다이렉트쇼
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1. 개요
다이렉트쇼는 마이크로소프트의 윈도우 운영체제에서 멀티미디어 데이터를 처리하기 위한 프레임워크이다. 1996년 액티브무비로 시작하여, 윈도우 98부터 표준 구성 요소가 되었으며, 비디오 재생, 녹음, 편집, 인코딩 등 다양한 기능을 제공한다. DirectShow는 필터라고 불리는 일련의 처리 단계를 통해 동작하며, 소스, 변환, 렌더러 필터로 구성된다. 다양한 미디어 형식과 코덱을 지원하며, 필터 그래프를 자동으로 생성하거나 수동으로 구축할 수 있다. 복잡성과 코덱 충돌 문제(코덱 지옥) 등의 단점도 존재한다.
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다이렉트쇼 - [IT 관련 정보]에 관한 문서 | |
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개요 | |
종류 | 멀티미디어 프레임워크, API |
개발사 | 마이크로소프트 |
대체 기술 | 액티브무비 |
운영 체제 | 마이크로소프트 윈도우 |
라이선스 | 사유 상용 소프트웨어 |
웹사이트 | 다이렉트쇼 공식 웹사이트 |
기타 명칭 | |
약칭 | DShow |
2. 역사
다이렉트쇼의 직접적인 전신은 ActiveMovie(코드명 Quartz)이며, 원래 윈도우에서 MPEG-1 파일 재생을 지원하기 위해 만들어졌다. 또한, 32비트 환경으로 완전히 이식되지 않았고 COM을 활용하지 않았던 Video for Windows 및 미디어 제어 인터페이스와 같은 미디어 처리 프레임워크를 대체할 목적으로 만들어졌다.[6][1]
개발팀은 "Clockwork"라는 코드명의 기존 모듈식 디지털 미디어 프로세서 프로젝트를 DirectShow의 기반으로 사용했다. Clockwork는 이전에 Microsoft Interactive Television 프로젝트에서 사용되었다.[7]
이 프로젝트는 초기에는 "ActiveMovie"로 불렸으며, 1996년 3월에 발표되었고, 같은 해 5월 Internet Explorer 3의 베타 버전과 함께 출시되었다.[8][9] 1997년 3월, 마이크로소프트는 ActiveMovie가 DirectX 5 기술 제품군의 일부가 될 것이라고 발표했으며, 약 7월부터 이를 DirectShow라고 부르기 시작했는데, 이는 하드웨어와 직접적으로 연동되는 기술들을 공통 명명 체계 아래 통합하려는 마이크로소프트의 당시 노력을 반영한 것이다.[10][11][12] DirectShow는 윈도우 98부터 모든 윈도우 운영 체제의 표준 구성 요소가 되었으며,[13] 최신 DirectX 재배포 가능 패키지를 설치하면 윈도우 95에서도 사용할 수 있다.[14]
DirectX 8.0부터 DirectShow는 다른 DirectX API와 함께 핵심 DirectX SDK의 일부가 되었다.[15] 2004년 10월, DirectShow는 주요 DirectX 배포판에서 제거되어 DirectX Extras 다운로드로 이전되었다. 2005년 4월, DirectShow는 DirectX에서 완전히 제거되고 Windows SDK로 이동했으며, Windows Server 2003 SP1 버전의 SDK부터 시작되었다.[3] 하지만 일부 DirectShow 샘플을 빌드하려면 DirectX SDK가 여전히 필요했다.[16]
2007년 11월부터 DirectShow API는 Windows SDK의 일부가 되었다. 여기에는 향상된 비디오 렌더러(EVR) 및 DXVA 2.0 (DirectX 비디오 가속화)과 같은 여러 가지 새로운 기능 향상, 코덱 및 필터 업데이트가 포함되어 있다.[17]
