DirectShow SDK学习笔记：基础与环境配置

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"DirectShow SDK 是一套用于在Windows平台上开发流媒体处理应用的开发工具包，通常与DirectX一起发布。它提供了强大的多媒体流捕获和回放功能，支持多种媒体格式，并能与WDM驱动的采集卡配合使用。DirectShow还包括对DVD播放、视频非线性编辑和数字摄像机数据交换的支持，且允许开发者自定义组件来满足特定需求。在DirectShow体系中，FilterGraph是核心概念，由多个过滤器（Filter）组成，这些过滤器负责不同任务，如数据处理、格式转换等。" DirectShow SDK 是微软提供的一个用于创建高效多媒体处理应用程序的框架，特别适用于视频和音频的播放、录制以及编辑。这个SDK包含了必要的库、头文件和示例代码，帮助开发者构建基于DirectShow的解决方案。设置DirectShow的开发环境至关重要，尤其是对于使用Visual C++ (VC) 的开发者。需要在项目设置中包含Dshow.h头文件，以及Strmiids.lib库，以确保能够访问所有必需的CLSID和IID定义。此外，还需要链接Quartz.lib库，以利用DirectShow的核心功能。在实际应用中，DirectShow通过FilterGraph实现多媒体流的处理。FilterGraph是由一系列相互连接的过滤器构成，每个过滤器执行特定的任务，如数据源过滤器获取媒体流，解码过滤器处理编码数据，渲染过滤器则将数据输出到显示器或音箱。开发者可以根据需要创建自定义过滤器，以扩展系统功能或处理特定格式的媒体。例如，一个基本的DirectShow应用可能包括以下过滤器：Source Filter（如文件或摄像头），Demultiplexer（分离器）用于拆分多轨数据，Decoder Filter（解码器）处理编码的音频或视频，以及Renderer Filter（渲染器）将解码后的数据呈现给用户。FilterGraph管理这些过滤器之间的连接，确保数据流顺畅。 DirectShow的开放架构意味着开发者不仅可以使用内置的过滤器，还可以设计新的过滤器来处理特定的编码格式、设备输入或特殊效果。这种灵活性使得DirectShow成为多媒体开发的首选平台，尤其是在需要高度定制化和高性能的场景下。在学习DirectShow SDK时，理解每个过滤器的职责和如何构建FilterGraph是关键。通过实践和研究SDK中的示例，开发者可以快速掌握DirectShow的用法，并将其应用于各种复杂的多媒体应用开发中。同时，社区的贡献，如智慧的鱼的翻译笔记，也能为初学者提供宝贵的参考资料，加速学习过程。

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{

if (WAIT_OBJECT_0 == WaitForSingleObject(hEvent, 100))

{

while (hr = pEvent->GetEvent(&evCode, &param1, &param2, 0), SUCCEEDED(hr))

{

printf("Event code: %#04x\n Params: %d, %d\n", evCode, param1, param2);

pEvent->FreeEventParams(evCode, param1, param2);

switch (evCode)

{

case EC_COMPLETE: // Fall through.

case EC_USERABORT: // Fall through.

case EC_ERRORABORT:

CleanUp();

PostQuitMessage(0);

return;

