深入浅出DirectShow Filter（一）

文章来源: http://hqtech.nease.net

原文作者: 陆其明

1.    Filter概述
Filter是一个COM组件，由一个或多个Pin组成。Pin也是一个COM组件。Filter文件的扩展名为.ax，但也可以是.dll。Filter根据其包含Input pin或Output pin的情况（或在Filter Graph的位置），大致可分为三类：Source Filter(仅有Output pin)、Transform Filter(同时具有Input pin和Output pin)和Renderer Filter(仅有Input pin)。

一般情况下，创建Filter使用一个普通的Win32 DLL项目。而且，一般Filter项目不使用MFC。这时，应用程序通过CoCreateInstance函数Filter实例；Filter与应用程序在二进制级别的协作。另外一种方法，也可以在MFC的应用程序项目中创建Filter。这种情况下，Filter不需注册为COM组件，Filter与应用程序之间的协作是源代码级别的；创建Filter实例，不再使用CoCreateInstance函数，而是直接new出一个Filter对象，如下：
m_pFilterObject = new CFilterClass();
// make the initial refcount 1 to match COM creation
m_pFilterObject ->AddRef();
因为Filter的基类实现了对象的引用计数，所以即使在第二种情况下，对创建后的Filter对象的操作也完全可以遵循COM标准。
Filter是一个独立功能模块，最好不要将Filter依赖于其他第三方的DLL。因为Filter具有COM的位置透明性特点，Filter文件可以放在硬盘的任何位置，只要位置移动后重新注册。但此时，如果Filter依赖其他DLL，则Filter对该DLL的定位就会出现问题。

Filter不能脱离Filter Graph单独使用。所以，如果你想绕过Filter Graph直接使用Filter实现的模块功能，请将你的Filter移植成DMO（DirectX Media Object）。对于DirectShow应用程序开发者来说，还有一点，请不要忘记使用OleInitialize进行初始化。

2.    Filter的注册
Filter是COM组件，所以在使用前一定要注册。Filter的注册程序为regsvr32.exe。如果带上命令行参数/u，表示注销；如果带上是/s，表示不弹出任何注册/注销成功与否的提示对话框。如果你想在Build Filter项目的时候进行自动注册，请在VC的Project settings的Custom Build页如下设置：
Description: Register filter
Commands: regsvr32 /s /c $(TargetPath)
echo regsvr32 exe.time > $(TargetDir)/$(TargetName).trg
Outputs: $(TargetDir)/$(TargetName).trg

Filter的注册信息包括两部分：基本的COM信息和Filter信息。注册信息都存放在注册表中。前者的位置为：HKEY_CLASSES_ROOT/CLSID/Filter Clsid/，后者的位置为：HKEY_CLASSES_ROOT/CLSID/Category/Instance/ Filter Clsid/。COM信息标示了Filter是一个标准的可以通过CoCreateInstance函数创建的COM组件，Filter信息标示了我们通过Graphedit看到的描述这个Filter的信息。如果你不想让Graphedit看到（或者让Filter枚举器找到）你写的Filter，你完全可以不注册Filter信息。而且不用担心，你这么做也完全不会影响Filter的功能。
屏蔽注册Filter信息的方法也很简单。因为CBaseFilter实现了IAMovieSetup接口的两个函数：Register和Unregister。我们只需重载这两个函数，直接return S_OK就行了。

Filter的Merit值。这个值是微软的“智能连接”函数使用的。在Graphedit中，当我们加入一个Source Filter后，在它的pin上执行“Render”，会自动连上一些Filter。Merit的值参考如下：
MERIT_PREFERRED    = 0x800000,
MERIT_NORMAL    = 0x600000,
MERIT_UNLIKELY    = 0x400000,
MERIT_DO_NOT_USE    = 0x200000,
MERIT_SW_COMPRESSOR    = 0x100000,
MERIT_HW_COMPRESSOR    = 0x100050
Merit值只有大于MERIT_DO_NOT_USE的时候才有可能被“智能连接”使用；Merit的值越大，这个Filter的机会就越大。

3.    Filter之间Pin的连接过程
Filter只有加入到Filter Graph中并且和其它Filter连接成完整的链路后，才会发挥作用。Filter之间的连接（也就是Pin之间的连接），实际上是连接双方的一个Media type的协商过程。连接的方向总是从Output pin指向Input pin。连接的大致过程为：如果调用连接函数时已经指定了完整的Media type，则用这个Media type进行连接，成功与否都结束连接过程；如果没有指定或不完全指定了Media type，则进入下面的枚举过程。枚举欲连接的Input pin上所有的Media type，逐一用这些Media type与Output pin进行连接（如果连接函数提供了不完全Media type，则要先将每个枚举出来的Media type与它进行匹配检查），如果Output pin也接受这种Media type，则Pin之间的连接宣告成功；如果所有Input pin上枚举的Media type，Output pin都不支持，则枚举Output pin上的所有Media type，并逐一用这些Media type与Input pin进行连接。如果Input pin接受其中的一种Media type，则Pin之间的连接到此也宣告成功；如果Output pin上的所有Media type，Input pin都不支持，则这两个Pin之间的连接过程宣告失败。

每个Pin都可以实现GetMediaType函数来提供该Pin上支持的所有Preferred Media type（但一般只在Output pin上实现，Input pin主要实现CheckMediaType看是否支持当前提供的Media type就行了）。连接过程中，Pin上枚举得到的所有Media type就是这里提供的。

