利用DirectShow开发自己的Filter

学习directshow已经有几天了,下面将自己的学习心得写下来,希望对其他的人有帮助。 Filter实质是个COM组件,所以学习开发Filter之前你应该对com的知识有点了解。Com组件的实质是一个实现了纯虚指针接口的C++对象。关于com的东西,这里不多讲。

  一 给vc配置DirectShow的开发环境

  无论开发Filter还是开发Dshow的应用程序都要配置一下开发环境的,其实就是包含一下dshow用到的头文件和动态库。 选择Tools菜单下面的Options。在弹出的Option对话框配置如下
 



图1 添加头文件

  选择动态库文件添加到工程中



图2 添加动态库

   二 创建工程以及Filter的入口函数

  创建工程

  一般情况下,创建Filter使用一个普通的Win32 DLL项目。而且,一般Filter项目不使用MFC。这时,应用程序通过CoCreateInstance函数Filter实例; Filter与应用程序在二进制级别的协作。另外一种方法,也可以在MFC的应用程序项目中创建Filter。

  在vc里新建一个工程,选择win32动态库,如下图
 



图3

                  图4

       这样生成了一个简单的DLL,只有一个Dllmain入口函数。

  下面我要给这个filter添加入口函数了。

  Filter是个基于DLL的com组件,所以一般的Filter都要实现下面几个入口函数
              DllMain
             DllGetClassObject 
             DllCanUnloadNow
             DllRegisterServer 
             DllUnregisterServer

DllMain
DllGetClassObject
DllCanUnloadNow
DllRegisterServer
DllUnregisterServer

  首先定义导出函数

  要导出这些函数有两种方法,一是在定义函数时使用导出关键字_declspec(dllexport),另外一种方法是在创建DLL文件时使用模块定义文件.Def。使用导出函数关键字_declspec(dllexport)创建MyDll.dll就是在 .h文件中定义定义函数如下:

extern "C" _declspec(dllexport)BOOL DllRegisterServer;
       extern "C" _declspec(dllexport)BOOL DllRegisterServer;


  为了用.def文件创建DLL,往该工程中加入一个文本文件,命名为MyDll.def,再在该文件中加入如下代码:
        RARY MyFilter.ax 
        EXPORTS
        DllMain PRIVATE
        DllGetClassObject PRIVATE
        DllCanUnloadNow PRIVATE
        DllRegisterServer PRIVATE
        DllUnregisterServer PRIVATE

LIBRARY MyFilter.ax
EXPORTS
DllMain PRIVATE
DllGetClassObject PRIVATE
DllCanUnloadNow PRIVATE
DllRegisterServer PRIVATE
DllUnregisterServer PRIVATE

  其中LIBRARY语句说明该def文件是属于相应DLL的,EXPORTS语句下列出要导出的函数名称。我们可以在.def文件中的导出函数后加@n,如Max@1,Min@2,表示要导出的函数顺序号,在进行显式连时可以用到它。该DLL编译成功后,打开工程中的Debug目录,同样也会看到MyDll.dll和MyDll.lib文件。

  然后要定义这些函数的实现了,其实这些工作dshow的基类里都已经替我们做好了,我们所要做的就拿来用就是了,最重要的三个函数的实现一般如下
 
STDAPI DllRegisterServer()
{
 return AMovieDllRegisterServer2(TRUE);
}
STDAPI DllUnregisterServer()
{
 return AMovieDllRegisterServer2(FALSE);
}
extern "C" BOOL WINAPI DllEntryPoint(HINSTANCE, ULONG, LPVOID);
BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD dwReason, LPVOID lpReserved)
{
 return DllEntryPoint((HINSTANCE)(hModule), dwReason, lpReserved);

}
     
STDAPI DllRegisterServer()
{
 return AMovieDllRegisterServer2(TRUE);
}
STDAPI DllUnregisterServer()
{
 return AMovieDllRegisterServer2(FALSE);
}
extern "C" BOOL WINAPI DllEntryPoint(HINSTANCE, ULONG, LPVOID);
BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD dwReason, LPVOID lpReserved)
{
 return DllEntryPoint((HINSTANCE)(hModule), dwReason, lpReserved);

