實時音視頻數據采集和傳輸技術研究

摘要：隨著社會經濟的快速發展，高科技的發展水平也得到了逐步的提高，由此在一定程度上導致電子游戲、音頻、視頻等多媒體設施的使用頻率越來越大。截止到目前為止，在Windows環境下設計實時音視頻的數據采集與傳輸技術主要有三種方法，即Windows Media、VFW和Direct Show。文章對實時音視頻數據采集和傳輸技術進行了探討。

關鍵詞：多媒體；音視頻；數據采集；非線性編輯；多媒體設施 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP311 文章編號：1009-2374（2016）21-0021-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.010

目前，實時音視頻的數據采集和傳輸技術應用十分廣泛，例如公司里常用的視頻會議、學校中常見的遠程教育、超市里的視頻監控、大家常用的視頻通話等。因為在不同的場合對于實時音視頻數據采集和傳輸技術的要求也有所不同，所以根據實際問題選擇合適的技術設計是非常重要的。人們之前使用的采集設備雖然使用方便，但是由于硬件的相關性強，使用起來會發生運用不靈活的現象，在一些比較復雜的場合就不太適合應用。現下使用率最高的就是Windows Media、VFW和Direct Show三種技術軟件，下面本文就針對這三種技術進行簡單的介紹，希望可以為人們更好地使用提供

方法。

1 使用VFW進行音視頻數據采集

VFW是在1992年由微軟公司推出的一項新的音視頻方面的技術手段，主要是為了解決當時存在的數學音視頻中遇到的問題。VFW的使用極大地方便了音視頻的數據采集，不僅可以對數據進行實時采集、編輯和播放的功能，還能開發其他復雜的應用。

VFW的不同模塊具有不同的功能，其中最常用的就是VFW中的AVICAP模塊，它可以用來實現視頻捕捉的功能。首先，我們要在應用程序中創建一個AVICAP的窗口；其次，可以通過向這個窗口發送消息來實現對窗口的控制。AVICAP的優點是可以對數據實現全面的捕捉，并將捕捉到的數據寫入磁盤中，可以給用戶提供預覽的功能；缺點是不擅長使用非文件型的視頻、軟件等，在程序的運行過程中，不能通過改編程序對這些視頻、軟件的格式及屬性進行更改，而只能像平常一樣，在對話框里設置這些格式和屬性。在把音視頻的數據轉化為文件的時候，VFW最擅長的就是對AVI文件的轉換。VFW進行音視頻捕捉的過程可以簡單地概括成：創建需要進行捕捉的窗口、對需要回調的函數進行注冊處理、獲得需要捕捉的窗口的設置功能、設置參數等，將這些工作處理完畢后，就要斷開主機與捕獲設備的連接，以防數據的丟失。VFW還具有對音視頻數據的壓縮和解壓、對文件信息的更改、控制圖像顯示等主要功能。

現如今，VFW的使用已經遠遠不能滿足人們的需求，尤其是在微軟已經放棄了對VFW的后續開發之后，它在應用方面存在的不足也越來越明顯。所以在現在的工程應用中，除非我們只有VFW這一個設備可以使用或是只是利用VFW就可以完成我們需要處理的工作之外，已經很少使用VFW了。替代它在工程中地位的是Direct Show，下面我們就對Direct Show的性能進行簡單的

介紹。

2 使用Direct Show進行音視頻數據采集及傳輸

與VFW不同的是，在處理多媒體流的時候，Direct Show可以完成對多種格式的文件進行讀取和壓縮的工作，不僅支持老的VFW的捕捉設備，還可以供WDM模式的捕捉設備工作，無論有沒有硬件加速設備，Direct Show都可以正常工作。

Direct Show是由很多種Filter組成的，在應用程序工作的時候就需要Direct Show中的Filter支持它的運行，不過Filter并沒有限定的條件，程序員可以根據需要編制不同的Filter。應用程序運行過程中涉及到的Filter Graph，就是由很多Filter組成的，我們可以將這些Filter根據用途進行分類，大致的分為源Filter、傳輸Filter和渲染Filter三部分。為源Filter提供數據的數據源來自于文件系統，也可以通過互聯網、采集設備等獲取，源Filter中的數據在經過傳輸Filter時會得到一些處理，處理后由渲染Filter輸出，數據在經這三方面的處理后，輸出的就不再是原來的數據，而是一些聲卡、顯卡或者是文件。

