基于DirectShow非线性编辑DES

摘要　
　　本文详细阐述了基于DirectShow核心框架的非线性编辑的基本原理，并提供了一个编辑的源代码，演示如何拼接两个音视频文件，实现视频过渡效果， 并预览。

编译环境　WindowsXP，VC6.0+sp5，DX9 SDK.

技术原理
　　DES (DirectShow Editing Services)，是一套基于DirectShow核心框架的编程接口。DES的出现，简化了视频编辑任务，弥补了DirectShow对于媒体文件非线性编辑支持的先天性不足。但是，就技术本身而言，DES并没有超越DirectShow Filter架构，而只是DirectShow Filter的一种增强应用。我们可以从下图中了解到DES在我们整个多媒体处理应用中的位置。


 
　　下面，我们举个例子来看一下DES能够给我们带来些什么。假如我们现在有三个文件A、B和C，使用这三个文件做成一个合成的文件。我们想取A的4秒钟的内容，紧接着取B的10秒钟的内容，再紧接着C的5秒钟的内容。如果仅仅是这样，我们直接使用DirectShow Filter是不难实现的。（一般情况下，应用程序级会维持各个文件的编辑信息，由应用程序根据这些信息动态创建/控制功能单一的Filter Graph，以顺序对各个文件进行处理。）但是，如果我们的"创意"是随时改变的，我们现在想让C在B之前出现，或者我们想取A的不同位置的10秒钟内容，或者我们想给整个合成的文件加上一段美妙的背景音乐。如果我们仍然直接使用DirectShow Filter去实现，情况就变得很复杂了。然而，对于DES，这真的是小Case!（将所有的编辑信息以DES提供的接口告诉DES，其它的如Filter Graph的创建/控制输出，就完全交给DES来负责吧！这时候，DES创建的Filter Graph带有各个Source输出的控制功能，一般比较复杂。）

　　如果我们使用DES，我们还可以得到如下的便利：

　　1. 基于时间线(Timeline)的结构以及Track的概念，使得多媒体文件的组织、编辑变得直观而高效；
　　2. 支持即时的预览；
　　3. 视频编辑项目支持XML文档的形式保存；
　　4. 支持对视频/音频的效果处理，以及视频之间切换的过渡处理；
　　5. 可以直接使用DES提供的100多种SMPTE过渡效果，以及MS IE自带的各种Transform、Transition组件；
　　6. 支持通过色调、亮度、RGB值或者alpha值进行图像的合成；
　　7. 自动对源文件输出的视频帧率、音频的采样率进行调整，直接支持视频的缩放。

　　接下去，我们来看一下DES的结构（Timeline模型），如下图所示：



　　这是一个树形结构。在这棵树中，音视频文件是叶结点，称作为Source；一个或多个Source组成一个Track，每个Track都有统一的媒体格式输出；Track的集合称作为Composition，每个Composition可以对其所有的Composition或Track进行各种复杂的编辑；顶级的Composition或Track就组成了Group；每个Group输出单一格式的媒体流，所有的Group组成一个Timeline, Timeline表示一个视频编辑的项目，它是这棵树的根节点。一个Timeline项目必须至少包含一个Group，最典型的情况一般包含两个Group：Audio Group和Video Group。
　下面，我们来看一个典型的基于Timeline的Source Track编排。如下图：



　　图中，箭头方向即是Timeline的方向。这个Timeline由两个Group组成，每个Group中包含两个Source Track。在Group中，Track是有优先级的（Track 0具有最低的优先级，依次类推）。运行时，总是输出高优先级的Track中的Source内容。如果此时高优先级的Track中没有Source输出，则让低优先级的Track中的Source输出。如上图中Video Group的输出顺序为Source A->Source C->Source B。而对于Audio Group，它的所有Track的输出只是简单的合成。
　　我们再看一个典型的Track之间加入了Transition的Timeline结构。如下图：



　　图中，Video Group中是两个Track以及Track上几个Source的编排；Rendered video中表示这个Group最终输出的效果。我们可以看到，在Track 1上有一个Transition，表示这个时间段上从Track 0过渡到Track1的效果。一般，Transition位于高优先级的Track上。Transition也是有方向的，默认是从低优先级的Track过渡到高优先级的Track。当然，我们也可以改变Transition的方向。如下图所示，第一个Transition是从Track 0到Track 1，第二个Transition是从Track 1到Track 0。



