GStreamer基础教程03——动态pipeline

原文链接:
http://blog.csdn.net/sakulafly/article/details/20936067

本教程介绍pipeline的一种新的创建方式——在运行中创建，而不是在运行前一次性的创建结束。

介绍

在这篇教程里的pipeline并非在运行前就全部创建结束的。
放松一下，这样做没有任何问题。如果我们不进行更深入的处理，那么数据在到达pipeline的末尾时就直接丢弃了，当然，我们肯定会进行深入处理的。。。

在这个例子中，我们会打开一个已经包含了音视频的文件（container file）。
负责打开这样的容器文件的element叫做demuxer，我们常见的容器格式包括MKV、QT、MOV、Ogg还有ASF、WMV、WMA等等。

在一个容器中可能包含多个流（比如：一路视频，两路音频），
demuxer会把他们分离开来，然后从不同的输出口送出来。
这样在pipeline里面的不同的分支可以处理不同的数据。

在GStreamer里面有个术语描述这样的接口——pad（GstPad）。
Pad分成
sink pad——数据从这里进入一个element
source pad——数据从这里流出element。

很自然的，(这也是这两种pad命名的来源)
source element仅包含source pad，
sink element仅包含sink pad，
而过滤器两种pad都包含。

一个demuxer包含一个sink pad和多个source pad，数据从sink pad输入然后每个流都有一个source pad。

为了完整起见，给出一张示意图，图中有一个demuxer和两个分支，一个处理音频一个处理视频。
请注意，这不是本教程pipeline的示意图。

这里主要复杂在demuxer在没有看到容器文件之前无法确定需要做的工作，不能生成对应的内容。
也就是说，demuxer开始时是没有source pad给其他element连接用的。

解决方法是
​只管建立pipeline，让source和demuxer连接起来，然后开始运行。
当demuxer接收到数据之后它就有了足够的信息生成source pad。
这时我们就可以继续把其他部分和demuxer新生成的pad连接起来，生成一个完整的pipeline。
​

简单起见，在这个例子中，我们仅仅连接音频的pad而不处理视频的pad。      
​

动态Hello World

 #include <gst/gst.h>

 /* Structure to contain all our information, so we can pass it to callbacks */
 typedef struct _CustomData {
   GstElement *pipeline;
   GstElement *source;
   GstElement *convert;
   GstElement *sink;
 } CustomData;

 /* Handler for the pad-added signal */
 static void pad_added_handler (GstElement *src, GstPad *pad, CustomData *data);

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

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

   /* Create the elements */
   data.source = gst_element_factory_make ("uridecodebin", "source");
   data.convert = gst_element_factory_make ("audioconvert", "convert");
   data.sink = gst_element_factory_make ("autoaudiosink", "sink");

   /* Create the empty pipeline */
   data.pipeline = gst_pipeline_new ("test-pipeline");

   if (!data.pipeline || !data.source || !data.convert || !data.sink) {
     g_printerr ("Not all elements could be created.\n");
     return -1;
   }

   /* Build the pipeline. Note that we are NOT linking the source at this
    * point. We will do it later. */
   gst_bin_add_many (GST_BIN (data.pipeline), data.source, data.convert , data.sink, NULL);
   if (!gst_element_link (data.convert, data.sink)) {
     g_printerr ("Elements could not be linked.\n");
     gst_object_unref (data.pipeline);
     return -1;
   }

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

   /* Connect to the pad-added signal */
   g_signal_connect (data.source, "pad-added", G_CALLBACK (pad_added_handler), &data);

   /* Start playing */
   ret = gst_element_set_state (data.pipeline, 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.pipeline);
     return -1;
   }

   /* Listen to the bus */
   bus = gst_element_get_bus (data.pipeline);
   do {
     msg = gst_bus_timed_pop_filtered (bus, GST_CLOCK_TIME_NONE,
         GST_MESSAGE_STATE_CHANGED | GST_MESSAGE_ERROR | GST_MESSAGE_EOS);

     /* Parse message */
     if (msg != NULL) {
       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);
           terminate = TRUE;
           break;
         case GST_MESSAGE_EOS:
           g_print ("End-Of-Stream reached.\n");
           terminate = TRUE;
           break;
         case GST_MESSAGE_STATE_CHANGED:
           /* We are only interested in state-changed messages from the pipeline */
           if (GST_MESSAGE_SRC (msg) == GST_OBJECT (data.pipeline)) {
             GstState old_state, new_state, pending_state;
             gst_message_parse_state_changed (msg, &old_state, &new_state, &pending_state);
             g_print ("Pipeline state changed from %s to %s:\n",
                 gst_element_state_get_name (old_state), gst_element_state_get_name (new_state));
           }
           break;
         default:
           /* We should not reach here */
           g_printerr ("Unexpected message received.\n");
           break;
       }
       gst_message_unref (msg);
     }
   } while (!terminate);

