利用 DirectShow 开发自己的 Filter

学习directshow已经有几天了，下面将自己的学习心得写下来，希望对其他的人有帮助。 Filter实质是个COM组件，所以学习开发Filter之前你应该对com的知识有点了解。Com组件的实质是一个实现了纯虚指针接口的C++对象。关于com的东西，这里不多讲。

一、给vc配置DirectShow的开发环境

　　无论开发Filter还是开发Dshow的应用程序都要配置一下开发环境的，其实就是包含一下dshow用到的头文件和动态库。 选择Tools菜单下面的Options。在弹出的Option对话框配置如下：



图1 添加头文件

选择动态库文件添加到工程中

图2 添加动态库

二、创建工程以及Filter的入口函数

创建工程：
　　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。
在vc里新建一个工程，选择win32动态库，如下图

图3


图4

　　这样生成了一个简单的DLL，只有一个Dllmain入口函数。下面我要给这个filter添加入口函数了。 Filter是个基于DLL的com组件，所以一般的Filter都要实现下面几个入口函数：

DllMain 
DllGetClassObject 
DllCanUnloadNow 
DllRegisterServer 
DllUnregisterServer

首先定义导出函数：
　　要导出这些函数有两种方法，一是在定义函数时使用导出关键字_declspec(dllexport)，另外一种方法是在创建DLL文件时使用模块定义文件.Def。使用导出函数关键字_declspec(dllexport)创建MyDll.dll就是在 .h文件中定义定义函数如下：

extern "C" _declspec(dllexport)BOOL DllRegisterServer; 等等 

　　为了用.def文件创建DLL，往该工程中加入一个文本文件，命名为MyDll.def，再在该文件中加入如下代码：

LIBRARY MyFilter.ax 
EXPORTS
DllMain PRIVATE
DllGetClassObject PRIVATE
DllCanUnloadNow PRIVATE
DllRegisterServer PRIVATE
DllUnregisterServer PRIVATE

　　其中LIBRARY语句说明该def文件是属于相应DLL的，EXPORTS语句下列出要导出的函数名称。我们可以在.def文件中的导出函数后加@n，如Max@1，Min@2，表示要导出的函数顺序号，在进行显式连时可以用到它。该DLL编译成功后，打开工程中的Debug目录，同样也会看到MyDll.dll和MyDll.lib文件。
　　然后要定义这些函数的实现了，其实这些工作dshow的基类里都已经替我们做好了，我们所要做的就拿来用就是了，最重要的三个函数的实现一般如下　

STDAPI DllRegisterServer()
{
    return AMovieDllRegisterServer2(TRUE);
}
 STDAPI DllUnregisterServer()
{
    return AMovieDllRegisterServer2(FALSE);
} 
 extern "C" BOOL WINAPI DllEntryPoint(HINSTANCE, ULONG, LPVOID);
BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD  dwReason,   LPVOID lpReserved)
{
  return DllEntryPoint((HINSTANCE)(hModule), dwReason, lpReserved);
 
}

　　其中DllEntryPoint 是在C:\DX90SDK\Samples\C++\DirectShow\BaseClasses\dllentry.cpp定义的，如果感兴趣我们可以去看看它的定义。 AMovieDllRegisterServer2函数是在下面 C:\DX90SDK\Samples\C++\DirectShow\BaseClasses\dllsetup.cpp这个文件定义的，具体实现可以自己看看。
　　到了这里你恐怕要做点工作，还是要设置一下你的项目环境，否则恐怕你编译是通不过的，因为你用到了基类的一些东西，所以你要将你的dshow基类的定义和库文件包含进来。首先包含：

#include Streams.h 

其次在Project –Setting菜单下配置自己的Filter输出的名字和连接的lib文件


图5

其中library modules里的包含的动态库如下
c:\DX90SDK\Samples\C++\DirectShow\BaseClasses\debug\strmbasd.lib msvcrtd.lib quartz.lib vfw32.lib winmm.lib kernel32.lib advapi32.lib version.lib largeint.lib user32.lib gdi32.lib comctl32.lib ole32.lib olepro32.lib oleaut32.lib uuid.lib