　　值得注意的是，DES使用的Transition采用了叫做DirectX Transform Object的技术。任何两输入一输出的DirectX Transform Object都可以用作Transition。遗憾的是，微软现在的DirectX SDK不再支持这种组件的开发。我们能够使用的，只有DES本身提供的几种效果，还有就是Microsoft Internet Explorer自带的效果。DES使用的Effect情况类似，只不过DES Effect是单输入单输出的DirectX Transform Object。
　　讲到这里，我们已经对DES结构有了一个初步的了解。我们需要回过去再看一看这个Timeline树结构。我们会发现，Group下面一般都有一个Composition，而随后的图例中，我们看到一般Group下直接嵌入的是Track。那么，Composition有什么用呢？熟悉《设计模式》的人很容易就明白了，微软采用的就是对象结构型模式的其中一种叫Composite（组合）的模式。Composition可以包装几个Track（这几个Track之间可能是包含Transition的），组成一个Virtual Track，并且与其他普通的Track接口保持一致。我们完全可以把这个Virtual Track与普通的Track一样操作，进而很方便地进行更加复杂、丰富的效果编辑
我提供了一个把两个.wmv文件进行编辑的源代码，有两个Track，为了简便，只是提供了视频的Transition，音频的Transition也是同样的道理，只不过需要多建一个Audio Group。程序编译需要安装DX9 SDK。目前上载系统有问题，无法上传源代码，以后补上。以下只主要源代码。
链接需要strmiids.lib库；

void CDesTestDlg::OnStart() 
{
 // 创建空时间线.

    IAMTimeline    *pTL = NULL;
    CoInitialize(NULL);
    CoCreateInstance(CLSID_AMTimeline, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_IAMTimeline, (void**)&pTL);

    // GROUP: Add a video group to the timeline. 

    IAMTimelineGroup    *pGroup = NULL;
    IAMTimelineObj      *pGroupObj = NULL;
    pTL->CreateEmptyNode(&pGroupObj, TIMELINE_MAJOR_TYPE_GROUP);
    pGroupObj->QueryInterface(IID_IAMTimelineGroup, (void **)&pGroup);

    // Set the group media type. This example sets the type to "video" and
    // lets DES pick the default settings. For a more detailed example,
    // see "Setting the Group Media Type."
    AM_MEDIA_TYPE mtGroup;  
    ZeroMemory(&mtGroup, sizeof(AM_MEDIA_TYPE));
    mtGroup.majortype = MEDIATYPE_Video;
    pGroup->SetMediaType(&mtGroup);
    pTL->AddGroup(pGroupObj);
    pGroupObj->Release();

    // TRACK: Add two track to the group. 

    IAMTimelineObj      *pTrackObj1,*pTrackObj2;
    IAMTimelineTrack    *pTrack1,*pTrack2;
    IAMTimelineComp     *pComp1 = NULL;//,*pComp2 = NULL;

    pTL->CreateEmptyNode(&pTrackObj1, TIMELINE_MAJOR_TYPE_TRACK);
    pGroup->QueryInterface(IID_IAMTimelineComp, (void **)&pComp1);
    pComp1->VTrackInsBefore(pTrackObj1, -1);
    pTrackObj1->QueryInterface(IID_IAMTimelineTrack, (void **)&pTrack1);

 pTL->CreateEmptyNode(&pTrackObj2, TIMELINE_MAJOR_TYPE_TRACK);
 pGroup->QueryInterface(IID_IAMTimelineComp, (void **)&pComp1);
    pComp1->VTrackInsBefore(pTrackObj2, -1);
    pTrackObj2->QueryInterface(IID_IAMTimelineTrack, (void **)&pTrack2);

    pTrackObj1->Release();
 pTrackObj2->Release();
    pComp1->Release();   
    pGroup->Release();


    // SOURCE: Add two source to the track.

