随着计算机网络和多媒体技术的发展，多媒体应用如视频会议、远程监控、远程教育、可视 电话、医疗视频会诊等迅速兴起，视频和音频捕获成为多媒体应用中的关键环节和重要前提。 目前采用较多的基于设备软件开发工具箱(SDK)的捕获方式存在成本较高、灵活性和扩展 性较差等问题，难以满足用户需求和网络环境的变化。微软公司推出的多媒体开发软件包 DirectShow 成为解决这些问题的一个有力工具。DirectShow 提供高质量的多媒体数据流的捕获和回放功能，广泛支持多种媒体格式， 包括ASF、MPEG、AVI、DV、MP3和WAV等。同时DirectShow对VFW具有良好的兼容 性，并具有其无法比拟的优势，包括支持大量多媒体数据捕获的同时可通过网络传播和播放， 支持视频与音频在捕获和播放中的完全同步，支持来自不同媒体源数据捕获的合成等。本文 着重介绍如何利用Visual C+实现基于DirectShow的视频和音频捕获以及其中涉及到的关 键问题，以供工程人员和开发人员参考使用。DirectShow 的原理1、DirectShow 的体系结构。应用程序与DirectShow组件以及DirectShow所支持的软硬件之间的关系如图1所示。 DirectShow使用模块化的架构，系统中的基础模块称为过滤器(Filter)。过滤器作为软件的 组件，可完成单一的数据流处理功能。按照功能，过滤器大致分为3类：源过滤器(Source Filter)、转换过滤器(Transform Filter)和表现过滤器(Rendering Filter)。源过滤器负责从 媒体源获取数据；转换过滤器负责数据的格式转换、传输，如数据流分离/合成、编码/解码 等；表现过滤器负责数据的最终去向，将数据送往显卡和声卡进行播放，或输出到文件进行 存储。过滤器之间通过引脚(Pin)进行有序连接，组合而成过滤器图(Filter Graph)，用以实 现组合的一系列功能。应用程序创建过滤器图管理器(Filter Graph Manager)，负责过滤器 图的组织和连接功能并控制数据在其中的流动。为了提高系统的稳定性，Windows操作系统对硬件操作进行了隔离；应用程序一般不 能直接访问硬件。过滤器工作在用户模式(User mode，操作系统特权级别为Ring 3)，而硬 件工作在内核模式(Kernel mode，操作系统特权级别为Ring 0)。2、DirectShow 的开发方法。开发 DirectShow 应用程序，主要有以下三个基本步骤：( 1)调用 CoCreateInstance 函数，创建一个过滤器图管理器组件；(2) 根据项目实际需求，构建一条完整的过滤器链路(也可应用其它的DirectShow帮 助组件来完成过滤器图的构建)；(3) 调用过滤器图管理器上的接口方法来控制过滤器图，并完成过滤器图管理器与应 用程序的事件交互。DirectShow技术建立在COM(Component Object Model)技术基础上，所有部件和功能都 可由COM接口来构建和实现。过滤器图管理器的重要COM接口包括：IGraphBuilder：用于创建过滤器图。IMediaControl：用于控制媒体流在过滤器图中的传输。IMediaEventEx：用于控制过滤器图的事件。IVideoWindow：用于设置多媒体播放窗口的属性。IBasicAudio：用于控制音频特性。IBasicVideo：用于控制视频特性。IMediaPosition :用于查找和定位数据流。IPin：用于管理两个过滤器之间的引脚，从而连接过滤器。另外，由于直接使用 IGraphBuilder 接口构建视频和音频捕获过滤器图比较复杂，DirectShow提供了辅助组件捕获图构建器(Capture Graph Builder),通过调用其IcaptureGraphBuilder2的接口方法，可以简便地完成过滤器图的构建和控制。基于 DirectShow 视频和音频捕获的实现1、编译环境的设置。安装Microsoft DirectX SDK后，需要设置VC编译环境。包括：(1) 在VC系统目录中添加DirectX SDK的Include和Lib目录；(2) 创建工程，选择Win32动态库；(3) 选择_stdcall函数调用协议；(4) 添加已编译基类源代码生成的库Strmbase.lib (发布版)或Strmbasd.lib (调试版)。2、过滤器图的构建设计。捕获系统需要实现的功能：从视频采集设备和音频采集设备实时获取数据流，预览视频 和监听音频，并将视频流与音频流合成后存储。设计如图 2所示的过滤器图，各个过滤器组 件功能：Video Capture和Audio Capture分别负责实时捕获视频和音频；Video Renderer将视 频流送往显卡进行视频预览；Smart Tee负责音频流的分流；AVI Muxer将视频流与音频流 合成AVI流，File Writer将合成后数据存储在硬盘；Audio Renderer将数据送往声卡进行音 频播放。需要说明的是，一般视频捕获器提供有预览和捕获两个输出引脚，而音频捕获器只有捕 获输出引脚。对于只有捕获输出引脚的视频捕获器也可使用插入Smart Tee的方法实现数据 分流。3、程序实现。在这一部分，分析和说明捕获功能的实现步骤，并给出核心代码：(1) 创建过滤器图管理器组件。