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

 /* This function will be called by the pad-added signal */
 static void pad_added_handler (GstElement *src, GstPad *new_pad, CustomData *data) {
   GstPad *sink_pad = gst_element_get_static_pad (data->convert, "sink");
   GstPadLinkReturn ret;
   GstCaps *new_pad_caps = NULL;
   GstStructure *new_pad_struct = NULL;
   const gchar *new_pad_type = NULL;

   g_print ("Received new pad '%s' from '%s':\n", GST_PAD_NAME (new_pad), GST_ELEMENT_NAME (src));

   /* If our converter is already linked, we have nothing to do here */
   if (gst_pad_is_linked (sink_pad)) {
     g_print ("  We are already linked. Ignoring.\n");
     goto exit;
   }

   /* Check the new pad's type */
   new_pad_caps = gst_pad_get_caps (new_pad);
   new_pad_struct = gst_caps_get_structure (new_pad_caps, 0);
   new_pad_type = gst_structure_get_name (new_pad_struct);
   if (!g_str_has_prefix (new_pad_type, "audio/x-raw")) {
     g_print ("  It has type '%s' which is not raw audio. Ignoring.\n", new_pad_type);
     goto exit;
   }

   /* Attempt the link */
   ret = gst_pad_link (new_pad, sink_pad);
   if (GST_PAD_LINK_FAILED (ret)) {
     g_print ("  Type is '%s' but link failed.\n", new_pad_type);
   } else {
     g_print ("  Link succeeded (type '%s').\n", new_pad_type);
   }

 exit:
   /* Unreference the new pad's caps, if we got them */
   if (new_pad_caps != NULL)
     gst_caps_unref (new_pad_caps);

   /* Unreference the sink pad */
   gst_object_unref (sink_pad);
 }

工作流程

 /* Structure to contain all our information, so we can pass it to callbacks */
 typedef struct _CustomData {
   GstElement *pipeline;
   GstElement *source;
   GstElement *convert;
   GstElement *sink;
 } CustomData;

在这里我们存下了所有需要的局部变量，因为本教程中会有回调函数，所以我们把所有的数据组织成一个struct，这样比较方便调用。

 /* Handler for the pad-added signal */
 static void pad_added_handler (GstElement *src, GstPad *pad, CustomData *data);

这是一个声明，后面会使用这个API。

 /* Create the elements */
 data.source = gst_element_factory_make ("uridecodebin", "source");
 data.convert = gst_element_factory_make ("audioconvert", "convert");
 data.sink = gst_element_factory_make ("autoaudiosink", "sink");

我们像前面一样创建一个个element。
​uridecodebin自己会在内部初始化必要的element，然后把一个URI变成一个原始音视频流输出，它差不多做了playbin2的一半工作。
​因为它自己带着demuxer，所以它的source pad没有初始化，我们等会会用到。

audioconvert在不同的音频格式转换时很有用。这里用这个element是为了确保应用的平台无关性。

autoaudiosink和上一篇教程里面的autovideosink是非常相似的，只是操作的时音频流。
​这个element的输出就是直接送往声卡的音频流。

 if (!gst_element_link (data.convert, data.sink)) {
   g_printerr ("Elements could not be linked.\n");
   gst_object_unref (data.pipeline);
   return -1;
 }

这里我们把转换element和sink element连接起来，
​注意，我们没有把source连接起来——因为这个时候还没有source pad。
​我们把转换element和sink element连接起来后暂时就放在那里，等待后面在处理。

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

和我们在上一篇教程一样，我们把URI通过设置属性的方法设置好。

信号

 /* Connect to the pad-added signal */
 g_signal_connect (data.source, "pad-added", G_CALLBACK (pad_added_handler), &data);

GSignal是GStreamer的一个重要部分。它会让你在你感兴趣的事情发生时收到通知。
​信号是通过名字来区分的，每个GObject都有它自己的信号。

​在这段代码里面，我们使用
​   g_signal_connect()
​方法把  
​  “pad-added”信号  
​ 和我们的源（uridecodebin）联系了起来，并且注册了一个回调函数。
​
​GStreamer把&data这个指针的内容传给回调函数，这样CustomData这个数据结构中的数据也就传递了过去。

