(初学)理解ICaptureGraphBuilder2 和 IGraphBuilde

DirectShow中的视频捕捉之一
2010-08-03 09:34
http://hi.baidu.com/sungaoyong/blog/item/dda7da12f77c8a1db8127b6a.html
1) 视频捕捉Graph的构建
一个能够捕捉音频或者视频的graph图都称之为捕捉graph图。捕捉graph图比一般的文件回放graph图要复杂许多,dshow提供了一个Capture Graph Builder COM组件使得捕捉graph图的生成更加简单。Capture Graph Builder提供了一个ICaptureGraphBuilder2接口,这个接口提供了一些方法用来构建和控制捕捉graph。
首先创建一个Capture Graph Builder对象和一个graph manger对象,然后用filter graph manager 作参数,调用ICaptureGraphBuilder2::SetFiltergraph来初始化Capture Graph Builder。看下面的代码吧:
Cpp代码
  1. HRESULT InitCaptureGraphBuilder(IGraphBuilder **ppGraph,            //Receives the pointer   
  2.                                  ICaptureGraphBuilder2 **ppBuilder)                      //Receives the pointer   
  3. {   
  4.     if(!ppGraph || !ppBuilder)   
  5.      {   
  6.         return E_POINTER;   
  7.      }   
  8.   
  9.      IGraphBuilder *pGraph = NULL;   
  10.      ICaptureGraphBuilder2 *pBuild = NULL;   
  11.     //Create the Capture Graph Builder   
  12.     HRESULT hr = CoCreateInstance(CLSID_CaptureGraphBuilder2, NULL,   
  13.                                          CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_ICaptureGraphBuilder2,   
  14.                                          (void**)&pGraph);   
  15.   
  16.     if(SECCEEDED(hr))   
  17.      {   
  18.         //Create the Filter Graph Manager   
  19.          hr = CoCreateInstance(CLSID_FilterGraph, 0, CLSCTX_INPROC_SERVER,   
  20.                                          IID_IGraphBuilder, (void**)&pGraph);   
  21.         if(SECCEEDED(hr))   
  22.          {   
  23.             //Initialize the Capture Graph Builder   
  24.              pBuild->SetFiltergraph(pGraph);   
  25.             //Return both interface pointers to the caller   
  26.              *ppBuild = pBuild;   
  27.              *ppGraph = pGraph;      //The caller must release both interface   
  28.             return S_OK;   
  29.          }   
  30.         else   
  31.          {   
  32.              pBuild->Release();   
  33.          }   
  34.      }   
  35.     return hr;          //Failed   
  36. }  

 

2视频捕捉的设备
现在许多新的视频捕捉设备都采用的是WDM驱动方法,在WDM机制中,微软提供了一个独立于硬件设备的驱动,称为类驱动程序。驱动程序的供应商提供的驱动程序称为minidrivers。Minidrivers提供了直接和硬件打交道的函数,在这些函数中调用了类驱动。
在directshow的filter图表中,任何一个WDM捕捉设备都是做为一个WDM Video Capture过滤器(Filter)出现。WDM Video Capture过滤器根据驱动程序的特征构建自己的filter

 

 

下面是陆其明的一篇有关于dshow和硬件的文章,可以拿来参考一下

//陆文章开始

大家知道,为了提高系统的稳定性,Windows操作系统对硬件操作进行了隔离;应用程序一般不能直接访问硬件。DirectShow Filter工作在用户模式(User mode,操作系统特权级别为Ring 3),而硬件工作在内核模式(Kernel mode,操作系统特权级别为Ring 0),那么它们之间怎么协同工作呢?

