DirectShow建立一个视频捕捉程序

DirectShow 提供了用应用程序从适当的硬件中捕捉和预览音/视频的能力。数据源包括：VCR，camera,TV tuner,microphone,或其他的数据源。一个应用程序可以立刻显示捕捉的数据(预览)，或是保存到一个文件中。 
在这个例子中，ICaptureGraphBuilder 接口是处理捕捉工作的主要接口。你可以在你自己的捕捉程序中使用同样的方法和接口。在这里主要讨论ICaptureGraphBuilder 如何执行音/视频的捕捉。我们假设你已经熟悉了DirectShow的filter graph的体系和一般的capture filter graph的结构(可以参考DirectShow基础指南)。

ICaptureGraphBuilder 接口提供了一个filter graph builder对象，让你的应用程序在建立 capture filter graph时，省去处理很多单调乏味的工作，集中精力于捕捉中。他提供的方法满足了基本的捕捉和预览功能的要求。

方法FindInterface ，在filter graph中查找一个于捕捉有关的详细的接口。使的你可以访问一个详细接口的功能，而不需要你去列举在filter graph中的pins 和 filters。
方法RenderStream ，连接源过滤器和渲染过滤器，选择添加一些中间的过滤器。
方法ControlStream ，独立的精确的控制graph的开始和结束帧。

既然是硬件捕捉，当然要和硬件打交道，接着介绍设备列举和捕捉接口。
通过ICreateDevEnum::CreateClassEnumerator方法列举捕捉系统中的设备。之后，实例化一个DirectShow的 filter去使用这个设备。接着用ICaptureGraphBuilder::FindInterface去获得于捕捉相关的接口指针 IAMDroppedFrames, IAMVideoCompression, IAMStreamConfig, and IAMVfwCaptureDialogs 。因为设备列举和捕捉接口比较长，放在这会打乱结构，所有专门写了一篇(参考设备列举和捕捉接口)。

NOTE：
1.这个示例是DirectShow自带的例子。你可以在DirectShow SDK的目录SampleDSCaputre看这个例子代码(AMCap.cpp)。这里只是他的一些片断代码。可以说是他的中文模块的说明。
2.AMCap例子中，把所有的接口指针和一些成员变量保存在一个全局结构gcap中了。
定义如下：

struct _capstuff {
    char                  szCaptureFile[_MAX_PATH];
    WORD                  wCapFileSize;  // size in Meg
    ICaptureGraphBuilder  *pBuilder;
    IVideoWindow          *pVW;
    IMediaEventEx         *pME;
    IAMDroppedFrames      *pDF;
    IAMVideoCompression   *pVC;
    IAMVfwCaptureDialogs  *pDlg;
    IAMStreamConfig       *pASC;      // for audio cap
    IAMStreamConfig       *pVSC;      // for video cap
    IBaseFilter           *pRender;
    IBaseFilter           *pVCap, *pACap;
    IGraphBuilder         *pFg;
    IFileSinkFilter       *pSink;
    IConfigAviMux         *pConfigAviMux;
    int                   iMasterStream;
    BOOL                  fCaptureGraphBuilt;
    BOOL                  fPreviewGraphBuilt;
    BOOL                  fCapturing;
    BOOL                  fPreviewing;
    BOOL                  fCapAudio;
    int                   iVideoDevice;
    int                   iAudioDevice;
    double                FrameRate;
    BOOL                  fWantPreview;
    long                  lCapStartTime;
    long                  lCapStopTime;
    char                  achFriendlyName[120];
    BOOL                  fUseTimeLimit;
    DWORD                 dwTimeLimit;
} gcap;

当不在需要保存在gcap中的接口指针是，一定要释放这些接口指针，一般是在程序的析构函数中，或是在别的同等功能函数中。如下：

if (gcap.pBuilder)
    gcap.pBuilder->Release();
    gcap.pBuilder = NULL;
if (gcap.pSink)
    gcap.pSink->Release();
    gcap.pSink = NULL;
if (gcap.pConfigAviMux)
    gcap.pConfigAviMux->Release();
    gcap.pConfigAviMux = NULL;
if (gcap.pRender)
    gcap.pRender->Release();
    gcap.pRender = NULL;
if (gcap.pVW)
    gcap.pVW->Release();
    gcap.pVW = NULL;
if (gcap.pME)
    gcap.pME->Release();
    gcap.pME = NULL;
if (gcap.pFg)
    gcap.pFg->Release();
    gcap.pFg = NULL;

