二、Filter 原理
2.1 Filter 概述
Filter（過濾器）是 DirectShow 中最基本的概念。DirectShow 是通過 Filter Graph 來管理 Filter 的。Filter Graph 是 Filter 的 "容器"，而 Filter 是 Filter Graph 中的最小功能模塊。
Filter 一般由一個或多個 Pin 組成，Filter 通過 Pin 相互連接，構成一條順序的鏈路。Pin 是由 Filter 創建的 COM 對象。在上面曾經提到，Filter 根據實現功能的不同大致可分為 3 類：Source Filters、Transform Filters 和 Rendering Filters。另一種實用的判別方法是根據 Filter 包含的輸入 Pin 或者輸出 Pin 的數量來判斷。
如下圖所示，可以根據 Filter 所包含的輸入 Pin 和輸出 Pin 的熟練來判斷 Filter 的類型：
- 只有輸出 Pin，沒有輸入 pin，為 Source Filter。
- 既有輸出 Pin，又有輸入 pin，為 Transform Filter。
- 沒有輸出 Pin，只有輸入 pin，為 Rendering Filter。
Filter 是一種 COM 組件。為了實現在 Filter Graph 中的統一操作，每個 Filter 上都至少實現了 IBaseFilter 接口。實現 Filter 的文件一般是一個 DLL，擴展名可以是 .dll，但更多是 .ax。跟普通的 COM 組件一樣，Filter 的創建是通過 API 函數 CoCreateInstance 來完成的，代碼如下：
STDAPI CoCreateInstance(
REFCLSID rclsid, // class identifier (CLSID) of the object
LPUNKNOWN pUnkOuter, // Pointer to controlling IUnknown
DWORD dwClsContext, // Context for running executable code
REFIID riid, // Reference to the identifier of the interface
LPVOID * ppv // the interface pointer requested in riid
);
- 參數 rclsid 指定要創建的 Filter 的 CLSID；
- 因為絕大多數情況下創建的 Filter 不是被 “聚合”（Aggregation）的，所以 pUnkOuter 指定為 NULL；
- dwClsContext 可以指定為 CLSCTX_INPROC_SERVER，以創建進程內組件對象；
- riid 在創建 Filter 成功后獲得的接口的 ID，一般為 IID_IBaseFilter，也可以是其他特殊的接口；
- ppv 用於獲得接口對象的指針。
Filter 必須加入到 Filter Graph 且接入到工作鏈路中才能發揮作用。如果想繞過 Filter Graph 而直接使用 Filter 實現的模塊功能，微軟公司提供了另一種解決方案，就是將 Filter 功能移植成 DirectX 媒體對象（DMO）。
2.2 Filter 的注冊
如果需要編寫自己的 Filter，才需要了解Filter 的注冊。所以這里由於篇幅原因不詳說，如果有這方面需求的話可以去看《DirectShow開發指南》2.2 小節，以及DirectShow Filter的開發實踐
2.3 Filter 的媒體類型
媒體類型實際上是 DirectShow 定義的一個數據結構 AM_MEDIA_TYPE，代碼如下：
typedef struct _AMMediaType
{
GUID majortype;
GUID subtype;
BOOL bFixedSizeSamples;
BOOL bTemporalCompression;
ULONG lSampleSize;
GUID formattype;
IUnknown *pUnk;
ULONG cbFormat;
BYTE *pbFormat;
}AM_MEDIA_TYPE;
從代碼中可以看出，媒體類型主要用 3 部分來描述：majortype（主類型）、subtype（輔助說明類型）和 formattype（格式細節類型）。這 3 部分各自用一個 GUID 來標識。它們的作用分別是：
- majortype 定性地描述媒體類型，如制定這是一個視頻（MEDIATYPE_Video）、音頻（MEDIATYPE_Audio）或者字節流（MEDIATYPE_Stream）等；
