[C] Concevoir un ensemble de logiciels de lecture vidéo basés sur C et C#

【C】Concevoir un ensemble de logiciels de lecture vidéo basés sur C et C#

2024-07-12

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Lors du développement d'un logiciel intégrant la lecture vidéo et de riches fonctions interactives, c'est un choix efficace et pratique de combiner les hautes performances du C++ avec la commodité du développement d'interfaces du C#. Ci-dessous, nous présenterons la conception architecturale, les points techniques clés et les idées détaillées de mise en œuvre de chaque module fonctionnel d'un tel système.
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1. Conception de l'architecture du système

1. Présentation de l'architecture

L'ensemble du système est divisé en deux parties principales : le back-end (C++) est responsable des fonctions de base telles que le décodage vidéo et le contrôle de la lecture ; le front-end (C#) se concentre sur la présentation de l'interface utilisateur (UI) et du mise en œuvre de l’interaction utilisateur. Les deux communiquent via une certaine forme d'interface (telle que des composants COM, des appels P/Invoke ou une communication TCP/IP, etc.).

2. Sélection technologique

Backend C++ : utilisez la bibliothèque FFmpeg pour le décodage vidéo. Qt (ou l'API Win32 native) est utilisé pour l'encapsuler dans un service ou une DLL et fournir une API pour les appels frontaux.
Front-end C# : utilisez .NET Framework ou .NET Core, coopérez avec le framework WPF ou WinForms pour créer l'interface utilisateur et appelez la DLL écrite en C++ via P/Invoke.

2. Conception back-end C++

1. Module de décodage vidéo

Fonction : utilisez la bibliothèque FFmpeg pour lire des fichiers vidéo, décoder des images vidéo et les convertir en formats affichables (tels que YUV en RVB).
Implémentation : créez une classe VideoDecoder, encapsulez le processus de décodage de FFmpeg et fournissez une interface pour décoder les images vidéo.
Exemple d'extrait de code (pseudocode) :

class VideoDecoder {  
public:  
    bool open(const std::string& filePath) {  
        // 初始化FFmpeg，打开视频文件  
    }  
  
    AVFrame* decodeFrame() {  
        // 解码下一帧  
    }  
  
    void close() {  
        // 释放资源  
    }  
};
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2. Module de contrôle de lecture

Fonction : contrôlez la pause, la lecture, l'arrêt, l'avance rapide, le rembobinage, etc. de la lecture vidéo.
Implémentation : sur la base du module de décodage, la gestion de l'état de lecture est implémentée et les changements d'état du front-end sont notifiés via des fonctions de rappel ou des mécanismes d'événements.
Exemple d'extrait de code (pseudocode) :

class VideoPlayer {  
private:  
    VideoDecoder decoder;  
    // ... 其他播放控制状态变量  
  
public:  
    void play() {  
        // 设置播放状态，循环调用decoder.decodeFrame()  
    }  
  
    void pause() {  
        // 暂停播放  
    }  
  
    // 其他控制函数...  
};
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3. Conception frontale C#

1.Interface utilisateur

Fonction : Concevez une interface simple et facile à utiliser, comprenant une zone de lecture vidéo, des boutons de commande (lecture/pause, avance/retour rapide, contrôle du volume, etc.) et une zone d'affichage de l'état.
Implémentation : utilisez l'interface de mise en page WPF ou WinForms pour répondre aux opérations de l'utilisateur via un mécanisme de liaison ou un traitement d'événement.
Exemple d'extrait de code (WPF) :

<Window x:Class="MediaPlayer.MainWindow"  
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"  
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"  
        Title="MediaPlayer" Height="450" Width="800">  
    <Grid>  
        <MediaElement Name="videoPlayer" LoadedBehavior="Manual" UnloadedBehavior="Stop" Stretch="Fill"/>  
        <StackPanel Orientation="Horizontal" HorizontalAlignment="Center" VerticalAlignment="Bottom">  
            <Button Content="Play" Click="Play_Click"/>  
            <Button Content="Pause" Click="Pause_Click"/>  
            <!-- 其他控制按钮 -->  
        </StackPanel>  
    </Grid>  
</Window>
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2. Logique d'interaction

Fonction : Gérez les événements de clic de l'utilisateur et appelez des fonctions dans la DLL C++ pour contrôler la lecture vidéo.
Implémentation : utilisez P/Invoke pour appeler la fonction exportée dans la DLL C++.
Exemple d'extrait de code (C#) :

[DllImport("VideoPlayerLib.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]  
private static extern void PlayVideo();  
  
[DllImport("VideoPlayerLib.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]  
private static extern void PauseVideo();  
  
private void Play_Click(object sender, RoutedEventArgs e)  
{  
    PlayVideo();  
}  
  
private void Pause_Click(object sender, RoutedEventArgs e)  
{  
    PauseVideo();  
}
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4. Introduction détaillée des points de fonction

