Direcshow中视频捕捉和参数设置报告
1. 关于视频捕捉（About Video Capture in Dshow）
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。看下面的代码把
HRESULT InitCaptureGraphBuilder(
IGraphBuilder **ppGraph, // Receives the pointer.
ICaptureGraphBuilder2 **ppBuild // Receives the pointer.
)
{
if (!ppGraph || !ppBuild)
{
return E_POINTER;
}
IGraphBuilder *pGraph = NULL;
ICaptureGraphBuilder2 *pBuild = NULL;
// Create the Capture Graph Builder.
HRESULT hr = CoCreateInstance(CLSID_CaptureGraphBuilder2, NULL,
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);
// Return both interface pointers to the caller.
*ppBuild = pBuild;
*ppGraph = pGraph; // The caller must release both interfaces.
return S_OK;
}
Else
{
pBuild->Release();
}
}
return hr; // Failed
}
2. 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。
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。
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。
3. 预览视频（Previewing Video）
为了创建可以预览视频的graph，可以调用下面的代码
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);
4. 如何捕捉视频流并保存到文件（Capture video to File）
1) 将视频流保存到AVI文件
下面的图表显示了graph图
图2
AVI Mux filter接收从capture pin过来的视频流，然后将其打包成AVI流。音频流也可以连接到AVI Mux Filter上，这样mux filter就将视频流和视频流合成AVI流。File writer将AVI流写入到文件中。
可以像下面这样构建graph图
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); // (Optional) Receives a pointer to the file sink.
第一个参数表明文件的类型，这里表明是AVI，第二个参数是制定文件的名称。对于AVI文件，SetOutputFileName函数会创建一个AVI mux Filter 和一个 File writer Filter ，并且将两个filter添加到graph图中，在这个函数中，通过File Writer Filter 请求IFileSinkFilter接口，然后调用IFileSinkFilter::SetFileName方法，设置文件的名称。然后将两个filter连接起来。第三个参数返回一个指向 AVI Mux的指针，同时，它也通过第四个参数返回一个IFileSinkFilter参数，如果你不需要这个参数，你可以将这个参数设置成NULL。
然后，你应该调用下面的函数将capture filter 和AVI Mux连接起来。
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();
第5个参数就是使用的上面函数返回的pMux指针。
当捕捉音频的时候，媒体类型要设置为MEDIATYPE_Audio，如果你从两个不同的设备捕捉视频和音频，你最好将音频设置成主流，这样可以防止两个数据流间drift，因为avi mux filter为同步音频，会调整视频的播放速度的。为了设置master 流，调用IConfigAviMux::SetMasterStream方法，可以采用如下的代码：
IConfigAviMux *pConfigMux = NULL;
hr = pMux->QueryInterface(IID_IConfigAviMux, (void**)&pConfigMux);
if (SUCCEEDED(hr))
{
pConfigMux->SetMasterStream(1);
pConfigMux->Release();
}
SetMasterStream的参数指的是数据流的数目，这个是由调用RenderStream的次序决定的。例如，如果你调用RenderStream首先用于视频流，然后是音频，那么视频流就是0，音频流就是1。
添加编码filter
IBaseFilter *pEncoder; /* Create the encoder filter (not shown). */
// Add it to the filter graph.
pGraph->AddFilter(pEncoder, L"Encoder);
/* Call SetOutputFileName as shown previously. */
// Render the stream.
hr = pBuild->RenderStream(
&PIN_CATEGORY_CAPTURE,
&MEDIATYPE_Video,
pCap, pEncoder, pMux);
pEncoder->Release();
2) 将视频流保存成wmv格式的文件
为了将视频流保存成并编码成windows media video （WMV）格式的文件，将capture pin连到WM ASF Writer filter。
图3
构建graph图最简单的方法就是将在ICaptureGraphBuilder2::SetOutputFileName方法中指定MEDIASUBTYPE_Asf的filter。如下
IBaseFilter* pASFWriter = 0;
hr = pBuild->SetOutputFileName(
&MEDIASUBTYPE_Asf, // Create a Windows Media file.
