一、 前言
流媒體的定義很廣泛，大多數(shù)時候指的是把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處理后放上網(wǎng)站服務(wù)器，讓用戶一邊下載一邊觀看、收聽，而不需要等整個壓縮文件下載到自己機(jī)器就可以觀看的視頻/音頻傳輸、壓縮技術(shù)。流媒體也指代由這種技術(shù)支持的某種特定文件格式：壓縮流式文件，它通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，并通過個人電腦軟件進(jìn)行解碼。
MCI是微軟為Windows最初提出的多媒體編程接口，隨著多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，各種壓縮算法在該領(lǐng)域的的應(yīng)用，MCI技術(shù)越來越顯的力不從心，最明顯的是它不支持可變比特率的壓縮算法，對于處理DVD等近年出現(xiàn)的多種新的媒體格式已顯得無能為力，而使用微軟提供的vfw之類的多媒體庫又太麻煩。怎么辦呢？
作為MCI的"接班人"，微軟又適時推出了建立在DirectX（包含DirectDraw、DirectSound、Direct3D）之上的 DirectShow技術(shù)，它是在DirectX之上的媒體層，支持來自本地或網(wǎng)絡(luò)的各種視頻、音頻壓縮格式的媒體文件的解碼和回放，可以從設(shè)備上捕捉多媒體流，也可以處理各種壓縮算法處理的流媒體。這些格式包括：MPEG的音頻和視頻標(biāo)準(zhǔn)、音頻和視頻交互標(biāo)準(zhǔn)（AVI）、WAVE、MIDI和高級流格式 ASF。DirectShow對媒體數(shù)據(jù)處理采用流媒體（Multimedia Stream）的方式，在應(yīng)用中使用該方式可以大大的減少編程的復(fù)雜程度，同時又可以自動協(xié)商從數(shù)據(jù)源到應(yīng)用的轉(zhuǎn)換，流接口提供了統(tǒng)一的、可以預(yù)測的數(shù)據(jù)存取的控制方法，這樣應(yīng)用程序在播放媒體數(shù)據(jù)時不需要考慮它最初的來源和格式。
二、理解DirectX
DirectX是一個用于多媒體應(yīng)用程序和硬件增強的編程環(huán)境，它是微軟為了將其Windows建設(shè)成適應(yīng)各種多媒體的最好平臺而開發(fā)設(shè)計的。 DirectX目前已經(jīng)成為微軟自身SDK的一部分，而Windows 98/Windows 2000內(nèi)則集成了DirectX，表明它已成為操作系統(tǒng)的一部分。
DirectX技術(shù)是一種API（應(yīng)用程序接口），每個DirectX部件都是用戶可調(diào)用的API的總和，通過它應(yīng)用程序可以直接訪問計算機(jī)的硬件。這樣，應(yīng)用程序就可以利用硬件加速器（Hardware Accelerator）。如果硬件加速器不能使用，DirectX還可以仿真加速器以提供強大的多媒體環(huán)境。
為了理解DirectX，我們可以把系統(tǒng)分為四層：
●硬件/網(wǎng)絡(luò)層：放置有多媒體設(shè)備，包括圖形加速器、聲卡、輸入設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等；
●DirectX基礎(chǔ)層：為圖像、聲音和設(shè)備提供多媒體基本服務(wù)；
●DirectX媒體層：為動畫制作、音頻和視頻等提供API功能；
●組件層：包括ActiveX控制和應(yīng)用，它利用DirectX的API功能的優(yōu)勢為用戶提供多媒體服務(wù)。
DirectShow 就是建立在DirectX媒體層之上的技術(shù)，其前身是ActiveMovie2.0。它以一組API函數(shù)或ActiveX控件出現(xiàn)，用途是讓開發(fā)者能夠在網(wǎng)絡(luò)上傳遞高質(zhì)量的音頻和視頻信號。值得一提的是，DirectShow為我們提供了一個開放式的開發(fā)環(huán)境，我們可以根據(jù)自己的需要定制組件。
三、DirectShow技術(shù)結(jié)構(gòu)
