2024年8月21日发(作者：)
第２８卷第１期
２０１１年１月
计算机应用与软件
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｓｏｆｔｗａｒｅ
Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．１
Ｊａｎ．２０１ｌ
基于ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ视频帧实时捕捉的设计与实现
朱尹华 周尚波 王兴星 谢 磊 周 庆
（重庆大学计算机学院重庆４０００３０）
摘要 主要针对远程教育等软件系统中现存的“黑屏”问题提出一种解决方案。运用ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ技术对多媒体文件或多媒体流
中的视频流进行处理，实现从多媒体文件视频流中进行视频帧的实时捕获，而后调用Ｗｉｎｄｏｗｓ中ＧＤＩ函数对获取的图像帧进行渲
染，最后按照ＭＰＥＧ２标准合成ＡＶＩ视频文件并可以实时重放。
关键词ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ技术ＡＶＩ ＭＰＥＧ２ 多媒体流
ＤＥＳＩＧＮＩＮＧ ＡＮＤ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＩＮＧ ＲＥＡＬ．ＴＩＭＥ ＶＩＤＥｏ ＦＲＡＭＥ
ＣＡＰＴＵＲＩＮＧ ＢＡＳＥＤ ｏＮ ＤＩＲＥＣＴＳＨｏＷ
Ｚｈｕ Ｙｉｎｈｕａ Ｚｈｏｕ Ｓｈａｎｇｂｏ Ｗａｎｇ Ｘｉｎｇｘｉｎｇ Ｘｉｅ Ｌｅｉ Ｚｈｏｕ Ｑｉｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｗｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ａ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｒｅｓｏｌｖｅ ｔｈｅ“ｂｌａｃｋ ｓｃｒｅｅｎ’’ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｕｃｈ ａｓ ｄｉｓｔａｎｃｅ
ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，ｅｔｃ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｗｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｔｈｅ ｖｉｄｅｏ—ｆｒａｍｅｓ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｃａｐｔｕｒｉｎｇ ｆｒｏｍ ｖｉｄｅｏ ｓｔｒｅａｍ ｏｆ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｆｉｌｅｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｔｏ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｆｉｌｅｓ ｏｒ ｖｉｄｅｏ ｓｔｒｅａｍ ｉｎ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｓｔｒｅａｍ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ＧＤＩ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｉｎｄｏｗｓ ｉｓ ｉｎｖｏｋｅｄ ｔｏ ｒｅｎｄｅｒ ｔｈｅ ｉｍａｇｅ ｆｒａｍｅｓ，
ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｃａｐｔｕｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ＭＰＥＧ２ ａ ｆｉｌｅ ｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｉｎ ＡＶＩ ｖｉｄｅｏ ｆｏｒｍａｔ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａｂｌｅ ｔｏ
ｒｅｐｌａｙ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅｌｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＡＶＩ ＭＰＥＧ２ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｓｔｒｅａｍ
对象模型（ＣＯＭ）基础上的，由许多模块化的组件所组成，简化
０ 引 言
了在Ｗｉｎｄｏｗｓ平台上数字媒体应用程序的开发任务。
１．１ ＤｒｉｅｃｔＳｈｏｗ系统结构
随着科学技术的发展、人们对信息资源的渴望，以及网络与
ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ作为高效的多媒体开发系统，兼备与底层的硬
继续教育的紧密结合，远程教育逐渐被人们所熟知－． ，远程教
件设备与高层的应用程序打交道的能力。如图１为ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ
育就是将集数字、文字、声音、图形、图像和动画等各种媒体的有
系统框架图，其中中央最大的一块即是ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ系统，虚线以
机组合的多媒体信息，通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络传输达到资源的共享。
下是ＲｉｎｇＯ特权级别的硬件设备，虚线以上的是Ｒｉｎｇ３特权级
在远程多媒体教育通信中，人们对信息的提供和传输质量提出
别的应用层。前者包括ＷＤＭ视频采集卡、ＶＦｗ视频采集卡、
了更高的要求，但在网络多媒体的实时性以及可视化性等方面
ＭＰＥＧ２硬解码卡、声卡、显卡等；后者提供了统一规范的ＣＯＭ
还存在很多的问题。例如，利用现有的抓屏软件抓取流媒体文
接口。通过这种方式系统将底层硬件设备和高层应用程序隔
件视频流得到的视频帧是黑色的 ，即黑屏问题；如何设计抓
开，从而可以很方便的编程实现从设备获取多媒体的数据或利
屏的最佳速率；实时再现等问题。
用设备回放多媒体数据，而不需要考虑硬件的特性 。
ＭＰＥＧ标准的视频压缩编码技术主要利用了具有运动补偿
＆月＆
的帧间压缩编码技术以减时间冗余度 Ｊ，利用ＤＣＴ技术以减小
々Ｔ
图像的空间冗余度，利用熵编码则在信息表示方面减小了统计
冗余度。通过这几种技术的综合运用，大大增强了压缩性能。
本文主要讨论的是以ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ技术为基础，通过对多媒
体文件或多媒体文件中的视频流进行处理 ，以实现从多媒体
文件视频流中进行视频帧图像的捕获，从而解决黑屏问题。对
抓取出来的视频帧进行信息压缩处理，处理方式主要采用
ＭＰＥＧ标准
图１ ＤｉｒｅｃＳｈｏｗ系统结构图
ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ技术简述
收稿日期：２００９—０９—３０。国家自然科学基金（６１００４１１２）。朱尹
ＤｒｉｅｃｔＳｈｏｗ是一套高效的多媒体开发系统，是建立在组件 华，本科，主研领域：计算机图形图像处理，网格技术。
３６
１．２过滤器
计算机应用与软件 ２０１１生
视频播放要求：每秒钟２４帧（因为ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ抓取图像速
率较快，具体的视频速率可根据实际的情况而进行调整）。
ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ的基本组成单元是一种称为Ｆｉｈｅｒ的ＣＯＭ组
件。ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ系统位于应用层，它使用一种叫Ｆｉｌｔｅｒ Ｇｒａｐｈ的
模型来管理整个数据流的处理过程；参与数据处理的各个功能
模块就叫做Ｆｉｌｔｅｒ；各个Ｆｉｌｔｅｒ在Ｆｉｌｔｅｒ Ｇｒａｐｈ中按一定的顺序连
接成一条“流水线”协同工作。为了实现在Ｆｉｌｔｅｒ Ｇｒａｐｈ中的统
一
２．２系统设计流程
（１）黑屏问题的解决，利用ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ提取视频帧，将所获
的帧进行格式转换；
（２）根据ＭＰＥＧ２一ＴＳ的具体标准，对ｂｍｐ图片组进采用运
动估计和补偿或者帧内编码（Ｉ－ｂｌｏｃｋ）方式进行ｍｐｅｇ２编码；
（３）设置适当的缓冲区大小，修改相应的ＰＥＳ包和Ｔｓ包，
进而合成最终的ｍｐｅｇ２一ｔｓ流，并将其显示在电视屏幕上。
操作，每个Ｆｉｌｔｅｒ上都至少实现了ＩＢａｓｅＦｉｈｅｒ接口。
按照功能来分，Ｆｉｌｔｅｒ大致分为以下三类：
（１）Ｓｏｕｒｃｅ Ｆｉｌｔｅｒｓ 主要负责获取数据，数据源可以是文
件、因特网计算机里的采集卡（ＷＤＭ驱动的或者ＶＦｗ驱动的）
２．３基于ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ技术的实现
数字摄像机等，然后将数据往下传输；
（２）Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｆｉｌｔｅｒｓ主要负责数据的格式转换，它既有
输入口又有输出口。在系统中有以下两类：一类是音频视频的
编码器和解码器；另一类是在中间的辅助过滤器，用于实现一些
特殊的功能，然后将数据继续往下传输；
（３）Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ Ｆｉｈｅｒｓ主要负责数据的最终去向：将数据
送给显卡、声卡进行多媒体的演示，或者输出到文件进行存储。
１．３ Ｆｉｌｔｅｒ的数据传送
一
个Ｆｉ］，ｔｅｒ具有零或者几个输入／输出Ｐｉｎ，每个Ｆｉｌｔｅｒ是通
过Ｐｉｎ相连接的。对于一个已经连接好的Ｆｉｌｔｅｒ链，其目的主要
是实现数据的传送，而Ｆｉｌｔｅｒ之间是以Ｓａｍｐｌｅ的形式来传送数
据的。Ｓａｍｐｌｅ是一个封装了一定大小数据内存的ＣＯＭ组件。
那么数据到底怎么从上一级Ｆｉｌｔｅｒ传送到下一级Ｆｉｌｔｅｒ的呢？
每个Ｐｉｎ上都实现了ＩＰｉｎ接口。但这个接口主要是用于
Ｐｉｎ连接的，而不是用于数据传送的。真正用于数据传送的一
般是输入Ｐｉｎ上实现的ＩＭｅｍｌｎｐｕｔＰｉｎ接口（调用其接口方法）
ＩＭｅｍｌｎｐｕｔＰｉｎ：：Ｒｅｃｅｉｖｅ。
Ｆｉｌｔｅｒ之间的数据传送有两种模式：拉模式和推模式。
１．４ Ｍｐｅｇ－２标准
本系统采用现在比较成熟的Ｍｐｅｇ－２标准进行压缩编码，
Ｍｐｅｇ一２是由ＭＰＥＧ开发的第二个标准，是“活动图像及有关声