L"C:""VidCap.wmv", // File name.
&pASFWriter, // Receives a pointer to the filter.
NULL); // Receives an IFileSinkFilter interface pointer (optional).
参数MEDIASUBTYPE_Asf 告诉graph builder，要使用wm asf writer作为文件接收器，于是，pbuild 就创建这个filter，将其添加到graph图中，然后调用IFileSinkFilter::SetFileName来设置输出文件的名字。第三个参数用来返回一个ASF writer指针，第四个参数用来返回文件的指针。
在将任何pin连接到WM ASF Writer之前，一定要对WM ASF Writer进行一下设置，你可以同过WM ASF Writer的IConfigAsfWriter接口指针来进行设置。
IConfigAsfWriter *pConfig = 0;
hr = pASFWriter->QueryInterface(IID_IConfigAsfWriter, (void**)&pConfig);
if (SUCCEEDED(hr))
{
// Configure the ASF Writer filter.
pConfig->Release();
}
然后调用ICaptureGraphBuilder2::RenderStream将capture Filter 和 ASF writer连接起来。
hr = pBuild->RenderStream(
&PIN_CATEGORY_CAPTURE, // Capture pin.
&MEDIATYPE_Video, // Video. Use MEDIATYPE_Audio for audio.
pCap, // Pointer to the capture filter.
0,
pASFWriter); // Pointer to the sink filter (ASF Writer).
3) 保存成自定义的文件格式
如果你想将文件保存成自己的格式，你必须有自己的 file writer。看下面的代码
IBaseFilter *pMux = 0;
IFileSinkFilter *pSink = 0;
hr = pBuild->SetOutputFileName(
&CLSID_MyCustomMuxFilter, //自己开发的Filter
L"C:""VidCap.avi", &pMux, &pSink);
4) 如何将视频流保存进多个文件
当你将视频流保存进一个文件后，如果你想开始保存第二个文件，这时，你应该首先将graph停止，然后通过IFileSinkFilter::SetFileName改变 File Writer 的文件名称。注意，IFileSinkFilter指针你可以在SetOutputFileName时通过第四个参数返回的。
看看保存多个文件的代码吧
IBaseFilter *pMux;同步的synchronization
IFileSinkFilter *pSink
hr = pBuild->SetOutputFileName(&MEDIASUBTYPE_Avi, L"C:""YourFileName.avi",
&pMux, &pSink);
if (SUCCEEDED(hr))
{
hr = pBuild->RenderStream(&PIN_CATEGORY_CAPTURE, &MEDIATYPE_Video, pCap, NULL, pMux);
if (SUCCEEDED(hr))
{
pControl->Run();
/* Wait awhile, then stop the graph. */
pControl->Stop();
// Change the file name and run the graph again.
pSink->SetFileName(L"YourFileName02.avi", 0);
pControl->Run();
}
pMux->Release();
pSink->Release();
}
5) 组合视频的捕捉和预览
如果想组建一个既可以预览视频，又可以将视频保存成文件的graph，只需要两次调用ICaptureGraphBuilder2::RenderStream即可。代码如下：
// Render the preview stream to the video renderer.
hr = pBuild->RenderStream(&PIN_CATEGORY_PREVIEW, &MEDIATYPE_Video, pCap, NULL, NULL);
// Render the capture stream to the mux.
