关于Video Renderer和Overlay Mixer

原文作者: 陆其明
整理日期: 2004/12/27  
大家知道，Video Renderer (VR)是接收RGB/YUV裸数据，然后在显示器上显示的Filter。为提高计算机画图性能，根据你计算机显卡的能力，VR会优先使用DirectDraw以及Overlay表面；如果这些特性得不到显卡的支持，VR会使用GDI函数进行画图。在上级Filter连接到VR时，VR总是先要求当前显示器设置的色彩位数的RGB格式，如你的机器设置的是24位彩色，则VR首先要求连接的Media type为RGB24。如果你的显卡支持YUV Overlay表面，那么在Filter Graph运行起来的时候，VR会动态改变已经连接的Media type，要求上级Filter输出一种合适的YUV格式。VR Filter上实现了IVideoWindow接口，Filter Graph Manager主要通过这个接口来控制视频窗口。

那么，Overlay Mixer又是怎么回事呢？简单地说，Overlay Mixer就是能够将几路视频流合成输出的Filter。这个Filter是特地为DVD回放（DVD有Sub-picture或line-21数据需要叠加显示）或广播视频流（含有line-21数据）而设计的。同时，它还支持硬件解码器使用Video Port Extensions，就是绕过PCI总线，将硬件解码出来的数据直接送给显卡显示。这个Filter同样优先使用显卡的DirectDraw能力，而且必须要有Overlay表面。Overlay Mixer有一个输出Pin，输出的Media type是：MEDIATYPE_VIDEO，MEDIASUBTYPE_ Overlay；后面一般连上一个Video Renderer。当Filter Graph运行时，实际的图像显示工作由Overlay Mixer完成，而Video Renderer只是做一个视频窗口的管理工作。还有另外一个更常见的Filter：Overlay Mixer 2。这个Filter跟Overlay Mixer功能上是一样的，只是两个Filter支持的Format type不同和Merit值不同而已。

Overlay Mixer使用Color keying来实现几路视频的合成：它将Color key和sub-picture（或line-21）数据送到主表面，将主视频数据送到Overlay表面；显卡然后将两个表面的数据合成，送到帧缓存（Frame buffer）中进行显示。典型的情况，Overlay Mixer使用三个Input pin：Pin 0输入主视频数据，Pin 1和Pin 2输入sub-picture数据和line-21数据。Overlay Mixer在内部根据Pin 0输入的数据来创建Overlay表面。Overlay Mixer向上一般连接的是Video Decoder。如果这是个Software decoder，则Pin 0上的数据传输使用标准的IMemInputPin接口；如果使用了硬件加速，则Pin 0上必须使用IAMVideoAccelerator接口。（注意这两种接口是不能同时使用的！）如果上一级Filter是硬件解码器的包装Filter，使用VP pin输出，则解码器与Overlay Mixer使用IVPConfig和IVPNotify接口对通讯，以协调工作。Overlay Mixer不支持1394或USB接口的采集设备。Overlay Mixer向下一般连的是Video Renderer。这时Video Renderer只是一个视频窗口管理器。两个Filter通过IOverlay和IOverlayNotify接口对进行通讯，以协调工作。（Video Renderer的Input pin有两种连接方式：VR直接做图像显示时，则使用IMemInputPin接口接收视频流数据；Overlay Mixer做图像显示时，则VR使用IOverlay接口与上一级Filter进行通讯，Overlay Mixer与VR之间没有视频数据的传输。注意这两种接口是不会同时使用的！）

大家看到了，其实Video Renderer与Overlay Mixer有一部分功能是重复的。Video Renderer是最早设计的，设计之初，很多应用情况没有考虑进去；于是，就用Overlay Mixer来“打补丁”。现在，我们为什么不把两部分功能整合一下呢？微软也正是这么做了！在Windows XP（家庭版和专业版）中，新出现了一个Filter（注册的名字也叫“Video Renderer”，但两个Filter的CLSID是不同的，Merit值也不一样），替代了原来默认的Video Renderer。这个新的Filter，称之为Video Mixing Renderer Filter 7 （VMR-7），因为它内部使用了DirectDraw 7的技术。可以这么说，VMR是Windows平台上新一代的Video Renderer。值得注意的是，这个Filter仅在Windows XP里集成，在其他任何DirectX发布包里都得不到这个Filter。VMR-7的大致功能如下：支持最多16路输入流的alpha混合；支持在合成图像显示之前得到对其访问权；支持插入第三方开发的Video Effects和Transitions组件功能等等。还有，VMR连接时不要求RGB的Media type，因为它任何情况下都不会使用GDI函数来画图。

随着DirectX 9的发布，又会出现一个新的Video Renderer，称之为VMR-9。这个Filter使用了Direct3D 9的技术。VMR-9与VMR-7是两个不同的Filter。VMR-9的性能更加强劲。值得注意的是，为了保持向下兼容，VMR-9的Merit值并不高，它不作为系统默认的Video Renderer；如果你的应用程序只需要很少的视频显示控制，建议还是使用各自平台默认的Video Renderer。

下面是关于一些Video Renderer使用的常见问题，可供参考：
1. 写基于DirectShow的应用程序，肯定会用到Filter Graph Manager的IVideoWindow接口。Filter Graph Manager上的这个接口，实际实现于Video Renderer上。需要特别注意的是，必须在Video Renderer连接成功后才能调用这个接口的方法，否则方法调用总会失败。
2. 通过IVideoWindow::put_FullScreenMode实现全屏模式。对于一些新的显卡，VR能够对图像直接拉伸后再显示（性能不会损失很大）；但如果显卡本身性能不佳，Filter Graph Manager会自动将VR替换为Full Screen Renderer Filter。事实上，当用户调用该接口函数要求切换到全屏模式时，Filter Graph Manager的控制逻辑为：优先使用在Filter Graph中直接支持全屏模式的Video Renderer(通过IVideoWindow::get_FullScreen Mode判断)；否则，使用一个对图像缩放到全屏，性能损失不是很大的Video Renderer；再则，使用Full Screen Renderer Filter替换；以上尝试都失败，则选择Filter Graph中任意一个支持IVideoWindow接口的Video Renderer。除了一些比较老的显卡，一般第二步尝试就能成功。
3. 通过IBasicVideo::GetCurrentImage得到当前的图像数据。对于一般的Video Renderer来说，使用这个接口函数是不可靠的。因为如果Video Renderer使用了DirectDraw加速，这个函数调用会失败；而且调用这个函数，Video Renderer必须处于Pause状态。而对于VMR，则完全没有如上这些限制。所以，在使用Video Renderer的情况下，想得到整个视频流中的某一帧的图像，建议写一个In-place-trans filter，插入到Video Renderer的前面，很简单就能实现。
4. 有时候，从一个Decoder的Output pin Render出去，会自动接上Overlay Mixer 2这个Filter？或者自己写的Decoder，怎么样让它连接到Overlay Mixer 2？这主要是Decoder的Output pin支持的Media type使用的Format type的原因。需要注意的是：Overlay Mixer 2仅支持Format_VIDEOINFO2，Overlay Mixer虽然同时支持Format_VIDEOINFO和Format_VIDEOINFO2，但它的Merit值为MERIT_DO_NOT_USE，不会被自动加入Filter Graph中。

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