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2012年（55）
分类： LINUX
2012-03-28 16:36:18
Gstreamer说明
一 Gstreamer简介
是一个框架，灵活轻便。
第一部分基本没有难度，只要能 看懂英文。从我目前接触的感觉上看，Gstreamer确实简化了动态库的加 载，模块与模块间的合作。
但是Gstreamer用得还是有点不太习惯，可能是 GLIB这种风格没有适 应。
gstreamer整个分为：
l core： 核心库
l 基础插件：一些很基础的插件
l 好插件：编写质量较好的遵循LGPL协议的插件
l 坏插件：有待改进的插件
l 其他库
1.1 核心库核心库是不了解任何媒体信息的，它只是一个框架，将所有单元联系起来。
单元是gstreamer里的核心概念。
二 基础知识
2.1 单元Element是构成管道的组件，每个element实际就是一个插件，在gst中得到组装成一个pipe，数据从源单元流向目的单元，完 成整个流程。单元间是可以链接起来的（必须得链接起来以组成pipe）。
2.2 Padpad是一个单元的输入输出端口，通过pad，才能将两个单元链接 到一起。对输入来说，pad就是一个插口，对输出来说pad就是一个塞子。pad有自己的规格，所以不同规格的pad就限制了数据的规格。只有规格相符的pad才能链接到一 起。
l 规格协商的过程叫caps negotiation
l 数据类型叫GstCaps
2.3 盒子和管道盒子Bin是一组单元的集合，而管道Pipeline是一种特殊的盒 子，在管道中，所有单元可以一体执行某些。
在实现的时候，Bin也是一种单元，操纵Bin就可以改变内部所有单元的属性， 而且Bin还能传递内部单元的信号事件。这样就简化了外界使用的难度。
管道是一个顶层的bin，可以设置状态为PAUSED或者PLAYING。内部会启动一个独立线程来干活。
三 GST构 建
3.1 初始化GST库必须先初始化，调用gst_init。
3.2 单元elementsGstElement是最重要的对象。一些高级对象也是从它派生出来的。有好几种类型的elements，必须分清楚了。
1. 源单元
source单元是数据的产生方，对应一个源pad。一般画在右边。
l 源单元只能生产数据，不能接收数据
2. 中间单元
中间单元包括过滤器，转换器，复用器，解复用器，编解码器等。
它有多个源pad，对应多个目标pad。
3. 目标单元
只能接受数据。
4. 创建和使用单元
通过factory_make和gst_object_unref来创建及释放单元。make需要两个参数，一个是工厂名，一个是单元名。工厂名实际就是插件名，所以需要先加载插件上来，才能创建对应的单元。
单元继承所有Gobject的属性，所以可以当做Gobject来处理。
单元有属性，单元还能触发信号，所以必须关注这些。
作为工厂，其功能还不仅限于创建单元，一个工厂有属性，它知道自己能创建怎样的单元。
其实就是这个插件知道自己能创建怎样的单 元。可能需要看了插件编写才真正知道。
5. 链接单元
单元必须链接起来，才能协同工作。
源单元-à中间 单元--à目标单元
l 必须先加到管道后才能link起来。
l 不在同一bin中的不能link
6. 单元状态
单元链接好后，啥事也不会发生，除非设置单元状态。单元一共有四种状态：
l GST_STATE_NULL：默认状态，内部会释放单元的所有资源，其实就是初始状态。
l XXX_READY：就绪状态，分配资源，打开设备。但是流不会打开，所以此时流信息都是零。如果之前打开了流，在这状态中将会被关闭，流信息都会被重 设。
l XXX_PAUSED：已经打开了流，但是暂时不处理它。这个时候可以去修改例如seek位置等流信息。时间轴停止
l XXX_PLAYING：时间轴运行。设置为这个状态后，整个流程就开始启动了。内部会将消息发送从管道所在的线程转移到应用程序线程。（？）
通过set_state函数设置状态，GST会平滑设置，例如从PLAY设置为NULL，将平滑设置READY和PAUSED。
3.4 BinsBin不仅是一个单元的集合，更是集成了对内部单元的管理。管道是一种特殊的bin，实际要播放一个视音频就得用到管道。管道能独立在后台运行。
1. 创建Bin
Bin从element派生而来，所以创建单元的函数均可创建Bin，但一般用两个更方便的函数：
l gst_bin_new
l gst_pipeline_new
Bin是一个集合，需要将单元加入进去，也可以删除。
l gst_bin_add,gst_bin_remove
注意，一旦加入到Bin，单元的所有者就变为Bin了，所以删除Bin的话，内部的单元也会相应减少引用。