隨著高科技的發展，視頻采集設備也得到了逐步的完善。目前，常用的視頻采集的設備有視頻采集卡、USB攝像頭等，無論是哪種設備，都可以使用Direct Show進行音視頻的處理工作。當視頻采集卡不具備對音頻的信息采集功能時，可以用計算機自帶的聲卡替代視頻采集卡的不足。采集到的數據可以利用上述所說的辦法進行處理，轉化原有的格式，得到想要的文件。這種辦法可以將數據處理的工作最大限度的簡單化，不過在對這些數據進行網絡傳輸時，卻因為Direct Show中沒有相應的Filter，而無法進行網絡傳輸。

除了上面所說的三種常用的Filter外，還有一種Filter叫做包裝Filter，它的工作主要是在內部完成與硬件的交互工作。其中經常使用的是在實時音視頻中針對聲卡和WDM驅動的包裝Filter，而在VFW視頻采集卡只是有時會用到。Direct Show還有一個優點就是，由于它自身支持對內核模式下的數據傳輸，而減少了數據從內核到用戶，不同模式間轉換的計算量，避免了不必要的麻煩，提高了工作效率。

實時采集到的音視頻數據如果在傳輸過程中有特殊的要求，比如需要在IP網絡上傳輸、對傳輸的時間有嚴格的控制等，在這時，就需要程序員靠自身的技能編寫程序，而不能運用以往的程序來完成任務。用于數據流的廣播和接收的Filter只在很少的地方能夠直接進行應用，一般情況下，使用這類的Filter時，需要首先對其中的Sample進行編譯連接，在生成DLL后，利用regsvr32的命令行狀態，對生成的DLL進行注冊，注冊完成后就可以直接投入使用了。

因為實時音視頻的信息量大、涉及范圍廣，再加上它自身的實用性很強的特點，導致在TCP網絡中的通信狀態不太好，常常會遇到信號不良的狀況。為了解決這種問題，就需要在運輸層加上RTP和RTCP來保障數據傳輸的質量，這樣無疑會加大我們的工作量。在這種情況下，使用Direct Show就顯得不太合適，而Windows Media的優勢就凸現出來了。下文對Windows Media的功能及用途進行簡要的介紹。

3 使用Windows Media進行音視頻數據采集及傳輸

Windows Media是微軟專門針對流媒體開發的一項應用，包括Audio、Video、Encoder、Services等主要組成部分。這些主要組成部分各有各的用途，其中Windows Media Encode可以直接對音視頻中的數據進行編碼、格式轉換等，除此之外，還可以利用Windows Media Encode實現一些特殊的功能；Windows Media Services主要用做流媒體信息的發布，常常與微軟公司內部的服務器捆綁在一起，用來獲取流媒體的內容，并將其傳播出去。這些Windows Media的組成部分形成了一個完整的工作系統，可以對實時音視頻的數據進行不同階段的處理工作。為了保證信息傳輸過程中的安全，微軟公司還為此專門開發了MMS協議，為網絡安全提供了很好的QOS保障，對于需要在網上進行傳輸的實時音視頻數據而言，相比于前面介紹的兩種方法，Windows Media相對更安全一些。

Windows Media在構建實時音視頻數據的采集及傳播時，有一個特定的過程。我們可以將這個過程簡單地概括為：運行Windows Media Encoder軟件，在資源屬性中選擇相關設備的屬性，在Output中選擇目標的文件名，在Compression中選擇需要壓縮的文件的格式，在完成這些設置之后，就可以開始實施音視頻的數據采集了。數據采集成功后，在計算機中點開Windows Media Player，然后選擇File-Open URL就可以查看已經采集到的信息。進行屏幕捕捉和進行信息采集的步驟有所不同，它是在Source中選擇Video和Screen Capture，然后在下拉菜單中選擇需要捕捉的區域，在不做特殊選擇的情況下，捕捉到的是整個屏幕的內容，為了方便以后的查看，可以將捕捉的內容以文件的格式保存下來。

4 結語

根據本文的論述可以知道，在實施音視頻的數據采集過程中使用VFW的情況越來越少，目前替代它的數據采集功能的是Direct Show。Direct Show不僅在非線性編輯方面的功能十分強大，而且任何一種設備和數據源都可以利用它實現數據采集的目的。不過在利用網絡將多媒體的數據進行流式傳輸方面，Direct Show還存在很多弊端，這時就需要運用Windows Media解決數據在網絡傳輸中遇到的難題，作為微軟專門為此設計的一項應用，Windows Media在數據傳輸的過程中，可以更好地保障數據的質量安全，網絡協議與網絡傳輸方面都為它的數據傳輸提供了絕對的便利，可以收到事半功倍的良好效果。

參考文獻

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作者簡介：陸開華（1975-），男（彝族），云南人，云南音像出版社技術總監，工程師，研究方向：建筑智能化集成。

（責任編輯：黃銀芳）