}
STDAPI DllRegisterServer()
{
 return AMovieDllRegisterServer2(TRUE);
}
STDAPI DllUnregisterServer()
{
 return AMovieDllRegisterServer2(FALSE);
}
extern "C" BOOL WINAPI DllEntryPoint(HINSTANCE, ULONG, LPVOID);
BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD dwReason, LPVOID lpReserved)
{
 return DllEntryPoint((HINSTANCE)(hModule), dwReason, lpReserved);

}

  其中DllEntryPoint 是在C:\DX90SDK\Samples\C++\DirectShow\BaseClasses\dllentry.cpp定义的,如果感兴趣我们可以去看看它的定义。 AMovieDllRegisterServer2函数是在下面 C:\DX90SDK\Samples\C++\DirectShow\BaseClasses\dllsetup.cpp这个文件定义的,具体实现可以自己看看。

  到了这里你恐怕要做点工作,还是要设置一下你的项目环境,否则恐怕你编译是通不过的,因为你用到了基类的一些东西,所以你要将你的dshow基类的定义和库文件包含进来。首先包含

#include Streams.h

  其次在Project –Setting菜单下配置自己的Filter输出的名字和连接的lib文件



图5

  其中library modules里的包含的动态库如下
c:\DX90SDK\Samples\C++\DirectShow\BaseClasses\debug\strmbasd.lib msvcrtd.lib quartz.lib vfw32.lib winmm.lib kernel32.lib advapi32.lib version.lib largeint.lib user32.lib gdi32.lib comctl32.lib ole32.lib olepro32.lib oleaut32.lib uuid.lib
此时你编译一下,好像还是通不过,它提示有一个全局的用于实现COM接口的变量没有定义,不着急,下面我们就开始实现Filter的com接口。

三 如何实现Filter 的类厂对象

  我们知道一个Filter是一个com组件,所以它com特性的实现其实在其基类中实现的,比如IUnknown接口,我们直接从基类派生出我们的Filter后,它就支持com接口了,它就是一个com组件了。

  所有的com组件为了实现二进制的封装,所以连创建的接口都封装了,因此每个com对象都有个类对象(也叫类厂对象,本身也是com对象,用来创建com组件)来创建com组件。

  下面温习一下com组件的创建过程,其中涉及到几个函数

  1、当客户端要创建一个com组件时,它通过底层的COM API函数 CoGetClassObject()使用SCM的服务,这个函数请SCM把一个指针绑定到客户端请求的com组件的类对象上,其实在CoGetClassObject()里它装载了该DLL的库,通过该dll的导出函数DllGetClassObject();DllGetClassObject根据客户端提供的com组件CLASSID,返回该com组件类对象的指针。下面com组件的创建和SCM无关了。

  2、客户端利用组件的类对象(类厂对象)的IClassFactory::CreateInstance方法创建com组件。

  Filter在这里使用了一个类厂模板类来当作Filter的类厂对象。下面看看类厂在DShow是怎么工作的。

  类厂对象也是一个com组件。本来DllGetClassObject是应该由我们自己完成一个函数,在directshow基类里已经完成了,我们不用管它了。它的功能就是来寻找这个DLL中的类厂对象,看是否有符合客户端请求的类厂对象。

