用Delphi实现网络视频编程

在MSN、QQ等聊天类的应用程序中，都应用到了网络视频技术。Delphi使用Object Pascal语言是一种完全面向对象语言，可以开发出灵活强大的程序，开发网络视频程序也不在话下。一个完整的网络视频程序应包括以下几个关键技术：视频捕获、视频压缩与解压、数据传输。

一、视频获捕

1．基本概念

微软为软件开发人员提供了一个专门用于视频捕获的VFW (Video for Windows) SDK，为在Windows系统中实现视频捕获提供了标准的接口，从而大大方便了视频捕获程序的开发。由于VFW SDK只有VC和VB版，没有Delphi版，因此需要在Delphi中重新声明DLL中的各个函数和变量（可以参考MSDN中的VC的函数声明以及变量定义，也可以从网上下载写好的头文件vfw.pas）。

VFW是Microsoft 1992年推出的关于数字视频的一个软件包，它能使应用程序数字化并播放从传统模拟视频源得到的视频剪辑。VFW的一个关键思想是播放时不需要专用硬件，为了解决数字视频数据量大的问题，需要对数据进行压缩。它引进了一种叫AVI的文件标准，该标准未规定如何对视频进行捕获、压缩及播放，仅规定视频和音频该如何存储在硬盘上，在AVI文件中交替存储视频帧和与之相匹配的音频数据。VFW给程序员提供VBX和AVICap窗口类的高级编程工具，使程序员能通过发送消息或设置属性来捕获、播放和编辑视频剪辑。

2．AVICap编程

AVICap支持实时的视频流捕获和单帧捕获并提供对视频源的控制，它能直接访问视频缓冲区，不需要生成中间文件，实时性很强，效率很高。同时，它也可将数字视频捕获到文件。AVICap编程的基本步骤包括：

第一步，创建AVICap窗口。通过capCreateCaptureWindow函数创建一个捕获窗，所有的捕获操作及其设置都以它为基础。窗口风格一般为WS_CHILD和WS_VISIBLE。

第二步，设置AVICap窗口的相关属性。通过capPreviewRate函数设置视频捕获速率；通过capPreview函数或capOverlay函数设置显示视频时的模式（普通的摄像头不能用overlay的方式）；通过capSetVideoFormat函数设置视频格式（包括长度、宽度等）；通过capDlgVideoSource、capDlgVideoFormat、capDlgVideoCompression显示控制视频源、视频格式、视频压缩的对话框。

第三步，定义回调函数。定义捕获帧回调函数，获得每一帧的数据，并对每一帧的数据进行处理，比如压缩、传输到客户端等；定义窗口状态回调函数，获得窗口的状态；定义错误回调函数，获得并处理错误信息。

3．相关控件

虽然利用上面介绍的API可以实现视频捕获编程，但如果将这些API封装成一个控件则编程更为方便，这样的控件可以从常用Delphi网站找到。本文以TvideoCap控件为例，实现视频捕获。

（1）相关属性及方法

DriverIndex该属性是用来指定视频捕获设备序号，从0开始。

DriverOpen该属性是用来确定是否打开指定的视频捕获设备。设置为True表示打开，False表示关闭。

CapToFile该属性是用来确定捕获的同时是否将捕获的画面保存成AVI格式的视频文件。设置为True表示保存，False表示不保存。

VideoPreview该属性是确定捕获的同时是否预览。设置为True表示预览，False表示不预览。

StartCapture该方法是用来捕获视频数据，执行该方法后才会触发相关事件。

其他的属性和方法这里就不一一介绍。

（2）相关事件

OnVideoStream当捕获视频数据时触发该事件，在这里可以获得每一帧的数据，进行相关处理，发送到客户端。

二、视频压缩与解压

通过AVICap窗口捕获的每一帧的数据是以BMP（RAW）文件格式存放的，若直接进行传输，数据量非常大，对网络的带宽要求非常高，因此在传输之前必须对每一帧的数据进行压缩处理后再进行传输。具体步骤：

第一步，安装视频压缩引擎。媒体播放器软件都带有压缩引擎，也可以从网上下载单独的解压缩引擎，比如MPEG4或DIVX等。

第二步，初始化压缩引擎。选择压缩引擎，获得压缩引擎的支持，确定输入、输出格式，设置压缩器。

第三步，压缩帧数据。通过指定的压缩引擎，对获取的每一帧数据进行压缩。

解压的过程与压缩的过程类似，通过选择相对应的解压引擎，将压缩的数据解压，以便于回放。

三、数据传输

1．基本概念

计算机在传输数据时有两种方式：分别是TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）及UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议），两者分别因数据传输的不同请求而提供不同的数据传输方式。

（1）  TCP协议

TCP是一个基于连接的通信协议，主要目的是提供大量数据传输并确保其传输无误，因此提供错误检查、数据复原及数据重传等机制。TCP在传输数据之前，会先在主机间（例如主控端与被控端）创建连接。根据此连接，数据可在计算机间相互传输，即所谓的双向传输模式。

