1小时学会：最简单的iOS直播推流（三）使用系统接口捕获音视频数据

最简单的iOS 推流代码，视频捕获，软编码(faac，x264)，硬编码（aac，h264），美颜，flv编码，rtmp协议，陆续更新代码解析，你想学的知识这里都有，愿意懂直播技术的同学快来看！！

源代码：https://github.com/hardman/AWLive

通过系统相机录制视频获取音视频数据，是推流的第一步。
源码中提供2种获取音视频数据的方法：一是使用系统自带接口；二是使用GPUImage。

本篇首先介绍第一种。

网络上关于获取视频数据的代码有不少，但是为了方便代码阅读，这里简要介绍一下。

[注意]请仔细阅读代码注释

相关代码入口

整套推流代码的入口：AWAVCaptureManager，它是根据参数创建上述2种获取数据方法的一个工厂类。

可以通过设置 captureType 来决定使用哪种数据获取方式。

AWAVCaptureManager部分代码如下：

typedef enum : NSUInteger {
    AWAVCaptureTypeNone,
    AWAVCaptureTypeSystem,
    AWAVCaptureTypeGPUImage,
} AWAVCaptureType;

@interface AWAVCaptureManager : NSObject
//视频捕获类型
@property (nonatomic, unsafe_unretained) AWAVCaptureType captureType;
@property (nonatomic, weak) AWAVCapture *avCapture;

//省略其他代码
......
@end

设置了captureType之后，直接可以通过avCapture获取到正确的捕获视频数据的对象了。

AWAVCapture 是一个虚基类（c++中的说法，不会直接产生对象，只用来继承的类，java中叫做抽象类）。
它的两个子类分别是 AWSystemAVCapture 和 AWGPUImageAVCapture。

这里使用了多态。

如果 captureType设置的是 AWAVCaptureTypeSystem，avCapture获取到的真实对象就是 AWSystemAVCapture类型；
如果 captureType设置的是 AWAVCaptureTypeGPUImage，avCapture获取到的真实对象就是 AWGPUImageAVCapture类型。

AWSystemAVCapture类的功能只有一个：调用系统相机，获取音视频数据。

相机数据获取的方法

分为3步骤：

1. 初始化输入输出设备。
2. 创建AVCaptureSession，用来管理视频与数据的捕获。
3. 创建预览UI。
   还包括一些其他功能：
4. 切换摄像头
5. 更改fps

在代码中对应的是 AWSystemAVCapture中的 onInit方法。只要初始化就会调用。

【注意】请仔细阅读下文代码中的注释
初始化输入设备

---

-(void) createCaptureDevice{
    // 初始化前后摄像头
    // 执行这几句代码后，系统会弹框提示：应用想要访问您的相机。请点击同意
    // 另外iOS10 需要在info.plist中添加字段NSCameraUsageDescription。否则会闪退，具体请自行baidu。
    NSArray *videoDevices = [AVCaptureDevice devicesWithMediaType:AVMediaTypeVideo];
    self.frontCamera = [AVCaptureDeviceInput deviceInputWithDevice:videoDevices.firstObject error:nil];
    self.backCamera =[AVCaptureDeviceInput deviceInputWithDevice:videoDevices.lastObject error:nil];
    
    // 初始化麦克风
    // 执行这几句代码后，系统会弹框提示：应用想要访问您的麦克风。请点击同意
    // 另外iOS10 需要在info.plist中添加字段NSMicrophoneUsageDescription。否则会闪退，具体请自行baidu。
    AVCaptureDevice *audioDevice = [AVCaptureDevice defaultDeviceWithMediaType:AVMediaTypeAudio];
    self.audioInputDevice = [AVCaptureDeviceInput deviceInputWithDevice:audioDevice error:nil];
    
