DirectShow框架简介

DirectShow框架是多媒体播放框架上一个非常经典的框架，现在已经十多年了，在Windows平台上依然无法替代，非常值得去学习研究。个人觉得从设计模式的角度上看，directshow框架的灵活性、复用性、可维护性、可拓展性这些方面做得非常不错，也是它经久不衰历久弥新的一个原因，现在的很多第三方的decoder和filter都基于directshow框架开发，可以很灵活的移植到directshow视频框架中，例如视骏开发的HEVC/H.265解码器，都可以直接挂载在directshow框架中进行视频解码。

图形化理解DirectShow

推荐一款工具GraphStudio,了解DirectShow框架必备工具，软件截图如下：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-vywGjHIE-1626603489412)(http://of6x0sb2r.bkt.clouddn.com/graphstudio.png-WaterMark)]
我们点击Graph可以插入我们在电脑系统中注册的Filter Render，默认情况下，我们将播放的视频加到GraphStudio中，会自动生成directshow的整个播放流程,然后就可以播放视频了。一般的播放效果流程如下：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ONNktbzr-1626603489414)(http://of6x0sb2r.bkt.clouddn.com/direcshow%E6%B5%81%E7%A8%8B%E5%9B%BE.png-WaterMark)]

GraphStudio会自动采用系统默认的一套Filter和Render,如果安装了K-Lite Codec Pack，就可以修改系统默认的这一套，如下图:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-DTTu8ava-1626603489415)(http://of6x0sb2r.bkt.clouddn.com/K_Lite_kit.png-WaterMark)]
我们想测试我们自己的Filter和Render，都可以自定义插入，下面就以DirectShow中植入视骏的HEVC解码器为例子，了解DirecShow的整个播放流程，如下图所示：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-MavdR37W-1626603489417)(http://of6x0sb2r.bkt.clouddn.com/HEVCDecoder.png-WaterMark)]

DirectShow播放HEVC视频

可以参考雷老师关于DirectShow的介绍，
地址：http://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/42372419
播放的流程如下：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-3lWHsY1N-1626603489418)(http://of6x0sb2r.bkt.clouddn.com/directshowplay.png-WaterMark)]

整个播放我们可以抽象出三个步骤：

Created with Raphaël 2.3.0注册Filter和Render链接Filter和Render执行播放RenderFile

注册：播放HEVC视频需要的Strongene Mpeg-4 Demultiplexor,Lentoid HEVC Decoder,Video Renderer
链接：相当于上面GraphStudio图中的链接箭头
播放：将视频导入播放链路中，开始播放

注册Filter和Render

解码器属性

首先获取到这些Filter的Object name、CLSID、Filename和FilePath
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-qhTGvbDM-1626603489418)(http://of6x0sb2r.bkt.clouddn.com/filterInfo.png-WaterMark)]
如果已经将filter注册进Windows的系统中,就只需要用到Object Name,为了避免重新注册导致冲突；

//Name:File Source (Async.) {E436EBB5-524F-11CE-9F53-0020AF0BA770}
/**
Windows自带File Source (Async.)，dll路径：C:\Windows\SysWOW64\quartz.dll
CLSID  =
*///MP4 Splitter {61F47056-E400-43D3-AF1E-AB7DFFD4C4AD} Name: Strongene Mpeg-4 Demultiplexor
static const GUID CLSID_MP4Splitter = {0x61f47056,0xe400,0x43d3,{0xaf,0x1e,0xab,0x7d,0xff,0xd4,0xc4,0xad}};//h265-HEVC Decoder {658C5E1C-58E1-43CA-9D10-13735D465576} Name:Lentoid HEVC Decoder
static const GUID CLSID_HEVCDecoder = {0x658C5E1C,0x58E1,0x43CA,{0x9D,0x10,0x13,0x73,0x5D,0x46,0x55,0x76}};//Name:Video Mixing Renderer {B87BEB7B-8D29-423F-AE4D-6582C10175AC}
/**
Windows自带VideoRenderer，dll路径：C:\Windows\SysWOW64\quartz.dll
*/

声明DirectShow播放需要的类和变量

IGraphBuilder * mGraph;//创建一个Filter Graph Manager组件
IMediaControl * mMediaControl;//提供控制过滤器图表中多媒体数据流的方法，包括运行、暂停和停止
IMediaEventEx * mEvent;//继承自IMediaEvent接口，处理过滤器图表的事件
IBasicVideo *   mBasicVideo;//用于设置视频特性，如视频显示的目的区域和源区域
IBasicAudio *   mBasicAudio;//用于控制音频流的音量和平衡
IVideoWindow  * mVideoWindow;//定义一个视频窗口的控制对象
IMediaSeeking * mSeeking;//提供搜索数据流位置和设置播放速率的方法IBaseFilter *m_pSourceFilter = NULL;
IBaseFilter *m_pSplitter = NULL;
IBaseFilter *m_pSplitter = NULL;
IBaseFilter *m_pVideoHEVCDecoder = NULL;
IBaseFilter *m_pVideoRender = NULL; DWORD mObjectTableEntry = 0;