（2）  UDP协议

UDP是一个非连接式的通信协议，主要目的在于传输少量的数据。与TCP不同的是，TCP在传输之前必须创建连接，而UDP不需要，只要设置计算机间的IP及使用相同的端口，就可以相互传输数据。因此UDP只提供单向的数据传输，即所谓的单向无连接传输模式。

由于UDP不需要先创建连接，节省了TCP创建连接所需的时间，所以适合在主机间进行单向的数据传输。由于视频数据的传输对于实时性要求很高，即使传输过程中有个别帧的数据有错，也不会影响整个视频的效果，故本文将会详细介绍如何通过UDP实现视频数据的传输。

2．控件及相关内容介绍

在Delphi中对于UDP及TCP都提供了很好的支持，而且将它们封装起来。开发人员无须知道协议的具体实现细节，而只要使用Delphi提供的TIdUDPServer元件（在Indy Servers页）即可完成相应的功能。下面我们一起来认识一下这个元件。

(1)  相关属性

DefaultPort该属性是用来指定作为客户端时要打开的端口号，也就是通过该端口来接收数据。

Active该属性是用来打开指定的端口号，设置为True表示打开端口，False表示关闭端口。

BroadcastEnabled该属性是用来设置是否用来实现广播，设置为True表示可以广播，False表示不能广播。

(2)  相关事件

OnUDPRead当客户端收到服务器端发来数据时触发该事件，通过该事件我们可以取得服务器端发的每一帧的数据，以便在客户端回放。

除了以上提到的一些属性及事件外，TIdUDPServer还有一个重要的方法需要了解，那就是SendBuffer，通过该方法可以在服务器端向指定客户端的指定端口发送数据。

四、具体实现

1．服务器端程序

新建一个项目，并将VFW.PAS包含到USES中。在窗体上加入一个控件TVideoCap，命名为VideoCap1，该控件用于视频捕获、显示；放置一个TIdUDPServer，命名为VideoSender，用于传输视频数据；放置两个文本框，CilentIP设置客户端IP，ClientPort设置发送到客户端的端口；一个复选框CheckSend用来决定是否向客户端传输视频；放置两个TButton控件，一个命名为“StartVideo”，用来打开视频，另一个命名为“Closevideo”，用来关闭视频，整体布局如图１所示。

 

 

图1 服务器端界面

定义发送数据包的结构：

type

  VideoData=record

    buf:array[0..8079] of byte; //压缩后的视频数据

    Num:integer;//帧数据过大时，分几个数据包发送，数据包在这一帧中的编号

    IsLast:boolean;//是否是这一帧的最后一个数据包

end;

定义全局变量：

Var

FCV: TCOMPVARS;//帧压缩结构

FInInfo: TBitmapInfo;//压缩时输入结构

FOutInfo: TBitmapInfo;//压缩时输出结构

FoutActSize: DWORD;//压缩后帧数据的大小

Buffer:^byte; //压缩后帧数据地址

Buf: array of Byte;// 压缩后帧数据

主要代码：

//填充BMP头结构

procedure TForm1.FillBitmapStruc;

begin

  FillChar(FInInfo.bmiHeader, SizeOf(TBitmapInfoHeader), 0);

  with FInInfo.bmiHeader do

  begin

        biBitCount := 24;

    biCompression := BI_RGB;

    biHeight := 240;

    biPlanes := 1;

    biSize := SizeOf(TBitmapInfoHeader);

    biWidth := 320;

  end;

end;

//初始化压缩引擎

procedure TForm1.InitCompressor;

begin

  FillChar(FCV, SizeOf(FCV), 0);

  with FCV do

  begin

    dwFlags := ICMF_COMPVARS_VALID;

    cbSize := SizeOf(FCV);

    fccHandler := mmioFOURCC('d','i','v','x');   //选择压缩引擎,这里选择divx

    fccType := ICTYPE_VIDEO;

    hic := ICOpen(ICTYPE_VIDEO,fccHandler, ICMODE_COMPRESS);

    lDataRate := 780;

    lKey := 15;

    lQ :=dword(ICQUALITY_DEFAULT);

    if hic <> 0 then

    begin

      FillChar(FOutInfo, SizeOf(FOutInfo), 0);

      ICCompressGetFormat(hic, @FInInfo, @FOutInfo);

      FInInfo.bmiHeader.biCompression:=BI_RGB;

      FOutInfo.bmiHeader.biCompression:=fccHandler;

      ICSeqCompressFrameStart(@FCV, @FInInfo);

    end;

  end;

end;

//FormOnShow事件

procedure TForm1.FormShow(Sender: TObject);

begin

  FillBitmapStruc;

  InitCompressor;

 //设置VideoCap1的相关属性

  VideoCap1.DriverIndex:=0;

VideoCap1.CapToFile:=false;

  VideoCap1.DriverOpen:=true;

  videocap1.VideoPreview:=true;

end;

//StartVideoOnClick事件

procedure TForm1.StartVideoClick(Sender: TObject);

begin

VideoCap1.StartCapture;

end;