    //省略其他代码
    ...
}

初始化输出设备

-(void) createOutput{   
    //创建数据获取线程
    dispatch_queue_t captureQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    //视频数据输出
    self.videoDataOutput = [[AVCaptureVideoDataOutput alloc] init];
    //设置代理，需要当前类实现protocol：AVCaptureVideoDataOutputSampleBufferDelegate
    [self.videoDataOutput setSampleBufferDelegate:self queue:captureQueue];
    //抛弃过期帧，保证实时性
    [self.videoDataOutput setAlwaysDiscardsLateVideoFrames:YES];
    //设置输出格式为 yuv420
    [self.videoDataOutput setVideoSettings:@{
                                             (__bridge NSString *)kCVPixelBufferPixelFormatTypeKey:@(kCVPixelFormatType_420YpCbCr8BiPlanarVideoRange)
                                             }];

    //音频数据输出
    self.audioDataOutput = [[AVCaptureAudioDataOutput alloc] init];
    //设置代理，需要当前类实现protocol：AVCaptureAudioDataOutputSampleBufferDelegate
    [self.audioDataOutput setSampleBufferDelegate:self queue:captureQueue];

    // AVCaptureVideoDataOutputSampleBufferDelegate 和 AVCaptureAudioDataOutputSampleBufferDelegate 回调方法名相同都是：
    // captureOutput:(AVCaptureOutput *)captureOutput didOutputSampleBuffer:(CMSampleBufferRef)sampleBuffer fromConnection:(AVCaptureConnection *)connection
    // 最终视频和音频数据都可以在此方法中获取。
}

创建 captureSession

// AVCaptureSession 创建逻辑很简单，它像是一个中介者，从音视频输入设备获取数据，处理后，传递给输出设备(数据代理/预览layer)。
-(void) createCaptureSession{
    //初始化
    self.captureSession = [AVCaptureSession new];
    
    //修改配置
    [self.captureSession beginConfiguration];
    
    //加入视频输入设备
    if ([self.captureSession canAddInput:self.videoInputDevice]) {
        [self.captureSession addInput:self.videoInputDevice];
    }
    
    //加入音频输入设备
    if ([self.captureSession canAddInput:self.audioInputDevice]) {
        [self.captureSession addInput:self.audioInputDevice];
    }
    
    //加入视频输出
    if([self.captureSession canAddOutput:self.videoDataOutput]){
        [self.captureSession addOutput:self.videoDataOutput];
        [self setVideoOutConfig];
    }
    
    //加入音频输出
    if([self.captureSession canAddOutput:self.audioDataOutput]){
        [self.captureSession addOutput:self.audioDataOutput];
    }
    
    //设置预览分辨率
    //这个分辨率有一个值得注意的点：
    //iphone4录制视频时 前置摄像头只能支持 480*640 后置摄像头不支持 540*960 但是支持 720*1280
    //诸如此类的限制，所以需要写一些对分辨率进行管理的代码。
    //目前的处理是，对于不支持的分辨率会抛出一个异常
    //但是这样做是不够、不完整的，最好的方案是，根据设备，提供不同的分辨率。
    //如果必须要用一个不支持的分辨率，那么需要根据需求对数据和预览进行裁剪，缩放。
    if (![self.captureSession canSetSessionPreset:self.captureSessionPreset]) {
        @throw [NSException exceptionWithName:@"Not supported captureSessionPreset" reason:[NSString stringWithFormat:@"captureSessionPreset is [%@]", self.captureSessionPreset] userInfo:nil];
    }

    self.captureSession.sessionPreset = self.captureSessionPreset;
    
    //提交配置变更
    [self.captureSession commitConfiguration];
    
    //开始运行，此时，CaptureSession将从输入设备获取数据，处理后，传递给输出设备。
    [self.captureSession startRunning];
}

