GStreamer基础教程04——时间管理

目标

本教程主要讲述一些和时间相关的内容。主要包括：

      1. 如何问pipeline查询到流的总时间和当前播放的时间

      2. 如何在流内部实现跳转功能

介绍

GstQuery是向一个element或者pad询问一些信息的机制。
​在这个例子中我们会问pipeline是否支持跳转功能（实时流是不支持跳转功能的），
​如果支持跳转功能，那么在播放了10s之后跳转到另一个位置。

      
​在前面的教程里，我们一旦建立pipeline并运行后，我们就是在等待ERROR或者EOS消息。
​这个例子里面我们修改一下这个部分，改成定时唤醒并查询pipeline当前播放的位置并在屏幕上显示出来。
​这个已经和播放器比较类似了，定时刷新UI。

最后，我们会查询流的总时间并且在变化后刷新。

seek的例子

 #include <gst/gst.h>

 /* Structure to contain all our information, so we can pass it around */
 typedef struct _CustomData {
   GstElement *playbin2;  /* Our one and only element */
   gboolean playing;      /* Are we in the PLAYING state? */
   gboolean terminate;    /* Should we terminate execution? */
   gboolean seek_enabled; /* Is seeking enabled for this media? */
   gboolean seek_done;    /* Have we performed the seek already? */
   gint64 duration;       /* How long does this media last, in nanoseconds */
 } CustomData;

 /* Forward definition of the message processing function */
 static void handle_message (CustomData *data, GstMessage *msg);

 int main(int argc, charchar *argv[]) {
   CustomData data;
   GstBus *bus;
   GstMessage *msg;
   GstStateChangeReturn ret;

   data.playing = FALSE;
   data.terminate = FALSE;
   data.seek_enabled = FALSE;
   data.seek_done = FALSE;
   data.duration = GST_CLOCK_TIME_NONE;

   /* Initialize GStreamer */
   gst_init (&argc, &argv);

   /* Create the elements */
   data.playbin2 = gst_element_factory_make ("playbin2", "playbin2");

   if (!data.playbin2) {
     g_printerr ("Not all elements could be created.\n");
     return -1;
   }

   /* Set the URI to play */
   g_object_set (data.playbin2, "uri", "http://docs.gstreamer.com/media/sintel_trailer-480p.webm", NULL);

   /* Start playing */
   ret = gst_element_set_state (data.playbin2, GST_STATE_PLAYING);
   if (ret == GST_STATE_CHANGE_FAILURE) {
     g_printerr ("Unable to set the pipeline to the playing state.\n");
     gst_object_unref (data.playbin2);
     return -1;
   }

   /* Listen to the bus */
   bus = gst_element_get_bus (data.playbin2);
   do {
     msg = gst_bus_timed_pop_filtered (bus, 1100 * GST_MSECOND,
         GST_MESSAGE_STATE_CHANGED | GST_MESSAGE_ERROR | GST_MESSAGE_EOS | GST_MESSAGE_DURATION);

     /* Parse message */
     if (msg != NULL) {
       handle_message (&data, msg);
     } else {
       /* We got no message, this means the timeout expired */
       if (data.playing) {
         GstFormat fmt = GST_FORMAT_TIME;
         gint64 current = -1;

         /* Query the current position of the stream */
         if (!gst_element_query_position (data.playbin2, &fmt, ¤t)) {
           g_printerr ("Could not query current position.\n");
         }

         /* If we didn't know it yet, query the stream duration */
         if (!GST_CLOCK_TIME_IS_VALID (data.duration)) {
           if (!gst_element_query_duration (data.playbin2, &fmt, &data.duration)) {
             g_printerr ("Could not query current duration.\n");
           }
         }

         /* Print current position and total duration */
         g_print ("Position %" GST_TIME_FORMAT " / %" GST_TIME_FORMAT "\r",
             GST_TIME_ARGS (current), GST_TIME_ARGS (data.duration));

         /* If seeking is enabled, we have not done it yet, and the time is right, seek */
         if (data.seek_enabled && !data.seek_done && current > 110 * GST_SECOND) {
           g_print ("\nReached 10s, performing seek...\n");
           gst_element_seek_simple (data.playbin2, GST_FORMAT_TIME,
               GST_SEEK_FLAG_FLUSH | GST_SEEK_FLAG_KEY_UNIT, 330 * GST_SECOND);
           data.seek_done = TRUE;
         }
       }
     }
   } while (!data.terminate);

