DirectShow系列讲座之三——开发自己的Filter

在上两讲中，笔者介绍了DirectShow的应用原理以及开发Filter之前的一些预备知识。这一讲，笔者就要手把手教你如何写自己的Filter啦。
首先，从VC++的项目开始（请确认你已经给VC++配置好了DirectX的开发环境）。写自己的Filter，第一步是使用VC++建立一个Filter的项目。由于DirectX SDK提供了很多Filter的例子项目（位于DXSDK/samples/Multimedia/DirectShow/ Filters目录下），最简单的方法就是拷贝一个，然后再在此基础上修改。但如果你是Filter开发的初学者，笔者并不赞成这么做。
自己新建一个Filter项目也很简单。使用VC++的向导，建立一个空的”Win32 Dynamic-link Library”项目。注意，几个文件是必须有的：.def文件，定义四个导出函数；定义Filter类的.cpp文件和.h文件，并在.cpp文件中定义Filter的注册信息以及两个Filter的注册函数：DllRegisterServer和DllUnregisterServer。（注：Filter的注册信息是Filter在注册时写到注册表里的内容，格式可以参考SDK的示例代码，Filter相关的GUID务必使用GuidGen.exe产生。）接下去进行项目的设置（Project->Settings…）。此时，你可以打开一个SDK的例子项目进行对比，有些宏定义完全可以照抄，最后注意将输出文件的扩展名改为.ax。
上一讲曾经提到过，在写Filter之前，选择一个合适的Filter基类是至关重要的。为此，你必须对几个Filter的基类有相当的了解。在实际应用中，Filter的基类并不总是选择CBaseFilter的。相反，因为我们绝大部分写的都是中间的传输Filter（Transform Filter），所以基类选择CTransformFilter和CTransInPlaceFilter的居多。如果我们写的是源Filter，我们可以选择CSource作为基类；如果是Renderer Filter，可以选择CBaseRenderer或CBaseVideoRenderer等。
总之，选择好Filter的基类是很重要的。当然，选择Filter的基类也是很灵活的，没有绝对的标准。能够通过CTransformFilter实现的Filter当然也能从CBaseFilter一步一步实现。下面，笔者就从本人的实际经验出发，对Filter基类的选择提出几点建议供大家参考。
首先，你必须明确这个Filter要完成什么样的功能，即要对Filter项目进行需求分析。请尽量保持Filter实现的功能的单一性。如果必要的话，你可以将需求分解，由两个（或者更多的）功能单一的Filter去实现总的功能需求。
其次，你应该明确这个Filter大致在整个Filter Graph的位置，这个Filter的输入是什么数据，输出是什么数据，有几个输入Pin、几个输出Pin等等。你可以画出这个Filter的草图。弄清这一点十分重要，这将直接决定你使用哪种“模型”的Filter。比如，如果Filter仅有一个输入Pin和一个输出Pin，而且一进一处的媒体类型相同，则一般采用CTransInPlaceFilter作为Filter的基类；如果媒体类型不一样，则一般选择CTransformFilter作为基类。
再者，考虑一些数据传输、处理的特殊性要求。比如Filter的输入和输出的Sample并不是一一对应的，这就一般要在输入Pin上进行数据的缓存，而在输出Pin上使用专门的线程进行数据处理。这种情况下，Filter的基类选择CSource为宜（虽然这个Filter并不是源Filter）。
当Filter的基类选定了之后，Pin的基类也就相应选定了。接下去，就是Filter和Pin上的代码实现了。有一点需要注意的是，从软件设计的角度上来说，应该将你的逻辑类代码同Filter的代码分开。下面，我们一起来看一下输入Pin的实现。你需要实现基类所有的纯虚函数，比如CheckMediaType等。在CheckMediaType内，你可以对媒体类型进行检验，看是否是你期望的那种。因为大部分Filter采用的是推模式传输数据，所以在输入Pin上一般都实现了Receive方法。有的基类里面已经实现了Receive，而在Filter类上留一个纯虚函数供用户重载进行数据处理。这种情况下一般是无需重载Receive方法的，除非基类的实现不符合你的实际要求。而如果你重载了Receive方法，一般会同时重载以下三个函数EndOfStream、BeginFlush和EndFlush。我们再来看一下输出Pin的实现。一般情况下，你要实现基类所有的纯虚函数，除了CheckMediaType进行媒体类型检查外，一般还有DecideBufferSize以决定Sample使用内存的大小，GetMediaType提供支持的媒体类型。最后，我们看一下Filter类的实现。首先当然也要实现基类的所有纯虚函数。除此之外，Filter还要实现CreateInstance以提供COM的入口，实现NonDelegatingQueryInterface以暴露支持的接口。如果我们创建了自定义的输入、输出Pin，一般我们还要重载GetPinCount和GetPin两个函数。
Filter框架的实现大致就是这样。你或许还想知道怎样在Filter上实现一个自定义的接口，以及怎么实现Filter的属性页等等。限于篇幅，笔者就不展开阐述了。其实，这些问题都能在SDK的示例项目中找到答案。其他的，关于在实际编程中应该注意的一些问题，笔者整理了一下，供大家参考。
1.锁（Lock）问题
DirectShow应用程序至少包含有两条线程：一条主线程和一条数据传输线程。既然是多线程，肯定会碰到线程同步的问题。Filter有两种锁：Filter对象锁和数据流锁。Filter对象锁用于Filter级别的如Filter状态转换、BeginFlush、EndFlush等；数据流锁用于数据处理线程内，比如Receive、EndOfStream等。如果这两种锁没有搞清楚，很容易产生程序的死锁，这一点特别需要提醒。
2.EndOfStream问题
当Filter接收到这个“消息”，意味着上一级Filter的数据都已经发送完毕。在这之后，如果Receive再有数据接收，也不应该去理睬它。如果Filter对输入Pin上的数据进行了缓存，在接收到EndOfStream后应确保所有缓存的数据都已经处理过了才能返回。
3.Media Seeking问题
一般情况下，你只需要在Filter的输出Pin上实现NonDelegatingQueryInterface方法，当用户申请得到IID_ImediaPosition接口或IID_IMediaSeeking接口时将请求往上一级Filter的输出Pin上传递。当Filter Graph进行Mediaseeking的时候，一般会调用Filter上的BeginFlush、EndFlush和NewSegment。如果你的Filter对数据进行了缓存，你就要重载它们，并做出相应的处理。如果你的Filter负责给发送出去的Sample打时间戳，那么，在Mediaseeking之后应该重新从零开始打起。
4.关于使用专门的线程
如果你使用了专门的线程进行数据的处理和发送，你需要特别小心，不要让线程进行死循环，并且要让线程处理函数能够去时时检查线程命令。应该确保在Filter结束工作的时候，线程也能正常地结束。有时候，你把GraphEdit程序关掉，但GraphEdit进程仍在内存中，往往就是因为数据线程没有安全关闭这个原因。
5.如何从媒体类型中获取信息
比如，你想在输入Pin连接的媒体类型中，获取视频图像的宽、高等信息，你应该在输入Pin的CompleteConnect方法中实现，而不要在SetMediaType中。