DShow简介
DirectShow（简称 DShow） 是一个 Windows 平台上的流媒体框架，提供了高质量的多媒体流采集和回放功能。支持使用 WDM 驱动或早期的 VFW 驱动来进行多媒体流的采集。横跨WINXP，WIN7，WIN8，WIN10，适配性好，稳定性高。DirectShow位于应用层中。它使用一种叫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中按一定的顺序连接成一条"流水线"协同工作。（ 可以看出TFilterGraph是个Filter的容器 ）按照功能来分，Filter大致分为三类：Source Filters、Transform Filters和Rendering Filters。
Source Filters主要负责取得数据，数据源可以是文件、因特网、或者计算机里的采集卡、数字摄像机等；
Transform Fitlers主要负责数据的格式转换、传输；
Rendering Filtes主要负责数据的最终去向，我们可以将数据送给声卡、显卡进行多媒体的演示，也可以输出到文件进行存储。
下图简单展示了DShow工作流过程
DirectShow操作摄像头流程
1. 使用CoCreateInstance创建 IGraphBuilder接口（所有接口的“总管”）。
2. 从IGraphBuilder查询出IMediaControl控制接口。
3. 创建ICreateDevEnum接口，枚举出系统所有安装的摄像头。
4. 选择摄像头，并且获取这个摄像头的IBaseFilter接口， 把这个接口添加到IGraphBuilder中 。
5. 选择其他Filter，比如压缩的Filter，Render Filter等，加到IGraphBuilder中。
6. 定义SourceFilter，TransformFilter，RenderFilter，用RenderStream将这些链接起来。这样就构成了一个DShow的连接图。
7.运行 IMediaControl 的Run函数，要使整个“”图“” 动起来，这样摄像头的数据就会流经每个Filter，最终到达RenderFilter并在终端显示出来。
主要代码实现如下：
hr = CoCreateInstance(CLSID_FilterGraph, NULL, CLSCTX_INPROC,IID_IGraphBuilder, (void**)&graphBuilder); ///创建 IGraphBuilder接口
hr = graphBuilder->QueryInterface(IID_IMediaControl, (void**)&control); //查询IMediaControl
CComPtr<ICreateDevEnum> DevEnum; ///创建枚举摄像头设备接口
hr = CoCreateInstance(CLSID_SystemDeviceEnum, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_ICreateDevEnum, (void**)&DevEnum);
CComPtr<IEnumMoniker> pEM;//枚举
IMoniker* pM; //查询到的每个设备
hr = DevEnum->CreateClassEnumerator(CLSID_VideoInputDeviceCategory, &pEM, 0);
while (pEM->Next(1, &pM, &fetch) == S_OK) {
///开始枚举每个设备，如果是我们的虚拟DSHOW摄像头，也会被枚举到
........
///选择我们感兴趣的摄像头, 获取Filter接口，比如deviceFilter名字
pM->BindToObject(0, 0, IID_IBaseFilter, (void**)&deviceFilter);
}
//调用RenderStream把graph里的filter链接起来
m_pCaptureGB->RenderStream(&PIN_CATEGORY_PREVIEW, &MEDIATYPE_Video,
deviceFilter, m_pSampleGrabberFilter, NULL); 调用control->Run ， 即可让其运行起来
虚拟摄像头
1.虚拟摄像头注册
在windows系统中，虚拟摄像头的注册是通过在注册表中添加摄像头信息实现的，windows规定修改注册表的程序需要在DLL动态库中实现， 这个DLL要具备COM接口动态库的基本条件，需要实现DllRegisterServer， DllUnregisterServer， DllGetClassObject，DllCanUnloadNow四个导出函数。并且在DllRegisterServer函数中实现虚拟摄像头注册，然后就可以使用regsvr32命名进行注册表写入， 其主要代码如下：
IFilterMapper2* pFM = NULL;
hr = CoCreateInstance(CLSID_FilterMapper2, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_IFilterMapper2, (void**)&pFM);
REGFILTERPINS VCamPins = {
L"Pins",
FALSE, ///