hr = pBuild->RenderStream(&PIN_CATEGORY_CAPTURE, &MEDIATYPE_Video, pCap, NULL, pMux);
在上面的代码中，graph builder 其实隐藏了下面的细节。
1 如果capture Filter既有preview pin 也有captrue pin，那么RenderStream仅仅将两个pin和render filter接起来。如下图
图4
2如果caprture Filter只有一个capture pin，那么Capture Graph Builder就采用一个Smart Tee Filter将视频流分流，graph图如下
图5
7. 将设备从系统中移走时的事件通知（Device remove Notify）
如果用户将一个graph正在使用的即插即用型的设备从系统中去掉，filter图表管理器就会发送一个EC_DEVICE_LOST事件通知，如果该设备又可以使用了，filter图表管理器就发送另外的一个EC_DEVICE_LOST通知，但是先前组建的捕捉filter graph图就没法用了，用户必须重新组建graph图。
当系统中有新的设备添加时，dshow是不会发送任何通知的，所以，应用程序如果想要知道系统中何时添加新的设备，应用程序可以监控WM_DEVICECHANGE消息。
8. 从静止图像pin中捕捉图片
有些照相机，摄像头除了可以捕获视频流以外还可以捕获单张的，静止的图片。通常，静止的图片的质量要比流的质量要高。摄像头一般都一个按钮来触发，或者是支持软件触发。支持输出静态图片的摄像头一般都要提供一个静态图片pin，这个pin的种类是PIN_CATEGORY_STILL。
从设备中获取静态图片，我们一般推荐使用windows Image Acquisition (WIA) APIs。当然，你也可以用dshow来获取图片。
在graph运行的时候利用IAMVideoControl::SetMode来触发静态的pin。代码如下
pControl->Run(); // Run the graph.
IAMVideoControl *pAMVidControl = NULL;
hr = pCap->QueryInterface(IID_IAMVideoControl, (void**)&pAMVidControl);
if (SUCCEEDED(hr))
{
// Find the still pin.
IPin *pPin = 0;
hr = pBuild->FindPin(pCap, PINDIR_OUTPUT, &PIN_CATEGORY_STILL, 0, FALSE, 0, &pPin);
if (SUCCEEDED(hr))
{
hr = pAMVidControl->SetMode(pPin, VideoControlFlag_Trigger);
pPin->Release();
}
pAMVidControl->Release();
}
首先向capture Filter 请求IAMVideoContol，如果支持该接口，就调用ICaptureGraphBuilder2::FindPin请求指向静止pin 的指针，然后调用pin的put_Mode方法。
根据不同的摄像头，你可能静态pin连接前要render 该pin。
捕捉静态图片常用的filter是Sample Grabber filter，Sample Grabber使用了一个用户定义的回调汗水来处理图片。关于这个filter的详细用法，参见Using the Sample Grabber.。
下面的例子假设静态pin传递的是没有压缩的RGB图片。首先定义一个类，从ISampleGrabberCB继承。
// Class to hold the callback function for the Sample Grabber filter. class SampleGrabberCallback : public ISampleGrabberCB
{
// Implementation is described later.
}
// Global instance of the class.
SampleGrabberCallback g_StillCapCB;
然后将捕捉filter的静态pin连接到Sample Grabber，将Sample Grabber连接到Null Renderer filter。Null Renderer仅仅是将她接收到的sample丢弃掉。实际的工作都是在回调函数里进行，连接Null Renderer 仅仅是为了给Sample Grabber's 输出pin上连接点东西。具体见下面的代码
// Add the Sample Grabber filter to the graph.
IBaseFilter *pSG_Filter;
hr = CoCreateInstance(CLSID_SampleGrabber, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER,
IID_IBaseFilter, (void**)&pSG_Filter);
hr = pGraph->AddFilter(pSG_Filter, L"SampleGrab");
// Add the Null Renderer filter to the graph.
IBaseFilter *pNull;
hr = CoCreateInstance(CLSID_NullRendere, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_IBaseFilter, (void**)&pNull);
hr = pGraph->AddFilter(pSG_Filter, L"NullRender");
然后通过RenderStream将still pin ，sample grabber ，null Renderer连接起来
hr = pBuild->RenderStream(
&PIN_CATEGORY_STILL, // Connect this pin ...
&MEDIATYPE_Video, // with this media type ...
pCap, // on this filter ...
pSG_Filter, // to the Sample Grabber ...
pNull); // ... and finally to the Null Renderer.