音信息的通用编码”标准。它是针对标准视频清晰度电视的数
字压缩标准，其码流由外层系统层和内层压缩层两层组成 。
２计算机屏幕信息
２．１黑屏问题及其处理
黑屏是指电脑、电视或者其他电子显示设备的显示屏幕呈
现出漆黑或者画面暗淡模糊不清，在人的感光系统中呈现出漆
黑的场景，画面的质量难以得到接受。
针对现有播放器或者截屏软件抓取动态屏幕画面或者实时
视频流的质量过差，甚至漆黑，加上远程传输数据出错等原因，
使得客户端看到的图像画面模糊不清，呈现出黑屏的场景，这就
是远程教育中遇到的黑屏问题。
针对以上现象，经过科学分析和实践得知，出现该黑屏问题
的主要原因是资源竞争的问题。众所周知现在比较成熟的视频
渲染的方法有两种：一种是Ｗｉｎｄｏｗｓ自带的ＧＤＩ的渲染函数；
而另一种是ＤｉｒｅｃｔＸ的ＡＰＩ渲染函数。当播放器仅通过ＤｉｒｅｃｔＸ
的ＡＰＩ渲染函数对所抓取的视频图片进行渲染后得到的一般是
黑屏，而通过ＧＤＩ的就会成功抓取，所以解决的办法是，让一个
播放器先获得ＤｉｒｅｃｔＸ的资源，然后再用另一个播放器去抓取视
屏，那样就可以成功抓屏了。
２．３．１ 用ＤｉｒｅｃｔＸ相关的ＡＰＩ函数绘图抓取屏幕信息
１）构建的Ｆｉｌｔｅｒ Ｇｒａｐｈ，如图２所示。
叠 ｜ｉ 蕾薯罐ｌ簧黼媾 臻褊 警 ｉ弦ｌ薯罄
薯ｌ｜麟瓣酶 峨黼镄戳 蠹 冁褥麓蝴懒精 晦祷鹾薅
００ ０毒 曩未
图２ ＦｉｌｔｅｒＧｒａｐｈ结构图
实现Ｆｉｌｔｅｒ Ｇｒａｐｈ的流程，如图３所示。
图３ Ｆｉｌｔｅｒ Ｇｒａｐｈ的实现流程图
２）实现源代码
：：
ＣｏＣｒｅａｔｅＩｎｓｔａｎｃｅ（ＣＬＳＩＤ—ＦｉｈｅｒＧｒａｐｈ，ＮＵＬＬ，ＣＬＳＣＴＸ—ＩＮＰＲＯＣ—
ＳＥＲＶＥＲ，ＩＩＤ
—
ＩＧｒａｐｈＢｕｉｌｄｅｒ，（ｖｏｉｄ％｛）＆ｐＧｒａｐｈ）；
／／６，１建Ｆｉｌｔｅｒ Ｇｒａｐｈ对象
ＨＲＥＳＵＬＴ ｈｒ＝０；ｌ ／／句柄对象
ｈｒ＝Ｇｒａｐｈ．ＡｄｄＶｉｄｅｏＦｉｈｅｒ（ｐＧｒａｐｈ，＆ｓ—Ｖｉｄｅｏ，ｆｒｉｅｎｄｌｙｎａｍｅ）；／／根据
设备友好名字将屏幕抓取Ｆｉｌｔｅｒ加人Ｆｉｌｔｅｒ Ｇｒａｐｈ
ｉｆ（ＳＵＣＣＥＥＤＥＤ（ｈｒ））｛
／／根据设备ＣＬＳＩＤ将渲染Ｆｉｌｔｅｒ加入Ｆｉｈｅｒ Ｇｒａｐｈ中ｈｒ＝Ｇｒａｐｈ．Ａｄ—
ｄＦｉｌｔｅｒＢｙＣＬＳＩＤ（ｐＧｒａｐｈ，ＣＬＳＩＤ—ＶｉｄｅｏＲｅｎｄｅｒｅｒ，Ｌ”ＶｉｄｅｏＲｅｎｄｅｒｅｒ＂，＆Ｓ—
Ｒｅｎｄｅｒ）；
Ｉｆ（ＳＵＣＣＥＥＤＥＤ（ｈｒ））｛
／／根据设备ＣＬＳＩＤ将渲染Ｆｉｌｔｅｒ加入Ｆｉｌｔｅｒ Ｇｒａｐｈ中ｈｒ＝Ｇｒａｐｈ．
ＡｄｄＦｉｈｅｒＢｙＣＬＳＩＤ（ｐＧｒａｐｈ，ＣＬＳＩＤ—ＳｍａｒｔＴｅｅ，Ｌ”ＳｍａｒｔＴｅｅｒ＂，＆Ｓ—ＳｍａｒｔＴｅｅ）；
ｉｆ（ＳＵＣＣＥＥＤＥＤ（ｈｒ））｛ｈｒ＝Ｇｒａｐｈ．ＣｏｎｎｅｅｔＦｉｈｅｒｓ（ｐＧｒａｐｈ，Ｓ＿Ｖｉｄｅ－
Ｏ，Ｓ Ｒｅｎｄｅｒ） ，／连接Ｆｉｌｔｅｒ
ｉｆ（ＳＵＣＣＥＥＤＥＤ（ｈｒ））｛
ＩＶｉｄｅｏＷｉｎｄｏｗ￥ｍｍＶｉｄｅｏＷｉｎｄｏｗ＝ＮＵＬＬ：
ｐＧｒａｐｈ一＞Ｑｕｅｒｙｌｎｔｅｒｆａｅｅ（１ｉｄ—ＩＶｉｄｅｏＷｉｎｄｏｗ，（ｖｏｉｄ ）
＆ｍｍＶｉｄｅｏＷｉｎｄｏｗ）； ／／获得渲染窗口接口
／／注册Ｆｉｌｔｅｒ Ｇｒａｐｈ到系统之中
ｈｒ＝ＡｄｄＧｒａｐｈＴｏＲｏｔ（ｐＧｒａｐｈ，＆ｇ—ｄｗＧｒａｐｈＲｅｇｉｓｔｅｒ）；
ｉｆ（ＦＡＩＬＥＤ（ｈｒ））ｊ．・・ ｝
ＧｅｔＤｌｇｈｅｍ（ＩＤＣ—ＣＯＭＢＯ１）一＞ＳｈｏｗＷｉｎｄｏｗ（ＳＷ—ＨＩＤＥ）；
第１期 朱尹华等：基于ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ视频帧实时捕捉的设计与实现 ３７
