DirectShow编程捕捉WDM与VFW

说起视频捕捉问题，我们先要来看一下视频捕捉卡。根据使用的驱动程序的不同来分类，目前市场上大致有两种捕捉卡：VFW (Video for Windows)卡和WDM (Windows Driver Model)卡。前者是一种趋于废弃的驱动模型，而后者是前者的替代模型；WDM还支持更多新的特性，比如直接支持电视接收、视频会议、1394接口的设备、桌面摄像机、多条视频流（Line-21或Closed-Caption等）同时输出等等。采用VFW的一般都是些以前生产的卡；市面上新出现的，一般都是采用了WDM驱动程序。另外，视频捕捉卡的接口，可以是以PCI或AGP的方式插入PC机箱，也可以直接以USB接口的方式外挂；还有就是通过1394接口与PC机相连的数码摄像机等等。

　　使用DirectShow来处理一般的视频捕捉问题，是相对比较简单的。这当然得益于DirectShow这一整套先进的应用架构。捕捉卡通常也是以一个(Capture) Filter的形式出现的。处理视频捕捉，我们同样是使用Filter Graph，同样是操作Filter；控制起来，就似于操作媒体文件的播放。当然，这主要是从应用程序控制层面上来说的；视频捕捉的应用场合比较多，视频捕捉本身的一些处理还是有它的特殊性的，而且牵涉面比较广。本文侧重于阐述一个建立视频捕捉程序的一般过程，以及WDM与VFW的兼容性问题。

　　当视频捕捉卡正确安装到系统中后，使用GraphEdit插入Filter，我们可以在“Video Capture Sources”目录下看到代表捕捉卡的那个Filter。一般一个Capture Filter至少有一个Capture Output Pin；典型的情况下，还有一个Preview Pin或者Video Port Pin（一般Preview Pin和VP Pin不会共存）。有些视频捕捉卡，能够同时捕捉Video和Audio，那么它的Filter自然还应该有Audio部分的输出Pin。视频捕捉卡都注册在CLSID_VideoInputDeviceCategory目录之下；要知道系统中安装了哪些捕捉卡，需要利用系统枚举，如下：

ICreateDevEnum *pDevEnum = NULL; IEnumMoniker *pEnum = NULL; // Create the System Device Enumerator. HRESULT hr = CoCreateInstance(CLSID_SystemDeviceEnum, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_ICreateDevEnum, reinterpret_cast(&pDevEnum)); if (SUCCEEDED(hr)) { // Create an enumerator for the video capture category. hr = pDevEnum->CreateClassEnumerator( CLSID_VideoInputDeviceCategory, &pEnum, 0); }

　　Capture Filter的创建也不是象其他Filter一样使用CoCreateInstance，而是在枚举的过程中BindToObject。在这一点上，对WDM卡和VFW卡的处理是一致的。

　　将Capture Filter加入Filter Graph之后，剩下的Filter怎么连接？DirectShow给我们提供了一个简单的解决方法：使用ICaptureGraphBuilder2接口。如下创建：

IGraphBuilder *pGraph = 0; ICaptureGraphBuilder2 *pBuild = 0; // Create the Capture Graph Builder. HRESULT hr = CoCreateInstance(CLSID_CaptureGraphBuilder2, 0, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_ICaptureGraphBuilder2, (void**)&pGraph); if (SUCCEEDED(hr)) { // Create the Filter Graph Manager. hr = CoCreateInstance(CLSID_FilterGraph, 0, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_IGraphBuilder, (void**)&pGraph); if (SUCCEEDED(hr)) { // Initialize the Capture Graph Builder. pBuild->SetFiltergraph(pGraph); } }

　　接下来，就是使用ICaptureGraphBuilder2::RenderStream来继续各个Output Pin的连接。值得注意的是，这里有一个Pin Category的概念，作为RenderStream的第一个参数，比如Preview Pin的目录为PIN_CATEGORY_PREVIEW，Capture Pin的目录为PIN_CATEGORY_CAPTURE等等。下面是Preview Pin的连接示例：

ICaptureGraphBuilder2 *pBuild; // Capture Graph Builder // Initialize pBuild (not shown). IBaseFilter *pCap; // Video capture filter. /* Initialize pCap and add it to the filter graph (not shown). */ hr = pBuild->RenderStream(&PIN_CATEGORY_PREVIEW, &MEDIATYPE_Video, pCap, NULL, NULL);

　　调用RenderStream实现Preview链路，不管Capture Filter是否有Preview Pin或者只有VP Pin，Capture Graph Builder都能自动正确地处理。（如果只有VP Pin，则自动连接VP Pin;如果Capture Filter只有一个Capture Output Pin，则自动插入一个Smart Tee Filter然后再连接。）

要实现视频捕捉到文件，最简单的方法也是使用ICaptureGraphBuilder2::RenderStream。如下（假设生成的是AVI文件）：

IBaseFilter *pMux; hr = pBuild->SetOutputFileName( &MEDIASUBTYPE_Avi, // Specifies AVI for the target file. L"C://Example.avi", // File name. &pMux, // Receives a pointer to the mux. NULL); hr = pBuild->RenderStream( &PIN_CATEGORY_CAPTURE, // Pin category. &MEDIATYPE_Video, // Media type. pCap, // Capture filter. NULL, // Intermediate filter (optional). pMux); // Mux or file sink filter. // Release the mux filter. pMux->Release();

　　下面是典型的两个经过RenderStream以后构建的Capture Filter Graph的示意图：





　　使用Capture Graph Builder构建Filter链路的好处，还在于它能自动加入Crossbar Filter（用于选择捕捉卡的输入端子，一般有三种：AV、S-Video、TV），如果是电视卡的话还有TV Tuner Filter等等；使用ICaptureGraphBuilder2::FindInterface就可以找到相应的控制接口等等。

　　跟WDM卡相比，VFW卡实现的功能要简单得多。上述的Filter Graph创建过程，两种卡的处理是相似的；而对于视频捕捉的设置，则有较大的差异。WDM Capture Filter的执行文件为kswdmcap.ax，它实际上是kernel-mode下KsProxy的一个插件；而DirectShow使用了一个标识为CLSID_VfwCapture的Filter来支持VFW卡。WDM卡，设置Capture输出的图像格式、图像的对比度、亮度、色度、饱和度等，都是通过IAMStreamConfig、IAMVideoProcAmp等接口来实现（当然，在GraphEdit中可以通过Filter的Property Page来设置）；而VFW卡，一般要将驱动程序内的设置对话框显示给用户。VFW驱动程序一般实现三个设置对话框：Video Source（设置图像源属性）、Video Format（设置图像输出格式）和Video Display（设置图像显示属性）。下面是显示Video Source对话框的示例：

pControl->Stop(); // Stop the graph. // Query the capture filter for the IAMVfwCaptureDialogs interface. IAMVfwCaptureDialogs *pVfw = 0; hr = pCap->QueryInterface(IID_IAMVfwCaptureDialogs, (void**)&pVfw); if (SUCCEEDED(hr)) { // Check if the device supports this dialog box. if (S_OK == pVfw->HasDialog(VfwCaptureDialog_Source)) { // Show the dialog box. hr = pVfw->ShowDialog(VfwCaptureDialog_Source, hwndParent); } } pControl->Run();

　　以上讲述了视频捕捉程序创建的一般过程。视频捕捉还有其他问题，比如AV同步、设备的热插拔、DV Camcorder的控制、Analog TV以及Digital TV的支持，还有捕捉后的音视频压缩、音视频合成，或者硬件压缩卡的支持等等。要想编写出专业级的视频捕捉程序，这些问题是不可回避的！