Руководство: Использование модуля записи данных для кодирования видео

Статья
2025-03-22

Этот учебник использует Sink Writer для кодирования видеофайла.

Определение формата видео

Для простоты в этом руководстве используется фиксированный формат видео, определенный следующими константами:

// Format constants
const UINT32 VIDEO_WIDTH = 640;
const UINT32 VIDEO_HEIGHT = 480;
const UINT32 VIDEO_FPS = 30;
const UINT64 VIDEO_FRAME_DURATION = 10 * 1000 * 1000 / VIDEO_FPS;
const UINT32 VIDEO_BIT_RATE = 800000;
const GUID   VIDEO_ENCODING_FORMAT = MFVideoFormat_WMV3;
const GUID   VIDEO_INPUT_FORMAT = MFVideoFormat_RGB32;
const UINT32 VIDEO_PELS = VIDEO_WIDTH * VIDEO_HEIGHT;
const UINT32 VIDEO_FRAME_COUNT = 20 * VIDEO_FPS;

Эти константы указывают следующие параметры формата видео:

Размер кадра (ширина и высота)
Кадры в секунду.
Закодированный битрейт.
Формат кодирования, который является Windows Media Video 9 (MFVideoFormat_WMV3).
Формат ввода, который имеет 32-битную RGB.
Длительность выходного файла.

Программа использует эти константы для создания типов носителей, описывающих формат. В реальном приложении обычно поддерживается диапазон профилей кодирования.

Создание несжатого кадра видео

Кроме того, для простоты в этом руководстве в качестве входных данных используется статический видеокадр. Кадр видео содержит сплошной зеленый прямоугольник и создается программным способом. Видеокадр хранится в глобальной переменной в виде массива DWORD:

// Buffer to hold the video frame data.
DWORD videoFrameBuffer[VIDEO_PELS];

Следующий код задает для каждого пикселя кадра зеленый цвет:

    // Set all pixels to green
    for (DWORD i = 0; i < VIDEO_PELS; ++i)
    {
        videoFrameBuffer[i] = 0x0000FF00;
    }

Инициализация Sink Writer

Чтобы инициализировать модуль записи приемника, выполните следующие действия.

Вызовите MFCreateSinkWriterFromURL, чтобы создать новый экземпляр модуля записи приемника.
Создайте тип носителя, описывающий закодированное видео.
Передайте этот тип носителя в метод IMFSinkWriter::AddStream.
Создайте второй тип носителя, описывающий несжатые входные данные.
Передайте несжатый тип носителя в метод IMFSinkWriter::SetInputMediaType.
Вызовите метод IMFSinkWriter::BeginWriting.
Модуль записи приемника теперь готов принять входные образцы.

В следующем коде показаны эти действия.

HRESULT InitializeSinkWriter(IMFSinkWriter **ppWriter, DWORD *pStreamIndex)
{
    *ppWriter = NULL;
    *pStreamIndex = NULL;

    IMFSinkWriter   *pSinkWriter = NULL;
    IMFMediaType    *pMediaTypeOut = NULL;   
    IMFMediaType    *pMediaTypeIn = NULL;   
    DWORD           streamIndex;     

    HRESULT hr = MFCreateSinkWriterFromURL(L"output.wmv", NULL, NULL, &pSinkWriter);

    // Set the output media type.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFCreateMediaType(&pMediaTypeOut);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMediaTypeOut->SetGUID(MF_MT_MAJOR_TYPE, MFMediaType_Video);     
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMediaTypeOut->SetGUID(MF_MT_SUBTYPE, VIDEO_ENCODING_FORMAT);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMediaTypeOut->SetUINT32(MF_MT_AVG_BITRATE, VIDEO_BIT_RATE);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMediaTypeOut->SetUINT32(MF_MT_INTERLACE_MODE, MFVideoInterlace_Progressive);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFSetAttributeSize(pMediaTypeOut, MF_MT_FRAME_SIZE, VIDEO_WIDTH, VIDEO_HEIGHT);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFSetAttributeRatio(pMediaTypeOut, MF_MT_FRAME_RATE, VIDEO_FPS, 1);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFSetAttributeRatio(pMediaTypeOut, MF_MT_PIXEL_ASPECT_RATIO, 1, 1);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pSinkWriter->AddStream(pMediaTypeOut, &streamIndex);   
    }