｝ ｝ ｝ ｝
３）Ｆｉｌｔｅｒ之间的数据，它主要是通过Ｓａｍｐｌｅ数据结构进行
传输的，但是，我们可以通过一些接口函数获得这些数据，并转
化为我们需要的数据格式，这里，通过一些接口函数获得Ｓａｍｐｌｅ
数据，并获得其数据的内存缓冲地址，对内存缓冲进行处理，转
变为ＢＭＰ图片流，对ＢＭＰ图片流，我们可以保存为ＢＭＰ图片，
或者将这些数据流写入ＡＶＩ文件进行保存。
２．３．２用ＡＰＩ绘图函数进行抓屏
利用Ｗｉｎｄｏｗｓ默认的ＧＤＩ的相关的ＡＰＩ绘图函数抓取屏
幕信息，抓屏的具体流程如图４所示。
图４抓取流程框图
２．４基于Ｃ语言的实现
２．４．１位图数据结构
ｔｙｐｅｄｅｆ ｓｔｒｕｃｔ ｔａ只ＢＩＴＭＡＰｃ０ＲＥＨＥＡＤＥＲ｛
ＤＷＯＲＤ ｂｃＳｉｚｅ； ／／指定文件类型，其值始终为“ＢＭ”
ＷＯＲＤ ｂｃＷｉｄｔｈ： ／／指定整个文件大小
ＷＯＲＤ ｂｃＨｅｉｇｈｔ；
ＷＯＲＤ ｂｃＰｌａｎｅｓ；
ＷＯＲＤ ｂｃＢｉｔＣｏｕｎｔ：
｝ＢＩＴＭＡＰＣ０ＲＥＨＥＡＤＥＲ，ＦＡＲ ＬＰＢＩＴＭＡＰＣＯＲＥＨＥＡＤＥＲ，
ＰＢＩＴＭＡＰＣＯＲＥＨＥＡＤＥＲ； ’
ｔｙｐｅｄｅｆ ｓｔｒｕｃｔ ｔａｇＢＩＴＭＡＰＩＮＦＯＨＥＡＤＥＲ
ＤＷＯＲＤ ｂｉＳｉｚｅ；
ＬＯＮＧ ｂｉＷｉｄｔｈ；
ＬＯＮＧ ｂｉＨｅｉｇｈｔ；
ＷＯＲＤ ｂｉＰｌａｎｅｓ；
／／指定目标设备位面数，必须为１
ＷＯＲＤ ｂｉＢｉｔＣｏｕｎｔ
ＤＷＯＲＤ ｂｉＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ；
／／指定压缩位图的压缩类型，在２４位格式中，必须为０
ＤＷＯＲＤ ｂｉＳｉｚｅｌｍａｇｅ；
ＬＯＮＧ ｂｉＸＰｅｌｓＰｅｒＭｅｔｅｒ； ／／指定目标设备水平分辨率
ＬＯＮＧ ｂｉＹＰｅｌｓＰｅｒＭｅｔｅｒ； ／／指定目标设备垂直分辨率
ＤＷＯＲＤ ｂｉＣｌｒＵｓｅｄ；
ＤＷＯＲＤ ｂｉＣｌｒｈｎｐｏｒｔａｎｔ；
｝ＢＩＴＭＡＰＩＮＦＯＨＥＡＤＥＲ，ＦＡＲ ＬＰＢＩＴＭＡＰＩＮＦＯＨＥＡＤＥＲ，￥ＰＢＩＴＭＡＰ—
ＩＮＦＯＨＥＡＤＥＲ：
２．４．２ ＡＶＩ文件格式
ＡＶＩ文件的结构为：一个ＲＩＦＦ头＋两个列表十一个可选的
索引块。
ＡＶＩ文件的展开结构大致如下：
ＲＩＦＦ（‘ＡＶＩ’／／表征为ＡＶＩ文件类型
ＬＩＳＴ（‘ｈｄｒｌ’，‘ａｖｉｈ’（主ＡＶＩ信息头数据）
ＬＩＳＴ（‘ｓｔｒｌ’，‘ｓｔｒｈ’，‘ｓｔｒｆ’，‘ｓｔｒｄ’（可选），‘ｓｔｒｎ’（可选）））
ＬＩＳＴ（‘ｍｏｖｉ’
｛ＳｕｂＣｈｕｎｋ Ｉ ＬＩＳＴ（‘ｒｅｃ’，ＳｕｂＣｈｕｎｋｌ，ＳｕｂＣｈｕｎｋ２，．．．）
．．．
）
‘ｉｄｘｌ’（可选的ＡＶＩ索引块数据）ｊ
）
‘ｈｄｒｌ’列表嵌套的‘ａｖｉｈ’块和一个或者多个‘ｓｔｒＩ’子列表。
‘
ａｖｉｈ’块用一个ＡＶＩＭＡＩＮＨＥＡＤＥＲ数据结构来操作：
ｔｙｐｅｄｅｆ ｓｔｒｕｃｔ
ａｖｉｍａｉｎｈｅａｄｅｒ｛
ＦＯＵＲＣＣ ｃ： ／／必须为‘ａｖｉｈ’
ＤＷＯＲＤ ｃｂ；
／／本数据结构的大小，不包括最初的８个字节（ｆ（：ｃ和ｃｂ两个域）
ＤＷＯＲＤ ｄｗＭｉｃｒｏＳｅｃＰｅｒＦｒａｍｅ；／／视频帧间隔时间（以毫秒为单位）
ＤＷＯＲＤ ｄｗＭａｘＢｙｔｅｓＰｅｒＳｅｃ： ／／这个ＡＶＩ文件的最大数据率
ＤＷＯＲＤ ｄｗＰａｄｄｉｎｇＧｒａｎｕｌａｒｉｔｙ； ／／数据填充的粒度
ＤＷＯＲＤ【ｌＷ Ｆｌａｇｓ；／／ＡＶＩ文件的全局标记，比如是否含有索引块等
ＤＷＯＲＤ ｄｗＴｏｔａ１ＦｒａｍｅＳ： ／／总帧数
ＤＷＯＲＤ ｄｗＩｎｉｔｉａｌＦｒａｍｅｓ：
／／为交互格式指定初始帧数（非交互格式应该指定为０）
ＤＷ０ＲＤ ｄｗＳｔｒｅａｍｓ：
／／本文件包含的流的个数