2. 定制化Bin
还是得看插件编程指南才能真正理解。
3.5 Bus1. 总论
Bus的好处是可以把pipeline所在的线程的消息路由到应用 程序指定的那个Context中去。
是全局那个线程吗？待会查看下源码。定期 检查bus？设计还是比较巧妙的。
bus上要加入监控回调函数。通过
l gst_bus_add_watch/gst_bus_add_signal_watch
l 要从bus中取消息，得调用gst_bus_pop/peek/pop
注意，Bus发出的消息是GstMessage结构，值得解释。
Bus含一个 队列，每次post一个消息就加到队列里，然后出发maincontext的wakeup。 这样就完成了将消息路由到maincontext去了。因为maincontext等待的有这个bus队 列。
这里边绕啊绕的..想 法还是很直观。
有没有办法不用默认context呢？有一个函数将message转换为signal去emit：
l gst_bus_async_signal_func：
这里要区分下message和signal。signal是Gobject系统提供的，message是GST提供的。message的处理是异步的，而signal的处理是同步的。
如果你不想写很多switch来区别message的话，那么另外一种办法就是注册对应 的signal到系统。另外，如果不使用mainloop的话，异步消息-信号不会发出去。
bus的消息分为异步和同步两类。
l 异步信号是通过加入到mainloop中的Gsource来触发的，所以必须有mainloop再运行才可
l 同步信号必须先注册一个同步信号处理函数才可。
需要自己设置一个同步信号处理 函数，在那里触发另外一个context，并且调用上面这个函数发送signal。
2. message类型
描述一个message有以下：
l Message的来源：记录是从哪个单元发出来的
l 类型：
l 时间戳
比较重要的是类型信息：有以下几类类型
l error,warning,info等信息：需要调用对应API进行解析
l EOS： 文件结尾，需要重设管道状态等
l Tag： 标签信息（其实就是媒体信息，比如长度，采样率等）
l State变化：
l 缓存信息：调用gst_bus_get_structure来解析缓存信息
l 单元信息：某些单元会发送特殊的信息
l 应用程序自己的信息
3.6 Pads和属性
Pads很关键，代表了单元的出入口。标示Pads特性的有两个：
l 方向，从单元内角度看，sink收数据，source发数据
l 可用性（availability）
方向好说，只有sink和source两种，可用性是一个新概念。主要代表这个pad是存活期的。
分三种：
l pad一 直存在
l 动态存在：有时候有，有时候没有，动态创建和删除
l 响应存在：根据外界要求来创建
这个可用性是针对媒体文件类型 的一种简化表示。下面针对这个具体讲述，pad的可用性非常重要。
1. 动态pad
为何会有动态之说？原因很简 单。例如播放音频的时候，要动态检测有几路音频，然后再创建对应的pad。
程序里边应该绑定一个消息处理 函数到动态pad的创建通知上。
2. 响应pad
响应用户要求而创建的pad。必须从一个支持创建这种类型的单元中去创建，调用
l gst_element_get_request_pad
这个element必须支持Request这种，这个熟悉由插件注册的时候指 定的。
还有一种就是查找相容的pad
l get_element_get_compatible_pad，根据源pad和caps来从单元中找一个相容的。
3. Pad的属性
刚才提到过，查找相容的pad，那么相容是怎么判断和体现的呢？pad有自己的能力熟悉 （Capabilities）
pad的能力熟悉是和pad模板以及pad绑定一起的。pad模板估计就是一个pad工厂。
一个pad有很多不同的能力，这个是最原始的信息。但是具体工作后，一个pad要和别的pad协商，大家按照规定的能力办事。这样，pad的能力就是协商后的能力了。
能力在GST中用GstCaps来表示。
GstCaps含一到多个Gstructure，一个Gstructure代表一种pad能处理的媒体类型。
4. GST中属性和值的 表示
GST除了使用GLIB中的数据类型外，还单独定义了一些数据类 型，用来表示属性值。
值得注意的有：
l GST_TYPE_INT_RANGE:范围值
l GST_TYPE_LIST:包含任何基本类型都可以
l GST_TYPE_ARRAY:只能包含相同的类型
5. Caps的用处
Caps实际的用处很多，其实就是一个寻找匹配pad或element之用。
Caps中有一项描述媒体信息的，叫metadata。如何从caps中获取条目呢？
