摘要

在面對一個新的軟體庫時，第一步通常實現一個“hello world”程式，來了解庫的用法。對於GStreamer，我們可以實現一個極簡的播放器，來了解GStreamer的使用。

環境配置

為了快速掌握Gstreamer相關的知識，我們優先選擇Ubuntu作為我們的開發環境，其他平臺的開發會在後續文章單獨介紹。如果還沒有Ubuntu虛擬機器，可以在OSBoxes中直接下載Ubuntu 18.04的VirtualBox或VMware映象檔案，節省安裝時間。

安裝編譯工具及庫

我們在基本介紹中提到，gstreamer的框架及外掛位於不同的原始碼包中，所以我們需要安裝多個軟體包：

$ sudo apt-get install gcc build-essential libgstreamer1.0-0 gstreamer1.0-plugins-base gstreamer1.0-plugins-good \
gstreamer1.0-plugins-bad gstreamer1.0-plugins-ugly gstreamer1.0-libav gstreamer1.0-doc gstreamer1.0-tools \
gstreamer1.0-x gstreamer1.0-alsa gstreamer1.0-gl gstreamer1.0-qt5 gstreamer1.0-pulseaudio

Hello World

我們首先使用官方的HelloWorld作為我們的第一個應用：basic-tutorial-1.c

#include <gst/gst.h>

int main (int argc, char *argv[])
{
  GstElement *pipeline;
  GstBus *bus;
  GstMessage *msg;

  /* Initialize GStreamer */
  gst_init (&argc, &argv);

  /* Build the pipeline */
  pipeline = gst_parse_launch ("playbin uri=https://www.freedesktop.org/software/gstreamer-sdk/data/media/sintel_trailer-480p.webm", NULL);

  /* Start playing */
  gst_element_set_state (pipeline, GST_STATE_PLAYING);

  /* Wait until error or EOS */
  bus = gst_element_get_bus (pipeline);
  msg = gst_bus_timed_pop_filtered (bus, GST_CLOCK_TIME_NONE,
      GST_MESSAGE_ERROR | GST_MESSAGE_EOS);

  /* Free resources */
  if (msg != NULL)
    gst_message_unref (msg);
  gst_object_unref (bus);
  gst_element_set_state (pipeline, GST_STATE_NULL);
  gst_object_unref (pipeline);
  return 0;
}

通過下面的命令編譯得到可執行程式

$ gcc basic-tutorial-1.c -o basic-tutorial-1 `pkg-config --cflags --libs gstreamer-1.0`

編譯成功後，我們可以得到可執行檔案，執行 basic-tutorial-1，會在彈出的視窗中，自動讀取伺服器上的sintel_trailer-480p.webm視訊檔案並播放。如果網路環境不理想，在播放的過程中會經常處理緩衝狀態，造成播放卡頓。也可以先下載媒體檔案，將uri的http路徑替換為本地uri（例如： uri=file:///home/john/sintel_trailer-480p.webm）避免網路的影響。

原始碼分析

通過上面的程式碼，我們達到了播放一個視訊檔案的目的，接下來通過分析這個簡短的程式來了解gstreamer應用是如何工作的。

GStreamer初始化

  /* Initialize GStreamer */
  gst_init (&argc, &argv);

首先我們呼叫了gstreamer的初始化函式，該初始化函式必須在其他gstreamer介面之前被呼叫，gst_init會負責以下資源的初始化：

• 初始化GStreamer庫
• 註冊內部element
• 載入外掛列表，掃描列表中及相應路徑下的外掛
• 解析並執行命令列引數

在不需要gst_init處理命令列引數時，我們可以講NULL作為其引數，例如：gst_init(NULL, NULL);

建立Pipeline

/* Build the pipeline */
pipeline = gst_parse_launch ("playbin uri=https://www.freedesktop.org/software/gstreamer-sdk/data/media/sintel_trailer-480p.webm", NULL);