ＤＷＯＲＤ ｄｗＳｕｇｇｅｓｔｅｄＢｕｆｆｅｒＳｉｚｅ
／／读取本文件的缓存大小
ＤＷ０ＲＤ ｄｗＷｉｄｔｈ：
／／视频图像的宽（以像素为单位）
ＤＷ０ＲＤ ｄｗＨｅｉｇｈｔ：
／／视频图像的高（以像素为单位）
ＤＷＯＲＤ ｄｗＲｅｓｅｒｖｅｄ Ｉ４；
／／保留
｝ＡＶＩＭＡＩＮＨＥＡＤＥＲ；
每个‘ｓｔｒｌ’子列表至少包含一个‘ｓｔｒｈ’块和一个‘ｓｔｒｆ’块，
而‘ｓｔｒｄ’块和‘ｓｔｒｉａ’块是可选的。首先是‘ｓｔｒｈ’块，用于说明这
个流的头信息，可以使用一个ＡＶＩＳＴＲＥＡＭＨＥＡＤＥＲ数据结构
来操作：
ｔｙｐｅｄｅｆ ｓｔｒｕｃｔ
ａｖｉｓｔｒｅａｍｈｅａｄｅｒ｛
ＦＯＵＲＣＣ ｆｃｃ： ／／必须为‘ｓｔｒｈ’
ＤＷＯＲＤ ｃｂ； ／／本数据结构的大小，（ｆｃｃ和ｃｂ两个域）
ＦＯＵＲＣＣ￣ｃＴｙｐｅ： ／／流的类型
ＦＯＵＲＣＣ ｆｃｃＨａｎｄｌｅｒ；
／／指定流的处理者，对于音视频来说就是解码器
ＤＷＯＲＤ ｄｗＦｌａｇｓ；／／标记：是否允许这个流输出？调色板是否变化？
ＷＯＲＤ ｗＰｒｉｏｒｉｔｖ； ／／流的优先级
ＷＯＲＤ ｗＬａｎｇｕａｇｅ；
ＤＷＯＲＤ ｄｗｌｎｉｔｉａｌＦｒａｍｅｓ； ／／为交互格式指定初始帧数
ＤＷＯＲＤ ｄｗＳｃａｌｅ； ／／这个流使用的时间尺度
ＤＷＯＲＤ ｄｗＲａｔｅ；
ＤＷＯＲＤ ｄｗＳｔａｒｔ； ／／流的开始时间
ＤＷＯＲＤ ｄｗＬｅｎｇｔｈ；
ＤＷＯＲＤ ｄｗＳｕｇｇｅｓｔｅｄＢｕｆｆｅｒＳｉｚｅ；
ＤＷＯＲＤ ｄｗＱｕａｌｉｔｙ： ／／流数据的质量指标（Ｏ～１０，０００）
ＤＷＯＲＤ ｄｗＳａｍｐｌｅＳｉｚｅ； ／／Ｓａｍｐｌｅ的大小
ｓｔｒｕｃｔ｛
ｓｈｏａ ｉｎｔ ｌｅｆｔ；
ｓｈｏｒｔ ｉｎｔ ｔｏｐ；
ｓｈｏｒｔ ｉｎｔ ｒｉｇｈｔ；
ｓｈｏｒｔ ｉｎｔ ｂｏｔｔｏｍ；
｝ｒｃＦｒａｍｅ；
／／指定这个流（视频流或文字流）在视频主窗口中的显示位置
／／视频主窗口由ＡＶＩＭＡＩＮＨＥＡＤＥＲ结构中的ｄｗＷｉｄｔｈ和ｄｗＨｅｉｇｈｔ决定
｝ＡＶＩＳＴＲＥＡＭＨＥＡＤＥＲ；
注意：如果一个ＡＶＩ文件包含有索引块，则应在主ＡＶＩ信
３８ 计算机应用与软件 ２０１１丘
息头的描述中，也就是ＡＶＩＭＡＩＮＨＥＡＤＥＲ结构的ｄｗＦ｜ａｇｓ中包
含一个ＡＶＩＦ—ＨＡＳＩＮＤＥＸ标记。
２．４．３保存为ＢＭＰ图片的源程序代码
ＢＯＯＬ ＧｅｔＣｕｒｒｅｎｔｌｍａｇｅ（ｃｏｎｓｔ ｃｈａｒ ｉｎＦｉｌｅ）｛
ｉｆ（ＳＵＣＣＥＥＤＥＤ（ｍＢａｓｉｃＶｉｄｅｏ一＞ＧｅｔＣｕｒｒｅｎｔＩｍａｇｅ（＆ｂｉｔｍａｐＳｉｚｅ．
０）））｛
ｉｆ（ＳＵＣＣＥＥＤＥＤ（ｍＢａｓｉｃＶｉｄｅｏ一＞ＧｅｔＣｕｒｒｅｎｔＩｍａｇｅ（＆ｂｉｔｍａｐＳｉｚｅ．
（１ｏｎｇ ）ｂｕｆｆｅｒ）））｛
ｉｎｔ ｎＣｏｌｏｒｓ＝１＜＜ｌｐｂｉ一＞ｂｉＢｉｔＣｏｕｎｔ：
ｉｆ（ｎＣｏｌｏｒｓ＞２５６）ｎＣｏｌｏｒｓ＝０；
ｈｄｒ．ｂＦＦｙｐｅ＝（（ＷＯＲＤ）（ Ｍ ＜＜８）Ｉ Ｂ ）；
ｈｄｒ．ｂｆＳｉｚｅ＝ｂｉｔｍａｐＳｉｚｅ＋ｓｉｚｅｏｆ（ｈｄｒ）；
ｈｄｒ．ｂｆＯｆｆＢｉｔｓ＝（ＤＷＯＲＤ）（ｓｉｚｅｏｆ（ＢＩＴＭＡＰＦＩＬＥＨＥＡＤＥＲ）＋ｌｐｂｉ一
＞ｂｉＳｉｚｅ＋ｎＣｏｌｏｒｓ ｓｉｚｅｏｆ（ＲＧＢＱＵＡＤ））；
ＣＦｉｌｅｂｍｐＦｉｌｅ（ｉｎＦｉｌｅ，ＣＦｉｌｅ：：ｍｏｄｅＲｅａｄＷｒｉｔｅ Ｉ ＣＦｉｌｅ：：ｍｏｄｅＣｒｅａｔｅ ｌ
ＣＦｉｌｅ：：ｔｙｐｅＢｉｎａｒｙ）；
ｂｍｐＦｉｌｅ．Ｗｒｉｔｅ（＆ｈｄｒ，ｓｉｚｅｏｆ（ＢＩＴＭＡＰＦＩＬＥＨＥＡＤＥＲ））；
ｂｍｐＦｉｌｅ．Ｗｒｉｔｅ（ｂｕｆｆｅｒ，ｂｉｔｍａｐＳｉｚｅ）；
…
｝… ｝
ｒｅｔｕｒｎ ＴＲＵＥ；｝
２．４．４保存为ＡＶＩ文件的源程序代码