2. 1. ActiveMovie와 DirectShow의 등장
다이렉트쇼 이전의 액티브무비(코드명 Quartz)는 원래 윈도우에서 MPEG-1 파일 재생을 지원하기 위해 만들어졌다. 또한, 압축하는 동안 비디오 프레임을 여러 순서에 배분하는 코덱을 관리하지 못하는 비디오 포 윈도우와 32비트 환경에 완전히 포팅되지 못하고 COM을 이용하지 못하는 MCI와 같은 미디어 처리 프레임워크를 대체하기 위해 고안되었다.[90]개발팀은 "Clockwork"라는 코드명의 기존 모듈식 디지털 미디어 프로세서 프로젝트를 DirectShow의 기반으로 사용했다. Clockwork는 이전에 마이크로소프트 Interactive Television 프로젝트에서 사용되었다.[7]
이 프로젝트는 처음에 "ActiveMovie"로 명명되었으며, 1996년 5월 Internet Explorer 3의 베타 버전과 함께 출시되었다.[8][9] 1997년 3월, 마이크로소프트는 ActiveMovie가 DirectX 5 기술 제품군의 일부가 될 것이라고 발표했으며,[10] 약 7월부터 이를 DirectShow라고 부르기 시작했는데, 이는 하드웨어와 직접적으로 연동되는 기술들을 공통 명명 체계 아래 통합하려는 마이크로소프트의 당시 노력을 반영한 것이다.[11][12] DirectShow는 윈도우 98부터 모든 윈도우 운영 체제의 표준 구성 요소가 되었으며,[13] 최신 DirectX 재배포 가능 패키지를 설치하면 윈도우 95에서도 사용할 수 있다.[14]
2. 2. DirectX SDK와 Windows SDK로의 통합
DirectX 8.0부터 DirectShow는 다른 DirectX API와 함께 핵심 DirectX SDK의 일부가 되었다.[15] 2004년 10월, DirectShow는 주요 DirectX 배포판에서 제거되어 DirectX Extras 다운로드로 이전되었다. 2005년 4월, DirectShow는 DirectX에서 완전히 제거되고 Windows SDK로 이동했다.[3] 2007년 11월부터 DirectShow API는 Windows SDK의 일부가 되었다.[17]3. 아키텍처
DirectShow는 복잡한 멀티미디어 작업(영상·음성 재생 등)을 필터의 순서로 작게 분할하여 처리한다.[18][19] 각 필터는 데이터 가공의 한 단계를 나타내며, 입출력을 위한 "핀"을 가지고 있어 다른 필터와 연결된다.[20]
필터는 주로 소스 필터, 변환 필터, 렌더러 필터의 3가지 종류가 있다. 렌더링 과정에서 필터 그래프는 윈도우 레지스트리에 등록된 필터를 검색하고, 이를 바탕으로 그래프를 구축한다. 이후 필터들이 연결되고, 개발자의 요청에 따라 그래프가 실행(예: 재생, 일시 중지 등)된다. DirectShow 필터 그래프는 비디오 재생뿐만 아니라 녹화, 편집, 인코딩 등 다양한 멀티미디어 작업에 사용되며, DVD 탐색과 같은 상호작용도 지원한다.
대부분의 필터는 DirectShow SDK에 포함된 C++ 클래스 집합인 DirectShow 기본 클래스를 사용하여 만들어진다.[23] 이 클래스들은 필터 생성, 등록, 연결 등의 로직을 처리한다. 필터 그래프에서 필터를 자동으로 사용하려면 DirectShow 레지스트리에 등록해야 하지만, 수동으로 추가할 경우에는 등록이 필요 없다.
DirectShow 8.0부터 동적 그래프 구축, 재연결, 필터 체인 기능이 도입되어 실행 중 그래프 변경이 쉬워졌지만,[24] 많은 필터 제작사들이 이 기능을 무시하여 실제로는 그래프 수정이 어려운 경우가 많다.