DirectShow解决的方法是,为这些硬件设计包装Filter;这种Filter能够工作在用户模式下,外观、控制方法跟普通Filter一样,而包装Filter内部完成与硬件驱动程序的交互。这样的设计,使得编写DirectShow应用程序的开发人员,从为支持硬件而需做出的特殊处理中解脱出来。DirectShow已经集成的包装Filter,包括Audio Capture Filter(qcap.dll)、VfW Capture Filter(qcap.dll,Filter的Class Id为CLSID_VfwCapture)、TV Tuner Filter(KSTVTune.ax,Filter的Class Id为CLSID_CTVTunerFilter)、Analog Video Crossbar Filter(ksxbar.ax)、TV Audio Filter(Filter的Class Id为CLSID_TVAudioFilter)等;另外,DirectShow为采用WDM驱动程序的硬件设计了KsProxy Filter(Ksproxy.ax,)

Ksproxy.ax、Kstune.ax、Ksxbar.ax这些包装Filter跟其它普通的DirectShow Filter处于同一个级别,可以协同工作;用户模式下的Filter通过Stream Class控制硬件的驱动程序minidriver(由硬件厂商提供的实现对硬件控制功能的DLL);Stream Class和minidriver一起向上层提供系统底层级别的服务。值得注意的是,这里的Stream Class是一种驱动模型,它负责调用硬件的minidriver;另外,Stream Class的功能还在于协调minidriver之间的工作,使得一些数据可以直接在Kernel mode下从一个硬件传输到另一个硬件(或同一个硬件上的不同功能模块),提高了系统的工作效率。(更多的关于底层驱动程序的细节,请读者参阅Windows DDK。)

下面,我们分别来看一下几种常见的硬件。

 

 

音频采集卡(声卡)。

声卡的采集功能也是通过包装Filter来实现的;而且现在的声卡大部分都有混音的功能。这个Filter一般有几个Input pin,每个pin都代表一个输入,如Line In、Microphone、CD、MIDI等。值得注意的是,这些pin代表的是声卡上的物理输入端子,在Filter Graph中是永远不会连接到其他Filter上的。声卡的输出功能,可以有两个Filter供选择:DirectSound Renderer Filter和Audio Renderer (WaveOut) Filter。注意,这两个Filter不是上述意义上的包装Filter,它们能够同硬件交互,是因为它们使用了API函数:前者使用了DirectSound API,后者使用了waveOut API。这两个Filter的区别,还在于后者输出音频的同时不支持混音。(顺便说明一下,Video Renderer Filter能够访问显卡,也是因为使用了GDI、DirectDraw或Direct3D API。)如果你的机器上有声卡的话,你可以通过GraphEdit,在Audio Capture Sources目录下看到这个声卡的包装Filter。

 

WDM驱动的硬件(包括视频捕捉卡、硬件解压卡等)。

这类硬件都使用Ksproxy.ax这个包装Filter。Ksproxy.ax实现了很多功能,所以有“瑞士军刀”的美誉;它还被称作为“变色龙Filter”,因为该Filter上定义了统一的接口,而接口的实现因具体的硬件驱动程序而异。在Filter Graph中,Ksproxy Filter显示的名字为硬件的Friendly name(一般在驱动程序的.inf文件中定义)。我们可以通过GraphEdit,在WDM Streaming开头的目录中找到本机系统中安装的WDM硬件。因为KsProxy.ax能够代表各种WDM的音视频设备,所以这个包装Filter的工作流程有点复杂。这个Filter不会预先知道要代表哪种类型的设备,它必须首先访问驱动程序的属性集,然后动态配置Filter上应该实现的接口。当Ksproxy Filter上的接口方法被应用程序或其他Filter调用时,它会将调用方法以及参数传递给驱动程序,由驱动程序最终完成指定功能。除此以外,WDM硬件还支持内核流(Kernel Streaming),即内核模式下的数据传输,而无需经过到用户模式的转换。因为内核模式与用户模式之间的相互转换,需要花费很大的计算量。如果使用内核流,不仅可以避免大量的计算,还避免了内核数据与主机内存之间的拷贝过程。在这种情况下,用户模式的Filter Graph中,即使pin之间是连接的,也不会有实际的数据流动。典型的情况,如带有Video Port Pin的视频捕捉卡,Preview时显示的图像就是在内核模式下直接传送到显卡的显存的。所以,你也休想在VP Pin后面截获数据流。