ｉｎｔ ＲｅｃｏｒｄＶｉｄｅｏ（ｉｎｔ ｔｏｐ，ｉｎｔ ｌｅｆｔ，ｉｎｔ ｗｉｄｔｈ，ｉｎｔ ｈｅｉｇｈｔ，ｉｎｔ ｆｐｓ，ｃｏｎｓｔ ｃｈａｒ
｛ｓｚＦｉｌｅＮａｍｅ）｛
…
｝
通过设定ＲｅｃｏｒｄＶｉｄｅｏ函数实现Ａｖｉ文件的转换，详细代
码略。
２．５实验分析
２．５．１测试环境
实验测试环境配置见表１。
表１ 实验测试环境配置表
环境类型 配置
ＣＰＵ：ＡＭＤ Ａｔｈｌｏｎ ６４ Ｘ２ Ｄｕａｌ Ｃｏｒｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ
硬件环境 ３６００
＋、主频：２．Ｏ１ＧＨｚ、内存：１．ＯＧ
软件环境 Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ＳＰ３、暴风影音、
Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｍｅｄｉａ Ｐｌａｙｅｒ ９．０、ＤｉｒｅｃｔＸ ９．Ｏｂ
２．５．２测试效果
（１）一般抓屏软件对有播放器播放视频的画面进行抓取
后，得到的视频中，原播放器播放的视频部分是漆黑的一片，效
果如图５所示。
（２）通过调节资源竞争的问题，运用ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ进行视频
，
帧的抓取如图６所示。点击图中“试抓屏”按钮即可进行抓取，
此时看到的效果是一个抓取图片（如果直接抓屏，在暴风播放
器中只能出现黑屏）。
（３）针对远程教育实时视频流的采集，首先在菜单栏的
“选择录制区域”选项下选择“全屏录制”选项，然后点击“开
始”即可以录制，图７展示的是实时视频流截获的屏幕图像（远
程教育考研辅导——线代）。
在本文测试环境下，做了七次实验，实验相关数据如表２所
示。由实验统计得知，每抓一帧的时间平均约为０．０３２０６３ｓ，实
时播放时，从视觉上几乎感觉不到延时。
图５一般抓屏软件抓屏效果图
图６ ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ抓取的图片帧
。 圆ｂ 。链螽
０
图７ ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ抓取的实时视频流
表２实验测试视频帧抓取时间表
实验序号 抓取帧数（张） Ｈ￣Ｉ司（秒） 平均抓取时间（秒）
１ １２９６ ４１．５Ｏ ０．０３２０２１
２ ３４４ ｌ１．Ｏｌ ０．０３２０５８
３ ｌ５６３ ５Ｏ．Ｏ２ ０．０３２００２
４ ９３ ３．Ｏ０ ０．０３２２５８
５ ４５４ １４．５５ Ｏ．０３２Ｏ４８
６ ７３４ ２３．５１ ０．０３２０３０
７ １０３２ ３３．０５ ０．０３２０２５
３结束语
计算机视频是远程教育中最基本也是最重要的环节，通过
ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ的高效性以及Ｗｉｎｄｏｗｓ ＧＤＩ相关函数，可以轻松地抓
取一个播放流畅、图像稳定的视频数据源，为远程教育等相关视
频处理软件的视频直播奠定了良好的基础，相信其将在远程教
育等相关视频处理软件方面得到更广泛的运用。
参考文献
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实现［Ｊ］．计算机应用与软件，２００９，２６（６）：２２８—２３０．
（下转第４ｏ页）
计算机应用与软件
１．３代理权的验证
代理签名者Ｂ收到所有（ＦＡ，，Ｓ ｍ ）（ｉ＝１，２，…，ｎ）后，计
２０１１生
求解初始密钥 。，属于大因数分解难题，非常困难。如果试图
从 ＝ ， （ｍｏｄｎ）求解第 周期密钥 ，，即使已知 ， ，同样要