在CBasePin类中有一个protected的成员变量m_bTryMyTypesFirst，默认值为false。在我们定制Filter的Output pin中改变这个变量的值为true，可以定制我们自己的连接过程（先枚举Output pin上的Media type）。

当Pin之间的连接成功后，各自的pin上都会调用CompleteConnect函数。我们可以在这里取得一些连接上的Media type的信息，以及进行一些计算等。在Output pin的CompleteConnect实现中，还有一个重要的任务，就是协商Filter Graph运行起来后Sample传输使用的内存配置情况。这同样是一个交互过程：首先要询问一下Input pin上的配置要求，如果Input pin提供内存管理器（Allocator），则优先使用Input pin上的内存管理器；否则，使用Output pin自己生成的内存管理器。我们一般都要实现DecideBufferSize来决定存放Sample的内存大小。注意：这个过程协商完成之后，实际的内存并没有分配，而要等到Output pin上的Active函数调用。

4.    Filter Media type概述
Media type一般可以有两种表示：AM_MEDIA_TYPE和CMediaType。前者是一个Struct，后者是从这个Struct继承过来的类。
每个Media type有三部分组成：Major type、Subtype和Format type。这三个部分都使用GUID来唯一标示。Major type主要定性描述一种Media type，比如指定这是一个Video，或Audio或Stream等；Subtype进一步细化Media type，如果Video的话可以进一步指定是UYVY或YUY2或RGB24或RGB32等；Format type用一个Struct更进一步细化Media type。
如果Media type的三个部分都是指定了某个具体的GUID值，则称这个Media type是完全指定的；如果Media type的三个部分中有任何一个值是GUID_NULL，则称这个Media type 是不完全指定的。GUID_NULL具有通配符的作用。

常用的Major type:
MEDIATYPE_Video;
MEDIATYPE_Audio;
MEDIATYPE_AnalogVideo;        // Analog capture
MEDIATYPE_AnalogAudio;
MEDIATYPE_Text;
MEDIATYPE_Midi;
MEDIATYPE_Stream;
MEDIATYPE_Interleaved;           // DV camcorder
MEDIATYPE_MPEG1SystemStream;
MEDIATYPE_MPEG2_PACK;
MEDIATYPE_MPEG2_PES;
MEDIATYPE_DVD_ENCRYPTED_PACK;
MEDIATYPE_DVD_NAVIGATION;

常用的Subtype:
MEDIASUBTYPE_YUY2;
MEDIASUBTYPE_YVYU;
MEDIASUBTYPE_YUYV;
MEDIASUBTYPE_UYVY;
MEDIASUBTYPE_YVU9;
MEDIASUBTYPE_Y411;
MEDIASUBTYPE_RGB4;
MEDIASUBTYPE_RGB8;
MEDIASUBTYPE_RGB565;
MEDIASUBTYPE_RGB555;
MEDIASUBTYPE_RGB24;
MEDIASUBTYPE_RGB32;
MEDIASUBTYPE_ARGB32;         // Contains alpha value
MEDIASUBTYPE_Overlay;
MEDIASUBTYPE_MPEG1Packet;
MEDIASUBTYPE_MPEG1Payload;             // Video payload
MEDIASUBTYPE_MPEG1AudioPayload;   // Audio payload
MEDIASUBTYPE_MPEG1System;              // A/V payload
MEDIASUBTYPE_MPEG1VideoCD;
MEDIASUBTYPE_MPEG1Video;
MEDIASUBTYPE_MPEG1Audio;
MEDIASUBTYPE_Avi;
MEDIASUBTYPE_Asf;
MEDIASUBTYPE_QTMovie;
MEDIASUBTYPE_PCM;
MEDIASUBTYPE_WAVE;
MEDIASUBTYPE_dvsd;           // DV
MEDIASUBTYPE_dvhd;
MEDIASUBTYPE_dvsl;
MEDIASUBTYPE_MPEG2_VIDEO;
MEDIASUBTYPE_MPEG2_PROGRAM;      
MEDIASUBTYPE_MPEG2_TRANSPORT;
MEDIASUBTYPE_MPEG2_AUDIO;
MEDIASUBTYPE_DOLBY_AC3;
MEDIASUBTYPE_DVD_SUBPICTURE;
MEDIASUBTYPE_DVD_LPCM_AUDIO;
MEDIASUBTYPE_DVD_NAVIGATION_PCI;
MEDIASUBTYPE_DVD_NAVIGATION_DSI;
MEDIASUBTYPE_DVD_NAVIGATION_PROVIDER;

常用的Format type：
FORMAT_None
FORMAT_DvInfo                               DVINFO
FORMAT_MPEGVideo                      MPEG1VIDEOINFO
FORMAT_MPEG2Video                    MPEG2VIDEOINFO
FORMAT_VideoInfo                          VIDEOINFOHEADER
FORMAT_VideoInfo2                        VIDEOINFOHEADER2
FORMAT_WaveFormatEx                 WAVEFORMATEX

5.    Filter之间的数据传送
Filter之间的数据是通过Sample来传送的。Sample是一个COM组件，拥有自己的一段数据缓冲。Sample由Allocator统一管理。如下图所示：


Filter之间数据传送的方式有两种：Push模式和Pull模式。