　　此时你编译一下，好像还是通不过，它提示有一个全局的用于实现COM接口的变量没有定义，不着急，下面我们就开始实现Filter的com接口。

三、如何实现Filter 的类厂对象

　　我们知道一个Filter是一个com组件，所以它com特性的实现其实在其基类中实现的，比如IUnknown接口，我们直接从基类派生出我们的Filter后，它就支持com接口了，它就是一个com组件了。
　　所有的com组件为了实现二进制的封装，所以连创建的接口都封装了，因此每个com对象都有个类对象（也叫类厂对象，本身也是com对象，用来创建com组件）来创建com组件。
下面温习一下com组件的创建过程，其中涉及到几个函数：
　

1. 当客户端要创建一个com组件时，它通过底层的COM API函数 CoGetClassObject（）使用SCM的服务，这个函数请SCM把一个指针绑定到客户端请求的com组件的类对象上，其实在CoGetClassObject（）里它装载了该DLL的库，通过该dll的导出函数DllGetClassObject（）；DllGetClassObject根据客户端提供的com组件CLASSID，返回该com组件类对象的指针。下面com组件的创建和SCM无关了。
2. 客户端利用组件的类对象（类厂对象）的IClassFactory::CreateInstance方法创建com组件。
   Filter在这里使用了一个类厂模板类来当作Filter的类厂对象。下面看看类厂在DShow是怎么工作的。 　

　　类厂对象也是一个com组件。本来DllGetClassObject是应该由我们自己完成一个函数，在directshow基类里已经完成了，我们不用管它了。它的功能就是来寻找这个DLL中的类厂对象，看是否有符合客户端请求的类厂对象。
　　DLL里声明了一个全局的类厂模板数组，当DllGetClassObject请求类厂对象的时候，它就搜索这个数组，看是否有和CLSID匹配的类厂对象。当它找到一个匹配的CLSID，它就创建一个类厂对象，然后讲类厂指针返回给CoGetClassObject，然后客户端可以根据返回去的类厂指针，调用 IClassFactory::CreateInstance方法创建组件，类厂就根据数组里定义的方法创建com组件。
factory template包含下列变量：

const WCHAR * m_Name; // Name
const CLSID * m_ClsID; // CLSID
LPFNNewCOMObject m_lpfnNew; // Function to create an instance of the component
LPFNInitRoutine m_lpfnInit; // Initialization function (optional)
const AMOVIESETUP_FILTER * m_pAMovieSetup_Filter; // Set-up information (for filters)

其中的两个函数指针m_lpfnNew and m_lpfnInit使用下面的定义：

typedef CUnknown *(CALLBACK *LPFNNewCOMObject)(LPUNKNOWN pUnkOuter, HRESULT *phr);
typedef void (CALLBACK *LPFNInitRoutine)(BOOL bLoading, const CLSID *rclsid);

你可以参照如下的方式定义你的类厂对象：

CUnknown * WINAPI CMyFilter::CreateInstance(LPUNKNOWN pUnk, HRESULT *pHr) 
{  
    CMyFilter *pFilter = new CMyFilter(NAME("my Filter"), pUnk, pHr);
    if (pFilter== NULL) 
    {
        *pHr = E_OUTOFMEMORY;
    }
    return pFilter;
}

你可以声明自己的类厂数组如下：

CFactoryTemplate g_Templates[1] = 
{
    { 
      L"my filter",                // Name
      &CLSID_MYFilter,             // CLSID
      CMyFilter::CreateInstance,   // Method to create an instance of MyComponent
      NULL,                           // Initialization function
      &sudInfTee                            // Set-up information (for filters)
    }
};
int g_cTemplates = sizeof(g_Templates) / sizeof(g_Templates[0]);  