1. Lecture vidéo

Fonction : prend en charge la lecture de plusieurs formats vidéo, détecte et décode automatiquement.
Implémentation : dans la classe VideoPlayer back-end, les images vidéo décodées sont transmises au front-end en appelant la fonction de décodage de VideoDecoder. Cependant, dans la programmation hybride C++/C#, la transmission directe des données d'image vidéo peut s'avérer complexe et inefficace, car C# ne peut pas gérer directement l'allocation de mémoire en C++. Par conséquent, une pratique courante consiste à gérer le décodage vidéo en C++ et à convertir les données d'image décodées (telles que le format YUV ou RVB) en un flux d'octets ou un fichier image (tel que BMP), puis à les partager via le partage de fichiers, un fichier mappé en mémoire. ou une transmission réseau ou d'autres méthodes pour le transmettre au frontal C#.

Dans le frontal C#, utilisez le contrôle MediaElement ou une bibliothèque tierce (telle que AForge.NET) pour afficher les images vidéo. Si la transmission par fichier ou réseau est utilisée, le frontal doit lire ces fichiers ou recevoir régulièrement des paquets de données réseau et mettre à jour l'interface d'affichage.

Optimisation : Pour améliorer les performances, pensez à utiliser des mécanismes d'échange de données plus efficaces, tels que la mémoire partagée ou les canaux nommés (Named Pipes). Ces mécanismes peuvent réduire le nombre de copies de données et le changement de contexte, améliorant ainsi la fluidité de la lecture vidéo.

2. Contrôle de lecture

Fonction : fournit des fonctions de contrôle telles que la lecture, la pause, l'arrêt, l'avance rapide et le retour rapide.
Implémentation : dans le backend C++, la classe VideoPlayer est responsable du traitement de ces logiques de contrôle et du maintien de l'état de lecture (tel que la position de lecture actuelle, la vitesse de lecture, etc.). Le frontal déclenche les commandes de contrôle correspondantes via des événements de clic de bouton, et ces commandes sont transmises à la DLL C++ via des appels P/Invoke.
Dans le frontal C#, des fonctions de gestion d'événements sont écrites pour chaque bouton de contrôle, et ces fonctions envoient des commandes de contrôle en appelant des fonctions dans la DLL C++. Par exemple, lorsque l'on clique sur le bouton « Play », la fonction PlayVideo() est appelée ; lorsque l'on clique sur le bouton « Pause », la fonction PauseVideo() est appelée.

3. Contrôle du volume

Fonction : Permet aux utilisateurs de régler le volume.
Implémentation : Si le contrôle MediaElement est utilisé pour la lecture vidéo, le volume peut être ajusté directement via sa propriété Volume. Si un traitement audio plus complexe est requis (comme des effets sonores, des égaliseurs, etc.), vous devrez peut-être utiliser des bibliothèques de traitement audio supplémentaires dans le backend C++ et interagir avec le frontend C# de la même manière.

4. Barre de progression et affichage de l'état

Fonction : afficher la progression de la lecture vidéo, l'heure actuelle, la durée totale et d'autres informations.
Implémentation : dans le backend C++, la classe VideoPlayer doit enregistrer des informations telles que la progression et la durée totale de la lecture vidéo, et transmettre ces informations au frontend C# via un mécanisme (tel qu'une fonction de rappel, un événement ou une mémoire partagée).
Dans le frontal C#, utilisez un contrôle de barre de progression (tel que Slider) pour afficher la progression de la lecture, et utilisez un contrôle de texte (tel que TextBlock) pour afficher l'heure actuelle, la durée totale et d'autres informations. Le front-end doit obtenir régulièrement ces informations du back-end C++ et mettre à jour les éléments de l'interface utilisateur.

5. Gestion des playlists et des fichiers

Fonction : prend en charge la gestion des listes de lecture, permettant aux utilisateurs d'ajouter, de supprimer et de modifier des fichiers vidéo dans la liste de lecture.
Implémentation : sur le frontal C#, utilisez un contrôle de liste (tel que ListBox) pour afficher la liste de lecture et fournissez les boutons de commande ou les éléments de menu correspondants pour gérer la liste de lecture. Lorsque l'utilisateur sélectionne un fichier vidéo ou effectue une opération de liste de lecture, le frontal transmet ces opérations au backend C++ via des appels P/Invoke, et le backend gère les opérations de fichier réelles et la logique de lecture.

Pour résumer, la conception d'un logiciel de lecture vidéo basé sur C++ et C# nécessite une prise en compte approfondie de la conception de l'architecture front-end et back-end, du mécanisme d'échange de données, de la disposition de l'interface et de la logique d'interaction, ainsi que d'autres aspects. Grâce à une division raisonnable du travail et à une collaboration, un logiciel de lecture vidéo doté de fonctions riches et d'excellentes performances peut être développé.

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