基于Directshow的H．264流媒体播放器设计 - CSDN文库

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基于基于Directshow的的H．．264流媒体播放器设计流媒体播放器设计

摘要：基于目前最新的视频压缩编解码标准H．264，采用Directshow应用框架，设计了网络流媒体播放器系

统；Directshow是微软提供的基于windows平台的优秀的流媒体应用架构，H．264标准具有高压缩比和优良的

网络亲和性，

摘要：基于目前最新的视频压缩编解码标准

关键词：Directshow；H．264；Filter；流媒体

0 引言

Directshow应用框架完成了流媒体处理的底层工作，使得编程者无需关心数据如何输入，以及处理完后如何输出，而只需

关心如何对输入数据进行处理。H．264视频编解码标准具有高压缩比和优良的网络亲和性，被普遍认为是最有影响力的流媒

体视频压缩标准。将Direct-show和H．264两种相结合的流媒体播放器无疑将具有非常优秀的性能。

1 Directshow技术和H．264视频压缩标准简介

Directshow是微软公司提供的一套流媒体开发软件包，为在windows平台上处理各种格式的媒体文件的回放、音视频采集的

高性能要求的多媒体应用，提供了完整的解决方案。

Directshow是一套完全基于COM的应用系统，该系统位于应用层中，它使用Filter Graph的模型来管理整个数据流的处理过

程；参与数据处理的各个功能模块叫Filter；各个Filter在Filter Graph中按照一定的顺序连接成一条“流水线”协同工作。Filter是

一个COM组件，其功能可以由用户自行实现，DirectShow SDK也为用户提供了一些标准的Filter供用户使用。各个Filter在

Filter Graph中按一定顺序通过Pin互相连接起来，Pin也是一个COM对象。

H．264是由ITU-T和ISO／IEC的联合开发组共同开发的最新国际视频编码标准。H．264／AVC视频编码标准在编码质量和

压缩比上比原有的视频编码标准都有了明显的提高。在相同的视觉感知质量上，编码效率比H．263，MPEG-2和MPEG-4提

高了50％左右。H．264不仅具有优异的压缩性能，而且具有良好的网络亲和性。因此，H．264被普遍认为是最有影响力的流

媒体视频压缩标准。

2 系统设计框架

本系统基于Direotshow应用框架和H．264视频压缩标准，实现了从网络接收流媒体数据，并在客户端实时播放的功能。流

媒体文件是采用H．264编码的AVI文件，由于directshow提供了AVI Splitter Filter、Audio Decoder和标准的Video／Audio

Renderer，因此，本系统只需设计自定义的网络源Filter、H．264解码Filter。

多媒体流式传输实际上牵涉到两个方面的技术。其一就是服务器与客户端的通信技术，包括多媒体数据的传输、命令控制

等；其二就是客户端对接收到的多媒体流实时解码后播放的技术。显然，网络通信可以使用windows socket技术，多媒体流的

解码播放可以使用direct-show技术。本文采用direetshow应用框架，设计了网络源filter和h．264解码filter，并通过Filter

Graph构建了流媒体播放器。

播放本地基于H．264编码的AVI文件的Filter Graph如图1。只需将本地File Source Filter替换为网络源Filter，将CoreAVC

Video De-coder替换为h．264解码Filter，即可实现网络H．264视频播放器。

3 系统的设计与实现

3．1 Filter设计流程

Filter的编码实现包括Filter的注册信息、Filter上的框架函数实现、逻辑控制类实现、自定义接口实现、属性页实现、产权保

护等。

首先，要对Filter所要完成的功能和它在Filter Graph中的位置进行分析，以确定filter模型，选择一个合适的基类；然后，再定

义输入输出PIN以及自定义接口，注册Filter信息；最后实现基类的全部纯虚函数和自定义接口函数，并重写基类的相关函数以

定制filter功能。

3．2 网络源Filter的设计

源Filter主要功能是接收服务器发来的流媒体数据，并提供给Filter Graph中其它Filter使用。

由于directshow自带的AVI splitter工作于拉模式，故该源Filter也工作于拉模式。

本源Filter采用双缓冲循环队列技术来实现数据的接收和向下一级Filter传递数据。采用该技术有如下理由：

(1)在Source Filter与SpliRer连接的过程中，会从Source Filter中读取一部分数据，以获得数据的格式描述，否则Filter

Graph无法完成连接。源Filter与Splitter Filter进行连接前，应启动一个等待线程，当Source Filter的数据缓存预先接收到足够

的数据后，再构建完整的Filter Graph。

(2)当完整的Filter Graph构建完成，并且处于运行状态后，Source Filter必须动态地接收数据，并持续地把新数据提供给

Splitter Filter，双缓冲循环队列既充分利用内存空间，又能为Splitter Filter提供稳定的数据源。

(3)缓冲队列可以稳定码率，有效减小网络延时、阻塞和抖动的影响。

源Filter的工作过程如下：建立一个循环缓冲队列，队列尾指针用于缓冲从网络接收的数据，队列头指针供Splitter读取数

据，进行音视频分离，并传给下一级Decoder处理；当Socket接收到网络数据后，将数据插入队列尾部，并使尾指针后移；当

Splitter需要读取数据时，从队列头读取数据，并使头指针后移。

流媒体传输采用客户端／服务器的架构，服务器与客户端之间还有一个Socket通信协议问题，由于流媒体是连续的，它的

同步点不能随意选择，因此，为了传送流媒体数据，必须使用面向连接的可靠的传输协议(TCP)。客户端与服务器端的控制与

反馈消息，则可以使用(UDP)来传输。服务器端首先创建一个侦听Socket，侦听来自客户端的连接请求。一旦侦听到客户端的

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