📄 directshow 学习笔记（二）filter - hanyufeng的专栏 - csdnblog.htm
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媒体文件回放总结</A> | <A
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学习笔记（1）</A></DIV></SPAN><BR>
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href="http://blog.csdn.net/hanyufeng/archive/2006/10/16/1336645.aspx"><IMG
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width=15 border=0> DirectShow 学习笔记（二）Filter</A> </DIV>
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<DIV><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">11</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">、</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">Filter</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">原理——概述</SPAN></STRONG></DIV>
<DIV><SPAN> Filter
</SPAN>是DirectShow中最基本的概念。DirectShow使用Filter Graph来管理Filter（管理者叫做Filter Graph
Manager）。Filter Graph是Filter的“容器“，而Filter是Filter
Graph中的最小功能模块。<SPAN> </SPAN></DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt">Filter是一种COM组件。为了实现在Filter
Graph中的统一操作，每个Filter上都至少实现了IBaseFilter接口。IBaseFilter继承自IMediaFilter。Filter Graph
Manager正是通过IMediaFilter的接口方法来控制Filter Graph的状态（运行、暂停、停止）转换。</DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt">Filter的类别：</DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt"><STRONG>Source
Filters</STRONG>主要负责获取数据，数据源可以是文件也可以是设备。只有输出Pin。</DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt"><STRONG>Transform
Filters</STRONG>主要负责数据的格式转换，例如数据流分离／合成、编码／解码等，然后将数据继续往下传输。既有输入Pin又有输出Pin。</DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt"><STRONG>Rendering
Filters</STRONG>主要负责数据的最终去向，送达设备或文件。只有输出Pin。</DIV>
<DIV> </DIV>
<DIV><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">12</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">、</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">Filter</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">原理——注册</SPAN></STRONG></DIV>
<DIV
style="TEXT-INDENT: 21pt">实现Filter的文件一般是一个DLL，扩展名可以是.dll，但更多的时候是.ax。一般一个Filter项目都会包含一个.def文件，用于定义4个导出函数。</DIV>
<DIV
style="TEXT-INDENT: 21pt">既然Filter是一种COM组件，使用前就必须先注册。Filter的注册信息一般包括两部分：基本的COM信息和Filter特有信息。在.def文件定义的4个导出函数：DllGetClassObject在创建Filter对象的时候被调用，根据CLSID返回对应的类工厂对象；DllCanUnloadNow用于判断是否可以从内存中卸载Filter
DLL，即DLL中实现的所有COM对象是否都已经释放；DllRegisterServer和DllUnregisterServer调用AMovieDllRegisterServer2函数完成COM组件的自注册功能。</DIV>
<DIV> </DIV>
<DIV><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">13</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">、</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">Filter</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">原理——连接</SPAN></STRONG></DIV>
<DIV
style="TEXT-INDENT: 21pt">Filter一般由一个或多个Pin组成，Filter之间通过Pin相互连接，构成一条顺序的链路。</DIV>
<DIV
style="TEXT-INDENT: 21pt">Filter的连接实际上也是Filter上Pin的连接，Pin的连接实际上是连接双方使用的媒体类型的一个“协商”过程。试图连接的两个Filter必须处在同一个Filter
Graph中，可以调用接口方法IFilterGraph::AddFilter将指定的Filter加入到Filter Graph。</DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt">整个连接过程的步骤大致如下：</DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt">A、Filter Graph
Manager在输出Pin上调用IPin::Connect；</DIV>
<DIV
style="TEXT-INDENT: 21pt">B、如果输出Pin接受连接，则调用输入Pin上的IPin::ReceiveConnection；</DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt">C、如果输入Pin也接受这次连接，则双方连接成功。</DIV>
<DIV> </DIV>
<DIV><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">14</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">、</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">Filter</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">原理——</SPAN></STRONG>动态重建技术</DIV>
<DIV><SPAN> </SPAN>由于一些原因，我们需要对已有的Filter
Graph进行修改。通常的做法是，先将Filter Graph停止，进行修改之后，在重新启动。另外还能够在保持Filter
Graph运行状态的同时实现动态重建。Filter Graph的重建包括如下几种情形：</DIV>
<DIV><SPAN>
A</SPAN>、仅仅改变Filter之间连接的媒体类型；</DIV>
<DIV><SPAN>
B</SPAN>、增加或删除Filter，重新进行相关Filter之间的连接；</DIV>
<DIV><SPAN> C</SPAN>、对一条Filter链路（Filter
Chain）进行操作。</DIV>
<DIV> </DIV>
<DIV><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">15</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">、</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">Filter</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">原理——数据传送</SPAN></STRONG></DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt"><SPAN style="COLOR: blue">每个</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">Pin</SPAN><SPAN style="COLOR: blue">上都实现了</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">IPin</SPAN><SPAN style="COLOR: blue">接口，这个接口主要用于</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">Pin</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">的连接，而不是数据传送。真正用于数据传送的一般是输入</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">Pin</SPAN><SPAN style="COLOR: blue">上实现的</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">IMemInputPin</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">接口和输出</SPAN><SPAN style="COLOR: blue">Pin</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">上实现的</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">IAsyncReader</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">接口。</SPAN>Filter之间的成功连接为数据传送做好了准备。<SPAN