注册Filter：

加载解码器并获取DllGetClassObject指针,loadFilter()

bool loadFilter(LPCSTR chAx)
{//加载Filter所在的dll文件m_hInst = ::LoadLibrary(chAx);if (NULL == m_hInst){return false;} //获取DllGetClassObject函数指针m_pDllGetClassObject = ( DLL_GET_CLASS_OBJECT )::GetProcAddress(m_hInst, "DllGetClassObject");if (NULL == m_pDllGetClassObject){return false;}return true;
}

动态创建解码器对象,createFilter()

bool createFilter(GUID clId, IBaseFilter** pBaseFilter)
{if (NULL == m_pDllGetClassObject){return false;}//获取类工厂接口IClassFactory *p_IClassFactory = NULL;if (FAILED( m_pDllGetClassObject(clId, IID_IClassFactory, (void **)&p_IClassFactory) )){return false;}//创建与类厂相关联的COM对象（Filter），并获取其IBaseFilter接口p_IClassFactory->CreateInstance(NULL, IID_IBaseFilter, (void **)pBaseFilter);p_IClassFactory->Release();p_IClassFactory = NULL;if ((NULL == pBaseFilter) || (NULL == *pBaseFilter)){return false;}return true;
}

申明一个方法函数InitRegister()，

bool InitRegister()
{mGraph=NULL;mMediaControl=NULL;mEvent=NULL;mBasicVideo=NULL;mBasicAudio=NULL;mVideoWindow=NULL;mSeeking=NULL;if(!mGraph){//建立 filter graph managerHRESULT hr = CoCreateInstance(CLSID_FilterGraph, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER,IID_IGraphBuilder, (void **)&mGraph);if(mGraph != NULL){LPCSTR  splitterDll, HEVCDecoderDll;LPCWSTR splitterName, HEVCDecoderName;GUID  splitterGuid, HEVCDecoderGuid;//Source Filterhr = CoCreateInstance(CLSID_AsyncReader, NULL, CLSCTX_INPROC,IID_IBaseFilter, (void **)&m_pSourceFilter);if(hr == S_OK){mGraph->AddFilter(m_pSourceFilter, L"File Source Filter");}else{cout << "load source filter failed" << endl;return false;}//Splitter splitterDll = ".\\Codec\\mp4demux.dll";splitterName = L"Strongene Mpeg-4 Demultiplexor";splitterGuid = CLSID_SMp4Demultiplexor;//HEVCDecoderHEVCDecoderDll = ".\\Codec\\hevcdecfltr.dll";HEVCDecoderName = L"Lentoid HEVC Decoder";HEVCDecoderGuid = CLSID_HEVCDecoder;//Splitterif (loadFilter(splitterDll)){if (createFilter(splitterGuid, &m_pSplitter)){mGraph->AddFilter(m_pSplitter, splitterName);}else{cout << "add spliter failed" << endl;return false;}}else{cout << "load splitter faild" << endl;return false;}//HEVC Decoderif (loadFilter(HEVCDecoderDll)){if (createFilter(HEVCDecoderGuid, &m_pVideoHEVCDecoder)){mGraph->AddFilter(m_pVideoHEVCDecoder, HEVCDecoderName);}else{cout << "add decoder failed" << endlreturn false;}}else{cout << "load decoder failed!" << endl;return false;}//Video Rendererhr = CoCreateInstance(CLSID_VideoMixingRenderer9, NULL, CLSCTX_INPROC, IID_IBaseFilter, (void **)&m_pVideoRender);if(hr == S_OK){mGraph->AddFilter(m_pVideoRender, L"Video Mixing Renderer 9");}else{cout << "load video renderer failed" << endl;return false;}}}
}

链接Filter和Renderer

查找空闲的filter的接口

HRESULT GetUnconnectedPin( IBaseFilter *pFilter, PIN_DIRECTION PinDir, IPin **ppPin, int iNum )
{*ppPin = NULL;IEnumPins* pEnum = NULL;IPin* pPin = NULL;int nIndex = 0;HRESULT hr = pFilter->EnumPins(&pEnum);if (FAILED(hr)){return hr;}while(pEnum->Next(1, &pPin, NULL) == S_OK){PIN_DIRECTION ThisPinDir;pPin->QueryDirection(&ThisPinDir);if (ThisPinDir == PinDir)  //如果out/in类型符合{nIndex ++;IPin *pTmp = NULL;hr = pPin->ConnectedTo(&pTmp);  //如果已经被连接if (SUCCEEDED(hr))  {pTmp->Release();}else  {if(nIndex == iNum)  //若端口号与传入端口号同{pEnum->Release();*ppPin = pPin;pPin->Release();return S_OK;}}}pPin->Release();}pEnum->Release();cout << "GetUnconnectedPin ----> Next is null" << endl;return false;
}

