基于DirectShow的多節(jié)目片段序列的無(wú)縫播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

田六方 徐州電視臺(tái)

0. 引言

在LED大屏播放零散節(jié)目的過(guò)程中，常常會(huì)在節(jié)目與節(jié)目切換時(shí)出現(xiàn)短暫的黑屏，這是由于解碼器解碼不連續(xù)引起的[1]。特別是在進(jìn)行廣告插播時(shí)，節(jié)目的不斷切換，產(chǎn)生不斷的黑屏和閃爍，將嚴(yán)重影響LED大屏的視覺效果。基于這種情況，就要對(duì)零散的節(jié)目流進(jìn)行無(wú)縫拼接，其順序應(yīng)滿足當(dāng)天播放序列的要求。電視節(jié)目的拼接[2]技術(shù)是指從某一路電視信號(hào)源瞬間切換到另一路電視信號(hào)源，在電視屏幕上表現(xiàn)為一個(gè)畫面迅速轉(zhuǎn)換到另一個(gè)畫面，無(wú)黑場(chǎng)、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)停頓的連續(xù)過(guò)程。

自從多媒體問世以來(lái)，多媒體的開發(fā)工具也應(yīng)運(yùn)而生。DirectShow 技術(shù)是微軟公司開發(fā)的一套編程接口，架構(gòu)在DirectX 等其他的一些多媒體服務(wù)的基礎(chǔ)上[3]。DirectShow作為高效的多媒體開發(fā)系統(tǒng)，其底層的硬件設(shè)備與高層的應(yīng)用程序互相影響、作用，圖1是DirectShow系統(tǒng)的框圖[4]。

圖1 Direct Show系統(tǒng)框圖

Direct Show使用Filter Graph模型來(lái)管理整個(gè)數(shù)據(jù)流的處理過(guò)程。Filter Graph中包含了各種Filter，各個(gè)Filter在Filter Graph Manager的統(tǒng)一控制下，按一定順序連接在一起，從而使數(shù)據(jù)在由Filter組成的鏈表中流動(dòng)[5]，圖1中的箭頭表示Filter鏈表中的數(shù)據(jù)流的方向。在Direct Show系統(tǒng)框架外，是與用戶直接交互的應(yīng)用程序。應(yīng)用程序要按照一定的功能建立起相應(yīng)的Filter Graph，然后通過(guò)Filter Graph Manager來(lái)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理過(guò)程。DirectShow能在Filter Graph運(yùn)行時(shí)接收到各種事件，并通過(guò)消息的方式發(fā)送給應(yīng)用程序。這樣，就實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序與DirectShow系統(tǒng)之間的交互[6]。

1. 程序框架設(shè)計(jì)

為了統(tǒng)一對(duì)靜態(tài)圖片和視頻圖片進(jìn)行相同的處理，針對(duì)播放的FilterGraph進(jìn)行了統(tǒng)一封裝，為此定義了如圖2的類繼承關(guān)系。

1.1 CPlayItem

CPlayItem類為系統(tǒng)中播放單元的基礎(chǔ)類，主要內(nèi)容包括構(gòu)建FilterGraph的虛函數(shù)InitGraph()和播放虛函數(shù)PlayIt()；這些虛函數(shù)必須在繼承類中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。其主要結(jié)構(gòu)如表1所示：

圖2 播放對(duì)象各類之間的繼承關(guān)系

表 1 CPlayItem 成員

其中InitGraph()函數(shù)在程序加載播放序列時(shí)根據(jù)播放文件類型構(gòu)建相應(yīng)的FilterGraph；PlayIt()在合適的適合播放本對(duì)象，并根據(jù)字幕信息和播放時(shí)間控制來(lái)確定文件的起播點(diǎn)和播放長(zhǎng)度。SetPositions()函數(shù)設(shè)置該FilterGraph的播放控制。

1.2 CPlayPic

CPlayPic實(shí)現(xiàn)播放靜態(tài)圖片時(shí)的行為，包括渲染字幕和時(shí)長(zhǎng)控制等。由于播放靜態(tài)圖片不需要?jiǎng)?chuàng)建Filter Graph，所以其初始化函數(shù)僅僅只需直接返回即可，CPlayPic：InitGraph() 實(shí)現(xiàn)見表 2。

表 2 CPlayPic：InitGraph() 實(shí)現(xiàn)

在播放靜態(tài)圖片時(shí)，由于需要?jiǎng)討B(tài)顯示字幕和時(shí)鐘等隨時(shí)間改變的圖像元素，所以其播放過(guò)程被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)線程，CPlayPic：PlayIt()實(shí)現(xiàn)見表 3。