    IAMTimelineSrc *pSource1 = NULL,*pSource2 = NULL;
    IAMTimelineObj *pSourceObj1,*pSourceObj2;
    pTL->CreateEmptyNode(&pSourceObj1, TIMELINE_MAJOR_TYPE_SOURCE);
    pSourceObj1->QueryInterface(IID_IAMTimelineSrc, (void **)&pSource1);
 pTL->CreateEmptyNode(&pSourceObj2, TIMELINE_MAJOR_TYPE_SOURCE);
    pSourceObj2->QueryInterface(IID_IAMTimelineSrc, (void **)&pSource2);

    // Set the times and the file name.
    pSourceObj1->SetStartStop(0, 100000000);
 pSourceObj2->SetStartStop(50000000, 100000000);
    BSTR bstrFile1 = SysAllocString(OLESTR("news.WMV"));
 BSTR bstrFile2 = SysAllocString(OLESTR("vos.wmv"));
    pSource1->SetMediaName(bstrFile1); 
 pSource2->SetMediaName(bstrFile2); 
    SysFreeString(bstrFile1);
 SysFreeString(bstrFile2);
 //设置基于媒体本身的开始和结束时间
    pSource1->SetMediaTimes(00000000, 100000000);
 pSource2->SetMediaTimes(50000000, 100000000);
    pTrack1->SrcAdd(pSourceObj1);
 pTrack2->SrcAdd(pSourceObj2);

    pSourceObj1->Release();
 pSourceObj2->Release();
    pSource1->Release();
 pSource2->Release();
    pTrack1->Release();
 pTrack2->Release();
 
 // Create the transition object. 
 IAMTimelineObj *pTransObj = NULL;
 HRESULT hr = pTL->CreateEmptyNode(&pTransObj, TIMELINE_MAJOR_TYPE_TRANSITION);
 
 // Set the subobject. 
 hr = pTransObj->SetSubObjectGUID(CLSID_DxtJpeg);  // SMPTE Wipe
 
 // Set the start and stop times. 
 hr = pTransObj->SetStartStop(50000000, 100000000);
 
 // Insert the transition object into the timeline. 
 IAMTimelineTransable *pTransable = NULL;
 hr = pTrack2->QueryInterface(IID_IAMTimelineTransable, (void **)&pTransable);
 hr = pTransable->TransAdd(pTransObj); 
 
 IPropertySetter     *pProp;   // Property setter
 
 hr = CoCreateInstance(CLSID_PropertySetter, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER,
  IID_IPropertySetter, (void**) &pProp);
 
 // Error checking is omitted for clarity...
 
 DEXTER_PARAM param;
 DEXTER_VALUE *pValue = (DEXTER_VALUE*)CoTaskMemAlloc(sizeof(DEXTER_VALUE));
 
 // Initialize the parameter. 
 param.Name = SysAllocString(L"MaskNum");
 param.dispID = 0;
 param.nValues = 1;
 
 
 // Initialize the value.
 pValue->v.vt = VT_BSTR;
 pValue->v.bstrVal =SysAllocString(L"129"); //六角星
 pValue->rt = 0;
 pValue->dwInterp = DEXTERF_JUMP;
 
 pProp->AddProp(param, pValue);
 
 // Free allocated resources.
 SysFreeString(param.Name);
 VariantClear(&(pValue->v));
 CoTaskMemFree(pValue);
 
 // Set the property on the transition.
 pTransObj->SetPropertySetter(pProp);
 pProp->Release();
 
 pTransable->Release();
 pTransObj->Release();
 
    // Preview the timeline.
    IRenderEngine *pRenderEngine = NULL;
    CoCreateInstance(CLSID_RenderEngine, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER,
        IID_IRenderEngine, (void**) &pRenderEngine);
    PreviewTL(pTL, pRenderEngine);
 
    // Clean up.
    pRenderEngine->ScrapIt();
    pRenderEngine->Release();
    pTL->Release();
    CoUninitialize();  
}

// 预览时间线.
void PreviewTL(IAMTimeline *pTL, IRenderEngine *pRender) 
{
    IGraphBuilder   *pGraph = NULL;
    IMediaControl   *pControl = NULL;
    IMediaEvent     *pEvent = NULL;

    // Build the graph.
    pRender->SetTimelineObject(pTL);
    pRender->ConnectFrontEnd( );
    pRender->RenderOutputPins( );

    // Run the graph.
    pRender->GetFilterGraph(&pGraph);
    pGraph->QueryInterface(IID_IMediaControl, (void **)&pControl);
    pGraph->QueryInterface(IID_IMediaEvent, (void **)&pEvent);
    pControl->Run();

    long evCode;
    pEvent->WaitForCompletion(INFINITE, &evCode);
    pControl->Stop();

    // Clean up.
    pEvent->Release();
    pControl->Release();
    pGraph->Release();
}  

最后，希望认识一些对MPEG-4感兴趣的同仁，互相学习和交流。
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