DirectShow定義了如何利用標(biāo)準(zhǔn)組件來處理流媒體數(shù)據(jù)，這些組件稱為過濾器。過濾器帶有輸入、輸出針角(pin)，或二者兼而有之。在DirectShow技術(shù)中處于最核心位置的就是作為"過濾器"的可插入標(biāo)準(zhǔn)組件，它是執(zhí)行特定任務(wù)的COM對象。過濾器又可被細(xì)分為源過濾器（Source filter）、變換過濾器（Transform filter）、表現(xiàn)過濾器(Renderer filter)等。過濾器通過向文件讀寫、修改數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)到輸出設(shè)備上來操作流媒體。為了完成整個任務(wù)，必須要將所有的過濾器Filter連接起來，這三種過濾器組成了過濾器圖表結(jié)構(gòu)，如圖3.1所示：
圖3.1 過濾器圖表結(jié)構(gòu)(Filter Graph) |
從圖3.1中可以看出，過濾器圖表是各種過濾器的集合，它是通過過濾器的輸入輸出針腳"pin"順序連接而成的，這些過濾器的針腳通過協(xié)商來決定它們將支持何種形式多媒體。
由于DirectShow支持可重構(gòu)的過濾器圖表結(jié)構(gòu)，所以使用相同的軟件組件可以播放多種類型的媒體。開發(fā)人員可以通過定義自己的過濾器來擴(kuò)展DirectShow對媒體的支持功能。
在過濾器圖表結(jié)構(gòu)中，
源過濾器用來從數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送到過濾器圖表中，這里的數(shù)據(jù)源可以是攝像機(jī)、因特網(wǎng)、磁盤文件等；轉(zhuǎn)換過濾器用來獲取、處理和傳送媒體數(shù)據(jù)，它包括分離視頻和音頻的分解變換過濾器（Splitter transform filter）、解壓視頻數(shù)據(jù)的視頻轉(zhuǎn)換過濾器（Video transform filter）、解壓音頻數(shù)據(jù)的音頻轉(zhuǎn)換過濾器（Audio transform filter）；表現(xiàn)過濾器用來在硬件上表現(xiàn)媒體數(shù)據(jù)，如顯卡和聲卡，或者是任何可以接受媒體數(shù)據(jù)的地方，如磁盤文件。它包括用來顯示圖像的視頻表現(xiàn)過濾器（Video renderer filter）、將音頻數(shù)據(jù)送到聲卡上去的音頻表現(xiàn)過濾器(Audio renderer filter)。
在過濾器圖表中，為了完成特定的任務(wù)，必須將所有需要的過濾器連接起來，因此前級過濾器的輸出必定成為下級過濾器的輸入。一個過濾器至少有一個輸入針（Input pin），并將特定的輸出送到輸出針（Output pin）；圖3.2顯示了一個過濾器連接圖：
3.2 過濾器連接圖 |
你的應(yīng)用程序不需要對過濾器圖表中的各個過濾器進(jìn)行單獨的處理，因為在更高的層次上，DirectShow提供的一個稱為過濾圖表管理器的部件（FGM）管理著這些過濾器的連接和流媒體數(shù)據(jù)在過濾器之間的流動，
FGM (唐：也就是filter graph manager)提供了一套COM接口，應(yīng)用程序可以通過它來訪問過濾器圖表、控制流媒體或者接收過濾器事件。如果需要，它可以自動的插入一個合適的解碼器，并將轉(zhuǎn)換過濾器的輸出針腳連接到表現(xiàn)過濾器。應(yīng)用程序可以通過與過濾圖表管理器的通信來控制過濾器圖表的活動。程序開發(fā)人員只需要調(diào)用API函數(shù)來實現(xiàn)對流媒體的控制，如run方法啟動流媒體在過濾器圖表（Filter graph）中的流動；pause方法暫停流媒體的播放；stop方法停止播放流媒體等。 另外，
利用Filter Graph Manager能夠?qū)⑹录畔魉偷綉?yīng)用層這一特點，可以使應(yīng)用程序可以響應(yīng)事件處理，例如播放或搜索流媒體中的特定時間段的數(shù)據(jù)、流結(jié)束信息等。
圖3.3是一個MPEG解碼播放的實例，可以看出Source filter將獲取的多媒體數(shù)據(jù)通過Outpin送到MPEG分解轉(zhuǎn)換過濾器，MPEG分解轉(zhuǎn)換過濾器有一個輸入針腳，兩個輸出針角分別將視頻和音頻解釋碼器進(jìn)行解碼，最后兩路數(shù)據(jù)分別通過視頻表示過濾器、音頻表示過濾器送到顯卡和聲卡進(jìn)行回放。
圖3.3 MPEG解碼實例 |
四、DirectShow程序開發(fā)