}

事件通知码（Event Notification Codes）

暂略，需要补充

1.8 Directshow 中的时钟（Time and Clocks in Dshow）

1 参考时钟：

参考时钟是 Filter 用来同步 Filter 图表管理器中的所有的 Filter 的。

任何一个引出

HTUIReferenceClockUTH 接口的对象都可以作为参考时钟。参考时钟可以是Filter提供，

例如声卡就可以提供一个硬件的时钟。当然，可靠的时钟就是采用系统的时间。

名义上，参考时钟的精确度在 100 纳秒，但实际上，没有那么精确。调用

HTUIReferenceClock::GetTimeUTH可以获取时钟的当前时间。

尽管时钟的精确性还有所变动，但是 GetTime 方法返回的保证时间是增加的。也就是说，

时钟不会倒退回去，比如，对硬件时钟进行了调整，GetTime 方法就返回上次的时间。

缺省的参考时钟

当 Graph 运行的时候，Filter 图表管理器会自动选择一个参考时钟的，选择时钟的法则如下

1 如果应用程序选择了时钟，就采用应用程序选择的时钟

2 如果 Graph 包含一个活动的源 Filter，这个 filter 有 IReferenceClock 接口，那么就用这个时

钟。

3 如果 Graph 中不含有任何活动的源 Filter，就选用 graph 中任何暴露 IReferenceClock 接口的

Filter，选择的方法是从 Renderers 逆流向上，连接的 filter 优先，没有连接的 filter 次之。

4 如果没有任何filter符合条件，就采用系统参考时钟

HTUSystem Reference ClockUTH

设置参考时钟

如果你想为graph 设置新的时钟，应用程序可以调用图表管理器的接口

HTUIMediaFilter::SetSyncSourceUTH方法来选择一个参考时钟。

如果你给SetSyncSource传递的参数为NULL，Graph就不设置任何的参考时钟了。如果想恢复

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缺省的时钟，调用HTUIFilterGraph::SetDefaultSyncSourceUTH方法。

当 graph 的参考时钟改变时，Graph 通过 the reference clock changes, the Filter Graph Manager

notifies each filter by calling its IMediaFilter::SetSyncSource 通知所有的 Filter。

2 Clock Times

Directshow 定义了两个相关的时间，参考时钟和数据流时间

参考时间是参考时钟的绝对时间

数据流时间和 graph 开始的时间有关。

当 graph 正在运行，流时间就等于从开始时间计数的时间，当 graph 暂停，流时间就等于它

暂停开始的时间，当 graph 停止时，流时间不确定。

当一个 sample 具有时间戳 t，就意味着这个 sample 应该在流时间 t 播放，因此，流时间也叫

播放时间。

当应用程序通过

HTUIMediaControl::RunUTH来运行graph时，在graph内部也调用了HTUIMediaFilter::RunUTH

3 时间戳

时间戳采用的是流时间，它在 sample 标上开始和结束时间。时间戳也叫播放时间，通过后面

的知识你会了解到，并不是所有格式的数据流都采用同一种样式的时间戳。

当renderer Filter接收到sample，它会根据sample的时间戳进行排序，等到该sample的播放时间

到了，就开始播放该sample，从到达到开始播放的时间，可以通过

HTUIReferenceClock::AdviseTimeUTH

获得。如果sample来晚了，或者sample没有时间戳，filter就立即播放sample。

源 Filter 通过下面的规则来负责给 sample 设置时间戳

1 文件重播

第一个sample的时间戳为 0，随后的时间戳根据sample的大小和播放的速率来确定。这都由分

解文件的Filter来计算和确定，例如

HTUAVI SplitterUTH

2 视频和音频的捕捉

所有的 sample 在捕捉的时候就被打上时间戳了，时间等于流时间

3 混和 Filter

根据输出数据流的格式，混和 filter 也许需要时间戳，也许不需要，

可以通过调用

HTUIMediaSample::SetTimeUTH来给sample设置时间

4 活动的源 Live Source

活动的源 Filter，就是推模式的源，实时的接收数据。视频捕捉和网络广播就是例子，活动得

源无法控制数据流得速率。

下面的 Filter 通常被认为是活动的源 filter

Filter调用

HTUIAMFilterMiscFlags::GetMiscFlagsUTH方法时返回

AM_FILTER_MISC_FLAGS_IS_SOURCE，并且至少有一个输出pin暴露了

HTUIAMPushSourceUTH 接

口

2 Filter暴露

HTUIKsPropertySetUTH接口，并且有个捕捉pin（PIN_CATEGORY_CAPTURE）

如果活动的源能够提供参考时钟，那么 Graph 首先采用。

反应时间（Latency）

过滤器（filter）的反映时间就是 Filter 处理 sample 所花费的时间。对于活动的源 filter，反应

时间由容纳 sample 的内存大小决定。例如，假设一个 filter 有一个视频源具有 33ms 的反应时

间，一个音频源有 500ms 的反应时间，每一个视频祯（video frame）比相应的音频 sample 要

早 470ms，除非 graph 进行补偿，否则视频和音频是不同步的。

活动的源可以通过IAMPushSource 接口来进行同步。除非应用程序调用

HTUIAMGraphStreams::SyncUsingStreamOffsetUTH方法对源进行同步，一般来说Filter图表管理器是不

会对源进行同步的。图表管理器对源进行同步时，向各个源filter查询IAMPushSource 接口，

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如果filter支持IAMPushSource ，图表管理器就会通过HTUIAMLatency::GetLatencyUTH来得到filter期