这个信号是有GstElement产生的，可以在相关的文档中找到或者用gst-inspect方法来查到。

我们现在准备开始运行了！
​和前面的教程一样，把pipeline置成PLAYING状态，然后开始监听ERROR或者EOS。

回调函数

当我们的source element最后获得足够的数据时，它就会自动生成source pad，并且触发“pad-added”信号。
​这样我们的回调就会被调用了：

 static void pad_added_handler (GstElement *src, GstPad *new_pad, CustomData *data) {

src是触发这个信号的GstElement。
​在这个例子中，就是uridecodebin，也是我们唯一注册的一个信号。

new_pad是加到src上的pad。通常来说，是我们需要连接的pad。

data指针是跟随信号一起过来的参数，在这个例子中，我们传递的时CustomData指针。

 GstPad *sink_pad = gst_element_get_static_pad (data->convert, "sink");

从CustomData我们可以获得转换element对象，然后使用gst_element_get_static_pad()方法可以获得sink pad。
​这个pad是我们希望和new_pad连接的pad。
​在前面的教程里，我们是用element和element连接的，让GStreamer自己来选择合适的pad。
​在这里，我们是手动的把两个pad直接连接起来。

 /* If our converter is already linked, we have nothing to do here */
 if (gst_pad_is_linked (sink_pad)) {
   g_print ("  We are already linked. Ignoring.\n");
   goto exit;
 }

uridecodebin会自动创建许多的pad，对于每一个pad，这个回调函数都会被调用。
​上面这段代码可以防止连接多次。

 /* Check the new pad's type */
 new_pad_caps = gst_pad_get_caps (new_pad);
 new_pad_struct = gst_caps_get_structure (new_pad_caps, 0);
 new_pad_type = gst_structure_get_name (new_pad_struct);
 if (!g_str_has_prefix (new_pad_type, "audio/x-raw")) {
   g_print ("  It has type '%s' which is not raw audio. Ignoring.\n", new_pad_type);
   goto exit;
 }

因为我们只处理生成的audio数据，所以我们要检查new pad输出的数据类型。
​我们前面创建了一部分处理音频的pipeline（convert+sink），没有生成处理视频的部分，所以我们只能处理音频数据。

gst_pad_get_caps()方法会获得pad的capability（也就是pad支持的数据类型），是被封装起来的GstCaps结构。
​一个pad可以有多个capability，GstCaps可以包含多个GstStructure，每个都描述了一个不同的capability。

​在这个例子中，我们知道我们的pad需要的capability是声音，我们使用gst_caps_get_structure()方法来获得GstStructure。

最后，我们用gst_structure_get_name()方法来获得structure的名字——最主要的描述部分。
​如果名字不是由audio/x-raw开始的，就意味着不是一个解码的音频数据，也就不是我们所需要的，反之，就是我们需要连接的：

 /* Attempt the link */
 ret = gst_pad_link (new_pad, sink_pad);
 if (GST_PAD_LINK_FAILED (ret)) {
   g_print ("  Type is '%s' but link failed.\n", new_pad_type);
 } else {
   g_print ("  Link succeeded (type '%s').\n", new_pad_type);
 }

gst_pad_link()方法会把两个pad连接起来。
​就像gst_element_link()这个方法一样，连接必须是从source到sink，连接的两个pad必须在同一个bin里面。
​

到这儿我们的任务就完成了，当一个合适的pad出现后，它会和后面的audio处理部分相连，然后继续运行直到ERROR或者EOS。
​下面，我们再介绍一点点GStreamer状态的概念。

状态

我们介绍过不把pipeline置成PLAYING状态，播放是不会开始的。
​这里我们继续介绍一下其他的几种状态，在GStreamer里面有4种状态：

NULL	NULL状态或者初始化状态
READY	element已经READY或者PAUSED
PAUSED	element已经PAUSED，准备接受数据
PLAYING	element在PLAYING，时钟在运行数据

状态迁移只能在相邻的状态里迁移，也就是说，你不能从NULL一下跳到PLAYING。
​你必须经过READY和PAUSED状态。
​如果你把pipeline设到PLAYING状态，GStreamer自动会经过中间状态的过渡。
​

 case GST_MESSAGE_STATE_CHANGED:
   /* We are only interested in state-changed messages from the pipeline */
   if (GST_MESSAGE_SRC (msg) == GST_OBJECT (data.pipeline)) {
     GstState old_state, new_state, pending_state;
     gst_message_parse_state_changed (msg, &old_state, &new_state, &pending_state);
     g_print ("Pipeline state changed from %s to %s:\n",
         gst_element_state_get_name (old_state), gst_element_state_get_name (new_state));
   }
   break;

我们增加这段代码来监听总线上状态变化的情况，并且打印出相应的内容。
​虽然每个element都会把它的消息放到总线上，但我们只监听pipeline本身的。

​ 绝大多数应用都是在PLAYING状态开始播放，
​然后跳转到PAUSE状态来提供暂停功能，
​最后在退出时退到NULL状态。