如果在这个com组件中你要支持多个filter，你可以在这个数组中继续添加就是了。

四、如何实现自己的 Filter

　　在这里就要讲如何创建自己的Filter了，下面我们以写一个CTransformFilter为例：

1、选择一个基类，声明自己的类。

　　创建filter很简单，你只要根据自己的需要选择不同的基类Filter派生出自己的Filter，它就已经支持com特性了。
　　从逻辑上考虑，在写Filter之前，选择一个合适的Filter基类是至关重要的。为此，你必须对几个Filter的基类有相当的了解。在实际应用中，Filter的基类并不总是选择CBaseFilter的。相反，因为我们绝大部分写的都是中间的传输Filter（Transform Filter），所以基类选择CTransformFilter和CTransInPlaceFilter的居多。如果我们写的是源Filter，我们可以选择CSource作为基类；如果是Renderer Filter，可以选择CBaseRenderer或CBaseVideoRenderer等。
　　总之，选择好Filter的基类是很重要的。当然，选择Filter的基类也是很灵活的，没有绝对的标准。能够通过CTransformFilter实现的Filter当然也能从CBaseFilter一步一步实现。
　　下面笔者就从本人的实际经验出发，对Filter基类的选择提出几点建议供大家参考。首先，你必须明确这个Filter要完成什么样的功能，即要对Filter项目进行需求分析。请尽量保持Filter实现的功能的单一性。如果必要的话，你可以将需求分解，由两个（或者更多的）功能单一的Filter去实现总的功能需求。
　　其次，你应该明确这个Filter大致在整个Filter Graph的位置，这个Filter的输入是什么数据，输出是什么数据，有几个输入Pin、几个输出Pin等等。你可以画出这个Filter的草图。弄清这一点十分重要，这将直接决定你使用哪种“模型”的Filter。比如，如果Filter仅有一个输入Pin和一个输出Pin，而且一进一处的媒体类型相同，则一般采用CTransInPlaceFilter作为Filter的基类；如果媒体类型不一样，则一般选择CTransformFilter作为基类。
　　再者，考虑一些数据传输、处理的特殊性要求。比如Filter的输入和输出的Sample并不是一一对应的，这就一般要在输入Pin上进行数据的缓存，而在输出Pin上使用专门的线程进行数据处理。这种情况下，Filter的基类选择CSource为宜（虽然这个Filter并不是源Filter）。当Filter的基类选定了之后，Pin的基类也就相应选定了。接下去，就是Filter和Pin上的代码实现了。有一点需要注意的是，从软件设计的角度上来说，应该将你的逻辑类代码同Filter的代码分开。下面，我们一起来看一下输入Pin的实现。你需要实现基类所有的纯虚函数，比如CheckMediaType等。在CheckMediaType内，你可以对媒体类型进行检验，看是否是你期望的那种。因为大部分Filter采用的是推模式传输数据，所以在输入Pin上一般都实现了Receive方法。有的基类里面已经实现了Receive，而在Filter类上留一个纯虚函数供用户重载进行数据处理。这种情况下一般是无需重载Receive方法的，除非基类的实现不符合你的实际要求。而如果你重载了Receive方法，一般会同时重载以下三个函数EndOfStream、BeginFlush和EndFlush。我们再来看一下输出Pin的实现。一般情况下，你要实现基类所有的纯虚函数，除了CheckMediaType进行媒体类型检查外，一般还有DecideBufferSize以决定Sample使用内存的大小，GetMediaType提供支持的媒体类型。
　　最后，我们看一下Filter类的实现。首先当然也要实现基类的所有纯虚函数。除此之外，Filter还要实现CreateInstance以提供COM的入口，实现NonDelegatingQueryInterface以暴露支持的接口。如果我们创建了自定义的输入、输出Pin，一般我们还要重载GetPinCount和GetPin两个函数。
这里我主要为了举例，所以简单写的filter没有Pin接口，但在我的demo里的Filter，却是有个out pin和一个input pin。我的Filter类的定义如下：

class CMyFilter :  public CCritSec, public CBaseFilter
{
public:
 CMyFilter(TCHAR *pName,LPUNKNOWN pUnk,HRESULT *hr);
 virtual ~CMyFilter(); 
    static CUnknown * WINAPI CreateInstance(LPUNKNOWN pUnk, HRESULT *phr); 
    CBasePin *GetPin(int n);
    int GetPinCount();  
}  

注：因为基类是一个纯虚的基类，所以在你的filter一定要派生一个其中的纯虚函数，否则编译器会提示你的派生类也是一个纯虚类，你在创建这个com组件对象的时候，纯虚类是没法创建对象的。

2、给自己的Filter生成一个CLSID

　　你可以用Guidgen or Uuidgen给自己的Filter生成一个128位的ID号，然后利用DEFINE_GUID宏在Filter的头文件声明该Filter的CLSID;

[myFilter.h]
// {1915C5C7-02AA-415f-890F-76D94C85AAF1}
DEFINE_GUID(CLSID_MYFilter, 
0x1915c5c7, 0x2aa, 0x415f, 0x89, 0xf, 0x76, 0xd9, 0x4c, 0x85, 0xaa, 0xf1);