CoInitialize(NULL); /初始化 COM 库/创建过滤器图管理器IGraphBuilder *pGraphBuilder;CoCreateInstance(CLSID_FilterGraph, NULL,CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_IGraphBuilder, (void *)&pGraphBuilder);/创建捕获图构建器ICaptureGraphBuilder2 *pCapGraphBuilder; CoCreateInstance(CLSID_CaptureGraphBuilder2, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER,IID_ICaptureGraphBuilder2,(void*)&pCapGraphBuilder); pCapGraphBuilder-SetFiltergraph(pGraphBuilder); /添加捕获图构建器到管理器中 /获得有用接口IMediaControl *pControl;IMediaEventEx *pEventEx; pGraphBuilder-QueryInterface(IID_IMediaControl,(void *)&pControl); pGraphBuilder-QueryInterface(IID_ImediaEventEx,(void *)&pEventEx);(2)创建捕获过滤器。 /枚举采集设备ICreateDevEnum *pCreateDevEnum = NULL;CoCreateInstance(CLSID_ SystemDeviceEnum, NULL,CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_ICreateDevEnum, (void *)&pCreateDevEnum); /创建 设备枚举器IEnumMoniker *pVideoEnumMoniker = NULL; pCreateDevEnum-CreateClassEnumerator(CLSID_VideoInputDeviceCategory,&pVideoEnumMoniker, 0); /指定类型目录/ * 以枚举视频设备为例。枚举音频设备与此类似，代表音频采集的过滤器注册为 CLSID_AudioInputDeviceCategory 类型 */IMoniker *pVideoMoniker = NULL;IPropertyBag *pVideoPropBag; pVideoMoniker-BindToStorage(0, 0, IID_IPropertyBag, (void*)(&pVideoPropBag); /枚举设备标识VARIANT varVideoName; VariantInit(&varVideoName);pVideoPropBag-Read(LVideoFriendName, &varVideoName, 0); /取/ 得设备的友好名称/创建Video Cap tur过滤器IBaseFilter *pVideoCap;pVideoMoniker -BindToObject(0,0,IID_IbaseFilter,(void *)&pVideoCap);/添加Video Captur过滤器到过滤器图pGraphBuilder-AddFilter(pVideoCap,LVideo Capture Filter);(3) 构建其它过滤器，并加入过滤器图。/* ICaptureGraphBuilde提供了 RenderStream函数，可以自动构建Smart Tee和 Renderer 过滤器，并将它们连接成一个完整的过滤器图。如果Cap ture过滤器既有预览引脚又有捕获 引脚，那么RenderStream)将两个引脚和Render过滤器连接；如果Caprtur过滤器只有捕获 引脚，那么捕获图构建器自动插入Smar t TeeS滤器将视频流或音频流分流，并完成过滤器 之间的连接。*/构建视频预览的过滤器链路IBaseFilter *pVideoCap; /pCapGraphBuilder-RenderStream(&PIN_CATEGORY_PREVIEW, &MEDIATYPE_Video,pVideoCap, NULL, NULL);/构建音频监听的过滤器链路IBaseFilter *pAudioCap;pCapGraphBuilder-RenderStream(&PIN_CATEGORY_PREVIEW, &MEDIATYPE_Audio,pAudioCap, NULL, NULL);/构建视音频合成并保存文件过滤器链路/* SetOutputFileNam函数会自动创建AVI Muxer过滤器和File Writ过滤器，并且将 这两个过滤器添加到过滤器图中。*/IBaseFilter *pMux;pCapGraphBuilder-SetOutputFileName(&MEDIASUBTYPE_Avi,LC:Capture.avi,&pMux, NULL);/连接捕获器和AVI Muxer过滤器pCapGraphBuilder-RenderStream(&PIN_CATEGORY_CAPTURE, &MEDIATYPE_Video, pVideoCap, NULL, pMux); pCapGraphBuilder-RenderStream(&PIN_CATEGORY_CAPTURE, &MEDIATYPE_Audio, pAudioCap, NULL, pMux);/设置音频流为主流IConfigAviMux *pConfigAviMux;pMux-QueryInterface(IID_IConfigAviMux, (void*)&pConfigAviMux); pConfigAviMux-SetMasterStream(1);(4) 控制过滤器图pControl-Run()开/