int kolor; //tak naprawdę do
przechowywania(tworzenia)
//koloru używa się zazwyczaj obiektu
java.awt.Color

// operacje (metody)

public float obliczPole()
{ return 0; }
public float obliczObwód()
{ return 0; }
public void wyświetl(){...} ... }

W Javie wszystkie obiekty są pochodną obiektu nadrzędnego

(jego klasa nazywa się po prostu Object), z którego

dziedziczą

podstawowe zachowania i właściwości, dzięki czemu
wszystkie posiadają wspólny podzbiór podstawowych
możliwości, takich jak ich: identyfikacja, porównywanie,
kopiowanie, niszczenie czy wsparcie dla

programowania współbieżnego

.

Sieciowość i obsługa

programowania rozproszonego

Dzięki wykorzystaniu reguł obiektowości, Java nie
widzi różnicy między danymi płynącymi z

pliku

lokalnego a danymi z pliku dostępnego przez

HTTP

czy

FTP

.

Biblioteki Javy udostępniają wyspecjalizowane funkcje
umożliwiające programowanie rozproszone - zarówno
między aplikacjami Javy (

RMI

) jak i między aplikacją

Javy a aplikacjami napisanymi w innych językach (

CORBA

, usługi

web

service). Inne biblioteki

udostępniają możliwość pisania aplikacji
uruchamianych w

przeglądarkach internetowych

(

aplety

) oraz aplikacji działających ciągle po stronie

serwera

(

serwlety

).

Niezawodność i bezpieczeństwo

W zamierzeniu Java miała zastąpić

C++

- obiektowego

następcę języka

C

. Jej projektanci zaczęli od rozpoznania cech

języka C++, które są przyczyną największej liczby błędów
programistycznych, by stworzyć język prosty w użyciu,
bezpieczny i niezawodny.
O ile po pięciu odsłonach Javy jej prostota jest dyskusyjna, o
tyle język faktycznie robi dużo, by utrudnić programiście
popełnienie błędu. Przede wszystkim Java posiada system

wyjątków

czyli sytuacji, gdy kod programu natrafia na nie

przewidywane trudności, takie jak np.:

----operacje na elemencie poza zadeklarowaną granicą

tablicy

lub elemencie pustym

----czytanie z niedostępnego pliku lub nieprawidłowego adresu
URL

-----podanie nieprawidłowych danych przez użytkownika

W innych językach programowania programista oczywiście
może wprowadzić wewnętrzne testy sprawdzające poprawność
danych, pozycję indeksu tablicy, inicjalizację zmiennych itd.,
ale jest to jego dobra wola i nie jest to jakoś szczególnie
wspierane przez dany język. W Javie jest inaczej - obsługa
wyjątków jest obowiązkowa, bez tego program się nie
skompiluje. Przy tym obiekty wchodzące w skład pakietu
standardowego Javy (i gros obiektów z pakietów pochodzących
od poważnych programistów niezależnych) implementują
wyjątki w każdym miejscu kodu, którego wykonanie jest
niepewne ze względu na okoliczności zewnętrzne.

Sama obsługa wyjątków polega na napisaniu kodu, który
wykona się w odpowiedzi na taką sytuację nadzwyczajną. Może
to być np. podstawienie wartości domyślnej przy natrafieniu na
nieprawidłową wartość parametru, zaniechanie danej akcji i
powrót do stanu stabilnego czy choćby zapisanie pracy przed
wyjściem. W sytuacji wyjątkowej program przerywa normalne
wykonanie i tworzy specjalny obiekt wyjątku odpowiedniej
klasy, który "wyrzuca" z normalnego biegu programu.
Następnie zdefiniowany przez użytkownika kod "łapie" ten
obiekt wyjątku i podejmuje odpowiednie działanie.

Działanie może być dwojakiego typu: wspomniane wyżej środki
zaradcze lub odrzucenie takiego „błedu " dalej, do bloku
programu, który nakazał wykonanie wadliwej operacji. Takie
podawanie sobie wyjątku może być wieloetapowe i jeśli
skończy się w bloku głównym programu powoduje jego
przerwanie i ogłoszenie błędu krytycznego.