3. 1. 필터 그래프 모델
DirectShow는 복잡한 멀티미디어 작업(예: 비디오 재생)을 필터라고 하는 일련의 기본적인 처리 단계로 나눈다.[18][19] 각 필터는 데이터 처리의 한 단계를 나타내며, 다른 필터에 연결하는 데 사용할 수 있는 입력 및/또는 출력 '핀'을 가진다. 이러한 연결 메커니즘을 통해 필터는 다양한 방식으로 연결되어 서로 다른 복잡한 기능을 구현할 수 있다.[20] 특정 복잡한 작업을 구현하기 위해 개발자는 먼저 필요한 필터의 인스턴스를 생성한 다음 필터를 함께 연결하여 필터 그래프를 구축해야 한다.[21]세 가지 주요 유형의 필터는 다음과 같다.
- 소스 필터: 데이터의 소스 스트림을 제공한다. (예: 모든 미디어 파일에서 원시 바이트를 읽는 것)
- 변환 필터: 다른 필터의 출력에서 제공된 데이터를 변환한다. (예: 비디오 위에 텍스트를 추가하거나 MPEG 프레임을 압축 해제하는 것)
- 렌더러 필터: 데이터를 렌더링한다. (예: 사운드 카드에 오디오를 전송하거나, 화면에 비디오를 그리거나, 파일에 데이터를 쓰는 것)
3. 2. 필터의 종류
DirectShow는 복잡한 멀티미디어 작업을 필터라는 기본적인 처리 단계로 나누어 처리한다.[18][19] 각 필터는 데이터 처리의 한 단계를 나타내며, 다른 필터와 연결되는 입력 또는 출력 '핀'을 가진다. 이러한 연결 메커니즘을 통해 필터는 다양한 방식으로 연결되어 복잡한 기능을 구현할 수 있다.[20]필터에는 세 가지 주요 유형이 있다.
- 소스 필터: 미디어 파일, 네트워크 스트림, 캡처 장치 등에서 데이터를 가져오는 역할을 한다. 예를 들어, 모든 미디어 파일에서 원시 바이트를 읽는 것이다.
- 변환 필터: 데이터를 변환하거나 처리한다. 예를 들어, 비디오 위에 텍스트를 추가하거나 MPEG 프레임을 압축 해제하는 것과 같은 변환을 수행한다.
- 렌더러 필터: 처리된 데이터를 출력한다. 예를 들어, 사운드 카드에 오디오를 전송하거나, 화면에 비디오를 그리거나, 파일에 데이터를 쓰는 것이다.
3. 3. 필터 그래프의 구축
DirectShow를 사용하는 애플리케이션은 필요한 필터의 인스턴스를 생성하고 연결하여 필터 그래프를 구축한다.[21] GraphEdit는 필터 그래프를 시각적으로 구축하고 테스트하는 데 사용되는 DirectShow용 GUI가 있는 애플리케이션이다.[22]
필터 그래프는 윈도우 레지스트리에서 등록된 필터를 검색하여 자동으로 구축될 수 있다. 렌더링 프로세스 중에 필터 그래프는 등록된 필터를 검색하고 제공된 위치를 기반으로 필터 그래프를 구축한다. 그런 다음 필터를 함께 연결하고 개발자의 요청에 따라 생성된 그래프를 실행(예: 재생, 일시 중지 등)한다.
DirectShow 8.0부터 동적 그래프 구축, 동적 재연결 및 필터 체인이 도입되어 실행 중에 그래프를 변경하는 데 도움이 되었다.[24]
4. 특징
DirectShow는 마이크로소프트에서 개발한 멀티미디어 프레임워크로, 다양한 미디어 형식을 처리하고 재생하는 데 사용된다. DirectShow는 필터 그래프라는 개념을 기반으로 작동하며, 각 필터는 특정 미디어 처리 작업을 수행한다. 윈도우에 포함된 다양한 코덱을 기본적으로 지원하며, 서드 파티 코덱을 추가하여 기능을 확장할 수 있다.
DirectShow는 필터 그래프를 자동으로 생성하거나 개발자가 수동으로 구성할 수 있는 유연성을 제공한다. 또한, 퀵타임과 달리 URL과 로컬 파일 간의 처리 차이를 프로그래머가 신경 쓰지 않아도 되도록 추상화하여 편의성을 높였다.