设置文件名
使用普通的OpenFile dialog获得捕捉文件的信息。通过调用AllocCaptureFile 函数为捕捉文件分配空间。这一点是重要的，因为这是个巨大的空间。这样可以提高捕捉操作的速度。ICaptureGraphBuilder::AllocCapFile 执行实际的文件分配， IFileSinkFilter::SetFileName 指示file writer filter使用用户选择的文件名保存数据。 ICaptureGraphBuilder::SetOutputFileName 把file writer filter加入 filter graph(后面会介绍，他是ICaptureGraphBuilderd自代的)。

SetCaptureFile 和 AllocCaptureFile 函数如下：
/*
 * Put up a dialog to allow the user to select a capture file.
 */
BOOL SetCaptureFile(HWND hWnd)
{
    if (OpenFileDialog(hWnd, gcap.szCaptureFile, _MAX_PATH))
    {
        OFSTRUCT os;
        // We have a capture file name
        /*
         * if this is a new file, then invite the user to
         * allocate some space
        */
        if (OpenFile(gcap.szCaptureFile, &os, OF_EXIST) == HFILE_ERROR)
        {
             // Bring up dialog, and set new file size
             BOOL f = AllocCaptureFile(hWnd);
             if (!f)
                 return FALSE;
        }
    }
    else
    {
         return FALSE;
    }

    SetAppCaption(); // need a new app caption

    // Tell the file writer to use the new file name
    if (gcap.pSink)
    {
        WCHAR wach[_MAX_PATH];
        MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, gcap.szCaptureFile, -1, wach, _MAX_PATH);
        gcap.pSink->SetFileName(wach, NULL);
    }

    return TRUE;
}

// Preallocate the capture file
//
BOOL AllocCaptureFile(HWND hWnd)
{
    // We’ll get into an infinite loop in the dlg proc setting a value
    if (gcap.szCaptureFile[0] == 0)
        return FALSE;

    /*
     * show the allocate file space dialog to encourage
     * the user to pre-allocate space
     */
    if (DoDialog(hWnd, IDD_AllocCapFileSpace, AllocCapFileProc, 0))
    {
        // Ensure repaint after dismissing dialog before
        // possibly lengthy operation
        UpdateWindow(ghwndApp);

        // User has hit OK. Alloc requested capture file space
        BOOL f = MakeBuilder();
        if (!f)
            return FALSE;
        WCHAR wach[_MAX_PATH];
        MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, gcap.szCaptureFile, -1, wach, _MAX_PATH);
        if (gcap.pBuilder->AllocCapFile(wach, gcap.wCapFileSize * 1024L * 1024L) != NOERROR)
        {
            MessageBoxA(ghwndApp, ”Error”, ”Failed to pre-allocate capture file space”, MB_OK | MB_ICONEXCLAMATION);
            return FALSE;
        }
        return TRUE;
    }
    else
    {
        return FALSE;
    }
}

建立Graph Builder对象

AMCap的 MakeBuilder函数建立了一个capture graph builer对象，通过调用CoCreateInstance获得了ICaptureGraphBuilder 接口指针。AMCap把他存储到gcap结构的pBuilder中。
// Make a graph builder object we can use for capture graph building
//
BOOL MakeBuilder()
{
    // We have one already
    if (gcap.pBuilder)
        return TRUE;

    HRESULT hr = CoCreateInstance((REFCLSID)CLSID_CaptureGraphBuilder, NULL, CLSCTX_INPROC, (REFIID)IID_ICaptureGraphBuilder, (void **)&gcap.pBuilder);
    return (hr == NOERROR) ? TRUE : FALSE;
}

建立Graph的渲染部分，并告诉他写文件(用先前决定的文件)