Oprócz systemu wyjątków Java od wersji 1.4 posiada dwa inne
systemy wspomagające pisanie niezawodnych programów:
logowanie i asercje.

Pierwsze pozwalają na zapisanie w plikach dziennika przebiegu
działania programu, z dodatkową możliwością filtrowania
zawartości, określenia poziomu logowanych błędów itp. Drugie
rozwiązanie pozwala na upewnienie się, że pewne założenia co
do określonych wyrażeń (np. że liczba, z której wyciągamy
pierwiastek jest nieujemna) są prawdziwe.

Asercje są o tyle ciekawe, że działają tylko z odpowiednią opcją
wykonania programu, dzięki czemu programista może
sprawdzić działanie programu, a później bez wysiłku
spowodować pominięcie testowej części kodu po prostu przez
ominięcie tej opcji.

Krytyka i kontrowersje

Język Java pomimo swoich wielu zalet, posiada wiele

wad w tym takie, które wzbudzają liczne

kontrowersje:



Najczęściej wymienianą wadą języka Java jest to, że

programy pisane w Javie wykonują się wolniej niż

programy pisane w językach negatywnie

kompilowanych (np. C++). Zarzut ten odnosi się

szczególnie do starych wersji Javy, kiedy

zaawansowane mechanizmy takie jak JIT albo

współbieżny odśmiecacz nie były dostępne. Obecnie

zdania są mocno podzielone. Można podać

przykłady programów zarówno takich, które w Javie

będą wykonywały się wolniej niż w C++, jak i takich,

które będą wykonywały się szybciej.

Javie zarzuca się, że niezbyt dobrze nadaje się do
zastosowań czasu rzeczywistego. Głównym problemem
jest brak przewidywalności wydajności oraz
nieoczekiwane przestoje powodowane działaniem
odśmiecacza. W nowych wersjach Javy ten drugi problem
został radykalnie ograniczony, jednak nadal do
zastosowań czasu rzeczywistego lepiej stosować języki
natywnie kompilowane.

Często Javie zarzucane jest to, że posiada mniejszą
funkcjonalność niż np. C++, co ogranicza programistę.
Jako przykład przywołuje się czasami fakt, że aby
uruchomić niewielki program trzeba napisać dłuższy kod
programu. Niektórzy jednak zwracają uwagę, że również
język C++ nie posiada wielu elementów, które można
znaleźć w Javie jak np. klasy anonimowe, odśmiecacz,
system pakietów

, dynamiczne ładowanie klas czy

reflection API.

Co możemy odtwarzać?



Niestety nie wszystko. JMF nie korzysta

bowiem z kodeków, które mamy w systemie,

lecz z własnych dekoderów



Np. support dla mp3 został dodany DOPIERO

w listopadzie 2004!



Najważniejsze typy plików obsługiwane przez

JMF 2.1.1



AIFF, AVI (ale bez kompresji Div-X ;-) lub XviD!),

MIDI, MPEG-1 Video, MPEG Audio Layer II i Layer III,

QuickTime, Sun Audio, Wave



Przy transmisji przez protokół RTP (przez sieć), lista

ta zdecydowanie się zawęża 

Dostępne formaty video

Dostępne formaty video

Format

Content Type

Quality

CPU

Requirements

Bandwidth

Requirements

Cinepak

AVI
QuickTime

Medium

Low

High

MPEG-1

MPEG

High

High

High

H.261

AVI
RTP

Low

Medium

Medium

H.263

QuickTime
AVI
RTP

Medium

Medium

Low

JPEG

QuickTime
AVI
RTP

High

High

High

Indeo

QuickTime AVI

Medium

Medium

Medium

Dostępne formaty audio

Dostępne formaty audio

Format

Content Type

Quality

CPU

Requirement

s

Bandwidth

Requirements

PCM

AVI

QuickTime

WAV

High

Low

High

Mu-Law

AVI

QuickTime

WAV

RTP

Low

Low

High

ADPCM

(DVI,

IMA4)

