一、 总览：

Graph、Filter、Pin、Simple

Graph：可以理解为媒体处理的流程图。

Filter：可以理解为媒体处理流程图中的一个步骤。

Pin：可以理解为媒体处理各个步骤之间的数据流节点。

Simple：可以理解为各个形态的数据。

Filter的分类：

· source filter:将数据从源（比如媒体文件）引入Graph。

· transform filter：数据流入、改变、流出。

· Renderer filters：把最终结果展现给用户。

· splitter filter：比如把一个媒体流分解为视频和音频。

· mux filter：和splitter filter相反。

1. Graph Manager

主要对处于同一个Graph的Filter(s)进行统一的管理。

比如：

· 各个Filter的状态切换

· 建立同步时钟

· 事件回发

· 创建

为什么要统一管理状态切换？

因为处于同一Graph中的各个Filter的状态切换往往需要遵循严格的先后顺序。所以一般通过发送命令给Graph Manager的方式进行各Filter的状态变更。

为什么要建立同步时钟？

比如声像需要同步。

2. Media Types

结构体AM_MEDIA_TYPE定义了媒体类型。

主要包含如下结构：

· Major type: 由一个GUID来表示。通常包含音视频、未知流、MIDI等等。

· Subtype: 由一个GUID来表示。Major type为视频，则子类型可以包括RGB-24, RGB-32, UYVY

· Format block: 说明图形尺寸、帧率等信息。如果Major type为视频，sub type为RGB-24，则Format block的信息会被自动辨识。

3. Sample和Allocator

需要注意的是，各个filter之间并不直接传送它们各自进行处理的数据的指针。它们通过一个暴露IMemAllocator接口的Com组件来分配内存。填充了数据的内存被封装到Sample里面。各个Filter真正使用的是Sample。Sample通常包含：

· 内存指针

· 时间戳

· 标识

· 媒体类型（可选）

这里当一个Filter使用Sample的时候，它同时掌握这个Sample的引用计数，这样就有效杜绝了资源争用现象的发生。

4. Filter Graph中的硬件

硬件被封装到Filter中，任何与硬件的交互都转化为与Filter的交互。

二、 Graph-Building 组件

Filter Graph Manager.

Capture Graph Builder：设计的初衷是视频捕获,但是可以衍生很多用途。

Filter Mapper and System Device Enumerator：枚举可用的filter.

DVD Graph Builder

Video Control

1. 智能拼接

1) 如果在Graph里面有一个没有输入的Filter，那么Graph在完成自己的时候，就会考虑这个Filter。如果有一个已有的Filter的流出恰好与这个没有输入的Filter的流入相匹配，则将这两个Filter连接。

2) Graph在完成自己的过程中也会查找所有注册过的Filter与当前非终点Filter的流出进行匹配。注册的Filter会有一个权值，作为Graph进行连接尝试的优先级依据。

步骤：

1) 使用IStreamBuilder（如果pin实现了这个接口，但大多数情况没有）。（否则2）

2) 查找被缓存的Filter。（否则3）

3) 查找Graph现有的Filter。（否则4）

4) 查找所有注册了的Filter。

2. 关键方法

IFilterGraph::ConnectDirect:直接连接两个Filter，如不成功，返回失败。

IGraphBuilder::Connect：连接两个Filter，如果可能，直接连接，否则通过中间Filter(s)进行连接。

IGraphBuilder::Render：你自己建立了一系列从源开始的Filter，基于这些Filter(s)完成Graph。

IGraphBuilder::RenderFile：从一个文件开始完成Graph.

IFilterGraph::AddFilter:向Graph中添加一个Filter

通过这些方法，你可以：

1、 由Graph Manager建立整个Graph。（通过RenderFile）

2、 由Graph Manager建立部分Graph。（比如你想自己写一个AVI文件，当然也可以通过Render来生成预览）

3、 完全手动建立整个Graph。（需要自己AddFilter，还需要自己Connect）。

三、 Direct Show 数据流概述

1. 关键接口（方法）

IMediaSample：对Filter之间使用的内存的封装。

IMemAllocator::GetBuffer：从allocator获取Buffer（即ImediaSimple的实现对象）

摘要：

由于Render会按照时间戳来Render数据，所以它会一直占用它的上一级Filter流入的Simple，直到时间戳所标识的时间到达。所以当上一级Filter用完了allocator的Simple池中的Simple时，会阻塞而不处理，进而反向影响到更上一级的Filters，从而使它们变为等待的状态。同时由于时间戳对于Render的时间上的要求，所有上级Render都必须在Simple的时间戳标识的时间到达之前处理完自己对于该Simple的动作。

2. Transport（传送）

· Push Model（推送模型）：上层filter（pin-out）将处理好的数据推送给下层filter(pin-in)。下层filter在需要数据的时候通过IMemInputPin::Receive来获取数据。

· Pull Model（抓取模型）：下层filter(pin-in)在需要数据的时候，通过IAsyncReader异步向上层filter请求数据。（通常用于视频文件的回放）

3. Samples and Allocators

1) 引用计数

上层Filter(pin-out)通过IMemAllocator::GetBuffer向Allocator申请Simple，如果此时没有Simple的引用计数为0，则说明Allocator的Simple池中没有可用的Simple，则GetBuffer的调用会被阻塞。一旦Simple池中出现可用的Simple，则先前阻塞的GetBuffer放行，并获取一个引用计数变为1的Simple。此Simple处理后，传递给下层Filter(pin-in)，下层Filter如果在Receive方法中处理Simple，则它与上层Filter的处理处于同一线程中，Simple的引用计数不会变化，如果下层Filter需要通过创建线程异步使用上层推入的Simple进行处理，则该Simple的引用计数会加1，变为2.之后如果上层Filter的推送线程结束，则Simple的引用计数减1，变为1.

2) 提交和撤销Allocator

IMemAllocator::Commit,在被调用之前，所有的GetBuffer无效，

调用IMemAllocator::Decommit之后，所有的GetBuffer调用无效.

4. Filter 状态变化

Filter状态的变化由Graph Manager进行控制。

所有的状态变化都是自低（Render Filter）向上（Source Filter）进行的。比如暂停的时候，Render Filter会首先暂停，这时候Render之上的Filter中都会存有未能推送的Simple，此时相当于在各个Filter之前都堆积了一些等待处理的数据。沿着Render向上的Filter逐个暂停，直到Source。当状态从暂停变化为开始的时候，Render会首先变化为开始状态，处理在它之前堆积的数据，并释放那些被占用的Simple。然后逐步向上直到Source,Source在能够获取Simple之后，数据继续流入Graph，整个Graph进入开始状态。