caps中存 的是structure条目，一个structure代表一种能力
gst_caps_get_structure/size
根据条目多少和属性，caps可分为：
l 简单caps：只含一条structure
l 固定caps：含一条structure，并且属性值没有range之类可变化的
l 任意caps和空caps是两种特殊cap
6. 创建过滤器使用的caps
刚才讲的全是从单元中获取caps，都是已经弄好了的。那么如果想动态创建caps该如何做 呢？
l gst_caps_new_simple：创建simple的
l xx_full：创建n个structure的caps
这还只是创建pad，要把src和dst通过过滤单元链接起来，用
gst_element_link_filtered,内部会根据过滤pad自动创建一个capsfilter。
所以关闭链接的时候，需要把src和dst分 别从capsfilter中关闭链接。而非简单的关闭源和目标
7. 幽灵pad
有啥用？其实就是创建一个代理pad吧。
为啥要有个这个东西？因为bin本身是没有pad的。所以你就没办法把两个bin链接起来。
这个时候，可以用bin中的一个单元的pad构造一个代理pad，这样bin就有一个代理pad了。这个pad实际指向被代理的那个单元的pad。
3.7 缓冲与事件
数据流动是以缓冲传递来实际工 作的，所以buffer比较在重要。
events和message不太一样，这个events实际就是命令，而且在管道中流动。这么说的话，buffer对 应的就是数据。
从命名习惯上来说，buffer更 应该看成是一种容器，里边含data和events。
1. Buffer
GstBuffer有以下成员：
l 数据内存指针
l 缓冲大小
l 时间戳
l 用者计数（与引用计数对应）
l 标识
2. Events
事件是一种控制数据，能够在管道中上下流动。
一般来说，上游的控制命令可能是真的在控 制什么，来自下游的events可能大多数是些状态通知之类的。？原文是这么说的。
应用程序自己能发送控制？例如seek命令。
恩，确实应该有地方可以发送控制命令。典 型的就是seek。用户也需要一个地方能做这个工作。
看来都是通过events方 式来做到控制的。
l gst_events_new_xxx
l gst_element_send_event
先创建一个命令，然后发出去….
四 基本例子
这部分对应第10章，不打算介绍了。做到能看懂代码为准。
或者自己可以想想该怎么写一个 这样的例子，能解释清楚里边的API调用次序和关系等。
看明白了，看来要使用一个gst还 是相对比较容易的。但是要开发一个插件，可能难度就大很多了。尤其是里边的Buffer，事件之类的东西。争取2周 搞定。
五 高级部分
5.1 查询与Seek查询主要是获得进度信息（播放电影的时候那个进度条位置）。
seek与查询类似，seek的完成通过event方式来发送控制命令。
1. GST中的查询
GST为查询提供了丰富的接口，例如当前时间戳，当前读取帧数等信息，都可以查询到。
questions:在 哪儿查？查哪个单元，怎么查？
Answer： 估计是查pipe。调用gst_element_query
内部处理是先将该query发到sink单元，然后向上找看哪个单元能够处理，处理完 了再把结果返回给调用程序。一般demuxer能够处理。
2. Seek
处理逻辑与查询类似。针对seek请求，单独可以构造一个gst_event_new_seek出来。
一个seek请求包含很多参数，这里不详述了。
有几个可以猜想到：seek的 位置，seek多少等。
有一个标识关于是否刷新内部buffer的似乎很重要。
当处于PAUSED和PLAYING状态的时候，需要这个FLUSH标示。因为seek完了后，会回到以前的状态。
你可以等待seek真正完成，用：
l gst_element_get_state
l 或者等到ASYNC_DONE消息
另外，只能在PLAYING状态下设置无FLUSH标示。seek命令的完成可能是在另外一个线程来做的。内部处理逻辑如下：
l 先pause，如果开始是playing状态的话，位置信息将被重置
l 中间单元将重新位置处开始处理，直 到sink单元收到数据，如果之前是play状态，则seek完成后也是play状态
5.2 元数据信息
MetaData应该是描述媒体文件信息之用的。gst将MD分为两类：
l 标签信息（除媒体视音频格式之外的 其他信息，例如属于哪个专辑，什么流派之类的），这类信息由GstTag系统完 成
l 视音频格式信息，这个由pad完成
1. Tag信息读取
这个是通过管道的bus来读取的。可以监听GST_MESSAGE_TAG来完 成。
2. Tag写入