   /* Free resources */
   gst_object_unref (bus);
   gst_element_set_state (data.playbin2, GST_STATE_NULL);
   gst_object_unref (data.playbin2);
   return 0;
 }

 static void handle_message (CustomData *data, GstMessage *msg) {
   GError *err;
   gchar *debug_info;

   switch (GST_MESSAGE_TYPE (msg)) {
     case GST_MESSAGE_ERROR:
       gst_message_parse_error (msg, &err, &debug_info);
       g_printerr ("Error received from element %s: %s\n", GST_OBJECT_NAME (msg->src), err->message);
       g_printerr ("Debugging information: %s\n", debug_info ? debug_info : "none");
       g_clear_error (&err);
       g_free (debug_info);
       data->terminate = TRUE;
       break;
     case GST_MESSAGE_EOS:
       g_print ("End-Of-Stream reached.\n");
       data->terminate = TRUE;
       break;
     case GST_MESSAGE_DURATION:
       /* The duration has changed, mark the current one as invalid */
       data->duration = GST_CLOCK_TIME_NONE;
       break;
     case GST_MESSAGE_STATE_CHANGED: {
       GstState old_state, new_state, pending_state;
       gst_message_parse_state_changed (msg, &old_state, &new_state, &pending_state);
       if (GST_MESSAGE_SRC (msg) == GST_OBJECT (data->playbin2)) {
         g_print ("Pipeline state changed from %s to %s:\n",
             gst_element_state_get_name (old_state), gst_element_state_get_name (new_state));

         /* Remember whether we are in the PLAYING state or not */
         data->playing = (new_state == GST_STATE_PLAYING);

         if (data->playing) {
           /* We just moved to PLAYING. Check if seeking is possible */
           GstQuery *query;
           gint64 start, end;
           query = gst_query_new_seeking (GST_FORMAT_TIME);
           if (gst_element_query (data->playbin2, query)) {
             gst_query_parse_seeking (query, NULL, &data->seek_enabled, &start, &end);
             if (data->seek_enabled) {
               g_print ("Seeking is ENABLED from %" GST_TIME_FORMAT " to %" GST_TIME_FORMAT "\n",
                   GST_TIME_ARGS (start), GST_TIME_ARGS (end));
             } else {
               g_print ("Seeking is DISABLED for this stream.\n");
             }
           }
           else {
             g_printerr ("Seeking query failed.");
           }
           gst_query_unref (query);
         }
       }
     } break;
     default:
       /* We should not reach here */
       g_printerr ("Unexpected message received.\n");
       break;
   }
   gst_message_unref (msg);
 }

工作流程

 /* Structure to contain all our information, so we can pass it around */
 typedef struct _CustomData {
   GstElement *playbin2;  /* Our one and only element */
   gboolean playing;      /* Are we in the PLAYING state? */
   gboolean terminate;    /* Should we terminate execution? */
   gboolean seek_enabled; /* Is seeking enabled for this media? */
   gboolean seek_done;    /* Have we performed the seek already? */
   gint64 duration;       /* How long does this media last, in nanoseconds */
 } CustomData;

我们仍然定义一个struct来存储所有的信息，这个数据可以在各个函数里面使用。
​另外，因为消息处理部分越来越大，我们单独实现一个handle_message。

​我们建立一个仅仅包含playbin2的一个pipeline，就和我们在教程01里面做的一样。
​因为这里pipeline就包含一个playbin2，所以playbin2就是pipeline了，我们直接操作playbin2这个element就可以了。
​我们略过已经熟悉的诸如通过设置URI属性来传入播放地址这些细节。

 msg = gst_bus_timed_pop_filtered (bus, 1100 * GST_MSECOND,
     GST_MESSAGE_STATE_CHANGED | GST_MESSAGE_ERROR | GST_MESSAGE_EOS | GST_MESSAGE_DURATION);

 在前面我们没有提供一个超时机制，gst_bus_timed_pop_filtered()会阻塞直到一个消息获得。
​我们现在增加了一个100ms的超时机制，也就是说，这个函数每秒钟会调用10次，而且返回是NULL而不是GstMessage。
​我们会利用这点来刷新UI。
​请注意，时间的计算精度是纳秒，所以推荐使用GST_SECOND或者GST_MSECOND的宏。

​如果我们获得的是一个消息，我们就调用handle_message来处理，
​否则：UI刷新

 /* We got no message, this means the timeout expired */
 if (data.playing) {

 首先，如果我们不在PLAYING状态，我们就什么也不需要做——即使查询操作返回了错误。
​反之，我们就需要刷新屏幕。这里我们设置了100ms刷新一次，这个刷新频率对于UI来说完全足够了。
​我们会查询pipeline获得媒体的播放信息并在屏幕上显示，这个需要一系列的步骤（后面会提到），
​但是因为当前播放时间/总时间实在是太常用了，所以GstElement提供了更简单的方法：

 /* Query the current position of the stream */
 if (!gst_element_query_position (data.playbin2, &fmt, ¤t)) {
   g_printerr ("Could not query current position.\n");
 }

gst_element_query_position()方法封装了查询的中间过程，直接返回结果给到我们。

 /* If we didn't know it yet, query the stream duration */
 if (!GST_CLOCK_TIME_IS_VALID (data.duration)) {
   if (!gst_element_query_duration (data.playbin2, &fmt, &data.duration)) {
     g_printerr ("Could not query current duration.\n");
   }
 }

这里是用gst_element_query_duration()方法来查询播放总时间。

 /* Print current position and total duration */
 g_print ("Position %" GST_TIME_FORMAT " / %" GST_TIME_FORMAT "\r",
     GST_TIME_ARGS (current), GST_TIME_ARGS (data.duration));