  DLL里声明了一个全局的类厂模板数组,当DllGetClassObject请求类厂对象的时候,它就搜索这个数组,看是否有和CLSID匹配的类厂对象。当它找到一个匹配的CLSID,它就创建一个类厂对象,然后讲类厂指针返回给CoGetClassObject,然后客户端可以根据返回去的类厂指针,调用 IClassFactory::CreateInstance方法创建组件,类厂就根据数组里定义的方法创建com组件。

  factory template包含下列变量:

const WCHAR * m_Name; // Name
const CLSID * m_ClsID; // CLSID
LPFNNewCOMObject m_lpfnNew; // Function to create an instance of the component
LPFNInitRoutine m_lpfnInit; // Initialization function (optional)
const AMOVIESETUP_FILTER * m_pAMovieSetup_Filter; // Set-up information (for filters)
      const WCHAR * m_Name; // Name
      const CLSID * m_ClsID; // CLSID
      LPFNNewCOMObject m_lpfnNew; // Function to create an instance of the component
      LPFNInitRoutine m_lpfnInit; // Initialization function (optional)
      const AMOVIESETUP_FILTER * m_pAMovieSetup_Filter; // Set-up information (for filters)
  其中的两个函数指针m_lpfnNew and m_lpfnInit使用下面的定义

typedef CUnknown *(CALLBACK *LPFNNewCOMObject)(LPUNKNOWN pUnkOuter, HRESULT *phr);
typedef void (CALLBACK *LPFNInitRoutine)(BOOL bLoading, const CLSID *rclsid);
        typedef CUnknown *(CALLBACK *LPFNNewCOMObject)(LPUNKNOWN pUnkOuter, HRESULT *phr);
typedef void (CALLBACK *LPFNInitRoutine)(BOOL bLoading, const CLSID *rclsid);
  你可以参照如下的方式定义你的类厂对象
CUnknown * WINAPI CMyFilter::CreateInstance(LPUNKNOWN pUnk, HRESULT *pHr)
{
 CMyFilter *pFilter = new CMyFilter(NAME("my Filter"), pUnk, pHr);
 if (pFilter== NULL)
 {
  *pHr = E_OUTOFMEMORY;
 }
 return pFilter;
}
CUnknown * WINAPI CMyFilter::CreateInstance(LPUNKNOWN pUnk, HRESULT *pHr)
{
 CMyFilter *pFilter = new CMyFilter(NAME("my Filter"), pUnk, pHr);
 if (pFilter== NULL)
 {
  *pHr = E_OUTOFMEMORY;
 }
 return pFilter;
}

  你可以声明自己的类厂数组如下:
CFactoryTemplate g_Templates[1] =
{
 {
  L"my filter", // Name
  &CLSID_MYFilter, // CLSID
  CMyFilter::CreateInstance, // Method to create an instance of MyComponent
  NULL, // Initialization function
  &sudInfTee // Set-up information (for filters)
 }
};
int g_cTemplates = sizeof(g_Templates) / sizeof(g_Templates[0]);
CFactoryTemplate g_Templates[1] =
{
 {
  L"my filter", // Name
  &CLSID_MYFilter, // CLSID
  CMyFilter::CreateInstance, // Method to create an instance of MyComponent
  NULL, // Initialization function
  &sudInfTee // Set-up information (for filters)
 }
};
int g_cTemplates = sizeof(g_Templates) / sizeof(g_Templates[0]);

  如果在这个com组件中你要支持多个filter,你可以在这个数组中继续添加就是了。

四 如何实现自己的Filter

  在这里就要讲如何创建自己的Filter了,下面我们以写一个CTransformFilter为例

  1、选择一个基类,声明自己的类

  创建filter很简单,你只要根据自己的需要选择不同的基类Filter派生出自己的Filter,它就已经支持com特性了。

  从逻辑上考虑,在写Filter之前,选择一个合适的Filter基类是至关重要的。为此,你必须对几个Filter的基类有相当的了解。在实际应用中,Filter的基类并不总是选择CBaseFilter的。相反,因为我们绝大部分写的都是中间的传输Filter(Transform Filter),所以基类选择CTransformFilter和CTransInPlaceFilter的居多。如果我们写的是源Filter,我们可以选择CSource作为基类;如果是Renderer Filter,可以选择CBaseRenderer或CBaseVideoRenderer等。

  总之,选择好Filter的基类是很重要的。当然,选择Filter的基类也是很灵活的,没有绝对的标准。能够通过CTransformFilter实现的Filter当然也能从CBaseFilter一步一步实现。

