基于DirectShow的網絡視頻點播系統的設計與實現

摘 要： 隨著計算機技術和Internet日新月異的的發展，寬帶VOD視頻點播技術因其良好的人機交互性和流媒體傳輸技術倍受教育、娛樂等行業的青睞。設計了一種基于DirectShow技術的視頻點播系統，該系統采用VC編程語言實現，基于C/S架構搭建通信網絡，通過套接字實現多臺客戶機與服務器間的通信。測試結果表明，系統能夠正常運行，視頻播放流暢，可以滿足網絡視頻點播的需求。

關鍵詞： 視頻點播； Direct Show； C/S架構； 套接字

中圖分類號： TN915.4?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）07?0031?03

0 引 言

在人們平時的生活中，經常希望能夠隨時收看到錯過的視頻節目，隨著視頻點播系統的問世，使這種想法慢慢變為現實。視頻點播系統是集通信網絡技術、多媒體技術、計算機和數據庫技術于一體的嶄新的視頻服務系統。此系統還運用了智能視頻流技術，針對不同的網絡帶寬和傳輸速度采取不同的傳輸方式。視頻點播是近年來新興的傳媒方式，它是在原有的文字、圖片等靜態信息瀏覽的基礎上，增加了視頻和音頻的動態瀏覽等多媒體點播服務[1?2]。這樣，用戶就可以隨時隨地瀏覽視頻，極大地豐富了人們的網絡生活內容[3]。

1 DirectShow技術

DirectShow[4]是一個基于Windows平臺上的流媒體框架，提供了高質量的多媒體流采集和回放功能。它支持多種多樣的媒體文件格式，包括MPEG、AVI、MP3和WAV文件，同時也支持使用WDM驅動或早期的VFW驅動來進行多媒體流的采集。DirectShow還整合了其他的DirectX技術，不僅可以自動偵測并使用可利用的音視頻硬件加速，還支持沒有硬件加速的系統。DirectShow使用了一種叫Filter Graph的模型來管理整個數據流的處理過程，參與數據處理的各個功能模塊叫作過濾器（Filter），各個模塊的Filter在Filter Graph中按一定的順序連接成一條“流水線”式的工作模式來協同工作。

2 系統設計

本文設計的基于DirectShow的網絡視頻點播服務系統，實現的主要功能包括視頻文件的播放、網絡接收及客戶端與服務器的連接等。具體來講，它包括服務器框架的搭建與實現，視頻信息的顯示、播放，視頻管理中的添加、修改、刪除等。系統授權的用戶可以在線點播視頻文件，部分用戶還可以向服務器上傳視頻，編輯視頻信息，刪除自己以前上傳的視頻 [5?6]。

網絡視頻點播服務系統主要分為服務器框架的設計與實現、客戶端的設計與實現、服務器與客戶端的網絡連接與網絡數據的接收[7?8]。

2.1 服務器框架的設計與實現

服務器一般要求具有較高的處理速度和大的存儲容量，用于存放媒體文件和管理整個網絡。服務器程序負責管理本地的文件資源，獲取文件的描述信息，維護節目列表，并在客戶機發出訪問請求時，及時準確地響應客戶機的請求，提供節目列表給客戶機查看或者點播。

圖1為服務器的VC工作區結構。

圖1 服務器的VC工作區結構

2.2 客戶端的設計與實現

客戶端程序與服務器建立連接、向服務器發送指令、接收來自服務器的媒體數據。為了使客戶機接收到的媒體數據同步播放，這里使用DirectShow來實現。DirectShow中采用開發Source Filter的方式接收網絡數據，并將數據引入到Filter Graph中。

圖2為客戶端的VC工作區結構。

圖2 客戶端的VC工作區結構

2.3 基于Socket的C/S交互模型

通信開始前，對于客戶機與服務器分別創建一個基于CSocket類的新類CClientSocket和CServerSocket ， 然后分別構造一個客戶機套接字和服務器套接字進行通信。圖3為TCP流程的基于Socket的C/S交互模型。

2.4 網絡數據接收

在網絡數據接收時，DirectX定義了一系列類處理數據的來源，當需要讀取數據到緩存時，通過這些類將需要的數據傳送出去，這種方式即拉模式。在拉模式下，為了將Source Filter內的數據讀出，需要在Source Filter上創建一個接口，以便播放網絡接收來的文件。