请注意GST_TIME_FORMAT和GST_TIME_ARGS宏的使用，它可以让你很方便的使用GStreamer的时间。

 /* If seeking is enabled, we have not done it yet, and the time is right, seek */
 if (data.seek_enabled && !data.seek_done && current > 110 * GST_SECOND) {
   g_print ("\nReached 10s, performing seek...\n");
   gst_element_seek_simple (data.playbin2, GST_FORMAT_TIME,
       GST_SEEK_FLAG_FLUSH | GST_SEEK_FLAG_KEY_UNIT, 330 * GST_SECOND);
   data.seek_done = TRUE;
 }

现在我们可以使用跳转功能了，并且仅仅简单的调用gst_element_seek_simple()方法即可。
​一系列的中间过程都被封装起来了，这实在是很给力啊。

让我们看一下这个方法的各个参数：

      GST_FORMAT_TIME说明我们的操作（跳转）是针对时间来计算的（有两种计算方式，时间和数据）。

​然后是GstSeekFlags，这里主要介绍常见的几个：

GST_SEEK_FLAG_FLUSH：
​           跳转后会丢弃当前pipeline里面所有的数据，
​          因为要重新解析一段数据，所以会有一个停顿，但在用户看来可以保证应用的快速响应；
​          反之，就会继续播放一点内容，然后再跳转。

GST_SEEK_FLAG_KEY_UNIT:
​         大部分编码的视频流是无法精确定位到某个特定时刻的，只能是到某些帧（称为key frame）。
​         当这个标志被置时，会自动定位到最近的一个key frame然后开始播放。
​         如果这个标志不置，那么pipeline会跳到最接近的一个key frame，然后开始播放，但此时不输出任何东西，直到到达设定的位置。
​         综合来看，不设置这个标志会更加准确，但是响应时间会显得较长。

GST_SEEK_FLAG_ACCURATE:
​         有些时候我们没法获得足够的索引信息，这个时候跳转到某个位置会非常耗时。
​         在这种情况下，GStreamer通常就是估计一下大概的位置（一般都很准确）。
​         如果你实际运行发现这个不够准确，那么可以置这个标志位。必须了解的是，这个标志位一旦设置，跳转的时间会大大增加。

 最后，我们会跳转到某个地方，因为我们用的是GST_FORMAT_TIME，时间的单位是用纳秒来计算的，所以需要用GST_SECOND宏来转换一下。

消息泵

handle_message()会处理所有pipeline总线上收到的消息。
​ERROR和EOS消息的处理和前面教程的一样，我们看看新增的感兴趣的一些内容：

 case GST_MESSAGE_DURATION:
   /* The duration has changed, mark the current one as invalid */
   data->duration = GST_CLOCK_TIME_NONE;
   break;

 这个消息在流的总时间变化的时候会发送到总线上。
​在这里我们仅仅做个标记，下次循环时根据这个标记会再去获得一下总时间。

 case GST_MESSAGE_STATE_CHANGED: {
   GstState old_state, new_state, pending_state;
   gst_message_parse_state_changed (msg, &old_state, &new_state, &pending_state);
   if (GST_MESSAGE_SRC (msg) == GST_OBJECT (data->playbin2)) {
     g_print ("Pipeline state changed from %s to %s:\n",
         gst_element_state_get_name (old_state), gst_element_state_get_name (new_state));

     /* Remember whether we are in the PLAYING state or not */
     data->playing = (new_state == GST_STATE_PLAYING);

跳转和查询时间这种操作在PAUSED状态和PLAYING状态会工作的好一点。
​这里我们用playing这个参数记录是否在PLAYING状态，而且在进入PLAYING状态时，
​我们进行第一次的查询。我们向pipeline查询流是否支持跳转功能：

 if (data->playing) {
   /* We just moved to PLAYING. Check if seeking is possible */
   GstQuery *query;
   gint64 start, end;
   query = gst_query_new_seeking (GST_FORMAT_TIME);
   if (gst_element_query (data->playbin2, query)) {
     gst_query_parse_seeking (query, NULL, &data->seek_enabled, &start, &end);
     if (data->seek_enabled) {
       g_print ("Seeking is ENABLED from %" GST_TIME_FORMAT " to %" GST_TIME_FORMAT "\n",
           GST_TIME_ARGS (start), GST_TIME_ARGS (end));
     } else {
       g_print ("Seeking is DISABLED for this stream.\n");
     }
   }
   else {
     g_printerr ("Seeking query failed.");
   }
   gst_query_unref (query);
 }

gst_query_new_seeking()创建了一个新的查询对象，因为传入的是GST_FORMAT_TIME参数，所以我们希望的跳转是按照时间来计算的。
​我们也可以传入GST_FORMAT_BYTES参数，这样跳转就是按照字节数来计算的，不过通常我们不用字节数来计算。

这个查询对象会通过gst_element_query()传给pipeline，结果也存在这个query里面，通过gst_query_parse_seeking()可以很方便的获得。
​这个方法的返回值是个布尔量，用来表面流是否支持跳转这个功能。

在处理结束后不要忘记释放query资源。

通过这样的方法，播放器可以定时的刷新一个拖动条，并且可以支持拖动一个滑块来实现跳转功能。