  下面,笔者就从本人的实际经验出发,对Filter基类的选择提出几点建议供大家参考。

  首先,你必须明确这个Filter要完成什么样的功能,即要对Filter项目进行需求分析。请尽量保持Filter实现的功能的单一性。如果必要的话,你可以将需求分解,由两个(或者更多的)功能单一的Filter去实现总的功能需求。

  其次,你应该明确这个Filter大致在整个Filter Graph的位置,这个Filter的输入是什么数据,输出是什么数据,有几个输入Pin、几个输出Pin等等。你可以画出这个Filter的草图。弄清这一点十分重要,这将直接决定你使用哪种“模型”的Filter。比如,如果Filter仅有一个输入Pin和一个输出Pin,而且一进一处的媒体类型相同,则一般采用CTransInPlaceFilter作为Filter的基类;如果媒体类型不一样,则一 般选择CTransformFilter作为基类。

  再者,考虑一些数据传输、处理的特殊性要求。比如Filter的输入和输出的Sample并不是一一对应的,这就一般要在输入Pin上进行数据的缓存,而在输出Pin上使用专门的线程进行数据处理。这种情况下,Filter的基类选择CSource为宜(虽然这个Filter并不是源Filter)。当Filter的基类选定了之后,Pin的基类也就相应选定了。接下去,就是Filter和Pin上的代码实现了。有一点需要注意的是,从软件设计的角度上来说,应该将你的逻辑类代码同Filter的代码分开。下面,我们一起来看一下输入Pin的实现。你需要实现基类所有的纯虚函数,比如CheckMediaType等。在CheckMediaType内,你可以对媒体类型进行检验,看是否是你期望的那种。因为大部分Filter采用的是推模式传输数据,所以在输入Pin上一般都实现了Receive方法。有的基类里面已经实现了Receive,而在Filter类上留一个纯虚函数供用户重载进行数据处理。这种情况下一般是无需重载Receive方法的,除非基类的实现不符合你的实际要求。而如果你重载了Receive方法,一般会同时重载以下三个函数EndOfStream、BeginFlush和EndFlush。我们再来看一下输出Pin的实现。一般情况下,你要实现基类所有的纯虚函数,除了CheckMediaType进行媒体类型检查外,一般还有DecideBufferSize以决定Sample使用内存的大小,GetMediaType提供支持的媒体类型。
最后,我们看一下Filter类的实现。首先当然也要实现基类的所有纯虚函数。除此之外,Filter还要实现CreateInstance以提供COM的入口,实现NonDelegatingQueryInterface以暴露支持的接口。如果我们创建了自定义的输入、输出Pin,一般我们还要重载GetPinCount和GetPin两个函数。

  这里我主要为了举例,所以简单写的filter没有Pin接口,但在我的demo里的Filter,却是有个out pin和一个input pin。
我的Filter类的定义如下:
class CMyFilter : public CCritSec, public CBaseFilter
{
 public:
  CMyFilter(TCHAR *pName,LPUNKNOWN pUnk,HRESULT *hr);
  virtual ~CMyFilter();
  static CUnknown * WINAPI CreateInstance(LPUNKNOWN pUnk, HRESULT *phr);
  CBasePin *GetPin(int n);
  int GetPinCount();
}

class CMyFilter : public CCritSec, public CBaseFilter
{
 public:
  CMyFilter(TCHAR *pName,LPUNKNOWN pUnk,HRESULT *hr);
  virtual ~CMyFilter();
  static CUnknown * WINAPI CreateInstance(LPUNKNOWN pUnk, HRESULT *phr);
  CBasePin *GetPin(int n);
  int GetPinCount();
}

  注:因为基类是一个纯虚的基类,所以在你的filter一定要派生一个其中的纯虚函数,否则编译器会提示你的派生类也是一个纯虚类,
你在创建这个com组件对象的时候,纯虚类是没法创建对象的。