创建预览UI

// 其实只有一句代码：CALayer layer = [AVCaptureVideoPreviewLayer layerWithSession:self.captureSession];
// 它其实是 AVCaptureSession的一个输出方式而已。
// CaptureSession会将从input设备得到的数据，处理后，显示到此layer上。
// 我们可以将此layer变换后加入到任意UIView中。
-(void) createPreviewLayer{
    self.previewLayer = [AVCaptureVideoPreviewLayer layerWithSession:self.captureSession];
    self.previewLayer.frame = self.preview.bounds;
    [self.preview.layer addSublayer:self.previewLayer];
}

切换摄像头

-(void)setVideoInputDevice:(AVCaptureDeviceInput *)videoInputDevice{
    if ([videoInputDevice isEqual:_videoInputDevice]) {
        return;
    }
    //captureSession 修改配置
    [self.captureSession beginConfiguration];
    //移除当前输入设备
    if (_videoInputDevice) {
        [self.captureSession removeInput:_videoInputDevice];
    }
    //增加新的输入设备
    if (videoInputDevice) {
        [self.captureSession addInput:videoInputDevice];
    }
    
    //提交配置，至此前后摄像头切换完毕
    [self.captureSession commitConfiguration];
    
    _videoInputDevice = videoInputDevice;
}

设置fps

-(void) updateFps:(NSInteger) fps{
    //获取当前capture设备
    NSArray *videoDevices = [AVCaptureDevice devicesWithMediaType:AVMediaTypeVideo];
    
    //遍历所有设备（前后摄像头）
    for (AVCaptureDevice *vDevice in videoDevices) {
        //获取当前支持的最大fps
        float maxRate = [(AVFrameRateRange *)[vDevice.activeFormat.videoSupportedFrameRateRanges objectAtIndex:0] maxFrameRate];
        //如果想要设置的fps小于或等于做大fps，就进行修改
        if (maxRate >= fps) {
            //实际修改fps的代码
            if ([vDevice lockForConfiguration:NULL]) {
                vDevice.activeVideoMinFrameDuration = CMTimeMake(10, (int)(fps * 10));
                vDevice.activeVideoMaxFrameDuration = vDevice.activeVideoMinFrameDuration;
                [vDevice unlockForConfiguration];
            }
        }
    }
}

获取音视频数据

-(void)captureOutput:(AVCaptureOutput *)captureOutput didOutputSampleBuffer:(CMSampleBufferRef)sampleBuffer fromConnection:(AVCaptureConnection *)connection{
    if (self.isCapturing) {
        if ([self.videoDataOutput isEqual:captureOutput]) {
            //捕获到视频数据，通过sendVideoSampleBuffer发送出去，后续文章会解释接下来的详细流程。
            [self sendVideoSampleBuffer:sampleBuffer];
        }else if([self.audioDataOutput isEqual:captureOutput]){
            //捕获到音频数据，通过sendVideoSampleBuffer发送出去
            [self sendAudioSampleBuffer:sampleBuffer];
        }
    }
}

至此，我们达到了所有目标：能够录制视频，预览，获取音视频数据，切换前后摄像头，修改捕获视频的fps。

文章列表

1. 1小时学会：最简单的iOS直播推流（一）项目介绍
2. 1小时学会：最简单的iOS直播推流（二）代码架构概述
3. 1小时学会：最简单的iOS直播推流（三）使用系统接口捕获音视频
4. 1小时学会：最简单的iOS直播推流（四）如何使用GPUImage，如何美颜
5. 1小时学会：最简单的iOS直播推流（五）yuv、pcm数据的介绍和获取
6. 1小时学会：最简单的iOS直播推流（六）h264、aac、flv介绍
7. 1小时学会：最简单的iOS直播推流（七）h264/aac 硬编码
8. 1小时学会：最简单的iOS直播推流（八）h264/aac 软编码
9. 1小时学会：最简单的iOS直播推流（九）flv 编码与音视频时间戳同步
10. 1小时学会：最简单的iOS直播推流（十）librtmp使用介绍
11. 1小时学会：最简单的iOS直播推流（十一）sps&pps和AudioSpecificConfig介绍（完结）