表 3 CPlayPic：PlayIt()實(shí)現(xiàn)

在線程InitialThreadProc_Play中的每一個(gè)循環(huán)均按順序做如下過(guò)程，播放靜態(tài)圖片的一個(gè)循環(huán)動(dòng)作見表4。

表4 播放靜態(tài)圖片的一個(gè)循環(huán)動(dòng)作

1.3 CPlayAVI

CPlayAVI實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻片段的FilterGraph的構(gòu)建和播放過(guò)程的控制。為此，該類中添加了一系列處理FilterGraph的類成員，如表5所示。

表5 CPlayAVI中與視頻播放相關(guān)的類成員

其中初始化FilterGraph的過(guò)程中加入攔截解碼后圖片數(shù)據(jù)流的Filter，目的是對(duì)視頻中的每一幀圖片進(jìn)行處理，包括添加字幕和時(shí)鐘等。其中CPlayAVI：InitGraph()的實(shí)現(xiàn)基本如表 6 所示。

表 6 CPlayAVI：InitGraph()的創(chuàng)建 FilterGraph 主要流程

Graph在播放的過(guò)程中，每幀圖像在解碼完畢后，都會(huì)調(diào)用CSampleGrabberCB_TXT類的BufferCB(double SampleTime, BYTE ? pBuffer, long BufferSize )函數(shù)，在此函數(shù)內(nèi)，進(jìn)行類似表4的相同過(guò)程。

2. 多線程無(wú)縫播放

為了實(shí)現(xiàn)各節(jié)目片段之間的無(wú)縫連接，程序在初始化節(jié)目單時(shí)，將節(jié)目單中的所有播放文件按照播放順序創(chuàng)建播放列表，表7是加載節(jié)目單時(shí)創(chuàng)建播放列表代碼片段。

表7 加載節(jié)目單時(shí)創(chuàng)建播放列表

當(dāng)一個(gè)節(jié)目對(duì)象播放完畢時(shí)，主線程會(huì)收到一個(gè)事件，此時(shí)立刻進(jìn)行下一個(gè)播放對(duì)象的播放。由于此對(duì)象的Graph已經(jīng)在初始化時(shí)渲染就位，所以播放圖像立刻出現(xiàn)在屏幕上，不會(huì)出現(xiàn)黑屏的現(xiàn)象。播放下一個(gè)對(duì)象的事件相應(yīng)如表8所示。

LRESULT CPlayVedioDlg：OnGNotify(WPARAM w,LPARAM iScreenID){int ino =GetNextMedia(iScreenID); //下一個(gè)要播放

的播放對(duì)象序號(hào)saPalylist[ino]->PlayIt(); //播放下一個(gè)對(duì)象}

3.結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)采用VC++語(yǔ)言，在DirectShow框架基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)。使用多線程進(jìn)行各個(gè)節(jié)目片段的緩沖播放，實(shí)現(xiàn)了各相鄰節(jié)目片段之間的無(wú)縫播放。本系統(tǒng)的主要目的是為了方便多個(gè)LED大屏的節(jié)目在組織管理時(shí)的靈活性。目前該系統(tǒng)已在鎮(zhèn)江廣電的多個(gè)大屏上使用，效果良好，播放順暢。能夠?qū)崿F(xiàn)每個(gè)節(jié)目、臺(tái)標(biāo)、時(shí)鐘和字母的自由組合，如圖3所示，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

圖3 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了臺(tái)標(biāo)（左上）、字幕和時(shí)鐘（右上）的自由組合

1.譚建國(guó), 張文軍. 數(shù)字HDTVTS流無(wú)縫拼接技術(shù)研究 [J]. 通信學(xué)報(bào) ,2004,25(5)：119-124.

2. 郭淑艷. 數(shù)字電視TS流實(shí)時(shí)低延遲無(wú)縫拼接技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 廣東： 華南師范大學(xué). 2007.

3. 趙炯, 陳力. 利用VC++實(shí)現(xiàn)基于DirectShow的視頻播放器開發(fā)[J]. 成都大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版 ),2011,30(4)：349-352.

4. 孟月華, 鄧基. Direct Show技術(shù)的應(yīng)用研究與開發(fā)[J]. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用 , 2013,22(6)：196-199.

5.謝屈波,王六森,夏定純. 基于Direct Show的圖像采集的實(shí)現(xiàn)[J].軟件導(dǎo)刊,2010,9(6)：183-184.

6. 郭昊. 基于DirectShow技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻采集[J]. 火控雷達(dá)技術(shù) , 2008, 37(2)：97-100.