这包括一个multiplexer filter 和 file writer。DirectShow 提供了一个AVI MUX(multiplexer)filter。
在这里ICaptureGraphBuilder::SetOutputFileName 是一个关键的方法。他把multiplexer 和  file writer添加到filter graph中，连接他们，并设置文件的名字。第一个参数MEDIASUBTYPE_Avi，指出 capture graph builder 对象将插入一个AVI multiplexer filter，因此，file writer将以AVI文件格式记录捕捉的数据。第二个参数(wach)是文件名。最后的两个参数指出multiplexer filter (gcap.pRender) 和 file writer filter (gcap.pSink)，这两个是通过SetOutputFileName 函数初始化的。AMCap存储这些指针到全局结构gcap中。capture graph builder 对象建立了一个filter graph对象(IGraphBuilder)，把这两个filter加入到filter graph中去。他告诉file writer使用指定的文件保存数据。下面的例子演示了如何调用 SetOutputFileName。
//
// We need a rendering section that will write the capture file out in AVI
// file format
//

    WCHAR wach[_MAX_PATH];
    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, gcap.szCaptureFile, -1, wach, _MAX_PATH);
    GUID guid = MEDIASUBTYPE_Avi;
    hr = gcap.pBuilder->SetOutputFileName(&guid, wach, &gcap.pRender, &gcap.pSink);
    if (hr != NOERROR)
    {
        ErrMsg(“Error %x: Cannot set output file”, hr);
        goto SetupCaptureFail;
    }

获得当前的Filter Graph

因为在调用SetOutputFileName中，capture graph builder 对象建立了一个filter graph，所有你必须把需要的filter加入同一个filter graph 中。通过ICaptureGraphBuilder::GetFiltergraph获得新建立的filter graph。返回的指针是参数gcap.pFg。
//
// The graph builder created a filter graph to do that.  Find out what it is,
// and put the video capture filter in the graph too.
//

    hr = gcap.pBuilder->GetFiltergraph(&gcap.pFg);
    if (hr != NOERROR)
    {
        ErrMsg(“Error %x: Cannot get filtergraph”, hr);
        goto SetupCaptureFail;
    }

添加音/视频过滤器到当前的Filter Graph
    hr = gcap.pFg->AddFilter(gcap.pVCap, NULL);
    if (hr != NOERROR)
    {
        ErrMsg(“Error %x: Cannot add vidcap to filtergraph”, hr);
        goto SetupPreviewFail;
    }

    hr = gcap.pFg->AddFilter(gcap.pACap, NULL);
    if (hr != NOERROR)
    {
        ErrMsg(“Error %x: Cannot add audcap to filtergraph”, hr);
        goto SetupCaptureFail;
    }

 渲染视频捕捉过滤器的Capture Pin和音频捕捉的Capture Pin
ICaptureGraphBuilder::RenderStream 连接源过滤器的pin到渲染过滤器。pin的类别是可选的， capture pin (PIN_CATEGORY_CAPTURE) 或 preview pin (PIN_CATEGORY_PREVIEW)。下面的例子演示了连接video capture filter (gcap.pVCap) 的capture pin到渲染gcap.pRender 中。
//
// Render the video capture and preview pins - we may not have preview, so
// don’t worry if it doesn’t work
//

    hr = gcap.pBuilder->RenderStream(&PIN_CATEGORY_CAPTURE, NULL, gcap.pVCap, NULL, gcap.pRender);
    // Error checking

再次ICaptureGraphBuilder::RenderStream 连接audio capture filter (gcap.pACap) 到渲染audio renderer 中。
//
// Render the audio capture pin?
//

    if (gcap.fCapAudio)
    {
        hr = gcap.pBuilder->RenderStream(&PIN_CATEGORY_CAPTURE, NULL, gcap.pACap, NULL, gcap.pRender);
    // Error checking

渲染Video Capture Filter的 Preview Pin
再次调用ICaptureGraphBuilder::RenderStream，从capture filter的preview pin到video renderer。代码如下：

    hr = gcap.pBuilder->RenderStream(&PIN_CATEGORY_PREVIEW, NULL, gcap.pVCap, NULL, NULL);

获得访问Video Preview Window的接口指针
缺省的，video preview window是一个独立的窗口。如果你想改变默认的行为，先调用 ICaptureGraphBuilder:: FindInterface获得IVideoWindow 接口。第二个参数通过gcap.pVCap指定，描述 video capture filter，第三个参数是想得到的接口(IVideoWindow)，最后的是返回的接口。当你得到 IVideoWindow接口后，你可以调用IVideoWindow的方法象put_Owner, put_WindowStyle,  or SetWindowPosition 去获得video preview window的handle，设置窗口属性，或把他放到想要的位置。