望的反应时间。注：IAMPushSource继承与 IAMLatency。通过组合这些反应值，filter图表管

理器Graph最大反应时间，然后调用

HTUIAMPushSource::SetStreamOffsetUTH给每个源filter设置一个数

据流偏移时间，当filter给它产生的sample打时间戳的时候，要加上偏移时间的。

现在，

HTUVFW CaptureUTH filter 和 HTUAudio CaptureUTH filter.都支持IAMPushSource接口。

速率匹配（Rate Matching）

当 renderer Filter 利用参考时钟安排播放顺序的时候，如果源 filter 采用另一种时钟，在重放的

时候就会发生故障。播放的速度大于源产生的速度，就会产生间隙停顿，或者播放速度小于

源的产生速度，就会形成数据的堆积，造成内存出错。源一般来说是无法控制数据的产生速

度的，因此，播放速度要随着源的速度改变而改变。

现在，只有在音频播放 filter 才能进行速率匹配，因为音频中的 glitches 比视频中的更容易捕

捉到。为了匹配音频播放速率，要注意下列事情。

1 如果 graph 没有使用参考时钟，没法进行速率匹配。

2 上游要有一个活动的源

3 源filter的输出pin要支持IAMPushSource接口，当请求

HTUIAMPushSource::GetPushSourceFlagsUTH.

要返回下面的值

AM_PUSHSOURCECAPS_INTERNAL_RM

AM_PUSHSOURCECAPS_NOT_LIVE

AM_PUSHSOURCECAPS_PRIVATE_CLOCK

4 如果 GetPushSourceFlags 返回 0，播放 filter 就根据 graph 时钟和 sample 的时间戳来自己决

定播放速率

1.9 动态删除或增加 Filter（Dynamic Graph Building）

在进行 pin 连接的时候，应用程序一般都要讲 graph 停掉。但是，一些 filter 支持 pin 的动态

连接。

如上图，我们想将 Filter 2 动态移走。有两个必要条件：（1）Filter 3 (pin D)必须支持

IPinConnection 接口（这个接口能够保证 Filter 在非 Stopped 状态下也能进行 Pin 的重连）；（2）

Filter 在重连的时候不允许数据的传输，所以要将数据线程阻塞。如果“重连”是由 Filter 1

发起的（在 Filter 内部完成），那么 Filter 1 要同步这个数据发送线程；如果“重连”由应用程

序来完成，则要求 Filter 1 (pin A)实现 IPinFlowControl 接口。

动态重连的一般步骤如下：

（1）在 Filter 1(pin A)上阻塞数据流线程。

IPinFlowControl::Block 可以工作在同步和异步两种模式下。不要在应用程序主线程下使用该

Block 函数的同步模式，因为这样可能会引起线程死锁。要么另外使用一个 worker thread，要

么使用 Block 函数的异步模式。如下：

// Create an event

HANDLE hEvent = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);

if (hEvent != NULL)

{

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// Block the data flow.

hr = pFlowControl->Block(AM_PIN_FLOW_CONTROL_BLOCK, hEvent);

if (SUCCEEDED(hr))

{

// Wait for the pin to finish.

DWORD dwRes = WaitForSingleObject(hEvent, dwMilliseconds);

}

（2）重连 Pin A 和 Pin D，必要时插入新的 Filter。

这里 Pin 的重连可以使用 IGraphConfig::Reconnect 或 IGraphConfig::Reconfigure

（IGraphConfig 接口可以从 Filter Graph Manager 上获得）。Reconnect 比 Reconfigure 使用起来

要简单，它主要作如下几件事：将 Filter 2 置于 Stopped 状态，然后将其移走；加入新的 Filter；

重新连接相关的各个 Pin；将新加入的 Filter 置于 Paused 或 Running 状态，以使其与 Filter Graph

同步。示例如下：

pGraph->AddFilter(pNewFilter, L"New Filter for the Graph");

pConfig->Reconnect(

pPinA, // Reconnect this output pin...

pPinD, // ... to this input pin.

pMediaType, // Use this media type.

pNewFilter, // Connect them through this filter.