  2、给自己的Filter生成一个CLSID
// {1915C5C7-02AA-415f-890F-76D94C85AAF1}
DEFINE_GUID(CLSID_MYFilter,
0x1915c5c7, 0x2aa, 0x415f, 0x89, 0xf, 0x76, 0xd9, 0x4c, 0x85, 0xaa, 0xf1);
  你可以用Guidgen or Uuidgen给自己的Filter生成一个128位的ID号,然后利用DEFINE_GUID宏在Filter的头文件声明该Filter的CLSID;
[myFilter.h]

  这个CLSID_MYFilter在类厂数组用到,在注册Filter时也要用到。

  3 CMyFilter类的简单实现

  这个类纯粹为了演示用,所以特别简单,你可以参考我的demo,那个filter写的功能比较全。
CMyFilter::CMyFilter(TCHAR *pName,LPUNKNOWN pUnk,HRESULT *hr)
:CBaseFilter(NAME("my filter"), pUnk, this, CLSID_MYFilter)
{ }
CMyFilter::~CMyFilter()
{}

// Public method that returns a new instance.
CUnknown * WINAPI CMyFilter::CreateInstance(LPUNKNOWN pUnk, HRESULT *pHr)
{
 CMyFilter *pFilter = new CMyFilter(NAME("my Filter"), pUnk, pHr);
 if (pFilter== NULL)
 {
  *pHr = E_OUTOFMEMORY;
 }
 return pFilter;
}

CBasePin * CMyFilter::GetPin(int n)
{
 return NULL;
}
int CMyFilter::GetPinCount()
{
 return 0;
}
CMyFilter::CMyFilter(TCHAR *pName,LPUNKNOWN pUnk,HRESULT *hr)
:CBaseFilter(NAME("my filter"), pUnk, this, CLSID_MYFilter)
{ }
CMyFilter::~CMyFilter()
{}

// Public method that returns a new instance.
CUnknown * WINAPI CMyFilter::CreateInstance(LPUNKNOWN pUnk, HRESULT *pHr)
{
 CMyFilter *pFilter = new CMyFilter(NAME("my Filter"), pUnk, pHr);
 if (pFilter== NULL)
 {
  *pHr = E_OUTOFMEMORY;
 }
 return pFilter;
}

CBasePin * CMyFilter::GetPin(int n)
{
 return NULL;
}
int CMyFilter::GetPinCount()
{
 return 0;
}

  这样基本上就实现了一个filter,但是这个filter没有与之相联系的PIN,但是实现Filter的基本过程就时这样了,至于逻辑上的东西,比如Filter和pin如何连接,数据流是如何流动的,你都要去看看sdk了,按照上面的步骤你就可以写一个Filter的框架出来。

  下面我们总结一下写一个Filter至少需要那些东西。

  1、Filter的实现类

  在这里就是CMyFilter类,在这个类里你可以实现自己的逻辑上的功能,包括定义你的filter的特性,给你的filter配备pin接口等。

  2、com组件的引出函数

  五个全局函数:

  DllMain //dll的入口函数
  DllGetClassObject //获得com组件的类厂对象
  DllCanUnloadNow //com组件是否可以卸载
  DllRegisterServer //注册com组件
  DllUnregisterServer //卸载com组件

  其中DllGetClassObject 已经由基类完成你自己只要完成三个函数即可DllMain,DllRegisterServer,DllUnregisterServer。

  3、com组件的类厂对象

  类厂对象是用来生成Filter对象的,用的模板类定义了一个全局的模板类对象数组,一般格式如下

CFactoryTemplate g_Templates[1] =
{
 {
  L"my filter", // Name
  &CLSID_MYFilter, // CLSID
  CMyFilter::CreateInstance, // Method to create an instance of MyComponent
  NULL, // Initialization function
  &sudInfTee // Set-up information (for filters)
 }
};
int g_cTemplates = sizeof(g_Templates) / sizeof(g_Templates[0]);
CFactoryTemplate g_Templates[1] =
{
 {
  L"my filter", // Name
  &CLSID_MYFilter, // CLSID
  CMyFilter::CreateInstance, // Method to create an instance of MyComponent
  NULL, // Initialization function
  &sudInfTee // Set-up information (for filters)
 }
};
int g_cTemplates = sizeof(g_Templates) / sizeof(g_Templates[0]);
  4、关于你自己定义的Filter以及Pin的信息
 