TRUE, /// output
FALSE, /// can hav none
FALSE, /// can have many
&CLSID_NULL, // obs
L"PIN",
1,
&PinTypes
};
REGFILTER2 rf2;
rf2.dwVersion = 1;
rf2.dwMerit = MERIT_DO_NOT_USE;
rf2.cPins = 1;
rf2.rgPins = &VCamPins;
//根据上边提供的信息，调用RegisterFilter 注册。
hr = pFM->RegisterFilter(CLSID_VCamDShow, L"TAL_Camera", &pMoniker, &CLSID_VideoInputDeviceCategory, NULL, &rf2);
2.虚拟摄像头实现
DShow虚拟摄像头，除了必须实现的 DllRegisterServer， DllUnregisterServer， DllGetClassObject，DllCanUnloadNow四个导出函数外，还需要开发虚拟摄像头类，这个类必须继承IBaseFilter接口，IBaseFilter是DShow Filter的基础导出接口，每个Filter下有一个或者多个PIN接口，因此还必须实现IPIN接口，大致数据结构如下：
class VCamDShowFilter: public IUnknown,public IBaseFilter, public IAMovieSetup
{
protected：
。。。//内部数据变量和私有函数
VCamStream* m_Stream; /// 这个就是我们的 IPin接口， 就只需要一个就可以了， VCamStream数据结构下面会描述。
public:
//IUnknow 接口
。。。。
// IBaseFilter 接口
STDMETHODIMP GetClassID（...）;///
STDMETHODIMP Stop() ;/// 停止， IMediaControl接口调用
STDMETHODIMP Pause(); ///暂停，
STDMETHODIMP Run(); ///运行
STDMETHODIMP GetState(...); ///获取运行，暂停，停止等状态
STDMETHODIMP GetSyncSouce(...);
STDMETHODIMP SetSyncSource(...);
STDMETHODIMP EnumPins(...); 查询当前filter 提供的IPin 接口信息， DirectShow库通过此函数获取当前Filter提供的IPin信息
STDMETHODIMP FindPin(...); //
STDMETHODIMP QueryFilterInfo(...); ///获取当前Filter信息
STDMETHODIMP JoinFIlterGraph(...); /// 把当前filter加入到DirectShow图中，其实就是对应 IGraphBuilder->AddFilter 调用时候被调用。
............
};
class VCamStreamPin : public IUnknown,public IPin, public IQualityControl, public IAMStreamConfig, public IKsPropertySet
{
protected:
。。。//内部数据变量和私有函数
VCamDShowFilter* m_pFilter; // 所属的Filter，对应上面定义的VCamDShow数据结构。
/ 下面是数据源相关的线程，在 StreamTreadLoop 中循环采集数据，并且通过 IMemInputPin 把数据传输给输入PIN。
HANDLE m_hThread; ///
HANDLE m_event;
BOOL m_quit;
static DWORD CALLBACK thread(void* _p)
{
VCamStreamPin* p = (VCamStreamPin*)_p;
CoInitializeEx(NULL, COINIT_MULTITHREADED);
p->StreamTreadLoop();
CoUninitialize();
return 0;
}
void StreamTreadLoop();
public:
//IUnknow 接口
.....
IPin 接口
STDMETHODIMP Connect（....）; 把 输入PIN和输出PIN连接起来，这个是主要函数，其实就是对应
IGraphBuilder->Connect(devicePin,renderPin);
STDMETHODIMP ReceiveConnection(...); ///接收连接
STDMETHODIMP DIsconnect(...); ///断开与其他PIN的连接
STDMETHODIMP ConnectTo(...); 以下基本都是一些状态和数据信息查询
STDMETHODIMP ConnectionMediaType(...); ///
STDMETHODIMP QueryPinInfo(....);
STDMETHODIMP QueryDirection(...); ///
.............
IQualityControl
....
/ IAMStreamConfig...