然后调用ISampleGrabber指针，来通过这个指针可以分配内存。
// Configure the Sample Grabber.
ISampleGrabber *pSG;
hr = pSG_Filter->QueryInterface(IID_ISampleGrabber, (void**)&pSG);
pSG->SetOneShot(FALSE);
pSG->SetBufferSamples(TRUE);
设置你的回调对象
pSG->SetCallback(&g_StillCapCB, 0); // 0 = Use the SampleCB callback method
获取静态pin和sample grabber之间连接所用的媒体类型
// Store the media type for later use.
AM_MEDIA_TYPE g_StillMediaType;
hr = pSG->GetConnectedMediaType(&g_StillMediaType);
pSG->Release();
媒体类型包含一个BITMAPINFOHEADER结构来定义图片的格式，在程序退出前一定要释放媒体类型
// On exit, remember to release the media type.
FreeMediaType(g_StillMediaType);
看看下面的回调类吧。这个类从ISampleGrabber接口派生，但是它没有保持引用计数，因为应用程序在堆上创建这个对象，在整个graph的生存周期它都存在。
所有的工作都在BufferCB函数里完成，当有一个新的sample到来的时候，这个函数就会被sample Grabber调用到。在下面的例子里，bitmap被写入到一个文件中
class SampleGrabberCallback : public ISampleGrabberCB
{
public:
// Fake referance counting.
STDMETHODIMP_(ULONG) AddRef() { return 1; }
STDMETHODIMP_(ULONG) Release() { return 2; }
STDMETHODIMP QueryInterface(REFIID riid, void **ppvObject)
{
if (NULL == ppvObject) return E_POINTER;
if (riid == __uuidof(IUnknown))
{
*ppvObject = static_cast<IUnknown*>(this);
return S_OK;
}
if (riid == __uuidof(ISampleGrabberCB))
{
*ppvObject = static_cast<ISampleGrabberCB*>(this);
return S_OK;
}
return E_NOTIMPL;
}
STDMETHODIMP SampleCB(double Time, IMediaSample *pSample)
{
return E_NOTIMPL;
}
STDMETHODIMP BufferCB(double Time, BYTE *pBuffer, long BufferLen)
{
if ((g_StillMediaType.majortype != MEDIATYPE_Video) ||
(g_StillMediaType.formattype != FORMAT_VideoInfo) ||
(g_StillMediaType.cbFormat < sizeof(VIDEOINFOHEADER)) ||
(g_StillMediaType.pbFormat == NULL))
{
return VFW_E_INVALIDMEDIATYPE;
}
HANDLE hf = CreateFile("C:""Example.bmp", GENERIC_WRITE,
FILE_SHARE_WRITE, NULL, CREATE_ALWAYS, 0, NULL);
if (hf == INVALID_HANDLE_VALUE)
{
return E_FAIL;
}
long cbBitmapInfoSize = g_StillMediaType.cbFormat - SIZE_PREHEADER;
VIDEOINFOHEADER *pVideoHeader = (VIDEOINFOHEADER*)g_StillMediaType.pbFormat;
BITMAPFILEHEADER bfh;
ZeroMemory(&bfh, sizeof(bfh));
bfh.bfType = 'MB'; // Little-endian for "MB".
bfh.bfSize = sizeof( bfh ) + BufferLen + cbBitmapInfoSize;
bfh.bfOffBits = sizeof( BITMAPFILEHEADER ) + cbBitmapInfoSize;
// Write the file header.
DWORD dwWritten = 0;
WriteFile( hf, &bfh, sizeof( bfh ), &dwWritten, NULL );
WriteFile(hf, HEADER(pVideoHeader), cbBitmapInfoSize, &dwWritten, NULL);
WriteFile( hf, pBuffer, BufferLen, &dwWritten, NULL );
CloseHandle( hf );
return S_OK;
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