讲到这里,我想大家应该对DirectShow对硬件的支持问题有了一个总体的认识。对于应用程序开发人员来说,这方面的内容不用研究得太透,而只需作为背景知识了解一下就好了。其实,大量繁琐的工作DirectShow已经帮我们做好了。
//陆其明文章结束

Direcshow中视频捕捉的Filter Pin的种类


捕捉Filter一般都有两个或多个输出pin,他们输出的媒体类型都一样,比如预览pin和捕捉pin,因此根据媒体类型就不能很好的区别这些pin。此时就要根据pin的功能来区别每个pin了,每个pin都有一个GUID,称为pin的种类
如果想仔细的了解pin的种类,请看后面的相关内容Working with Pin Categories。对于大多数的应用来说,ICaptureGraphBuilder2提供了一些函数可以自动确定pin的种类。

预览pin和捕捉pin

 

 

 


视频捕捉Filter都提供了预览和捕捉的输出pin,预览pin用来将视频流在屏幕上显示,捕捉pin用来将视频流写入文件。


预览pin和输出pin有下面的区别
1 为了保证捕捉pin对视频桢流量,预览pin必要的时候可以停止。
2 经过捕捉pin的视频桢都有时间戳,但是预览pin的视频流没有时间戳。


预览pin的视频流之所以没有时间戳的原因在于filter图表管理器在视频流里加一个很小的latency,如果捕捉时间被认为就是render时间的话,视频renderFilter就认为视频流有一个小小的延迟,如果此时render filter试图连续播放的时候,就会丢桢。去掉时间戳就保证了视频桢来了就可以播放,不用等待,也不丢桢。


预览pin的种类GUID为PIN_CATEGORY_PREVIEW


捕捉pin的种类GUID为PIN_CATEGORY_CAPTURE


Video Port pin
Video Port是一个介于视频设备(TV)和视频卡之间的硬件设备。同过Video Port,视频数据可以直接发送到图像卡上,通过硬件的覆盖,视频可以直接在屏幕显示出来。Video Port就是连接两个设备的。
使用Video Port的最大好处是,不用CPU的任何工作,视频流直接写入内存中。
如果捕捉设备使用了Video Port,捕捉Filter就用一个video port pin代替预览pin。


video port pin的种类GUID为PIN_CATEGORY_VIDEOPORT


一个捕捉filter至少有一个Capture pin,另外,它可能有一个预览pin 和一个video port pin,或者两者都没有,也许filter有很多的capture pin,和预览pin,每一个pin都代表一种媒体类型,因此一个filter可以有一个视频capture pin,视频预览pin,音频捕捉pin,音频预览pin。


Upstream WDM Filters
在捕捉Filter之上,WDM设备可能需要额外的filters,下面就是这些filter
TV Tuner Filter
TV Audio Filter.


Analog Video Crossbar Filter
尽管这些都是一些独立的filter,但是他们可能代表的是同一个硬件设备,每个filter都控制设备的不同函数,这些filter通过pin连接起来,但是在pin中没有数据流动。因此,这些pin 的连接和媒体类型无关。他们使用一个GUID值来定义一个给定设备的minidriver,例如:TV tuner Filter 和video capture filter都支持同一种medium。
在实际应用中,如果你使用ICaptureGraphBuilder2来创建你的capture graphs,这些filters就会自动被添加到你的graph中。更多的详细资料,可以参考WDM Class Driver Filters。

 


VfW视频采集卡。

这类硬件在市场上已经处于一种淘汰的趋势;新生产的视频采集卡一般采用WDM驱动模型。但是,DirectShow为了保持向后兼容,还是专门提供了一个包装Filter支持这种硬件。和其他硬件的包装Filter一样,这种包装Filter的创建不是像普通Filter一样使用CoCreateInstance,而要通过系统枚举,然后BindToObject。

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