4. 1. 다양한 미디어 형식 지원
DirectShow는 기본적으로 MPEG-1, MP3, Windows Media Audio, Windows Media Video, MIDI, AVI, ASF, WAV와 같은 미디어 컨테이너 형식을 지원한다.[25][26][76]DirectShow는 다양한 코덱 및 컨테이너 형식을 지원하기 위해 서드 파티 필터를 사용할 수 있다. 예를 들어 Ogg Vorbis[77], Musepack[78], AC3[79], MPEG-4 Advanced Simple Profile, AAC, H.264, MOV, MP4 등의 필터가 있다.
ffdshow, K-Lite, CCCP와 같은 타사 코덱 팩을 통해서도 이러한 코덱들을 사용할 수 있다.[27][28][29] 또한, VLC와 같이 다른 멀티미디어 API의 기능을 제공하는 "브리지" 필터를 통해 여러 형식을 동시에 지원할 수도 있다.[30][80]
4. 2. 확장성 및 유연성
DirectShow는 다양한 필터를 통해 기능을 쉽게 확장할 수 있다. 기본적으로 MPEG-1, MP3, Windows Media Audio, Windows Media Video, MIDI, 미디어 컨테이너 (예: AVI, ASF, WAV) 등을 디코딩하기 위한 여러 필터가 포함되어 있다.[25][26] 그러나, Ogg Vorbis, Musepack, AC3, MPEG-4 Advanced Simple Profile, AAC, H.264, Vorbis 및 MOV, MP4와 같은 컨테이너를 지원하는 필터는 타사(예: ffdshow, K-Lite, CCCP)에서 제공되거나, VLC와 같은 "브리지" 필터를 통해 지원될 수 있다.[27][28][29][30]개발자는 사용자 지정 필터를 만들어 DirectShow의 기능을 확장하거나 특정 요구 사항을 충족시킬 수 있다. 필터 그래프를 구현하는 방법은 여러 가지가 있는데, 가장 간단한 방법은 DirectShow가 파일이나 URL에서 자동으로 필터 그래프를 생성하도록 하는 것이다.[31] 이 방법이 불가능한 경우, 개발자는 수동으로 필터 그래프를 구성하고 필요에 따라 사용자 지정 필터를 추가할 수 있다. 필수 필터를 사용할 수 없는 경우에는 개발자가 직접 필터를 만들어야 한다.
4. 3. DirectShow Editing Services (DES)
DirectShow Editing Services (DES)는 DirectX 8.0/윈도우 XP에서 소개된 비디오 편집 API로, 핵심 DirectShow 아키텍처를 기반으로 한다. 윈도우 무비 메이커를 위해 도입되었으며,[1] 타임라인 및 전환 서비스, 크기 조정, 자르기, 비디오 및 오디오 효과, 전환, 키잉, 자동 프레임 속도 및 샘플 속도 변환 등의 기능을 제공한다. 이러한 기능은 여러 소스 오디오 및 비디오 스트림에서 복합 미디어를 생성하는 비선형 비디오 편집에 사용된다. DirectShow Editing Services는 애플리케이션이 하위 수준 DirectShow 기능에 접근하면서도, 더 높은 수준의 런타임 합성, 검색 지원 및 그래프 관리를 할 수 있게 한다.원래 C++로 작성되었지만, "DirectShowNet Library"라는 타사 코드 라이브러리를 통해 Visual C# 및 Visual Basic을 포함한 모든 마이크로소프트 .NET 호환 언어에서 접근할 수 있다.[32] "DSPack"이라는 타사 소프트웨어 라이브러리를 사용하면 Borland Delphi 5, 6, 7 및 이후 버전에서 몇 가지 수정만으로 DirectShow Editing Services를 포함한 전체 DirectShow API를 사용할 수도 있다.[33]
2012년 3월 현재[34] (그리고 2009년 초부터[35]), 마이크로소프트는 DirectShow Editing Services "API는 지원되지 않으며 향후 변경되거나 사용할 수 없게 될 수 있다"고 밝혔다.