// This will go through a possible decoder, find the video renderer it’s
// connected to, and get the IVideoWindow interface on it
   hr = gcap.pBuilder->FindInterface(&PIN_CATEGORY_PREVIEW, gcap.pVCap, IID_IVideoWindow, (void **)&gcap.pVW);
    if (hr != NOERROR)
    {
        ErrMsg(“This graph cannot preview”);
    }
    else
    {
        RECT rc;
        gcap.pVW->put_Owner((long)ghwndApp);    // We own the window now
        gcap.pVW->put_WindowStyle(WS_CHILD);    // you are now a child
        // give the preview window all our space but where the status bar is
        GetClientRect(ghwndApp, &rc);
        cyBorder = GetSystemMetrics(SM_CYBORDER);
        cy = statusGetHeight() + cyBorder;
        rc.bottom -= cy;
        gcap.pVW->SetWindowPosition(0, 0, rc.right, rc.bottom); // be this big
        gcap.pVW->put_Visible(OATRUE);
    }

现在你已经建立完整的capture filter graph了，你可以预览音频，视频，或捕捉数据。

控制 Capture Filter Graph

因为通过ICaptureGraphBuilder接口构造的capture filter graph 只是一个简单的专门用途的 filter graph，所有，控制他就象控制其他类型的filter graph一样。你可以使用IMediaControl interface的  Run, Pause, and Stop方法，你也可以使用CBaseFilter::Pause的方法。另外 ICaptureGraphBuilder提供了ControlStream方法去控制capture filter graph的streams的开始和结束时间。ControlStream调用IAMStreamControl::StartAt 和 IAMStreamControl:: StopAt控制filter graph的捕捉和预览的开始和结束的位置。
注意：不是所有的capture filter都可以，因为不是每一个capture filter都支持IAMStreamControl。

ICaptureGraphBuilder::ControlStream方法的第一个参数(pCategory)是一个输出pin类的GUID。这个变量通常是PIN_CATEGORY_CAPTURE 或 PIN_CATEGORY_PREVIEW。指定为NULL则控制所有的 capture filter。
第二个参数在(pFilter)指出那个filter控制。NULL说明为控制所有的filter graph。
如果只是预览(防止捕捉)的话，可以调用ICaptureGraphBuilder::ControlStream，参数用capture pin类型， MAX_TIME作为开始时间(第三个参数，pstart)。再次调用该方法，参数用preview pin类型，NULL作为开始时间则立即开始预览。第四参数指出结束的时间(pstop),含义和第三个参数一样(NULL意味着立刻)。MAX_TIME在DirectShow中定义为最大的参考时间。在这里意味着忽略或取消指定的操作。
最后的参数，wStartCookie和wStopCookie分别是开始和结束的cookies(不知道该怎么翻译，因为我也不理解这个参数的含义)。
下面的代码设置立刻开始预览，但是忽略捕捉。

    // Let the preview section run, but not the capture section
    // (There might not be a capture section)
    REFERENCE_TIME start = MAX_TIME, stop = MAX_TIME;

    // show us a preview first? but don’t capture quite yet…
    hr = gcap.pBuilder->ControlStream(&PIN_CATEGORY_PREVIEW, NULL, gcap.fWantPreview ? NULL : &start, gcap.fWantPreview ? &stop : NULL, 0, 0);
    if (SUCCEEDED(hr))
        hr = gcap.pBuilder->ControlStream(&PIN_CATEGORY_CAPTURE, NULL, &start, NULL, 0, 0);

同样的，如果你只想要捕捉而不要预览，设置捕捉的开始时间为NULL，设置捕捉的结束时间为MAX_TIME。设置预览的开始时间为MAX_TIME，NULL为结束时间。
下面的例子告诉filter graph开始预览(第三个参数：开始时间为NULL)。结束时间指定为MAX_TIME意味着忽视停止时间(永远放下去)。

    gcap.pBuilder->ControlStream(&PIN_CATEGORY_PREVIEW, NULL, NULL, MAX_TIME, 0, 0);

调用IMediaControl::Run 运行 graph

    // Run the graph
    IMediaControl *pMC = NULL;
    HRESULT hr = gcap.pFg->QueryInterface(IID_IMediaControl, (void **)&pMC);
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMC->Run();
        if (FAILED(hr))
        {
            // Stop parts that ran
            pMC->Stop();
        }
        pMC->Release();
    }
    if (FAILED(hr))
    {
        ErrMsg(“Error %x: Cannot run preview graph”, hr);
        return FALSE;
    }

