Tutorial: Usando o gravador de coletor para codificar vídeo

Artigo
06/12/2023

Este tutorial usa o Gravador do Coletor para codificar um arquivo de vídeo.

Definir o formato de vídeo

Para simplificar, este tutorial usa um formato de vídeo fixo, definido pelas seguintes constantes:

// 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;

Essas constantes especificam os seguintes parâmetros do formato de vídeo:

Tamanho do quadro (largura e altura)
Quadros por segundo.
Taxa de bits codificada.
Formato de codificação, que é o Windows Media Video 9 (MFVideoFormat_WMV3).
Formato de entrada, que é RGB de 32 bits.
Duração do arquivo de saída.

O programa usa essas constantes para criar os tipos de mídia que descrevem o formato. Em um aplicativo real, você normalmente dá suporte a uma variedade de perfis de codificação.

Criar um quadro de vídeo não compactado

Além disso, para simplificar, este tutorial usa um quadro de vídeo estático como entrada. O quadro de vídeo contém um retângulo verde sólido e é gerado programaticamente. O quadro de vídeo é armazenado em uma variável global como uma matriz de DWORDs:

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

O código a seguir define cada pixel no quadro como verde:

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

Inicializar o gravador do coletor

Para inicializar o gravador do coletor, execute as etapas a seguir.

Chame MFCreateSinkWriterFromURL para criar uma nova instância do gravador do coletor.
Crie um tipo de mídia que descreva o vídeo codificado.
Passe esse tipo de mídia para o método IMFSinkWriter::AddStream .
Crie um segundo tipo de mídia que descreva a entrada descompactada.
Passe o tipo de mídia não compactado para o método IMFSinkWriter::SetInputMediaType .
Chame o método IMFSinkWriter::BeginWriting .
O gravador do coletor agora está pronto para aceitar exemplos de entrada.

O código a seguir mostra essas etapas.

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;
}

A maioria das etapas no exemplo de código anterior são definir os atributos de tipo de mídia para os dois tipos de mídia. Os detalhes dos tipos de mídia dependerão do conteúdo de origem e do perfil de codificação desejado.

Enviar quadros de vídeo para o gravador do coletor

Para enviar um quadro de vídeo para o gravador do coletor, chame o método IMFSinkWriter::WriteSample . O método WriteSample usa um ponteiro para a interface IMFSample , que representa um objeto de exemplo de mídia . O exemplo de mídia contém um objeto de buffer de mídia , que, por sua vez, contém um ponteiro para o quadro de vídeo. Para obter mais informações sobre exemplos de mídia e buffer, consulte os tópicos a seguir.

Dependendo do aplicativo, você pode obter os exemplos de mídia do Leitor de Origem. Como alternativa, você pode criar os exemplos de mídia e manipular diretamente os dados no buffer. O código a seguir mostra a segunda abordagem. Ele cria um buffer de memória e grava um único quadro de vídeo no buffer. Em seguida, ele adiciona esse buffer a um exemplo de mídia e envia o exemplo de mídia para o gravador do coletor.

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;
}

Esse código executa as etapas a seguir.

Chame MFCreateMemoryBuffer para criar um objeto de buffer de mídia. Essa função aloca a memória para o buffer.
Chame IMFMediaBuffer::Lock para bloquear o buffer e obter um ponteiro para a memória.
Chame MFCopyImage para copiar o quadro de vídeo para o buffer.

Observação

Neste exemplo específico, o uso de memcpy também funcionaria. No entanto, a função MFCopyImage manipula corretamente o caso em que o passo da imagem de origem não corresponde ao buffer de destino. Para obter mais informações, consulte Image Stride.
Chame IMFMediaBuffer::Unlock para desbloquear o buffer.
Chame IMFMediaBuffer::SetCurrentLength para atualizar o comprimento dos dados válidos no buffer. (Caso contrário, esse valor usa como padrão zero.)
Chame MFCreateSample para criar um objeto de exemplo de mídia.
Chame IMFSample::AddBuffer para adicionar o buffer de mídia ao exemplo de mídia.
Chame IMFSample::SetSampleTime para definir o carimbo de data/hora do quadro de vídeo.
Chame IMFSample::SetSampleDuration para definir a duração do quadro de vídeo.
Chame IMFSinkWriter::WriteSample para enviar o exemplo de mídia para o gravador do coletor.

Gravar a função main

Dentro da main função, execute as etapas a seguir.

Chame CoInitializeEx para inicializar a biblioteca COM.
Chame MFStartup para inicializar o Microsoft Media Foundation.
Crie o gravador do coletor.
Envie quadros de vídeo para o gravador do coletor.
Chame IMFSinkWriter::Finalize para finalizar o arquivo de saída.
Solte o ponteiro para o gravador do coletor.
Chame MFShutdown.
Chame 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();
    }
}

Código de exemplo

O código a seguir mostra o programa completo.

#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();
    }
}

Gravador de Coletor

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Definir o formato de vídeo

Criar um quadro de vídeo não compactado

Inicializar o gravador do coletor

Enviar quadros de vídeo para o gravador do coletor

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