使用 USB DV 视频设备

项目
07/28/2023

[与此页面关联的功能 DirectShow 是一项旧功能。它已被 MediaPlayer、 IMFMediaEngine 和媒体基金会中的音频/视频捕获取代。这些功能已针对Windows 10和Windows 11进行了优化。 Microsoft 强烈建议新代码尽可能使用 MediaPlayer、 IMFMediaEngine 和 Media Foundation 中的音频/视频捕获 ，而不是 DirectShow。如果可能，Microsoft 建议重写使用旧 API 的现有代码以使用新 API。]

本主题介绍如何为捕获 DV 视频的通用串行总线 (USB) 视频设备编写应用程序。

标准 DV 格式的数据速率约为每秒 25 兆位， (Mbps) 。首次引入 USB 时，它没有足够的带宽来支持 DV 视频。但是，USB 2.0 最多可支持 480 Mbps，这对于 DV 视频来说已经足够了。 2003 年发布的 USB 视频设备类 (UVC) 规范定义了 USB DV 视频设备的有效负载格式。 Windows XP Service Pack 2 中引入了适用于 UVC 设备的 Windows 驱动程序模型 (WDM) 类驱动程序。

在大多数情况下，UVC 驱动程序支持与适用于 IEEE 1394 设备的 MSDV 驱动程序相同的编程模型。为 MSDV 编写的应用程序只需进行少量修改即可支持 UVC 设备。

UVC 驱动程序的行为与 MSDV 驱动程序在以下方面不同：

若要确定正在使用哪个驱动程序，请调用 IAMExtDevice：：get_DevicePort。 MSDV 驱动程序返回DEV_PORT_1394标志，UVC 驱动程序返回DEV_PORT_USB标志。

设备节点

在 USB 术语中，终结点是数据进入或离开设备的点。终结点具有数据流方向，无论是从设备到主机) 的输入 (，还是从主机到设备) 输出 (。将这些方向视为相对于主机可能会有所帮助。输入将转到主机;输出来自主机。下图说明了这两个终结点。

usb 终结点

在 UVC 设备中，设备的功能在逻辑上划分为称为单元和终端的组件。一个单元接收一个或多个数据流作为输入，并只提供一个流作为输出。终端是数据流的起点或终点。 USB 终结点对应于终端，但方向是相反的：输入终结点由输出终端表示，反之亦然。下图显示了终端和终结点之间的关系。

uvc 单位和终端

此外，并非每个终端都对应一个 USB 终结点。术语终结点专门指 USB 连接，设备可以通过非 USB 连接发送或接收数据。例如，摄像机是输入终端，LCD 屏幕是输出终端。

在 KS 代理筛选器中，单位和终端表示为筛选器中的节点。术语节点比术语单位和终端更通用，因为非 USB 设备也可以有节点。若要获取有关筛选器中节点的信息，请查询 IKsTopologyInfo 接口的筛选器。节点类型由 GUID 标识。选择器节点是在两个或多个输入之间切换的节点。选择器节点公开 ISelector 接口。

以下代码测试筛选器上的输出引脚是否从给定类型的节点接收输入。

// Structure to hold topology information.
struct TopologyConnections
{
    KSTOPOLOGY_CONNECTION *connections; // Array of connections
    DWORD count;  // Number of elements in the array
};

/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Name: GetTopologyConnections
// Desc: Gets the topology information from a filter.
//
// pTopo:       Pointer to the filter's IKsTopologyInfo interface.
// connectInfo: Pointer to a TopologyConnections structure. The 
//              function fills in this structure.
//
// Note: If the function succeeds, call CoTaskMemFree to free the
//       pConnectInfo->connections array.
/////////////////////////////////////////////////////////////////////

HRESULT GetTopologyConnections(
    IKsTopologyInfo *pTopo, 
    TopologyConnections *pConnectInfo
    )
{
    DWORD count;
    HRESULT hr = pTopo->get_NumConnections(&count);
    if (FAILED(hr))
    {
        return hr;
    }

    pConnectInfo->count = count;
    pConnectInfo->connections = NULL;
    if (count > 0)
    {
        // Allocate an array for the connection information.
        SIZE_T cb = sizeof(KSTOPOLOGY_CONNECTION) * count;
        KSTOPOLOGY_CONNECTION *pConnections = 
            (KSTOPOLOGY_CONNECTION*) CoTaskMemAlloc(cb);
        if (pConnections == NULL)
        {
            return E_OUTOFMEMORY;
        }
        // Fill the array.
        for (DWORD ix = 0; ix < count; ix++)
        {
            hr = pTopo->get_ConnectionInfo(ix, &pConnections[ix]);
            if (FAILED(hr))
            {
                break;
            }
        }
        if (SUCCEEDED(hr))
        {
            pConnectInfo->connections = pConnections;
        }
        else
        {
           CoTaskMemFree(pConnections);
        }
    }
    return hr;
}