如果graph已经运行，通过调用ICaptureGraphBuilder::ControlStream立刻开始捕捉。例如下面的代码，控制整个的 filter graph(第二个参数为NULL)，立刻开始(第三个参数是NULL)，并且永不停止(第四个参数是MAX_TIME)。

    // NOW!
    gcap.pBuilder->ControlStream(&PIN_CATEGORY_CAPTURE, NULL, MAX_TIME, &stop, 0, 0);

停止预览或捕捉操作，调用IMediaControl::Stop，就同你调用IMediaControl::Run一样。

    // Stop the graph
    IMediaControl *pMC = NULL;
    HRESULT hr = gcap.pFg->QueryInterface(IID_IMediaControl, (void **)&pMC);
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMC->Stop();
        pMC->Release();
    }

获得捕捉的信息

通过IAMDroppedFrames接口获得。测试丢失帧的数量(IAMDroppedFrames::GetNumDropped)，捕捉的数量 (IAMDroppedFrames::GetNumNotDropped)。IAMDroppedFrames:: GetAverageFrameSize方法提供了捕捉帧的平均尺寸(单位：byte)。使用这些信息可以知道总的捕捉字节和每秒的帧数(速率)。

保存文件

最初分配的捕捉文件只是临时的保存数据，所有你可以尽可能快的捕捉。当你想把捕捉的数据保存到硬盘中时，调用 ICaptureGraphBuilder::CopyCaptureFile。这个方法从先前得到的捕捉文件输出数据到你选择的另一个文件中。这个新的储存文件的大小是和实际捕捉的数据匹配的，而不是和先前的文件大小匹配。
ICaptureGraphBuilder::CopyCaptureFile方法的第一个参数是复制源，第二个是目标文件。第三个参数设为TRUE指出用户允许用ESC键中断复制操作。最后参数是可选的。允许你提供一个进程指示器。如果想要的化，通过执行  IAMCopyCaptureFileProgress 接口。下面示例了如何调用CopyCaptureFile。

    hr = pBuilder->CopyCaptureFile(wachSrcFile, wachDstFile,TRUE,NULL);

通过普通的Open File dialog得到新的文件名。用MultiByteToWideChar 函数把文件名转成wide string，使用ICaptureGraphBuilder::CopyCaptureFile把捕捉的数据保存到指定的文件中。

/*
 * Put up a dialog to allow the user to save the contents of the capture file
 * elsewhere
 */
BOOL SaveCaptureFile(HWND hWnd)
{
    HRESULT hr;
    char achDstFile[_MAX_PATH];
    WCHAR wachDstFile[_MAX_PATH];
    WCHAR wachSrcFile[_MAX_PATH];

    if (gcap.pBuilder == NULL)
        return FALSE;

    if (OpenFileDialog(hWnd, achDstFile, _MAX_PATH))
    {
        // We have a capture file name
        MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, gcap.szCaptureFile, -1, wachSrcFile, _MAX_PATH);
        MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, achDstFile, -1, wachDstFile, _MAX_PATH);
        statusUpdateStatus(ghwndStatus, ”Saving capture file - please wait…”);

        // We need our own graph builder because the main one might not exist
        ICaptureGraphBuilder *pBuilder;
        hr = CoCreateInstance((REFCLSID)CLSID_CaptureGraphBuilder, NULL, CLSCTX_INPROC, (REFIID)IID_ICaptureGraphBuilder, (void **)&pBuilder);
        if (hr == NOERROR)
        {
            // Allow the user to press ESC to abort… don’t ask for progress
            hr = pBuilder->CopyCaptureFile(wachSrcFile, wachDstFile,TRUE,NULL);
            pBuilder->Release();
        }
        if (hr == S_OK)
            statusUpdateStatus(ghwndStatus, ”Capture file saved”);
        else if (hr == S_FALSE)
            statusUpdateStatus(ghwndStatus, ”Capture file save aborted”);
        else
            statusUpdateStatus(ghwndStatus, ”Capture file save ERROR”);
        return (hr == NOERROR ? TRUE : FALSE);
    }
    else
    {
        return TRUE;    // They canceled or something
    }
}

关于捕捉媒体文件和获得捕捉信息的详细内容，可以参考AMCap例子的Amcap.cpp 和 Status.cpp 。