DirectShow 建立在COM組件技術(shù)基礎(chǔ)上，所以開發(fā)DirectShow程序必須要掌握COM組件技術(shù)。DirectShow與COM緊密相連，它所有的部件和功能都由COM接口來構(gòu)造和實現(xiàn)，其開發(fā)方式相當(dāng)靈活，沒有固定的模式，通常隨不同的需要使用不同的COM接口。但是其中幾個重要的接口確實經(jīng)常需要用到的：IGraphBuilder接口，這是最為重用的COM接口，用來創(chuàng)建Filter Graph Manager；IMediaControl接口，用來控制流媒體在濾波器圖表（Filter Graph）中的流動，例如流媒體的啟動和停止；IMediaEvent接口，該接口在Filter Graph發(fā)生一些事件時用來創(chuàng)建事件的標(biāo)志信息并傳送給應(yīng)用程序。 一個典型的DirectShow應(yīng)用程序的開發(fā)通常遵循的步驟為：
1）通過API函數(shù)CoCreateInstance（）創(chuàng)建一個Filter Graph Manager 實例；
2）通過調(diào)用QueryInterface ( )函數(shù)來獲取Filter Graph 和IMediaEvent組件的指針；
3）對Filter Graph進(jìn)行控制和對事件作出響應(yīng)。
下面舉一個簡單的例子來說明如何利用DirectShow技術(shù)對多媒體流進(jìn)行解碼回放的。首先生成一個名為MediaPlay的單文檔應(yīng)用程序，定義一個名字為MediaPlay的函數(shù)，該函數(shù)的具體實現(xiàn)代碼為：
void PlayMovie(LPTSTR lpszMovie)
{
IMediaControl *pMC = NULL;
IGraphBuilder *pGB = NULL;
IMediaEventEx *pME = NULL;
long evCode; // something to hold a returned event code
hr = CoCreateInstance(CLSID_FilterGraph, NULL, CLSCTX_INPROC,
IID_IMediaControl, (void **)&pMC);
hr = pMC->QueryInterface(IID_IGraphBuilder, (void **)&pGB);
hr = pMC->QueryInterface(IID_IMediaEventEx, (void **)&pME);
hr = pGB->RenderFile(lpszMovie, NULL);
hr = pMC->Run();
hr = pME->WaitForCompletion(INFINITE, &evCode);
if(pMC)pMC->Release();
if(pGB)pGB->Release();
if(pME)pME->Release();
} |
上述代碼中，CoCreateInstance（）函數(shù)創(chuàng)建了一個過濾器圖表（Filter Graph）對象，并返回一個媒體控制（ImediaControl）接口，這個接口通過過濾器來實現(xiàn)播放、暫停、停止等媒體放映功能，但是這時候圖表對象并不包含具體的過濾器，因為此時DirectX并不清楚需要播放何種類型的媒體；接下來創(chuàng)建一個圖表構(gòu)建接口，該接口可以實現(xiàn)創(chuàng)建過濾器圖表、向圖表對象添加、刪除各種過濾器、列舉當(dāng)前過濾器圖表中所有的過濾器、連接圖表對象中的各個過濾器等功能；本例中使用了IGraphBuilder 接口的RenderFile（）函數(shù)，告訴DirectX需要播放的媒體文件名，此時IgraphBuilder對象接口根據(jù)多媒體文件的類型，自動向過濾器圖表添加播放該類型媒體所需的的各種過濾器，并實現(xiàn)其連接。
最后，函數(shù)調(diào)用ImediaControl接口對象的Run()函數(shù)，就可以開始播放媒體文件了。
為了實現(xiàn)從頭至尾的順序播放完多媒體文件，需要調(diào)用IMediaEventEx 對象接口的WaitForCompletion（）阻塞函數(shù)的運行，直到媒體文件結(jié)束后才可以釋放對象、結(jié)束函數(shù)的運行。
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