    // Set the input media type.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFCreateMediaType(&pMediaTypeIn);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMediaTypeIn->SetGUID(MF_MT_MAJOR_TYPE, MFMediaType_Video);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMediaTypeIn->SetGUID(MF_MT_SUBTYPE, VIDEO_INPUT_FORMAT);     
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMediaTypeIn->SetUINT32(MF_MT_INTERLACE_MODE, MFVideoInterlace_Progressive);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFSetAttributeSize(pMediaTypeIn, MF_MT_FRAME_SIZE, VIDEO_WIDTH, VIDEO_HEIGHT);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFSetAttributeRatio(pMediaTypeIn, MF_MT_FRAME_RATE, VIDEO_FPS, 1);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFSetAttributeRatio(pMediaTypeIn, MF_MT_PIXEL_ASPECT_RATIO, 1, 1);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pSinkWriter->SetInputMediaType(streamIndex, pMediaTypeIn, NULL);   
    }

    // Tell the sink writer to start accepting data.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pSinkWriter->BeginWriting();
    }

    // Return the pointer to the caller.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        *ppWriter = pSinkWriter;
        (*ppWriter)->AddRef();
        *pStreamIndex = streamIndex;
    }

    SafeRelease(&pSinkWriter);
    SafeRelease(&pMediaTypeOut);
    SafeRelease(&pMediaTypeIn);
    return hr;
}

Большинство шагов в предыдущем примере кода задают атрибуты типа мультимедиа для двух типов носителей. Сведения о типах носителей зависят от исходного содержимого и требуемого профиля кодирования.

Отправка видеокадров в приемник записи

Чтобы отправить видеокадр в модуль записи приемника, вызовите метод IMFSinkWriter::WriteSample. Метод writeSample принимает указатель на интерфейс IMFSample, представляющий собой объект медиа-образец . Пример мультимедиа содержит объект буфера мультимедиа , который, в свою очередь, содержит указатель на видеокадр. Дополнительные сведения о примерах мультимедиа и буфере см. в следующих разделах.

В зависимости от приложения можно получить примеры мультимедиа из средства чтения источников. Кроме того, можно создать примеры мультимедиа и напрямую управлять данными в буфере. В следующем коде показан второй подход. Он создает буфер памяти и записывает в буфер один кадр видео. Затем он добавляет этот буфер в образец мультимедиа и отправляет образец носителя в модуль записи приемника.

HRESULT WriteFrame(
    IMFSinkWriter *pWriter, 
    DWORD streamIndex, 
    const LONGLONG& rtStart        // Time stamp.
    )
{
    IMFSample *pSample = NULL;
    IMFMediaBuffer *pBuffer = NULL;

    const LONG cbWidth = 4 * VIDEO_WIDTH;
    const DWORD cbBuffer = cbWidth * VIDEO_HEIGHT;

    BYTE *pData = NULL;

    // Create a new memory buffer.
    HRESULT hr = MFCreateMemoryBuffer(cbBuffer, &pBuffer);

    // Lock the buffer and copy the video frame to the buffer.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pBuffer->Lock(&pData, NULL, NULL);
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFCopyImage(
            pData,                      // Destination buffer.
            cbWidth,                    // Destination stride.
            (BYTE*)videoFrameBuffer,    // First row in source image.
            cbWidth,                    // Source stride.
            cbWidth,                    // Image width in bytes.
            VIDEO_HEIGHT                // Image height in pixels.
            );
    }
    if (pBuffer)
    {
        pBuffer->Unlock();
    }

    // Set the data length of the buffer.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pBuffer->SetCurrentLength(cbBuffer);
    }

    // Create a media sample and add the buffer to the sample.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFCreateSample(&pSample);
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pSample->AddBuffer(pBuffer);
    }

    // Set the time stamp and the duration.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pSample->SetSampleTime(rtStart);
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pSample->SetSampleDuration(VIDEO_FRAME_DURATION);
    }

    // Send the sample to the Sink Writer.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pWriter->WriteSample(streamIndex, pSample);
    }

    SafeRelease(&pSample);
    SafeRelease(&pBuffer);
    return hr;
}

Этот код выполняет следующие действия.

Вызовите MFCreateMemoryBuffer для создания объекта буфера мультимедиа. Эта функция выделяет память для буфера.
Вызовите IMFMediaBuffer::Lock, чтобы заблокировать буфер и получить указатель на память.
Вызовите MFCopyImage, чтобы скопировать видеокадр в буфер.