// VideoCap1OnVideoStream事件

procedure TForm1.VideoCap1VideoStream(sender: TObject; lpVhdr: PVIDEOHDR);

var

KeyFrame:boolean;

  MyVideo:VideoData;

  i:integer;

begin

  if CheckSend.Checked then

  begin

    FOutActSize:=0;

    MyVideo.Num:=0;

    //压缩帧数据

    Buffer:= ICSeqCompressFrame(@FCV, 0, lpVHdr^.lpData, @KeyFrame, @FOutActSize);

    SetLength(buf,FOutActSize);

    Move(Buffer^, Buf[0], FOutActSize);

    //当帧数据太大时,分几个数据包发送

    while FOutActSize>8080 do

    begin

      MyVideo.Num:=MyVideo.Num+1;

      MyVideo.IsLast:=false;

      for i:=0 to 8079 do

      begin

       MyVideo.buf[i]:= buf[(MyVideo.Num-1)*8080+i];

      end;

      FOutActSize:=FOutActSize-8080;

      // 向客户端发送数据包

VideoSender.SendBuffer(CilentIP.text,strtoint(ClientPort.text),MyVideo,sizeof(MyVideo));

    end;

    if FOutActSize<8080 then

    begin

      MyVideo.Num:=MyVideo.Num+1;

      MyVideo.IsLast:=true; //当前帧最后一个数据包

      for i:=0 to FOutActSize  do

      begin

        MyVideo.buf[i]:= buf[(MyVideo.Num-1)*8080+i];

      end;

     //向客户端发送数据包

VideoSender.SendBuffer(CilentIP.text,strtoint(ClientPort.text),MyVideo,sizeof(MyVideo));

    end;

  end;

  application.ProcessMessages;

end;

//StopVideoOnClick事件

procedure TForm1. StopVideoClick (Sender: TObject);

begin

VideoCap1.StopCapture;

end;

//FormOnClose事件

procedure TForm1.FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);

begin

  if FCV.hic <> 0 then

  begin

    ICSeqCompressFrameEnd(@FCV);

    ICCompressorFree(@FCV);

    ICClose(FCV.hic);

  end;

end;

2．客户端程序

新建一个项目，并将VFW.PAS包含到USES中。在窗体上加入一个控件TImage，命名为Image1，该控件用于视频显示；放置一个TIdUDPServer，命名为VideoReceiver，用于接收视频数据，DefaultPot属性设置为6000，整体布局如图２所示。

 

 

图2 客户器端界面

定义全局变量：

Var

FCV: TCOMPVARS;//帧压缩结构

FInInfo: TBitmapInfo;//解压时输入结构

FOutInfo: TBitmapInfo;//解压时输出结构

FoutActSize: DWORD;//压缩后帧数据的大小

Buf: array of Byte;// 未解压时帧数据

myout:array[0..230399] of byte;// 解压后帧数据

主要代码：

//填充BMP头结构

procedure TForm1.FillBitmapStruc;

begin

  //略，见服务器端程序

end;

//初始化解压缩引擎

procedure TForm1.InitDeCompressor;

begin

   //略，见服务器端程序

end;

//FormOnShow事件

procedure TForm1.FormShow(Sender: TObject);

begin

  FillBitmapStruc;

  InitDeCompressor;

  VideoReceiver.Active:=true;

end;

//VideoReceiverOnUDPRead事件

procedure TForm1.VideoReceiverUDPRead(Sender: TObject; AData: TStream;

  ABinding: TIdSocketHandle);

var

RetVal:integer;

  MyVideo:VideoData;

  i:integer;

begin

  RetVal:=-1;

  AData.Position:=0;

  //读取数据

  AData.ReadBuffer(MyVideo,sizeof(MyVideo));

  if MyVideo.Num=1 then  SetLength(buf,0);

  SetLength(buf,(MyVideo.Num)*8080);

  for i:=0 to 8079 do

  begin

    buf[(MyVideo.Num-1)*8080+i]:=MyVideo.buf[i];

  end;

  if MyVideo.IsLast  then  //当前帧最后一个数据包

  begin

  //解压数据

    RetVal := ICDeCompress(FCV.hic,0,@FoutInfo.bmiHeader,@Buf[0],@FOutInfo.bmiHeader,@myout);

    if  RetVal= ICERR_OK then

    begin

      //在Image1上画出一帧图像

StretchDIBits(Image1.Canvas.Handle,0,0,Image1.Width,Image1.Height,0,0,FOutInfo.bmiHeader.biWidth,FOutInfo.bmiHeader.biHeight,@myout,FOutInfo,0,SRCCOPY );

      Image1.Repaint;

    end;

  end;

end;

//FormOnClose事件

procedure TForm1.FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);

begin

  //略，同服务器端

end;

到此为止，整个网络视频程序就全部实现了。当然本程序的功能还有限，不过只要掌握了网络视频的的基本原理及相关知识后，根据需要在本程序的基础上进行扩充，完全可以成为一个实用的网络视频软件。本程序所有代码在Delphi7、Windows 2000/XP 及局域网中调试运行通过。