/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Name: IsNodeDownstreamFromNode
// Desc: Searches upstream from a node for a specified node type.
//
// pTopo:        Pointer to the filter's IKsTopologyInfo interface.
// connectInfo:  Contains toplogy information. To fill in this
//               structure, call GetTopologyConnections.
// nodeID:       ID of the starting node in the search.
// nodeType:     Type of node to find.
// pIsConnected: Receives true if connected, or false otherwise.
//
// Note: If the source node matches the type, this function returns 
//       true without searching upstream.
/////////////////////////////////////////////////////////////////////

HRESULT IsNodeDownstreamFromNode(
    IKsTopologyInfo *pTopo,
    const TopologyConnections& connectInfo, 
    DWORD nodeID,
    const GUID& nodeType,
    bool *pIsConnected
    )
{
    *pIsConnected = false;
    // Base case for recursion: check the source node.
    GUID type;
    HRESULT hr = pTopo->get_NodeType(nodeID, &type);
    if (FAILED(hr))
    {
        return hr;
    }
    if (type == nodeType)
    {
        *pIsConnected = true;
        return S_OK;
    }

    // If the source node is a selector, get the input node.
    CComPtr<ISelector> pSelector;
    hr = pTopo->CreateNodeInstance(nodeID, __uuidof(ISelector), 
        (void**)&pSelector);
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        DWORD sourceNodeID;
        hr = pSelector->get_SourceNodeId(&sourceNodeID);
        if (SUCCEEDED(hr))
        {
            // Recursive call with the selector's input node.
            return IsNodeDownstreamFromNode(pTopo, connectInfo, 
                       sourceNodeID, nodeType, pIsConnected);
        }
    }
    else if (hr == E_NOINTERFACE)
    {
        hr = S_OK;  // This node is not a selector. Not a failure.
    }
    else
    {
        return hr;
    }

    // Test all of the upstream connections on this pin. 
    for (DWORD ix = 0; ix < connectInfo.count; ix++)
    {
        if ((connectInfo.connections[ix].ToNode == nodeID) &&
            (connectInfo.connections[ix].FromNode != KSFILTER_NODE))
        {
            // FromNode is connected to the source node.
            DWORD fromNode = connectInfo.connections[ix].FromNode;

            // Recursive call with the upstream node.
            bool bIsConnected;
            hr = IsNodeDownstreamFromNode(pTopo, connectInfo, 
                fromNode, nodeType, &bIsConnected);
            if (FAILED(hr))
            {
                break;
            }
            if (bIsConnected)
            {
                *pIsConnected = true;
                break;
            }
        }
    }
    return hr;
}


/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Name: GetNodeUpstreamFromPin
// Desc: Finds the node connected to an output pin.
//
// connectInfo: Contains toplogy information. To fill in this
//              structure, call GetTopologyConnections.
// nPinIndex:   Index of the output pin.
// pNodeID:     Receives the ID of the connected node.
/////////////////////////////////////////////////////////////////////

HRESULT GetNodeUpstreamFromPin(
    const TopologyConnections& connectInfo, 
    UINT nPinIndex, 
    DWORD *pNodeID
    )
{
    bool bFound = false;
    for (DWORD ix = 0; ix < connectInfo.count; ix++)
    {
        if ((connectInfo.connections[ix].ToNode == KSFILTER_NODE) &&
            (connectInfo.connections[ix].ToNodePin == nPinIndex))
        {
            *pNodeID = connectInfo.connections[ix].FromNode;
            bFound = true;
            break;
        }
    }
    if (bFound)
    {
        return S_OK;
    }
    else
    {
        return E_FAIL;
    }
}


/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Name: IsPinDownstreamFromNode
// Desc: Tests whether an output pin gets data from a node of
//       a specified type.
// 
// pFilter:      Pointer to the filter's IBaseFilter interface.
// UINT:         Index of the output pin to test.
// nodeType:     Type of node to find.
// pIsConnected: Receives true if connected; false otherwise.
/////////////////////////////////////////////////////////////////////

HRESULT IsPinDownstreamFromNode(
    IBaseFilter *pFilter, 
    UINT nPinIndex, 
    const GUID& nodeType,
    bool *pIsConnected
    )
{
    CComQIPtr<IKsTopologyInfo> pTopo(pFilter);
    if (pTopo == NULL)
    {
        return E_NOINTERFACE;
    }

    // Get the topology connection information.
    TopologyConnections connectionInfo;
    HRESULT hr = GetTopologyConnections(pTopo, &connectionInfo);
    if (FAILED(hr))
    {
        return hr;
    }

    // Find the node upstream from this pin.
    DWORD nodeID;
    hr = GetNodeUpstreamFromPin(connectionInfo, nPinIndex, &nodeID);
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        bool isConnected;
        hr = IsNodeDownstreamFromNode(pTopo, connectionInfo, 
            nodeID, nodeType, &isConnected);
        if (SUCCEEDED(hr))
        {
            *pIsConnected = isConnected;
        }
    }
    CoTaskMemFree(connectionInfo.connections);
    return hr;
}

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