使用GstTagSetter来完成，而且该单元必须支持tag设置。
奇怪，怎么设置？源一般按普通文件打开 的，没法设置啊。
所以必须先从管道中找到那些能设置的。通过：
l gst_bin_iterate_all_by_interface(GST_TYPE_TAG_SETTER)，
l 然后调用gst_tag_setter_add等函数。
看了下manual，Tagsetter是 一个接口，必须有类实现这个接口就可以了。
接口类定义了一个实现单元应该支持的功能。
1. URI接口
其实就是定义一个支持通用路径的接口。
例如本地文件用,网页文件用
怎么获得一个支持特定URI地址的单元呢？
l gst_element_make_from_uri，可以指定SRC或DST
创建一个支持特定URI地址的单元。
2. MIXER接口
支持对硬件或软件音量的统一管理。一般那些直接和声卡硬件打交道的单元用实现这个接口。
有哪些功能呢？比如静音，调整左右声道等功能。
一般不要在播放中使用这种接口 来控制音量，相反，应该使用sink单元的音量属性来控制。
也是啊，一般控制本地程序即可，不用去调 节全局声卡的音量呀。
3. Tuner接口
用于调整多输入输出设备的，可能还是和硬件关系比较紧密。
4. 色彩平衡接口
用来调节亮度，对比度等内容的。
5. 属性探测接口
主要用途是来自动探测硬件设备的。
6. X重叠接口
X意 味X-Window，主要是绘图用。
5.4 时钟
GST中使用时间的原因是：
l 有些单元提供了时钟，要是管道中没有时钟的话，就会用默认的系统时钟
l 有些单元根据时钟干活（clock slaves）
GST中时间有好几种：
l 时钟时间，就是普通时间，一直增加的
l 基础时间：其实就是开始时间
l 运行时间：播放的时间，包括重播，回播种种之和
l 流时间：这个可能真的是一个单次播放的时间，例如一次重播，一次完整播放等
1. 时钟提供者
为何存在这个？因为有些视音频文件必须按照媒体自己的时间来走，而不是系统的时间频率。
2. 时钟使用者
管道会有一个时钟，然后给其他 时钟使用者使用，时钟使用者应该确保回放的东西跟得上时钟。一般是要等待一个时间，用gst_clock_id_wait函数，或者丢几帧数据。
参考插件编写指南吧。
这个东西不知道是干嘛的。manual上说是在流时间里调整gobject的属性。
必须单独包含gstcontroller库和头文件。
而且还得初始化。
那怎么使用呢？
l 1 先 选择需要操作的参数，gst_object_control_properties，得到一个controller对象
l 2 通 过该对象，设置插值模式，用来计算中间态的值。
l 3 最 后设置控制点，这是一个时间戳值，当时间到了，这个值就其激活。
还是不明白有啥用。
使用队列单元？恩，内部应该就是一个线程安全的队列。
GST通过不同的队列单元，将管道分为不同的组。
线程调度如何做？有push和pull模式两种。如果单元支持随机seek，…
寥寥数语，怎么能说清楚呢？
就是想自动完成一些加载插件（生成合适单元）的工作，通过比较匹配视音频格式信息来完成。
如何匹配？用什么来描述匹配项呢？
1. MIME类型
这个是用来描述媒体信息的。
2. 如何工作
一般来说，一个管道刚开始的时 候并不知道一个文件的MIME类型。 所以GST使用类型查找来探测MIME，这个typefinding是管道的一个组成部分，它从 文件中读足够的数据直到它能探测为止。
怎么说呢？读一点数据给所有的插件（注册 了支持typefind的插件），如果有哪个插件支持，则加载到管道中。
注意：这里谈的都是自动加载的，如果手动 加载的话，应该事先就知道了。
插件如何实现？见manual吧。其实就是调用插件的一个特殊函数，判断是不是自己能支持的。
5.8 管道的高级管理就是一些对其中传递的buffer进行中途监控的作用，难度相对比较大，等看完插件编写再说。
插件编写更实际点应该，现在看的都是云里 雾里。
六 GST高 级接口
6.1 高级播放接口介绍两个高级点的播放接口，playbin和decodebin。
支持自动加载，列表播放，淡入淡出音轨等功能。这里不再详述。
6.2 XML将管道的信息保存到XML，并可以从XML文件中获取管道信息，然后创建管道。
七 附录
7.1 好习惯l 加入GstBus信息来获取错误等报告
l 检查GST函数返回值
l 解引用任何返回不是GLIB基本类型的对象（就是减少对象的引用计数）
l 用管道对象来管理管道的状态，外部不要自己维护一个状态变量。
7.2 调试在main可以设置-gst-debug=选项，然后传入gst_init中。
7.3 工具几个工具还是比较有用的。
1 gst-launch
用来测试管道的。
2. gst-insepect
探查单元的各种信息用。