style="COLOR: blue">Filter</SPAN><SPAN style="COLOR: blue">之间是以</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">Sample</SPAN><SPAN style="COLOR: blue">的形式传送数据的，</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">Sample</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">是一个封装了一定大小数据内存的</SPAN><SPAN style="COLOR: blue"><A title=""
href="http://blog.csdn.net/ZhangXinbin/archive/2006/09/14/COM">COM</A></SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">组件。</SPAN><SPAN style="COLOR: blue">Samplle</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">是由分配器（</SPAN><SPAN style="COLOR: blue">Allicator</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">，也是一个</SPAN><SPAN style="COLOR: blue"><A title=""
href="http://blog.csdn.net/ZhangXinbin/archive/2006/09/14/COM">COM</A></SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">组件）来管理的。连接双方的</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">Pin</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">必须使用同一个分配器，但是这个分配器到底由哪个</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">Pin</SPAN><SPAN style="COLOR: blue">来创建也需要协商。</SPAN></DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt"><SPAN
style="COLOR: blue">数据传送主要有两种模式：推模式（</SPAN><SPAN style="COLOR: blue">Push
Model</SPAN><SPAN style="COLOR: blue">）和拉模式（</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">Pull Model</SPAN><SPAN style="COLOR: blue">）。</SPAN></DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt"><SPAN style="COLOR: blue">DirectShow</SPAN><SPAN
style="COLOR: blue">总是使用专门的线程来传送数据。</SPAN>所以，DirectShow应用程序至少包含两条线程，一条应用程序主线程以及至少一条数据传送子线程。</DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt"> </DIV>
<DIV><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">16</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">、</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">Filter</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">原理——状态转换</SPAN></STRONG></DIV>
<DIV><SPAN>
Filter</SPAN>有3种状态：停止（Stopped）、暂停（Paused）和运行（Running）。其中，暂停可以理解为数据就绪状态，是为了快速切换到运行状态而设计的。作为一种中间状态，暂停也是停止与运行之间切换所必经的一种状态。</DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt"> </DIV>
<DIV><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">17</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">、</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">Filter</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">原理——媒体定位的实现</SPAN></STRONG></DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt">应用程序可以通过Filter Graph
Manager上获得的IMediaSeeking接口，实现对流媒体的随机定位（Seeking）和调整媒体文件的回放速率。实际上，IMediaSeeking接口的真正实现在Filter上。</DIV>
<DIV
style="TEXT-INDENT: 21pt">用于媒体定位的还有另外一个接口IMediaPosition，这是一个支持自动化（Automation）的接口，是为那些弱类型编程语言（如VB）开发DirectShow应用程序而设计的。对于Filter开发人员来说，并不要求实现IMediaPosition。Filter
Graph Manager会自动将IMediaPosition的接口方法调用转换为IMediaSeeking的接口方法调用。</DIV>
<DIV> </DIV>
<DIV><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">18</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">、</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">Filter</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">原理——质量控制的实现</SPAN></STRONG></DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt">数据线程是通过一种“压迫式”方式往下传送数据的。虽然Video
Renderer接收到Sample后，会根据Sample上的时间戳来正确安排显示时机，但仅仅这样是不够的，它并不能改善Filter
Graph运行时的性能。因此，DirectShow另外设计了一种“自适应”的反馈机制：质量控制（Quality
Control）。质量控制通过IQualityControl接口来实现。具体质量控制策略的实现取决于具体的Filter实现，可能调整发送速度，也可能是丢失部分数据。</DIV>
<DIV> </DIV>
<DIV><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">19</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">、</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">Filter</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">原理——音视频同步解决方案</SPAN></STRONG></DIV>
<DIV><SPAN>
</SPAN>在任何系统设计中，最关键的都是系统框架以及控制部分。DirectShow也不例外，这个重要的部分就是Filter Graph
Manager，它向下直接控制Filter
Graph中的所有Filter，向上对应用程序提供编程接口。可惜的是，微软公司并没有提供这些功能控制的源代码。</DIV>
<DIV style="TEXT-INDENT: 21pt">DirectShow的音视频同步解决方案就是为Filter
Graph选择一个公共的参考时钟（Reference Clock），并且要求传送到Renderer Filter的每个Sample都打上时间戳（Time
Stamp）；Video Renderer或Audio
Renderer根据Sample的时间戳以及参考时钟当前的参考时间，来正确安排Sample的播放时机。</DIV>
<DIV> </DIV>
<DIV><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">20</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">、</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
style="FONT-SIZE: 12pt; COLOR: blue">Filter</SPAN></STRONG><STRONG><SPAN
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