5. 비디오 렌더링 필터
다이렉트쇼는 영상을 재생하기 위해 다양한 비디오 렌더링 필터를 사용해왔다. 초기에는 '비디오 렌더러'가 사용되었고, 이후 '오버레이 믹서', 'VMR-7', 'VMR-9', 'EVR' 등의 필터가 순차적으로 개발되었다. 각 필터는 특정 기능 및 윈도우 버전과의 호환성을 고려하여 개발되었다.
5. 1. 비디오 렌더러 (Video Renderer)
초기 DirectShow에서 영상을 재생하는 수단으로 '''비디오 렌더러''' 필터가 사용되었다. 이는 DirectDraw를 사용하거나, 그것이 불가능할 경우 GDI를 사용하여 화면을 그리는 렌더러이다.[14][36] 비디오 렌더러는 비디오 창에 대한 접근이 제한적이었다. Video for Windows에서는 영상 재생용 창 핸들을 애플리케이션이 적절하게 처리하지 못해 발생하는 데드락 문제가 있었기 때문에, 초기 DirectShow에서는 재생 창 핸들을 애플리케이션에서 숨기기도 했다. 따라서 화면의 영상 위에 자막 문자나 그림을 그리는 확실한 방법은 당시 존재하지 않았다.5. 2. 오버레이 믹서 (Overlay Mixer)
DirectShow 6.0에서 도입된 '''오버레이 믹서'''는 DVD 재생 및 방송 비디오 스트림(폐쇄 자막, 자막)을 위해 설계된 비디오 렌더링 필터이다.[14] 렌더링을 위해 DirectDraw 5를 사용하며,[14] 창 관리를 위해 '비디오 렌더러'와의 다운스트림 연결이 필요하다.''오버레이 믹서''는 비디오 포트 확장(VPE)을 지원하여 아날로그 TV 튜너 카드와 오버레이 기능을 함께 사용할 수 있게 해준다(비디오를 PCI 버스를 통하지 않고 아날로그 링크를 통해 비디오 카드로 직접 전송). ''오버레이 믹서''는 또한 DXVA 연결을 지원한다. 항상 비디오 오버레이로 렌더링하기 때문에 TV 출력으로의 전체 화면 비디오는 항상 활성화된다.
5. 3. VMR-7 (Video Mixing Renderer 7)
Windows XP에서 도입된 비디오 렌더링 필터이다. VMR-7은 DirectDraw 버전 7만을 사용하여 비디오를 렌더링하며, GDI 그리기를 사용할 수 있는 옵션은 없었다.[37] VMR-7의 주요 기능은 알파 블렌딩을 사용하여 여러 스트림과 그래픽을 혼합할 수 있다는 점이다. 이를 통해 애플리케이션에서 비디오 위에 텍스트와 그래픽을 그리고 사용자 지정 효과를 지원할 수 있게 되었다.[37] 또한 창 핸들에 대한 접근 문제를 해결하는 "창 없는 모드"(렌더링되기 전에 합성된 이미지에 접근)를 제공한다.[38]5. 4. VMR-9 (Video Mixing Renderer 9)
DirectX 9와 함께 도입된 비디오 렌더링 필터이다. DirectDraw 대신 Direct3D 9를 사용하여, 개발자는 Direct3D 픽셀 셰이더를 통해 비디오 이미지를 변환할 수 있다.[40] DirectX 9 재배포 가능 패키지에 포함되어 모든 Windows 플랫폼에서 사용할 수 있다. ''VMR-7''처럼 창 없는 모드를 제공하지만, ''오버레이 믹서''나 ''VMR-7''과는 다르게 비디오 포트를 지원하지 않는다.[41] /3GB 부팅 옵션을 사용하면 VMR-9이 실패할 수도 있다.[42]5. 5. EVR (Enhanced Video Renderer)
Windows Vista 및 윈도우 7에서는 미디어 파운데이션과 함께 ''향상된 비디오 렌더러''(EVR)라는 새로운 렌더러가 제공된다.[43] EVR은 데스크톱 창 관리자와 함께 작동하도록 설계되었으며, DXVA 2.0을 지원한다.[44] Microsoft에 따르면 EVR은 더 나은 성능과 품질을 제공한다.[45]6. 평가 및 논란