NULL,

0);

实际应用中，如果你觉得 Reconnect 不够灵活，还可以改用 Reconfigure。使用 Reconfigure 方

法，你必须在你的应用程序里实现 IGraphConfigCallback 接口；在 Reconfigure 调用之前，还

必须依次调用 Filter 3(pin D)上的 IPinConnection::NotifyEndOfStream 和 Filter 2(pin B)上的

IPin::EndOfStream，以使得还没处理完的数据全部发送下去（这些处理 IGraphConfig::Reconnect

会自动给我们完成）。

（3）再次启动 Filter 1(pin A)上的数据发送线程。

只需调用 IPinFlowControl::Block，如下：pFlowControl->Block(0, NULL);

过滤器链（Filter Chains）

首先要弄明白什么是 Filter Chain。见下图：

1 Filter Chain 是相互连接着的一条 Filter 链路，并且链路中的每个 Filter 至多有一个 Input pin，

至多有一个 Output pin；

2 这条 Filter 链路中的数据流不依赖于链路外的其他 Filter。

如上图中，A–B，C–D，F–G–H，F–G，G–H 都是 Filter Chain，同时 Filter 链也可以只

包括一个 filter，因此 A,B,C,D,E,F,G 也都是独立的链，因为 E 含有两个输入 pin，因此任何含

有 E 的都不是 Filter Chain。

Filter Chain 通过 IFilterChain 接口来操作的，该接口可以从 Filter Graph Manager 上获得。

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HTUIFilterChainUTH提供了下面的方法用来操作filter链。

HTUIFilterChain::StartChainUTH 开始一个链条

HTUIFilterChain::StopChainUTH 停止一个链条

HTUIFilterChain::PauseChainUTH 暂停一个链条

HTUIFilterChain::RemoveChainUTH 将一个链条从graph中删除

并没有一个特殊的方法用来添加一个chain，它和正常的添加filter的方法一样，首先用

HTUIFilterGraph::AddFilterUTH 在 graph 中添加一个filter ，然后就是HTUIGraphBuilder::ConnectUTH,

HTUIGraphBuilder::RenderUTH等诸如此类的方法。

当 Graph 在运行的时候，Filter Chain 可以在 Running 和 Stopped 状态之间切换；当 Graph

在暂停状态下，Filter Chain 可以在 Paused 和 Stopper 状态之间切换。以上是 Filter Chain 仅有

的两种状态转换。

Filter Chain 的使用规则

当你使用 IFilterChain 的方法时，你一定要确保 graph 中的 filter 都支持这个接口，否则的话你

也可能会造成死锁和 graph 错误。

下面将教给你如何正确使用 filter chain

1 在链条的状态改变之前，在链条边界的数据处理必须完成。下面的函数可以完成这些事情：

HTUIMemInputPin::ReceiveUTH, HTUIPin::NewSegmentUTH, and HTUIPin::EndOfStreamUTH。

Filters in the chain must return from calls to these methods made by filters outside the chain; and

filters outside the chain must return from calls made by filters within the chain.

例如：

2 链中的所有的 filter 必须对链条的状态改变做出反应

3 只有当 Filter 支持动态断开的时候才能删除有个链条。

1.10 Plug-in Distributors

2 Directshow 的应用（Using Directshow）

2.1 在 GraphEdit 中模拟构建 Graph（Simulating Graph Building）

1 GraphEdit 概述

GraphEdit是一个很有用的工具，可以用来构建 graph 图。通过 GraphEdit，你可以在开发代

码之前进行一下体验，你也可以装载一个你的应用程序创建的 Graph 文件。如果你想开发一

个自己的 filter，GraphEdit 给你提供了一个快速测试的方法：将你的 filter 添加到 graph 中，

然后运行 graph。如果你是一个 Directshow 的初学者，那么通过 GraphEdit 你可以熟悉 Filter

和 Dshow 的特性。

下面图表演示了 GraphEdit 如何构建了一个简单的 graph。

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