STDMETHODIMP SetFormat(...); ///
STDMETHODIMP GetFormat(...); ///
STDMETHODIMP GetNumberOfCapabilities(...); ///
STDMETHODIMP GetStreamCaps(....);
/// IKsPropertySet
STDMETHODIMP Get(...); ///
STDMETHODIMP Set(...);
STDMETHODIMP QuerySupported(...); /
};
正如上面的查询摄像头的伪代码所说， ICreateDevEnum 接口查询到我们感兴趣的摄像头，
当绑定到这个摄像头获取IBaseFilter接口，调用 IMoniker 的 BindToObject 函数，
虽然没有 BindToObject 源代码，但可以知道大致流程：
BindToObject查找CLSID_VCamDShow（我们自定义的GUID）等信息，
调用系统函数CoCreateInstance函数创建我们的对象并且获取IBaseFilter接口，
CoCreateInstance 系统函数通过注册表查找我们注册的DLL所在位置，找到并且加载DLL，同时调用DllGetClassObject获取
类工厂，调用类工厂的CreateInstance创建我们的类，也就是上面的 VCamDShowFilter类， 从而获取到IBaseFilter接口。
找到并且获取到IBaseFilter指针后，接下来就是调用 IGraphBuilder->AddFilter 添加到 DirectShow的Graph中，
这个时候 IBaseFilter的JoinFilterGraph方法被调用，我们在此方法中其实简单保存IFilterGraph接口指针。
两个PIN连接， 当外部调用 IGraphBuilder ->Connect(vcamerPin , renderPin); vcamerPin就是我们的摄像头的输出PIN。
对应IPin的Connect或者ReceiveConnection接口函数就会被调用。
在Connect函数中，我们查找各种合适的MediaType做匹配，找到后就可开始连接，
ReceiveConnection函数中根据提供的MediaType直接进行连接操作，
假设执行具体连接的函数是 HRESULT doConnect(IPin* pRecvPin, const AM_MEDIA_TYPE* mt )；
因为我们是虚拟DSHOW摄像头，我们的PIN是输出PIN，是数据源。
我们必须把我们的数据源传输给连接上来的输入PIN，否则就是废品，如何实现这个核心要求呢。
其实输入PIN必须要实现IMemInputPin 接口，这个接口就是用来传递数据的。
我们在获取输入PIN的IMemInputPin接口后，调用Receive方法就能把数据传输给输入PIN了。
而Receive方法需要传递 IMediaSample 接口作为参数，IMediaSample需要通过 IMemAllocator 接口的GetBuffer方法获取。
因此我们在 doConnect函数中，除了获取IMemInputPin接口外，还必须创建IMemAllocator 接口。
doConnect大致伪代码如下：
HRESULT VCamDShow::doConnect(IPin* pRecvPin, const AM_MEDIA_TYPE* mt )
{
.....
pRecvPin->QueryInterface(IID_IMemInputPin, (void**)&m_pInputPin); // 从输入PIN 获取IMEMInputPIN接口，
...... 其他一些判断处理，比如判断MediaType是否匹配等
m_ConnectedPin = pRecvPin; ///保存 输入PIN指针。
m_ConnectedPin->AddRef();
///创建 IMemAllocator接口
hr = m_pInputPin->GetAllocator(&m_pAlloc);
if（FAILED(hr)) {
hr = CoCreateInstance(CLSID_MemoryAllocator,0,CLSCTX_INPROC_SERVER,IID_IMemAllocator,(void **)&m_pAlloc);
}
///通知输入PIN，完成连接
hr = pRecvPin->ReceiveConnection((IPin*)this, mt);
}
其连接过程如下图：
最后，我们要取得数据源
我们可以在VCamStreamPin 类里边创建一个线程，在这个线程里定时循环采集数据，
并且通过 IMemInputPin接口把采集的数据传输给连接上来的输入PIN。
如上面VCamStreamPin 数据结构申明的一样。StreamTreadLoop 大致代码如下：
void VCamStream::StreamTreadLoop()
{
DWORD TMO = 33;
///
while (!m_quit) {
WaitForSingleObject(m_event, TMO);
if (m_quit)break;
if (m_pFilter->m_State != State_Running) { //不是运行状态
continue;
}
IMediaSample* sample = NULL;
HRESULT hr = E_FAIL;
if (m_pAlloc) {
hr = m_pAlloc->GetBuffer(&sample, NULL, NULL, 0);
}
.......................省略其他处理
LONG length = sample->GetSize();
char* buffer = NULL;
hr = sample->GetPointer((BYTE**)&buffer);
//这个是一个回调函数，我们可以自定义这个回调函数，并且在里边填写视频帧数据。
m_pFilter->m_callback( buffer， length ，。。。);
m_pInputPin->Receive(sample); 获取到的视频数据，传递给输入PIN。
}
数据帧的数据通过SourceFilter的输入pin，流到RenderFilter，实现整个摄像头逻辑。