AVI

QuickTime

WAV

RTP

Medium

Medium

Medium

MPEG-1

MPEG

High

High

High

MPEG

Layer3

MPEG

High

High

Medium

GSM

WAV

RTP

Low

Low

Low

G.723.1

WAV

RTP

Medium

Medium

Low

Obiekt Player



Za odtwarzanie danych odpowiadają obiekty typu
Player – udostępniają funkcjonalność typowego
odtwarzacza – play, stop, przewijanie, głośność itp.



Tworzenie playera:

public SimpleAudioPlayer(URL url) throws IOException,
NoPlayerException, CannotRealizeException
{

audioPlayer = Manager.createRealizedPlayer(url);

}

public SimpleAudioPlayer(File file) throws IOException,
NoPlayerException, CannotRealizeException
{

this(file.toURL());

}

Player działa na stanach



Obiekt Playera jest maszyną opartą na stanach:



Unrealized – obiekt dopiero co stworzony



Realizing – Player zaczyna pobierać informacje o danych



Realized –

wiemy co będziemy odtwarzać, możemy zwrócić

komponenty GUI



Prefetching – zaczynamy przygotowanie do

odtwarzania



Prefetched – mamy już zbuforowane dane



Started – gra i buczy 



Większość metod JMF jest nieblokująca



W naszym przypadku kazaliśmy Managerowi stworzyć

Player będący od razu w stanie Realized. Dopóki obiekt

nie został stworzony, główny wątek programu w którym

tworzyliśmy Player, został zablokowany.



Takie rzeczy zwykle robi się w oddzielnym wątku



Odtwarzanie: audioPlayer.play()



Zatrzymanie: audioPlayer.stop()



Usunięcie obiektu: audioPlayer.close()



Szybkość odtwarzania: audioPlayer.setRate()



0.0-1.0 – wolniej



1.0 – normalnie



>1.0 – szybciej (The Chipmunks)



Wartości ujemne – podobno od tyłu, ale ciężko mi na

słuch ocenić czy to naprawdę działa



Głośność:

GainControl gain = audioPlayer.getGainControl();
gain.setLevel(); // w zakresie od 0.0f do 1.0f



Przewijanie:

Time czas = audioPlayer.getDuration();

int czasSekundy = duration.getSeconds();

if (przewinDo >= 0 && przewinDo <= czasSekundy) {

/* mała uwaga – obiekt Time bez rzutowania na

double stworzy się nam dla czasu w

nanosekundach co nas raczej słabo urządza */

Time goto = new Time((double)przewinDo);

audioPlayer.setMediaTime(goto);

}

Tworzenie komponentów
odtwarzacza video



Component visual = player.getVisualComponent() –

zwraca komponent odpowiedzialny za wyświetlanie danych

video



Component ctrl = player.getControlPanelComponent()

– zwraca panel sterujący



Component

vol = player.getGainControl().getControlComponent()

– głośniej/ciszej. Obiekt GainControl może służyć do

regulowania głośności z poziomu programu (np. fajny fade

na końcu)



Warto by się upewnić, czy obiekty nie są przypadkiem null –

np. getVisualComponent() wywołany dla obiektu Playera

pliku audio „raczej” będzie miał wartość null. Jeżeli mimo to

będziemy chcieli dodać go do okna – Java wyrzuci wyjątek.

Dodajemy komponenty do
okna



Teraz wystarczy już tylko dodać to do JFrame.
W konstruktorze dodajemy:

JPanel panel = new JPanel();

panel.setLayout(new BorderLayout());

panel.add(visual, BorderLayout.NORTH);

panel.add(ctrl, BorderLayout.CENTER);

panel.add(vol, BorderLayout.SOUTH);

this.add(panel);

this.pack();



To wszystko! Komponenty są już skojarzone z
odpowiednim obiektem Playera. Wystarczy kliknąć na
play i zacznie się odtwarzanie.