  这些是一个全局的结构变量,用于描述你的Filter和你定义的pin,在注册Filter的时候会用到,如下

  AMOVIESETUP_FILTER 描述一个Filter
  AMOVIESETUP_PIN 描述pin
  AMOVIESETUP_MEDIATYPE 描述数据类型

  下面的代码描述了一个Filter带有一个output PIN
static const WCHAR g_wszName[] = L"Some Filter";
AMOVIESETUP_MEDIATYPE sudMediaTypes[] = {
 { &MEDIATYPE_Video, &MEDIASUBTYPE_RGB24 },
 { &MEDIATYPE_Video, &MEDIASUBTYPE_RGB32 },
};
AMOVIESETUP_PIN sudOutputPin = {
 L"", // Obsolete, not used.
 FALSE, // Is this pin rendered?
 TRUE, // Is it an output pin?
 FALSE, // Can the filter create zero instances?
 FALSE, // Does the filter create multiple instances?
 &GUID_NULL, // Obsolete.
 NULL, // Obsolete.
 2, // Number of media types.
 sudMediaTypes // Pointer to media types.
};

AMOVIESETUP_FILTER sudFilterReg = {
 &CLSID_SomeFilter, // Filter CLSID.
 g_wszName, // Filter name.
 MERIT_NORMAL, // Merit.
 1, // Number of pin types.
 &sudOutputPin // Pointer to pin information.
};

static const WCHAR g_wszName[] = L"Some Filter";
AMOVIESETUP_MEDIATYPE sudMediaTypes[] = {
 { &MEDIATYPE_Video, &MEDIASUBTYPE_RGB24 },
 { &MEDIATYPE_Video, &MEDIASUBTYPE_RGB32 },
};
AMOVIESETUP_PIN sudOutputPin = {
 L"", // Obsolete, not used.
 FALSE, // Is this pin rendered?
 TRUE, // Is it an output pin?
 FALSE, // Can the filter create zero instances?
 FALSE, // Does the filter create multiple instances?
 &GUID_NULL, // Obsolete.
 NULL, // Obsolete.
 2, // Number of media types.
 sudMediaTypes // Pointer to media types.
};

AMOVIESETUP_FILTER sudFilterReg = {
 &CLSID_SomeFilter, // Filter CLSID.
 g_wszName, // Filter name.
 MERIT_NORMAL, // Merit.
 1, // Number of pin types.
 &sudOutputPin // Pointer to pin information.
};
static const WCHAR g_wszName[] = L"Some Filter";
AMOVIESETUP_MEDIATYPE sudMediaTypes[] = {
 { &MEDIATYPE_Video, &MEDIASUBTYPE_RGB24 },
 { &MEDIATYPE_Video, &MEDIASUBTYPE_RGB32 },
};
AMOVIESETUP_PIN sudOutputPin = {
 L"", // Obsolete, not used.
 FALSE, // Is this pin rendered?
 TRUE, // Is it an output pin?
 FALSE, // Can the filter create zero instances?
 FALSE, // Does the filter create multiple instances?
 &GUID_NULL, // Obsolete.
 NULL, // Obsolete.
 2, // Number of media types.
 sudMediaTypes // Pointer to media types.
};

AMOVIESETUP_FILTER sudFilterReg = {
 &CLSID_SomeFilter, // Filter CLSID.
 g_wszName, // Filter name.
 MERIT_NORMAL, // Merit.
 1, // Number of pin types.
 &sudOutputPin // Pointer to pin information.
};

  最后如果你还是调试通不过,看看你是否包含了下面的头文件
#include streams.h
#include initguid.h
#include tchar.h
#include stdio.h
#include streams.h
#include initguid.h
#include tchar.h
#include stdio.h




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