流媒体卡SDK开发卡入门DirectShow开发
日期：2011-8-24 12:37:35 点击：
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摘要：本篇文档概括性的介绍了DirectShow的主要组成部分，以及一些Directshow的基本概念。熟悉这些基本的知识对于Directshow的应用开发或者过滤器的开发者都会有所帮助。
DirectShow是微软公司提供的一套在Windows平台上进行流媒体处理的开发包，与DirectX开发包一起发布。那么，DirectShow能够做些什么呢？且看，DirectShow为多媒体流的捕捉和回放提供了强有力的支持。运用DirectShow，我们可以很方便地从支持WDM驱动模型的采集卡上捕获数据，并且进行相应的后期处理乃至存储到文件中。它广泛地支持各种媒体格式，包括Asf、Mpeg、Avi、Dv、Mp3、Wave等等，使得多媒体数据的回放变得轻而易举。另外，DirectShow还集成了DirectX其它部分（比如DirectDraw、DirectSound）的技术，直接支持DVD的播放，视频的非线性编辑（非编、非编采集卡、高清非编卡、非编系统），以及与数字摄像机的数据交换。更值得一提的是，DirectShow提供的是一种开放式的开发环境，我们可以根据自己的需要定制自己的组件。
应用程序与DirectShow组件以及DirectShow所支持的软硬件之间的关系如图1所示。
1、DirectShow的 Filter
Directshow是基于模块化，每个功能模块都采取COM组件方式，称为Filter。Directshow提供了一系列的标准的模块可用于应用开发，开发者也可以开发自己的功能Filter来扩展Directshow的应用。下面我们用一个例子来说明如何采取Filter来播放一个AVI的视频文件。
1) 首先从一个文件中读取AVI数据，形成字节流。（这个工作由源Filter完成）
2) 检查AVI数据流的头格式，然后通过AVI分割Filter将视频流和音频流分开。
3) 解码视频流，根据压缩格式的不同，选取不同的decoder filters 。
4) 通过Renderer Filter重画视频图像。流媒体视频捕获卡
5) 音频流送到声卡进行播放，一般采用缺省的 DirectSound DeviceFilter。流程见下图。
从上面的图表看，每一个filter都一个其他的一个或者两个filter相连接。两个Filter相连接的连接点也是com对象，我们称为Pin。Filter通过pin将数据从一个filter传递到另一个filter中，从而可以使数据在由filter组成的链表中流动。图中的箭头表示filter链表中的数据流的方向。在Directshow中，像上面的这样一个filter 链表我们称为filter Graph。
Filter具有三个状态，运行，停止，暂停。当一个filter运行时，它就处理媒体数据流，当停止时，filter就不在处理数据，暂停状态常用来给运行状态之前cure data。Data Flow in the Filter Graph一章详细描述了这些概念，可以参考。
除了一些特别的例外， Filter graph中所有的filter的状态的改变都是统一的，也就说，filte graph中的所有的filter 的状态改变是一致协调的。也就是说，我们也可以用filter graph也可以有运行，停止，暂停三种状态。
Filter 一般分为下面几种类型。
（1）源过滤器（sourcefilter）：源过滤器引入数据到过滤器图表中，数据来源可以是文件、网络、照相机等。不同的源过滤器处理不同类型的数据源。支持DirectShow的流媒体采集卡
（2）变换过滤器（transform filter）：变换过滤器的工作是获取输入流，处理数据，并生成输出流。变换过滤器对数据的处理包括编解码、格式转换、压缩解压缩等。
（3）提交过滤器（renderer filter）：提交过滤器在过滤器图表里处于最后一级，它们接收数据并把数据提交给外设。
（4）分割过滤器（splitter filter）：分割过滤器把输入流分割成多个输出。例如，AVI分割过滤器把一个AVI格式的字节流分割成视频流和音频流。
（5）混合过滤器（mux filter）：混合过滤器把多个输入组合成一个单独的数据流。例如，AVI混合过滤器把视频流和音频流合成一个AVI格式的字节流。
过滤器的这些分类并不是绝对的，例如一个ASF读过滤器（ASF Reader filter）既是一个源过滤器又是一个分割过滤器。
2、关于Filter Graph Manager
Filter Graph Manager也是一个com对象，用来控制Filter graph中的所有的filter，主要有以下的功能：
1) 用来协调filter之间的状态改变，从而使graph 中的所有的filter的状态的改变应该一致。
2) 建立一个参考时钟。
3) 将filter 的消息通知返回给应用程序
4) 提供用来建立 filter graph的方法。
这里只是简单的描述一下，详细地可以参考文档。
状态改变，Graph中的filter的状态改变应该一致，因此，应用程序并将状态改变的命令直接发给filter，而是将相应的状态改变的命令发送给Filter graph Manager，由manager将命令分发给graph中每一个filter。Seeking也是同样的方式工作，首先由应用程序将seek命令发送到filter graph 管理器，然后由其分发给每个filter。
参考时钟，graph中的filter都采用的同一个时钟，称为参考时钟（reference clock），参考时钟可以确保所有的数据流同步，视频桢或者音频桢应该被提交的时间称为presentation time.presentation time 是相对于参考时钟来确定的。Filter graph Manager应该选择一个参考时钟，可以选择声卡上的时钟，也可以选择系统时钟。
Graph事件， Graph 管理器采用事件机制将graph中发生的事件通知给应用程序，这个机制类似于windows的消息循环机制。专业音视频流媒体卡
Graph构建的方法，graph管理器给应用程序提供了将filter添加进graph的方法，连接filter的方法，断开filter连接的方法。
但是，graph 管理器没有提供如何将数据从一个filter发送到另一个filter的方法，这个工作是由filter在内部通过pin来独立完成的，
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DirectShow是微软公司提供的一套在Windows平台上进行流媒体处理的开发包，与DirectX开发包一起发布。那么，DirectShow能够做些什么呢？且看，DirectShow为多媒体流的捕捉和回放提供了强有力的支持。运用DirectShow，我们可以很方便地从支持WDM驱动模型的采集卡上捕获数据，并且进行相应的后期处理乃至存储到文件中。它广泛地支持各种媒体格式，包括Asf、Mpeg、Avi、Dv、Mp3、Wave等等，使得多媒体数据的回放变得轻而易举。另外，DirectShow还集成了DirectX其它部分（比如DirectDraw、DirectSound）的技术，直接支持DVD的播放，视频的非线性编辑（非编、非编采集卡、高清非编卡、非编系统），以及与数字摄像机的数据交换。更值得一提的是，DirectShow提供的是一种开放式的开发环境，我们可以根据自己的需要定制自己的组件。
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应用程序与DirectShow组件以及DirectShow所支持的软硬件之间的关系如图1所示。
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 WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户 图1 DirectShow系统框图 |
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1、DirectShow的 Filter