Заметка

В этом примере использование memcpy будет работать так же хорошо. Однако функция MFCopyImage правильно обрабатывает ситуацию, когда шаг исходного образа не соответствует целевому буферу. Для получения дополнительной информации см. Изображение шага.
Вызовите IMFMediaBuffer::Unlock для разблокировки буфера.
Вызовите IMFMediaBuffer::SetCurrentLength, чтобы обновить длину допустимых данных в буфере. (В противном случае это значение по умолчанию равно нулю.)
Вызовите MFCreateSample для создания примера объекта мультимедиа.
Вызовите IMFSample::AddBuffer, чтобы добавить медиа-буфер в медиасэмпл.
Вызовите IMFSample::SetSampleTime, чтобы задать метку времени для кадра видео.
Вызов IMFSample::SetSampleDuration для задания длительности видеокадра.
Вызовите IMFSinkWriter::WriteSample, чтобы отправить образец мультимедиа в приемник записи.

Напишите основную функцию

В функции main выполните следующие действия.

Вызовите CoInitializeEx, чтобы инициализировать библиотеку COM.
Вызовите MFStartup для инициализации Microsoft Media Foundation.
Создайте модуль записи приемника.
Отправка видеокадров в модуль записи приемника.
Вызовите IMFSinkWriter::Finalize для завершения выходного файла.
Отпустите указатель на модуль записи приемника.
Вызов MFShutdown.
Вызов CoUninitialize.

void main()
{
    // Set all pixels to green
    for (DWORD i = 0; i < VIDEO_PELS; ++i)
    {
        videoFrameBuffer[i] = 0x0000FF00;
    }

    HRESULT hr = CoInitializeEx(NULL, COINIT_APARTMENTTHREADED);
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFStartup(MF_VERSION);
        if (SUCCEEDED(hr))
        {
            IMFSinkWriter *pSinkWriter = NULL;
            DWORD stream;

            hr = InitializeSinkWriter(&pSinkWriter, &stream);
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                // Send frames to the sink writer.
                LONGLONG rtStart = 0;


                for (DWORD i = 0; i < VIDEO_FRAME_COUNT; ++i)
                {
                    hr = WriteFrame(pSinkWriter, stream, rtStart);
                    if (FAILED(hr))
                    {
                        break;
                    }
                    rtStart += VIDEO_FRAME_DURATION;
                }
            }
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = pSinkWriter->Finalize();
            }
            SafeRelease(&pSinkWriter);
            MFShutdown();
        }
        CoUninitialize();
    }
}

Пример кода

В следующем коде показана полная программа.

#include <Windows.h>
#include <mfapi.h>
#include <mfidl.h>
#include <Mfreadwrite.h>
#include <mferror.h>

#pragma comment(lib, "mfreadwrite")
#pragma comment(lib, "mfplat")
#pragma comment(lib, "mfuuid")

template <class T> void SafeRelease(T **ppT)
{
    if (*ppT)
    {
        (*ppT)->Release();
        *ppT = NULL;
    }
}

// Format constants
const UINT32 VIDEO_WIDTH = 640;
const UINT32 VIDEO_HEIGHT = 480;
const UINT32 VIDEO_FPS = 30;
const UINT64 VIDEO_FRAME_DURATION = 10 * 1000 * 1000 / VIDEO_FPS;
const UINT32 VIDEO_BIT_RATE = 800000;
const GUID   VIDEO_ENCODING_FORMAT = MFVideoFormat_WMV3;
const GUID   VIDEO_INPUT_FORMAT = MFVideoFormat_RGB32;
const UINT32 VIDEO_PELS = VIDEO_WIDTH * VIDEO_HEIGHT;
const UINT32 VIDEO_FRAME_COUNT = 20 * VIDEO_FPS;

// Buffer to hold the video frame data.
DWORD videoFrameBuffer[VIDEO_PELS];

HRESULT InitializeSinkWriter(IMFSinkWriter **ppWriter, DWORD *pStreamIndex)
{
    *ppWriter = NULL;
    *pStreamIndex = NULL;

    IMFSinkWriter   *pSinkWriter = NULL;
    IMFMediaType    *pMediaTypeOut = NULL;   
    IMFMediaType    *pMediaTypeIn = NULL;   
    DWORD           streamIndex;     

    HRESULT hr = MFCreateSinkWriterFromURL(L"output.wmv", NULL, NULL, &pSinkWriter);

    // Set the output media type.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFCreateMediaType(&pMediaTypeOut);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMediaTypeOut->SetGUID(MF_MT_MAJOR_TYPE, MFMediaType_Video);     
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMediaTypeOut->SetGUID(MF_MT_SUBTYPE, VIDEO_ENCODING_FORMAT);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMediaTypeOut->SetUINT32(MF_MT_AVG_BITRATE, VIDEO_BIT_RATE);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMediaTypeOut->SetUINT32(MF_MT_INTERLACE_MODE, MFVideoInterlace_Progressive);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFSetAttributeSize(pMediaTypeOut, MF_MT_FRAME_SIZE, VIDEO_WIDTH, VIDEO_HEIGHT);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFSetAttributeRatio(pMediaTypeOut, MF_MT_FRAME_RATE, VIDEO_FPS, 1);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFSetAttributeRatio(pMediaTypeOut, MF_MT_PIXEL_ASPECT_RATIO, 1, 1);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pSinkWriter->AddStream(pMediaTypeOut, &streamIndex);   
    }