面临大因数分解难题。如果已知（ ，ｍ，ｍ ，Ｙ。，Ｙ ，Ｙ ， ，Ｙ，Ｄ，
『』），企图通过［（
算Ｒ：ｎ （ｍｏｄｎ），验证等式ｇ ＝ Ｙ ’ｍ。ｄｎ）是
Ｙ口 ） （ｙｃｍ ） ］ ：Ｄ（ｍｏｄｎ）求解
否成立。若对所有的（ｒ＾．，ｓ¨ｍ ）均成立，则接受Ａ （ｉ＝１，２，
…
，
ｎ）的授权，反之拒绝。Ｂ计算：
ｓ ＝
∑ ｍｏｄｎ），Ｏ＂ｏ＝ｘＢ＋ｓ ｍｏｄ ），Ｙ＝（ “
Ｙ。 ） （ｍｏｄｎ），Ｏ＂０为初始代理签名密钥，公开ｙ作为验证公钥。
１．４代理签名密钥更新及签名产生
系统进入 周期时（１≤ ≤Ｔ），Ｂ根据第 一１周期的密钥
计算第 周期密钥 ： ．．． （ｍｏｄｎ），并删除 ，一，。设等待
签名消息为ｍ，Ｂ选择随机数Ｏｔｊ ［１，ｎ］，计算：
，Ｊ＝（Ｙｖ ） （ｍｏｄｎ）占＝ｈ（ｊ，Ｙ ，Ｄ，ｍ，ｍ ）
“＝ （ｍｏｄｎ）ｓ＝Ｏｔｊ一３ｆＢ６（ｍｏｄｑ）
则前向安全的代理多重签名为Ｕ，ｙ ，Ｄ，Ｓ， ，６，ｍ，ｍ ，ｔ）发送给
１．５前向安全的代理多签名验证
被提名验证者 收到（ ，Ｙ ，Ｄ，ｓ，／２，６，ｍ，ｍ ，ｔ）后，先验证ｔ
是否在代理期限内，若超出，则签名无效。反之验证［（ｇ ｕ
ｙ ）。 （ｙｃ＂￣８） ］～＝Ｄ（ｒｏｏｄｎ）是否成立。若成立，则签
名有效并接受，反之拒绝。
２安全性分析
（１）提名验证性
［（ｇ “ Ｙ ） “。 （Ｙｃ ） ］ｘｖ
＝
［（ｇｖ一 ， ｙＢ ） 一 （ｆ，ｏ ＹＧ ）一 （ｙＧＩＤ ） ］
＝
［（ ０撕） “㈠（ｆ，０。 “） ］
＝
［（ ） “ ：（）， ） “ ：Ｄ（ｍｏｄｎ）
则（ ，Ｙ ，Ｄ，Ｓ，“，６，ｍ，ｍ ， ）是一个有效的基于前向安全的提名
代理多重签名。
由于验证过程中，要用到提名验证者 的私钥 ，而求解
面临离散对数难题，十分困难。所以此签名满足提名验证性。
（２）前向安全性
当ｎ为合数时，企图通过方程 ＝ （ｍｏｄｎ）求解 ，
涉及到强ＲＳＡ假定问题和模合数平方剩余难题，非常困难。所
以，即使攻击者已经获得了第 周期的代理签名密钥 ，，他也无
法求出 周期之前的代理签名密钥，也就无法伪造相应的代理
签名。所以方案满足前向安全性。
（３）可区分性
代理签名中包含ｍ ，且ｍ 中有代理签名者Ｂ的身份信息，
验证签名时还要用到原始签名者和代理签名者以及被提名者的
公钥，因此，可区分一般签名和代理签名。
（４）不可否认性
原始签名者 （ｉ＝１，２，…，Ｉ＇Ｌ）对授权信息ｍ 进行了签名，
同时代理签名者 的信息中也包含ｍ 在签名验证过程中要
用到ｍ 和Ｙ。，Ｙ ，Ｙ 以及Ｂ的身份标示，Ｄ 。所以一旦签名完
成，４就不能否认其授权身份，日不能否认其代理人身份， 也不
能否认其被提名人身份。
、
（５）不可伪造性
假定攻击者试图从公布的Ｙ＝（ 。。 ｙｅｌｏ ） （ｍｏｄｎ）中
，
相当于求解离散对数问题；如果已知（ ，ｍ，ｍ ，Ｙ ，Ｙ ，Ｙ ， ，
ｙ，Ｄ， ），通过上式求解ｕ，面临大因数分解难题；如果已知（ ，ｍ，
ｍ ，ＹＧ，Ｙ ，Ｙ ， ，Ｙ，ｓ，Ｍ），通过上式求解Ｄ，相当于求解离散对
数问题和单向散列函数求逆问题。因此，本方案能抵抗包括原
始签名者在内的伪造攻击。
３ 结语
如何减少由于代理签名者的签名私钥或密钥泄露带来的对
系统安全的影响，一直是人们十分关注的研究课题。但是目前
提出的代理多重签名方案大多数不具有前向安全性。本文在文
献［８］的基础上，进行了相应的改进，并结合提名思想和代理多
重签名理论，提出了一类新的前向安全的提名代理多重签名方
案。新方案在强ＲＳＡ假定和模合数平方剩余等难题假设下是
安全有效的。
参考文献
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