查找空闲的splitter的空闲指针接口

HRESULT GetUnconnectedMajortypePin( IBaseFilter *pFilter, PIN_DIRECTION PinDir, IPin **ppPin, GUID myMajortype)
{*ppPin = NULL;IEnumPins* pEnum = NULL;IPin* pPin = NULL;int nIndex = 0;IEnumMediaTypes *pType;  AM_MEDIA_TYPE  *pMType;  HRESULT hr = pFilter->EnumPins(&pEnum);if (FAILED(hr)){return hr;}while(pEnum->Next(1, &pPin, NULL) == S_OK){PIN_DIRECTION ThisPinDir;pPin->QueryDirection(&ThisPinDir);if (ThisPinDir == PinDir)  //如果out/in类型符合{nIndex ++;IPin *pTmp = NULL;hr = pPin->ConnectedTo(&pTmp);if (SUCCEEDED(hr))    //如果已经被连接{pTmp->Release();}else  {pPin->EnumMediaTypes(&pType);pType->Next(1, &pMType, 0);if(myMajortype == pMType->majortype)  //类型匹配{pEnum->Release();pType->Release();*ppPin = pPin;pPin->Release();return S_OK;}pType->Release();}}pPin->Release();}pEnum->Release();cout << "GetUnconnectedMajortypePin failed" << endl;return false;
}

DirectShow提供自动搜寻Filter，我们只需要将他们链接起来

bool LinkFilter()
{//定义pin对象IPin *ppinOut = NULL;IPin *ppinIn = NULL;IPin* Pin;//sourceOut -> Splitterif(m_pSourceFilter != NULL && m_pSplitter != NULL){hr = GetUnconnectedPin(m_pSourceFilter, PINDIR_OUTPUT, &Pin, 1); //查找Filter空闲的pinif (SUCCEEDED(hr)){ppinOut = Pin;          }hr = GetUnconnectedPin(m_pSplitter, PINDIR_INPUT, &Pin, 1);if (SUCCEEDED(hr)){ppinIn = Pin;          }if (FAILED(mGraph->Connect(ppinOut, ppinIn))){cout << "link source filter and spliter failed!" <<endl;return false;}}//Spliter -> hevcdecoder//解码HEVCif (m_pSplitter != NULL && m_pVideoHEVCDecoder != NULL){hr = GetUnconnectedMajortypePin(m_pSplitter, PINDIR_OUTPUT, &Pin, MEDIATYPE_Video);//查找splitter空闲的video outpinif (SUCCEEDED(hr)){ppinOut = Pin;}hr = GetUnconnectedPin(m_pVideoHEVCDecoder, PINDIR_INPUT, &Pin, 1);if (SUCCEEDED(hr)){ppinIn = Pin;}if (FAILED(mGraph->Connect(ppinOut, ppinIn))){return false;cout << "link splitter and decoder failed!" << endl;}}//hevcdecoder -> videorenderif (m_pVideoDecoder != NULL && m_pVideoRender != NULL){hr = GetUnconnectedPin(m_pVideoHEVCDecoder, PINDIR_OUTPUT, &Pin, 1); //查找Filter空闲的pinif (SUCCEEDED(hr)){ppinOut = Pin;}hr = GetUnconnectedPin(m_pVideoRender, PINDIR_INPUT, &Pin, 1);if (SUCCEEDED(hr)){ppinIn = Pin;}if (FAILED(mGraph->Connect(ppinOut, ppinIn))){return false;cout<<"link decoder and video renderer failed!"<<endl;}}return true;
}

播放HEVC视频

bool RenderFile(const *char MediaUri)
{if (mGraph){HRESULT hr;WCHAR    szFilePath[MAX_PATH];//该函数映射一个字符串到一个宽字符的字符串MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, MediaUri, -1, szFilePath, MAX_PATH);//source filter与视频文件关联IFileSourceFilter* pFSFilter = NULL; //pFSFilter仅需要局部变量，用完释放m_pSourceFilter->QueryInterface(&pFSFilter);pFSFilter->Load(szFilePath, NULL);   //FilePath;pFSFilter->Release();pFSFilter = NULL;if(!LinkFilter()){cout << "link filter failed" << endl;}}else{cout << "render file failded" << endl;return false;}
}

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