    // Set the input media type.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFCreateMediaType(&pMediaTypeIn);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMediaTypeIn->SetGUID(MF_MT_MAJOR_TYPE, MFMediaType_Video);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMediaTypeIn->SetGUID(MF_MT_SUBTYPE, VIDEO_INPUT_FORMAT);     
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pMediaTypeIn->SetUINT32(MF_MT_INTERLACE_MODE, MFVideoInterlace_Progressive);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFSetAttributeSize(pMediaTypeIn, MF_MT_FRAME_SIZE, VIDEO_WIDTH, VIDEO_HEIGHT);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFSetAttributeRatio(pMediaTypeIn, MF_MT_FRAME_RATE, VIDEO_FPS, 1);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFSetAttributeRatio(pMediaTypeIn, MF_MT_PIXEL_ASPECT_RATIO, 1, 1);   
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pSinkWriter->SetInputMediaType(streamIndex, pMediaTypeIn, NULL);   
    }

    // Tell the sink writer to start accepting data.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pSinkWriter->BeginWriting();
    }

    // Return the pointer to the caller.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        *ppWriter = pSinkWriter;
        (*ppWriter)->AddRef();
        *pStreamIndex = streamIndex;
    }

    SafeRelease(&pSinkWriter);
    SafeRelease(&pMediaTypeOut);
    SafeRelease(&pMediaTypeIn);
    return hr;
}

HRESULT WriteFrame(
    IMFSinkWriter *pWriter, 
    DWORD streamIndex, 
    const LONGLONG& rtStart        // Time stamp.
    )
{
    IMFSample *pSample = NULL;
    IMFMediaBuffer *pBuffer = NULL;

    const LONG cbWidth = 4 * VIDEO_WIDTH;
    const DWORD cbBuffer = cbWidth * VIDEO_HEIGHT;

    BYTE *pData = NULL;

    // Create a new memory buffer.
    HRESULT hr = MFCreateMemoryBuffer(cbBuffer, &pBuffer);

    // Lock the buffer and copy the video frame to the buffer.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pBuffer->Lock(&pData, NULL, NULL);
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFCopyImage(
            pData,                      // Destination buffer.
            cbWidth,                    // Destination stride.
            (BYTE*)videoFrameBuffer,    // First row in source image.
            cbWidth,                    // Source stride.
            cbWidth,                    // Image width in bytes.
            VIDEO_HEIGHT                // Image height in pixels.
            );
    }
    if (pBuffer)
    {
        pBuffer->Unlock();
    }

    // Set the data length of the buffer.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pBuffer->SetCurrentLength(cbBuffer);
    }

    // Create a media sample and add the buffer to the sample.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFCreateSample(&pSample);
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pSample->AddBuffer(pBuffer);
    }

    // Set the time stamp and the duration.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pSample->SetSampleTime(rtStart);
    }
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pSample->SetSampleDuration(VIDEO_FRAME_DURATION);
    }

    // Send the sample to the Sink Writer.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pWriter->WriteSample(streamIndex, pSample);
    }

    SafeRelease(&pSample);
    SafeRelease(&pBuffer);
    return hr;
}

void main()
{
    // Set all pixels to green
    for (DWORD i = 0; i < VIDEO_PELS; ++i)
    {
        videoFrameBuffer[i] = 0x0000FF00;
    }

    HRESULT hr = CoInitializeEx(NULL, COINIT_APARTMENTTHREADED);
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = MFStartup(MF_VERSION);
        if (SUCCEEDED(hr))
        {
            IMFSinkWriter *pSinkWriter = NULL;
            DWORD stream;

            hr = InitializeSinkWriter(&pSinkWriter, &stream);
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                // Send frames to the sink writer.
                LONGLONG rtStart = 0;


                for (DWORD i = 0; i < VIDEO_FRAME_COUNT; ++i)
                {
                    hr = WriteFrame(pSinkWriter, stream, rtStart);
                    if (FAILED(hr))
                    {
                        break;
                    }
                    rtStart += VIDEO_FRAME_DURATION;
                }
            }
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = pSinkWriter->Finalize();
            }
            SafeRelease(&pSinkWriter);
            MFShutdown();
        }
        CoUninitialize();
    }
}

Модуль записи данных

Поделиться через