마이크로소프트는 2007년 1월 8일 제58회 기술 및 공학 에미상 스트리밍 미디어 아키텍처 및 구성 요소 부문에서 에미상을 수상했다.[46]
6. 1. 복잡성 문제
DirectShow는 파일을 재생하도록 명령하는 것은 비교적 간단하지만, 비디오 창에서 특정 윈도우 메시지를 표시하거나 사용자 지정 필터를 만드는 등 고급 사용자 지정을 프로그래밍하는 것은 많은 개발자들에게 어려움을 안겨준다.[47][48] 이는 Microsoft의 가장 복잡한 개발 라이브러리/API 중 하나로 여겨진다.[49]개발자들은 DirectShow 필터를 처음부터 거의 만들지 않고, 대신 DirectShow 기본 클래스를 사용한다. 기본 클래스는 개발을 단순화하여 프로그래머가 특정 작업을 우회할 수 있도록 해주지만, 여전히 과정이 복잡할 수 있다. 기본 클래스에서 발견된 코드는 MFC 라이브러리의 거의 절반 크기이다. 결과적으로 기본 클래스를 사용하더라도 DirectShow가 포함하는 COM 객체의 수는 종종 개발자를 압도한다. 경우에 따라 DirectShow의 API는 특히 메서드에 사용되는 매개변수와 관련하여 기존 COM 규칙에서 벗어나기도 한다.
DirectShow는 주어진 미디어 유형을 렌더링하기 위해 동적으로 그래프를 구축할 수 있지만, 특정 경우에는 개발자가 이 기능에 의존하기 어려워 결과 필터 그래프가 가변적인 경우 수동으로 필터 그래프를 구축해야 한다. 새로운 필터가 컴퓨터에 설치됨에 따라 필터 그래프가 시간이 지남에 따라 변경될 수 있다. 이러한 DirectShow의 복잡성은 윈도우 생태계 내에서 멀티미디어 기술 독점을 야기할 수 있다는 우려를 낳기도 했다.
6. 2. 코덱 지옥 문제
코덱 지옥( DLL 지옥에서 파생된 용어)은 여러 다이렉트쇼 필터가 동일한 작업을 수행하기 위해 충돌할 때 발생한다. 현재 많은 회사들이 다이렉트쇼 필터 형태로 코덱을 개발하고 있으며, 이로 인해 동일한 미디어 유형을 디코딩할 수 있는 여러 필터가 존재하게 되었다.[50][51] 이 문제는 필터 구현이 점점 더 높은 우선순위로 자체 등록함으로써 서로 경쟁하게 되는 다이렉트쇼의 메리트 시스템으로 인해 더욱 악화된다.[51]마이크로소프트의 테드 유먼스(Ted Youmans)는 "다이렉트쇼는 필터의 메리트와 미디어 유형/하위 유형의 특정성을 조합하여 항상 적절한 코덱을 합리적으로 선택할 수 있다는 아이디어를 바탕으로 한 메리트 시스템을 기반으로 했다. 경쟁적인 메리트 핵무기 경쟁을 위해 설계된 것은 아니었다."라고 설명했다.[51]
"코덱 지옥" 문제 해결에 도움이 되는 도구로 일반적으로 언급되는 것은 GSpot 코덱 정보 어플라이언스(GSpot Codec Information Appliance)이며, 이는 AVI 및 기타 컨테이너에서 비디오 파일을 렌더링하는 데 사용되는 코덱을 결정하는 데 유용할 수 있다.[52] GraphEdit는 다이렉트쇼가 미디어 파일을 렌더링하기 위해 사용하는 필터 시퀀스를 이해하는 데에도 도움이 될 수 있다. 코덱 지옥은 필터 그래프를 수동으로 구축하거나, 필터 메리트를 무시하거나 재정의하는 것을 지원하는 미디어 플레이어를 사용하거나, Windows 레지스트리에서 필터 메리트를 변경하는 필터 관리자를 사용하여 해결할 수 있다.[22]
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