Directshow中的视频捕捉[1]

本篇文档主要描述关于用directshow进行视频开发的一些技术
主要包括下面内容

• 1关于视频捕捉（about video capture in dshow）
• 2选择一个视频捕捉设备（select capture device）
• 3预览视频（previewing video）
• 4如何捕捉视频流并保存到文件（capture video to file）
• 5将设备从系统中移走时的事件通知（device remove notify）
• 6如何控制capture graph（controlling capture graph）
• 7如何配置一个视频捕捉设备
• 8从静止图像pin中捕捉图片

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视频捕捉的设备
现在许多新的视频捕捉设备都采用的是wdm驱动方法，在wdm机制中，微软提供了一个独立于硬件设备的驱动，称为类驱动程序。驱动程序的供应商提供的驱动程序称为minidrivers。minidrivers提供了直接和硬件打交道的函数，在这些函数中调用了类驱动。
在directshow的filter图表中，任何一个wdm捕捉设备都是做为一个wdm video capture
过滤器（filter）出现。wdm video capture过滤器根据驱动程序的特征构建自己的filter

下面是陆其明的一篇有关于dshow和硬件的文章，可以拿来参考一下

//陆文章开始

大家知道，为了提高系统的稳定性，windows操作系统对硬件操作进行了隔离；应用程序一般不能直接访问硬件。directshow filter工作在用户模式（user mode，操作系统特权级别为ring 3），而硬件工作在内核模式（kernel mode，操作系统特权级别为ring 0），那么它们之间怎么协同工作呢？

directshow解决的方法是，为这些硬件设计包装filter；这种filter能够工作在用户模式下，外观、控制方法跟普通filter一样，而包装filter内部完成与硬件驱动程序的交互。这样的设计，使得编写directshow应用程序的开发人员，从为支持硬件而需做出的特殊处理中解脱出来。directshow已经集成的包装filter，包括audio capture filter（qcap.dll）、vfw capture filter（qcap.dll，filter的class id为clsid_vfwcapture）、tv tuner filter（kstvtune.ax，filter的class id为clsid_ctvtunerfilter）、analog video crossbar filter（ksxbar.ax）、tv audio filter（filter的class id为clsid_tvaudiofilter）等；另外，directshow为采用wdm驱动程序的硬件设计了ksproxy filter（ksproxy.ax,）。我们来看一下结构图：

图1
从上图中，我们可以看出，ksproxy.ax、kstune.ax、ksxbar.ax这些包装filter跟其它普通的directshow filter处于同一个级别，可以协同工作；用户模式下的filter通过stream class控制硬件的驱动程序minidriver（由硬件厂商提供的实现对硬件控制功能的dll）；stream class和minidriver一起向上层提供系统底层级别的服务。值得注意的是，这里的stream class是一种驱动模型，它负责调用硬件的minidriver；另外，stream class的功能还在于协调minidriver之间的工作，使得一些数据可以直接在kernel mode下从一个硬件传输到另一个硬件（或同一个硬件上的不同功能模块），提高了系统的工作效率。（更多的关于底层驱动程序的细节，请读者参阅windows ddk。）

下面，我们分别来看一下几种常见的硬件。
vfw视频采集卡。这类硬件在市场上已经处于一种淘汰的趋势；新生产的视频采集卡一般采用wdm驱动模型。但是，directshow为了保持向后兼容，还是专门提供了一个包装filter支持这种硬件。和其他硬件的包装filter一样，这种包装filter的创建不是像普通filter一样使用cocreateinstance，而要通过系统枚举，然后bindtoobject。

音频采集卡（声卡）。声卡的采集功能也是通过包装filter来实现的；而且现在的声卡大部分都有混音的功能。这个filter一般有几个input pin，每个pin都代表一个输入，如line in、microphone、cd、midi等。值得注意的是，这些pin代表的是声卡上的物理输入端子，在filter graph中是永远不会连接到其他filter上的。声卡的输出功能，可以有两个filter供选择：directsound renderer filter和audio renderer (waveout) filter。注意，这两个filter不是上述意义上的包装filter，它们能够同硬件交互，是因为它们使用了api函数：前者使用了directsound api，后者使用了waveout api。这两个filter的区别，还在于后者输出音频的同时不支持混音。（顺便说明一下，video renderer filter能够访问显卡，也是因为使用了gdi、directdraw或direct3d api。）如果你的机器上有声卡的话，你可以通过graphedit，在audio capture sources目录下看到这个声卡的包装filter。