这个CLSID_MYFilter在类厂数组用到，在注册Filter时也要用到。

3、CMyFilter类的简单实现

　　这个类纯粹为了演示用，所以特别简单，你可以参考我的demo，那个filter写的功能比较全。

CMyFilter::CMyFilter(TCHAR *pName,LPUNKNOWN pUnk,HRESULT *hr)
   :CBaseFilter(NAME("my filter"), pUnk, this, CLSID_MYFilter) 
{ }
CMyFilter::~CMyFilter()
{} 

// Public method that returns a new instance. 
CUnknown * WINAPI CMyFilter::CreateInstance(LPUNKNOWN pUnk, HRESULT *pHr) 
{  
    CMyFilter *pFilter = new CMyFilter(NAME("my Filter"), pUnk, pHr);
    if (pFilter== NULL) 
    {
        *pHr = E_OUTOFMEMORY;
    }
    return pFilter;
} 
 
CBasePin * CMyFilter::GetPin(int n) 
{
   return NULL;
}
int CMyFilter::GetPinCount() 
{
  return 0;
}

　　这样基本上就实现了一个filter，但是这个filter没有与之相联系的PIN，但是实现Filter的基本过程就时这样了，至于逻辑上的东西，比如Filter和pin如何连接，数据流是如何流动的，你都要去看看sdk了，按照上面的步骤你就可以写一个Filter的框架出来。
　　下面我们总结一下写一个Filter至少需要那些东西。

1、Filter的实现类
　　在这里就是CMyFilter类，在这个类里你可以实现自己的逻辑上的功能，包括定义你的filter的特性，给你的filter配备pin接口等。

2 com组件的引出函数，五个全局函数：

DllMain //dll的入口函数
DllGetClassObject //获得com组件的类厂对象
DllCanUnloadNow //com组件是否可以卸载 
DllRegisterServer //注册com组件 
DllUnregisterServer //卸载com组件
其中DllGetClassObject 已经由基类完成，你自己只要完成三个函数即可，
DllMain，DllRegisterServer，DllUnregisterServer。

3、com组件的类厂对象

　　类厂对象是用来生成Filter对象的，用的模板类定义了一个全局的模板类对象数组，一般格式如下：

CFactoryTemplate g_Templates[1] = 
{
    { 
      L"my filter",                // Name
      &CLSID_MYFilter,             // CLSID
      CMyFilter::CreateInstance,   // Method to create an instance of MyComponent
      NULL,                           // Initialization function
      &sudInfTee                            // Set-up information (for filters)
    }
};
int g_cTemplates = sizeof(g_Templates) / sizeof(g_Templates[0]);  

4、关于你自己定义的Filter以及Pin的信息

　　这些是一个全局的结构变量，用于描述你的Filter和你定义的pin，在注册Filter的时候会用到，如下：

AMOVIESETUP_FILTER 描述一个Filter
AMOVIESETUP_PIN 描述pin
AMOVIESETUP_MEDIATYPE 描述数据类型

下面的代码描述了一个Filter带有一个output PIN：

static const WCHAR g_wszName[] = L"Some Filter";
AMOVIESETUP_MEDIATYPE sudMediaTypes[] = {
    { &MEDIATYPE_Video, &MEDIASUBTYPE_RGB24 },
    { &MEDIATYPE_Video, &MEDIASUBTYPE_RGB32 },
};
AMOVIESETUP_PIN sudOutputPin = {
    L"",            // Obsolete, not used.
    FALSE,          // Is this pin rendered?
    TRUE,           // Is it an output pin?
    FALSE,          // Can the filter create zero instances?
    FALSE,          // Does the filter create multiple instances?
    &GUID_NULL,     // Obsolete.
    NULL,           // Obsolete.
    2,              // Number of media types.
    sudMediaTypes   // Pointer to media types.
};

AMOVIESETUP_FILTER sudFilterReg = {
    &CLSID_SomeFilter,      // Filter CLSID.
    g_wszName,              // Filter name.
    MERIT_NORMAL,           // Merit.
    1,                      // Number of pin types.
    &sudOutputPin           // Pointer to pin information.
};

最后如果你还是调试通不过，看看你是否包含了下面的头文件：

#include  
#include 
#include 
#include 

智慧的鱼　aoosang 2004-09-01