- subtype 輔助說明 majortype，指明具體是哪種格式，例如，若 majortype 是視頻， subtype 可以進一步指明這是 UYVY（MEDIASUBTYPE_UYVY）、RGB24（MEDIASUBTYPE_RGB24）還是RGB32（MEDIASUBTYPE_RGB32）等，若 majortype 是音頻，subtype 可以進一步指明這是 PCM 格式（MEDIASUBTYPE_PCM）還是 AC3 格式（MEDIASUBTYPE_DOLBY_AC3）等；
- formattype 指定了一種進一步描述格式細節的數據結構類型，格式細節描述的內容主要包括視頻圖像的大小、幀率，或者音頻的采樣頻率、量化精度等參數，這個描述格式細節的數據塊指針保存在 pbFormat 成員中。
AM_MEDIA_TYPE 結構中的其他成員，如 bFixedSizeSamples、bTemporalCompression 和 lSampleSize，它們都是可選參數，也就是說，Filter 並不一定定義這些參數，在 Filter 中引用這些參數的值也並不總是 “可信” 的。這一點對於 Filter 開發人員來說尤為重要。
常見的媒體類型這里不再列出，有興趣了解可以在 DirectShow MSDN 查看，或者搜索相關博客，例如：媒體結構（AM_MEDIA_TYPE structure）摘自MSDN
當使用一個 AM_MEDIA_TYPE 數據結構描述媒體類型時，如果 majortype、subtype 和 formattype 都指定了一個特定的 GUID 值，那么稱這種媒體類型為 “完全指定的媒體類型”；這 3 個部分只要有一個指定為 GUID_NULL，則稱之為 “不完全指定的媒體類型”。GUID_NULL 具有 “通配符” 的作用。
為了方便使用，DirectShow 提供了另一個 C++ 類——CMediaType 來操作媒體類型。CMediaType 類是從 AM_MEDIA_TYPE 數據結構中 “公共”（public）派生而來的，這樣既保留了直接訪問數據成員的靈活性，又增加了一些有用的類成員接口，如媒體類型賦值、媒體類型比較、格式數據塊內存的自動管理等。
2.4 Filter的連接
Filter 的連接實際上也就是 Filter上Pin 的連接。連接的方向一般總是由上一級 Filter（Upstream Filter）的輸出 Pin 指向下一級 Filter（Downstream Filter）的輸入 Pin。
Pin 的連接實際上是連接雙方使用的媒體類型的一個 “協商” 過程。這個過程很重要，也有點復雜。具體怎么連接，這里由於篇幅原因不詳說，感興趣可以去看《DirectShow開發指南》2.4 小節，或者去 《DirectShow開發指南》學習筆記_4 了解。
2.5 智能連接
Filter 通過 Pin 這樣的連接，就能 “串聯” 起來，從而構建一個完整的 Filter Graph。Filter Graph 的構建方法大概有以下幾種：
IFilterGraph::AddFilter：該參數提供一個 Filter 對象，將其加入到 Filter Graph 中；IFilterGraph::ConnectDirect：該參數提供輸出 Pin、輸入 Pin 以及媒體類型，進行直接的連接；IGraphBuilder::AddSourceFilter：該參數提供源文件名，自動將一個 Source Filter 加入到 Filter Graph 中；IGraphBuilder::Connect：該參數提供輸出 pin 和輸入 pin 進行連接，如果連接失敗，自動嘗試在中間插入必要的格式轉換 Filter；IGraphBuilder::Render：該參數提供輸出 pin，自動加入必要的 Filter 完成剩下部分 Filter Graph 的構建（直到連接到 Rendering Filter）；IGraphBuilder::RenderFile：該參數提供源文件名，自動加入必要的 Filter 完成這個文件的回放 Filter Graph 構建。
IFilterGraph::AddFilter用到的情況較多。后 4 種構建方法都有 “自動” 的功能。在 DirectShow 中，這種 “自動” 機制也稱為智能連接（Intelligent Connect）。智能連接的具體實現過程，這里由於篇幅原因不詳說，感興趣可以去看《DirectShow開發指南》2.5 小節，或者去 《DirectShow開發指南》學習筆記_5 了解。