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Directshow是基于模块化，每个功能模块都采取COM组件方式，称为Filter。Directshow提供了一系列的标准的模块可用于应用开发，开发者也可以开发自己的功能Filter来扩展Directshow的应用。下面我们用一个例子来说明如何采取Filter来播放一个AVI的视频文件。
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1) 首先从一个文件中读取AVI数据，形成字节流。（这个工作由源Filter完成）
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2) 检查AVI数据流的头格式，然后通过AVI分割Filter将视频流和音频流分开。
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3) 解码视频流，根据压缩格式的不同，选取不同的decoder filters 。
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4) 通过Renderer Filter重画视频图像。流媒体视频捕获卡
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5) 音频流送到声卡进行播放，一般采用缺省的 DirectSound DeviceFilter。流程见下图。
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 WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网 图2 音频流播放Graph图 |
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从上面的图表看，每一个filter都一个其他的一个或者两个filter相连接。两个Filter相连接的连接点也是com对象，我们称为Pin。Filter通过pin将数据从一个filter传递到另一个filter中，从而可以使数据在由filter组成的链表中流动。图中的箭头表示filter链表中的数据流的方向。在Directshow中，像上面的这样一个filter 链表我们称为filter Graph。
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Filter具有三个状态，运行，停止，暂停。当一个filter运行时，它就处理媒体数据流，当停止时，filter就不在处理数据，暂停状态常用来给运行状态之前cure data。Data Flow in the Filter Graph一章详细描述了这些概念，可以参考。
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除了一些特别的例外， Filter graph中所有的filter的状态的改变都是统一的，也就说，filte graph中的所有的filter 的状态改变是一致协调的。也就是说，我们也可以用filter graph也可以有运行，停止，暂停三种状态。
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（1）源过滤器（sourcefilter）：源过滤器引入数据到过滤器图表中，数据来源可以是文件、网络、照相机等。不同的源过滤器处理不同类型的数据源。支持DirectShow的流媒体采集卡
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（2）变换过滤器（transform filter）：变换过滤器的工作是获取输入流，处理数据，并生成输出流。变换过滤器对数据的处理包括编解码、格式转换、压缩解压缩等。
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（3）提交过滤器（renderer filter）：提交过滤器在过滤器图表里处于最后一级，它们接收数据并把数据提交给外设。
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（4）分割过滤器（splitter filter）：分割过滤器把输入流分割成多个输出。例如，AVI分割过滤器把一个AVI格式的字节流分割成视频流和音频流。
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（5）混合过滤器（mux filter）：混合过滤器把多个输入组合成一个单独的数据流。例如，AVI混合过滤器把视频流和音频流合成一个AVI格式的字节流。
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2、关于Filter Graph Manager
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Filter Graph Manager也是一个com对象，用来控制Filter graph中的所有的filter，主要有以下的功能：
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1) 用来协调filter之间的状态改变，从而使graph 中的所有的filter的状态的改变应该一致。
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2) 建立一个参考时钟。
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状态改变，Graph中的filter的状态改变应该一致，因此，应用程序并将状态改变的命令直接发给filter，而是将相应的状态改变的命令发送给Filter graph Manager，由manager将命令分发给graph中每一个filter。Seeking也是同样的方式工作，首先由应用程序将seek命令发送到filter graph 管理器，然后由其分发给每个filter。
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参考时钟，graph中的filter都采用的同一个时钟，称为参考时钟（reference clock），参考时钟可以确保所有的数据流同步，视频桢或者音频桢应该被提交的时间称为presentation time.presentation time 是相对于参考时钟来确定的。Filter graph Manager应该选择一个参考时钟，可以选择声卡上的时钟，也可以选择系统时钟。
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Graph事件， Graph 管理器采用事件机制将graph中发生的事件通知给应用程序，这个机制类似于windows的消息循环机制。专业音视频流媒体卡
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Graph构建的方法，graph管理器给应用程序提供了将filter添加进graph的方法，连接filter的方法，断开filter连接的方法。
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但是，graph 管理器没有提供如何将数据从一个filter发送到另一个filter的方法，这个工作是由filter在内部通过pin来独立完成的，
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3、媒体类型W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
因为Directshow是基于com组件的，就需要有一种方式来描述filter graph每一个点的数据格式，例如，我们还以播放AVI文件为例，数据以RIFF块的形式进入graph中，然后被分割成视频和音频流，视频流有一系列的压缩的视频桢组成，解压后，视频流由一系列的无压缩的位图组成，音频流也要走同样的步骤。 plcjs.技.术_网
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