這一行是示例中的核心邏輯，展示瞭如何通過gst_parse_launch 建立一個playbin的pipeline，並設定播放檔案的uri。

gst_parse_launch

在基本介紹中我們瞭解了Pipeline的概念，在pipeline中，首先通過“source” element獲取媒體資料，然後通過一個或多個element對編碼資料進行解碼，最後通過“sink” element輸出聲音和畫面。通常在建立較複雜的pipeline時，我們需要通過gst_element_factory_make來建立element，然後將其加入到GStreamer Bin中，並連線起來。當pipeline比較簡單並且我們不需要對pipeline中的element進行過多的控制時，我們可以採用gst_parse_launch 來簡化pipeline的建立。
這個函式能夠巧妙的將pipeline的文字描述轉化為pipeline物件，我們也經常需要通過文字方式構建pipeline來檢視GStreamer是否支援相應的功能，因此GStreamer提供了gst-launch-1.0命令列工具，極大的方便了pipeline的測試。

playbin

我們知道pipeline中需要新增特定的element以實現相應的功能，在本例中，我們通過gst_parse_launch建立了只包含一個element的Pipeline。
我們剛提到pipeline需要有“source”、“sink” element，為什麼這裡只需要一個playbin就夠了呢？是因為playbin element內部會根據檔案的型別自動去查詢所需要的“source”，“decoder”，”sink”並將它們連線起來，同時提供了部分介面用於控制pipeline中相應的element。
在playbin後，我們跟了一個uri引數，指定了我們想要播放的媒體檔案地址，playbin會根據uri所使用的協議（“https://”，“ftp://”，“file://”等）自動選擇合適的source element（此例中通過https方式）獲取資料。

設定播放狀態

/* Start playing */
gst_element_set_state (pipeline, GST_STATE_PLAYING);

這一行程式碼引入了一個新的概念“狀態”（state）。每個GStreamer element都有相應都狀態，我們目前可以簡單的把狀態與播放器的播放/暫停按鈕聯絡起來，只有當狀態處於PLAYING時，pipeline才會播放/處理資料。
這裡gst_element_set_state通過pipeline，將playbin的狀態設定為PLAYING，使playbin開始播放視訊檔案。

等待播放結束

/* Wait until error or EOS */
bus = gst_element_get_bus (pipeline);
msg = gst_bus_timed_pop_filtered (bus, GST_CLOCK_TIME_NONE, GST_MESSAGE_ERROR | GST_MESSAGE_EOS);

這幾行會等待pipeline播放結束或者播放出錯。我們知道GStreamer框架會通過bus，將所發生的事件通知到應用程式，因此，這裡首先取得pipeline的bus物件，通過gst_bus_timed_pop_filtered 以同步的方式等待bus上的ERROR或EOS（End of Stream）訊息，該函式收到訊息後才會返回。
我們會在下一篇文章中繼續介紹訊息相關的內容。

到目前為止，GStreamer會處理視訊播放的所有工作（資料獲取，解碼，音視訊同步，輸出）。當到達檔案末端（EOS）或出錯（直接關閉播放視窗，斷開網路）時，播放會自動停止。我們也可以在終端通過ctrl+c中斷程式的執行。

釋放資源

/* Free resources */
if (msg != NULL)
  gst_message_unref (msg);

gst_object_unref (bus);
gst_element_set_state (pipeline, GST_STATE_NULL);
gst_object_unref (pipeline);

這裡我們將不再使用的msg，bus物件進行銷燬，並將pipeline狀態設定為NULL（在NULL狀態時GStreamer會釋放為pipeline分配的所有資源），最後銷燬pipeline物件。由於GStreamer是繼承自GObject，所以需要通過gst_object_unref 來減少引用計數，當物件的引用計數為0時，函式內部會自動釋放為其分配的記憶體。
不同介面會對返回的物件進行不同的處理，我們需要詳細的閱讀API文件，來決定我們是否需要對返回的物件進行釋放。

總結

在本教程中，我們掌握了：

• 如何中Ubuntu下搭建GStreamer的開發環境。
• 如何通過gst_init()初始化GStreamer。
• 如何通過gst_parse_launch()快速構建一個pipeline。
• 如何使用playbin自動播放檔案。
• 如何使用gst_element_set_state()來控制pipeline開始播放。
• 如何通過bus等待播放結束。

在下一篇文章中，我們將繼續介紹GStreamer的基本概念，以及pipeline的另一種構造方式。

引用

https://gstreamer.freedesktop.org/documentation/tutorials/basic/hello-world.html
https://gstreamer.freedesktop.org/documentation/installing/on-linux.html