圖3 基于Socket的C/S交互模型

圖4為網絡接收的VC工作區結構。

圖4 網絡接收的VC工作區結構

3 運行結果測試

3.1 服務器程序

服務器端的程序運行后如圖5所示。

圖5 服務器的程序界面

各部分表示如下：

① 顯示服務器端可以提供給客戶機的節目列表。服務器負責整個網絡中文件信息的管理，并將可點播的節目列表提供給客戶機，其中包含的信息如文件名及路徑、文件類型（MPEG1、MPEG2、MP3、AVI等）、文件的大小、該文件的數字代號（Program ID，PID）。

② 節目列表文件增加按鈕。點擊按鈕后，用戶可以根據文件瀏覽對話框通過路徑找到需要添加的文件，并加入到節目列表中。當用戶確定選擇添加某個文件后，系統會彈出如圖6所示的對話框，用戶可給該文件指定一個PID操作。

③ 節目列表文件刪除按鈕。當用戶需要從文件列表中刪除某一文件時，選中文件后，用戶首先要單擊本按鈕即可將節目列表中的文件刪除。

④ 節目項的編輯按鈕。當用戶需要改變文件列表中的某一文件時，首先選擇要編輯的文件，然后單擊本按鈕即可在彈出的對話框中對文件的屬性如PID等進行編輯了。

⑤ 服務器程序的狀態信息欄。顯示服務器的主機名、IP地址、命令控制端口等信息。

添加、編輯按鈕觸發后的程序界面，如圖6所示。

圖6 添加、編輯按鈕觸發后的程序圖

各部分表示如下：

① 文件的完整路徑（用戶指定）。

② 文件大小（自動檢測）。

③ 文件類型（自動檢測）。

④ 該文件的惟一數字代號（用戶指定）。

⑤ 確定將所選文件加入到節目列表中。

⑥ 取消將所選文件加入到節目列表中。

3.2 客戶端程序

服務器端的程序運行后如圖7所示，各部分說明如下：

① 客戶機從服務器查詢到的可供點播的節目列表。當客戶機與服務器成功建立網絡連接之后，客戶機通過訪問服務器，可以獲得服務器端的點播文件節目列表。

② 連接按鈕。當客戶端需要連接服務器時，用戶單擊本按鈕可以指定需要連接的服務器的IP地址，然后嘗試與指定的服務器IP地址建立連接，彈出的對話框，如圖9所示。

③ 刷新節目列表按鈕。當服務器端的節目列表變動后，客戶端可以通過點擊本按鈕，刷新服務器上的節目列表。

④ 節目播放按鈕。當用戶從節目列表中選定好需要播放的文件后，單擊本按鈕就可以對需要播放的文件進行播放。

⑤ 暫停播放按鈕。可以對正在播放的文件進行暫停播放。

⑥ 停止播放按鈕。可以對正在播放的文件進行停止播放操作。

⑦ 信息欄。在客戶端信息檔，可以用于顯示客戶機的主機名、IP地址等信息。

⑧ 狀態欄。可以用于顯示客戶機與服務器端是否建立連接，是否有文件播放等狀態信息。

圖7 客戶端的程序界面

客戶機與服務器連接時IP地址對話框，如圖8所示。

圖8 IP地址對話框

3.3 視頻播放

圖9為視頻播放界面，當點擊客戶端文件列表中的視頻，會進行相應的視頻文件播放，測試中使用的視頻格式為AVI格式文件。

圖9 視頻播放畫面

4 結 論

網絡視頻點播是伴隨著音頻、視頻處理技術及網絡通信的快速發展而日益受到人們歡迎的技術，也是多媒體應用技術中的熱門方向，它涉及到的知識面很廣泛，技術含量比較高。本文從系統設計，分模塊設計，到編碼測試，最終實現了視頻點播功能，為校園多媒體教室點播系統等提供了技術參考。

參考文獻

[1] 楊鍵.VOD互動業務建設的若干問題研究[J].科技傳播，2012，6（12）：199?200.

[2] [荷]柳伯斯 P，[美]阿伯斯 B，[美]薩利姆 F.HTML5程序設計[M].2版.北京：人民郵電出版社，2012.

[3] 張海藩.軟件工程導論[M].北京：清華大學出版社，2004.

[4] 陸琪明.DirectShow 實務精選[M].北京：科學出版社，2004.

[5] 譚浩強.C程序設計[M].北京：清華大學出版社，2005.

[6] 鄭莉，董淵.C++語言程序設計[M].北京：清華大學出版社，2001.

[7] [美]WILLIAMS Mickey.Visual C#.NET技術內幕[M].北京：清華大學出版社，2004.

[8] BAIN Tony， GOSNELL Denise. VB.NET和SQL Server 2000高級編程?創建高效數據層[M].北京：清華大學出版社，2002.